Overblog Suivre ce blog
Editer l'article Administration Créer mon blog

Texte libre


Pourquoi ce blog ?

Cet ensemble de textes a été conçu à la demande de lecteurs de la revue en ligne Automates-Intelligents souhaitant disposer de quelques repères pour mieux appréhender le domaine de ce que l’on nomme de plus en plus souvent les "sciences de la complexité"... lire la suite

Recherche

8 novembre 2007 4 08 /11 /novembre /2007 18:18

Le monde quantique profond serait-il déterministe ?
par Jean-Paul Baquiast 09/11/07

Dans  le NewScientist daté du 3 novembre 2007, p. 37, Mark Buchanan, diplômé en physique théorique, rédacteur scientifique et auteur de divers ouvrages sur l’importance de Dieu dans notre compréhension du monde et de la science, discute les hypothèses du physicien Joy Christian (notre photo), de l’université d’Oxford, concernant la possible existence d’une réalité déterministe sous jacente au monde quantique.1)  Celle-ci permettrait d’expliquer les « bizarreries » (weirdness) de la physique quantique, notamment la non-localité, la superposition d’états et l’intrication (entanglement).2) Ces bizarreries sont considérées par l’écrasante majorité des physiciens comme des « réalités » ne pouvant plus être discutées aujourd’hui. Des expériences théoriques et des applications technologiques innombrables ont démontré la pertinence des descriptions quantiques du monde. Aucune preuve susceptible de les falsifier n’a été apportée. La recherche de « variables cachées » n’a nulle part abouti.

Concernant l’intrication, les expériences destinées à vérifier le théorème (les inégalités) de Bell (dont celles conduites à Orsay par Alain Aspect à partir de 1982), puis celles portant sur l’intrication de photons et d’objets complexes réalisées en 2006 par Marcus Aspelmeyer de l’Académie des sciences de Vienne  3) ont toutes montré que deux particules peuvent être relié instantanément à distance, sans aucun lien entre elles et aussi que la superposition peut affecter des objets – relativement - massifs. Cela pose la question du réalisme : l’univers tel que nous le définissons existe-t-il en dehors de la mesure ? 4)

Cependant, quelques physiciens, notamment le hollandais Gerard ‘t Hooft de l’Université d’Utrecht 5) et le mathématicien Roger Penrose, d’Oxford, n’ont pas renoncé à formuler des hypothèses postulant le caractère déterministe de l’univers à un niveau encore plus fondamental que celui considéré par la physique quantique. Ces hypothèses permettraient de comprendre pourquoi le déterminisme disparaît en laissant place à l’aléatoire constaté par le physicien manipulant des entités quantiques. Pour ‘t Hooft, écrit Mark Buchanan, la physique quantique peut être comparée à la thermodynamique en ce sens qu’elle décrit les systèmes physiques par l’intermédiaire de moyennes statistiques, plutôt qu’en se plaçant à un niveau de détail plus précis. Le vide quantique pourrait de la même façon être composé d’un très grand nombre d’états distincts qui évoluerait d’une façon déterministe et dont la physique quantique ne connaîtrait que les produits statistiques. Gerard ‘t Hooft propose différentes hypothèses déterministes qui permettraient de vérifier ce postulat. On sait par ailleurs 6) que Lee Smolin et ses collègues du Perimeter Institute travaillant sur la gravitation quantique en lacet considèrent comme inévitable une remise en cause radicale de la mécanique quantique sous sa forme actuelle. Ils pensent progresser dans cette voie 7). Mais tout ceci demeure encore très hypothétique.

Les algèbres non commutatives

C’est précisément là que le travail de Joy Christian intervient. Il postule que si les vérifications du théorème de Bell ont donné les résultats que l’on sait, c’est parce que Bell avait supposé que les caractéristiques des variables cachées dont il postulait l’existence pouvaient être exprimées sous forme de nombres ordinaires, ceux de l’algèbre commune. Ces nombres seraient donc commutatifs. Ainsi, dans une multiplication, la commutation s’exprime par la notation suivante [ 2x5 = 5x2 ]. La commutation, en particulier, ne tient pas compte du temps. Une algèbre commutative ne peut donc prétendre décrire l’ensemble des phénomènes du monde physique. Comme l’a dit Alain Connes, un des pères de la géométrie non commutative 8) ouvrir une canette et en boire le contenu ne peut équivaloir à l’opération réalisée dans l’ordre inverse.

Joe Christian ne fait pas appel à la géométrie de Alain Connes mais à l’algèbre non commutative du mathématicien William Clifford. Celui-ci a généralisé, dans ce que l’on nomme désormais l’algèbre de Clifford 9)   les travaux, publiés en 1843, du mathématicien mécanicien William Rovan Hamilton. Hamilton avait proposé pour construire des modèles dans un espace à trois dimensions des extensions non commutatives des nombres complexes qu’il avait baptisé du terme de quaternions 10). Les quaternions sont désormais très utilisés par les sciences de l’ingénieur, notamment pour représenter des rotations.

Pour Joe Christian, il faut supposer que les variables cachées peuvent avoir des propriétés algébriques différentes de celles représentées par l’algèbre ordinaire et que pour les exprimer il faut faire appel à ces algèbres non commutatives. Dans ce cas, les inégalités de Bell telles qu’actuellement formulées ne seraient pas utilisables , car elles ne seraient pas dotées d’un appareil mathématique susceptible de faire apparaître des variables cachées expliquant la non-localité quantique. Notons que, pour Philippe Grangier, de l’Institut d’Optique d’Orsay, l’hypothèse, bien qu’intéressante, n’est pas encore assez argumentée pour être recevable.

Nous nous trouvons donc peut-être à un tournant, éventuellement révolutionnaire, de la physique et plus généralement des représentations, réalistes ou non, déterministes ou non, que l’on peut se faire de l’univers profond. La question des multivers serait également concernée. L’affaire est donc à suivre.

On peut penser par ailleurs que les tenants des explications religieuses du monde ne manqueront pas d’exploiter les résultats des premières expériences qui pourraient être proposés – ceci d’ailleurs quels que soient ces résultats car les interprétations théologiques sont telles qu’il est impossible de les mettre en défaut. Sans mettre en cause l’impartialité de Mark Buchanan auteur de l’article du NewScientist précité, ce n’est pas sans une petite arrière pensée que nous signalions sa foi chrétienne, puisqu’il ne cache pas qu'elle l'inspire dans le regard qu'il jette sur les sciences.

Pour en savoir plus
1) Disproof of Bell's Theorem by Clifford Algebra Valued Local Variables
Par Joy Christian (Perimeter and Oxford) http://www.arxiv.org/abs/quant-ph/0703179
2) Le monde quantique Les Dossiers de la Recherche, N° 29, Novembre 2007
3) Voir Michaël Brooks, Reality Check, NewScientist 23 juin 2007 p. 30
4) Ces questions, incluant la contribution de Mioara Mugur-Schächter, sont discutées dans le premier chapitre de notre propre livre Pour un principe matérialiste fort. JP Bayol, 2007
5) Petit précis de physique par Gerard ‘t Hooft, prix Nobel
http://www.phys.uu.nl/~thooft/theorist.html#aqmechanics
6) Lee Smolin. The Trouble with Physics
http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2007/juil/troublewithphysicshtml.htm
7) Disordered locality in loop quantum gravity states, Fotini Markopoulou, Lee Smolin http://www.arxiv.org/abs/gr-qc/0702044
8) Géométrie non commutative Wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Non-commutative_geometry
9) L’algèbre de Clifford http://en.wikipedia.org/wiki/Clifford_algebra
10) Les Quaternions http://en.wikipedia.org/wiki/Quaternion

Partager cet article

Repost 0

commentaires

(Clovis Simard,phD) 06/03/2012 20:21


Voir mon blog(fermaton.over-blog.com),No-25. - THÉORÈME DU TOUT. - UNE SYNTHÈSE DU MONDE ?

Articles Récents

Liens