La complémentarité réfutée par les faits ? L’expérience d’Afshar.

La vision épistémologique de la physique quantique la plus couramment admise aujourd’hui, qu’il est convenu d’appeler interprétation de Copenhague, repose sur un pilier conceptuel proposé par Niels Bohr en 1927, et constamment affiné par la suite, la complémentarité. J’ai eu l’occasion d’en parler à diverses occasions, sur des fils consacrées à Bohr, à l’interprétation de Copenhague ou à d’autres sujets « quantiques ».

 

Un point fondamental de ce concept, c’est que des caractéristiques complémentaires d’un phénomène atomique ne peuvent être observées simultanément, c'est-à-dire avec le même dispositif expérimental.

 

Or en 2001, et à plusieurs reprises depuis, une expérience proposée et montée par le physicien Shahriar Afshar, basée sur une variante de l’expérience des fentes d’Young, semble prouver que les natures ondulatoires et corpusculaires de la lumière peuvent être mises en évidence simultanément dans un seul dispositif.

 

Description sommaire de l’expérience

 

(en fin de post, je donne des liens donnant une description plus détaillée du dispositif expérimental)

 

L’idée, c’est de partir de l’expérience des fentes d’Young (la lumière passe par deux trous ou deux fentes, et produit des figures d’interférences sur un écran placé au-delà des deux fentes, révélant sa nature ondulatoire), mais en ajoutant une lentille qui focalise les photons vers des photo-détecteurs séparés, selon leur trajectoire. Le dispositif ainsi modifié fait apparaitre la nature corpusculaire de la lumière, et, conformément à l’énonce de Bohr, on n’y peut mettre en évidence de figures d’interférences. Jusqu'ici, tout va bien.

 

 

 

 

 

 

Figure 3 de Wikipedia

 

 

 

Le rusé Afshar (les Orientaux sont rusés, c’est bien connu ) introduit alors une autre modification, susceptible d’ébranler l’édifice de la philosophie quantique d’origine Danoise. Il insère une fine grille, entre les fentes et la lentille, grille conçue de façon à ce que chaque fil soit exactement situé à l’emplacement où se situerait une frange sombre d’interférence, si le dispositif était en position de détecter ces franges (donc sans la lentille et sans les photo-détecteurs, mais avec un écran opaque).

 

 

 

 

Figure 5 de Wikipedia – Dispositif « complet », avec grille, lentille et photo-détecteurs.

 

 

 

Et que constate-t- il ?

 

Que rien ne change, les deux photo-détecteurs continuent de détecter la même intensité photonique en provenance de la lentille.

 

Ce qui veut dire : 1 Que la lumière est corpusculaire (les photons, en provenance de chaque trou, sont détectés sur les photo-détecteurs ad hoc). 2 La lumière est ondulatoire, car il se produit des interférences là où est placée la grille, sinon, des photons auraient été stoppés par les fils de cette grille, et une baisse d’intensité aurait été détectée sur les photo-détecteurs.

 

Il semble donc que dans une même expérience, on puisse observer simultanément la lumière comme une ondulation et comme des corpuscules…

 

Lien wiki. http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_d%E2%80%99Afshar

En anglais http://en.wikipedia.org/wiki/Afshar_experiment

 

Page web de Shahriar Afshar http://users.rowan.edu/~afshar

OMG ! Cela va-t-il aussi bouleverser le principe d'incertitude d'Heisenberg ???

OMG ! Cela va-t-il aussi bouleverser le principe d'incertitude d'Heisenberg ???

 

Certains le pensent (ou voudraient le penser), qui restent réfractaires à cette idée d'une réalité non déterministe, et rebelle à nos concepts classiques...

 

Mais ce n'est pas l'avis majoritaire. L'expérience n'est en fait pas probante...

 

 

Analyses et critiques

 

Il y a, bien entendu un peu de littérature qui traine sur la toile, au sujet de ce qui pourrait être une brèche dans la vision admise de la physique quantique (« quantum bombshell » http://www.sciencefriday.com/images/shows/2004/073004/AfsharExperimentSmall.jpg ), assez peu en Français, mais pas mal en Anglais… les conclusions d’Afshar, remettant en cause la complémentarité, sont critiquées selon différents angles d’attaque, qui, je dois avouer, me paraissent souvent un peu compliqués. D’autres au contraire, comme par exemple Gérard 't Hofft, tenant du réalisme einsteinien, y voient enfin le début de la fin pour cette indétermination qu’ils abhorrent (Pourra-t-on sauver le soldat Niels Bohr ?).

 

Une critique propose une explication selon l’interprétation transactionnelle de Cramer (Why the Afshar experiment does not refute complementarity ?). Comme je ne comprends rien à cette interprétation transactionnelle (qui repose sur des remontées d’information du futur vers le passé), je n’ai pas trop essayé d’approfondir.

 

L’analyse d’Aurélien Drezet (A propos de l’expérience de S. Afshar) me parait plus juste, encore que je ne trouve pas sa formulation très claire, et il donne une représentation un peu orientée, voire ambigüe, de la conception de la complémentarité par Bohr.

 

Un article, qui n’est malheureusement pas en accès libre (The Afshar Experiment and Complementarity), et que je n’ai pas lu, semble décrire une version plus précise et mieux réalisée de l’expérience, qui confirmerait l’interprétation de Copenhague (ie la complémentarité).

 

 

Mon analyse

 

L’interprétation de cette expérience est l’exemple typique du « préjugé » réaliste, qui sert ensuite à réfuter la conception de Copenhague…En effet, on a l’air de considérer qu’il existe « quelque chose », qui va de la source de lumière vers les photo-détecteurs, en passant successivement par les deux trous, la grille, et la lentille…Et que l’on observe ce « quelque chose » à un endroit, comme une onde, et à un autre, comme des photons.

 

Or cette façon d’envisager les choses est déjà une incompréhension de ce que recouvre le concept de complémentarité. Celui-ci est pourtant très clair : Il n’y a pas de sens à parler d’un phénomène sans parler du dispositif d’observation. Et le caractère de complémentarité apparait sur une observation, c’est un ensemble indissociable de l’objet atomique et de sa détection… Dit autrement, ce concept ne caractérise pas un objet atomique, mais ce qu’on peut apprendre à son sujet en réalisant des observations.

 

Et ici, c’est évident, Afshar observe des photons. La grille ne "voit" rien...

 

Si on bouge la grille, on va alors observer les interférences…mais les photons ne seront plus détectés au bout du dispositif…stoppés qu’ils seront par la grille décalée…

 

Son expérience réfute la complémentarité si et seulement s'il la nie préalablement, pour interpréter ses résultats d’observation, en postulant une réalité atomique indépendante de l’observation !

 

CQFD.

 

 

A qui ça sert de parler de ça, alors ? Je ne sais pas... peut-être à mieux comprendre et à approfondir ce qu’est réellement le concept de complémentarité. Concept qui semble avoir la peau dure...

Modifié 5 octobre 2010 par Jeff Hawke

Son expérience réfute la complémentarité si et seulement s'il la nie préalablement, pour interpréter ses résultats d’observation, en postulant une réalité atomique indépendante de l’observation !

 

CQFD.

 

A qui ça sert de parler de ça, alors ? Je ne sais pas... peut-être à mieux comprendre et à approfondir ce qu’est réellement le concept de complémentarité. Concept qui semble avoir la peau dure...

 

comme les ET en fait c'est ça ?

 

pour la démarche je penche plutôt pour un essai de réfutation de la théorie qui n'a rien changé, comme tu le dis ça ne change rien : on ne peut pas conclure que la théorie est exacte, juste qu'elle s'applique à ce cas là.

 

Mais ça ne change rien au fait que l'absence de prise en charge de la dimension temporelle par la physique quantique reste un "point faible" et que cette belle théorie -comme la RG- ne saurait se suffire à elle même.

Mais ça ne change rien au fait que l'absence de prise en charge de la dimension temporelle par la physique quantique reste un "point faible" et que cette belle théorie -comme la RG- ne saurait se suffire à elle même.

 

Oui, mais attention, la complémentarité n'est pas la physique quantique en son état actuel d'avancement (qui est encore, effectivement, incomplète dans le sens où elle n'intègre pas la gravité), mais le cadre épistémologique de cette théorie...Ce qui veut dire que son domaine de validité est plus large (un peu comme on aurait pu dire que la conception du temps et de l'espace de Newton dépassait sa mécanique).

 

Le concept de complémentarité fournit, ou du moins est candidat à fournir, un cadre épistémologique bien au delà de la physique (à la biologie, la psychologie, la sociologie,...). C'est en tout cas le sens dans lequel on peut lire les essais de Bohr sur le sujet.

 

D'où l'intérêt d'éprouver la solidité (ou au contraire la fragilité éventuelle) du concept au crible de l'expérience.

Je viens seulement de prendre le temps de lire tout ça, et j'aime bien ton analyse. En tout cas, tous ces petits sujets sur la physique quantique aident à mieux comprendre ce sujet pas facile...

Je peux me tromper, mais il me semble qu'il n'y a pas de problème.

 

L'expérience d'Afshar, à mon avis, peut être comparée à une expérience d'interféromètre de Mach-Zehnder à choix retardé, telle que celle de Jacques-Wu-Grosshans-Treussart-Grangier-Aspect-Roch, «Experimental realization of Wheeler's delayed choice gedanken experiment», Science, vol. 315, n°5814, 16 février 2007.

 

Pour bien voir cela, on peut définir les correspondances suivantes :

les deux fentes d'Young (Afshar) <=> la première lame séparatrice (Mach-Zehnder)

l'absence de lentille (Afshar) <=> la seconde lame séparatrice (Mach-Zehnder)

la lentille (Ashfar) <=> l'absence de seconde lame séparatrice (Mach-Zehnder)

Dans les deux cas (Afshar et Mach-Zehnder), on va supposer que les photons sont envoyés un par un.

 

Pour le Mach-Zehnder, en l'absence de la seconde lame séparatrice, chacun des deux détecteurs a une chance sur deux de détecter le photon, et c'est bien ce qu'on observe statistiquement, ce qui fait dire que dans ce cas le photon passe soit par une branche, soit par l'autre (expérience «which way»). Mais si on insère la lame séparatrice, tous les photons atterrissent sur le même détecteur. En faisant varier la longueur du trajet optique sur l'une des branches, on peut, avec cette seconde lame séparatrice, obtenir une répartition sinusoïdale des impacts sur les deux détecteurs ,qui correspond aux interférences pour les fentes d'Young.

 

Mais on peut, comme dans l'expérience de Jacques&al citée plus haut, insérer ou retirer la seconde lame séparatrice (en fait, on utilise un dispositif de même effet, déclenché aléatoirement par un modulateur électro-optique, ce qui évite l'insertion/retrait mécanique) bien après que le photon ait passé la première lame (d'où l'expression «choix retardé»). Et on constate que l'on a toujours interférences pour les photons qui ont rencontré ce dispositif en fonctionnement, pas d'interférences pour les autres. La conclusion est assez claire : le photon voyage toujours dans une superposition d'états «branche 1» + «branche 2» (ou «fente 1» + «fente 2» pour Afshar/Young); c'est la mesure quantique réalisée dans le dispositif de détection qui donne l'apparence, lorsqu'il n'y a pas de seconde lame séparatrice, qu'il est passé par une branche ou par l'autre (la détection par un des deux détecteurs interdit la détection par l'autre; c'est la "non-localité" de la mesure quantique).

 

 

Passons à l'expérience d'Afshar. Elle utilise une lentille un peu spéciale, qui refocalise toute la lumière sur les images des deux fentes d'Young (en fait, il s'agit de deux trous d'épingles (pinholes), comme dans les premières expériences de Thomas Young, mais, pour la clarté de l'exposé, tenons-nous en aux fentes). Pour des raisons de symétrie, il est évident que les détecteurs placés à l'emplacement des images des deux fentes auront chacun une chance sur deux de détecter le photon (rappelons qu'ils sont supposés envoyés un par un), et on se trouvera dans la situation Mach-Zehnder sans seconde lame séparatrice.

 

Si, au lieu d'insérer la seconde lame séparatrice comme dans une expérience de type Mach-Zehnder, on retire la lentille, on va retrouver les interférences sur tout écran placé après l'emplacement de la lentille (et même avant, mais ce n'est pas ça qui est intéressant). Supposons qu'Afshar ait trouvé un dispositif pour retirer ou insérer sa lentille avec autant d'efficacité temporelle que Jacques&al pour insérer ou retirer (en fait, activer ou désactiver) leur «seconde lame séparatrice». On retombe sur exactement la même discussion que pour Mach-Zehnder, et sur la même conclusion : avant la mesure quantique (ou, pour reprendre une terminologie obsolète mais parlante, avant la «réduction du paquet d'ondes»), le photon occupe tout l'espace qui lui est alloué (c'est-à-dire tout l'espace occupé par «l'onde» dans la description classique).

 

Mais il l'occupe avec une certaine «probabilité de présence». Et on sait très bien calculer, dans cette zone, les endroits où la probabilité de présence du photon est nulle ou pratiquement nulle. Si l'on place les «barreaux» de le grille d'Afshar à de tels emplacements, il ne se passera rien, ou presque rien. Ce qui explique l'expérience.

 

Dans l'attente de vos judicieuses critiques...

Modifié 10 octobre 2010 par Dodgson
mauvaise orthographe d'un nom propre

En effet ton explication ci-dessus se tient.

En revanche je ne suis pas persuadé qu'il soit légitime d' assimiler l' espace pour lequel la probabilité de présence du photon est non nulle et l' l'onde classique. Dans le calcul d'une intégrale de chemin, on considère que la probabilité est non nulle dans tout l' espace-temps situé entre la source et le détecteur, même si l' intervalle qui sépare la source et le point d'espace-temps considéré est du genre espace (et donc, ne peut pas faire partie de l' onde classique). Bien sûr la probabilité dans ce cas là est infime, et il faut un dispositif expérimental sophistiqué pour la mettre en évidence (c' est typiquement ce qui se passe dans les expériences à choix retardé).

 

Mon analyse à moi est la suivante :

Je pense que la polémique signalée par Jeff (sur la réfutation ou non de la complémentarité) provient, comme souvent, de l' évolution du concept. Ce que l' expérience citée réfute, c' est la complémentarité de Bohr d' origine, celle d' avant le papier EPR, qui traduisait, en gros, la fameuse "dualité onde/particule", concept bancal (au moins autant que celui d'"effondrement de la fonction d' onde").

Ensuite le concept a mûri et évolué pour coller aux évolutions de la théorie et aux critiques formulées pour finalement (en gros) traduire la non commutativité des opérateurs de la théorie quantique des champs, ce qui n' est plus du tout la même chose. Ce concept-là n' est pas près d' être réfuté, à mon avis ...

Bien entendu on peut toujours prétendre que le concept final est celui qui était dans la tête de Bohr depuis le début, et que le travail de celui-ci n' a été qu' une clarification ...

Quant à étendre cette idée à autre chose que le cadre théorique duquel elle émerge, ça me semble pour le moins discutable. En fait, ce genre de généralisation ressemble aux projections des futurologues, qui s' emparent du concept "à la mode" et le mettent à toutes les sauces (avec ce genre de raisonnement, on prédit l' existence future d' un TGV à vapeur si on se place dans le cadre technologique du XIXe).

La complémentarité en biologie, c' est le TGV à vapeur du XXIe siècle

Modifié 10 octobre 2010 par ArthurDent

En effet ton explication ci-dessus se tient.

En revanche je ne suis pas persuadé qu'il soit légitime d' assimiler l' espace pour lequel la probabilité de présence du photon est non nulle et l' l'onde classique. Dans le calcul d'une intégrale de chemin, on considère que la probabilité est non nulle dans tout l' espace-temps situé entre la source et le détecteur, même si l' intervalle qui sépare la source et le point d'espace-temps considéré est du genre espace (et donc, ne peut pas faire partie de l' onde classique). Bien sûr la probabilité dans ce cas là est infime, et il faut un dispositif expérimental sophistiqué pour la mettre en évidence (c' est typiquement ce qui se passe dans les expériences à choix retardé).

 

 

Exact, et je m'étais demandé s'il fallait le signaler. Mais la probabilité est tellement infime (prendre l'exemple du rayon lumineux qui va d'un point à un autre dans le vide) que j'ai préféré ne pas en parler.

La conclusion est assez claire : le photon voyage toujours dans une superposition d'états «branche 1» + «branche 2» (ou «fente 1» + «fente 2» pour Ashfar/Young); c'est la mesure quantique réalisée dans le dispositif de détection qui donne l'apparence, lorsqu'il n'y a pas de seconde lame séparatrice, qu'il est passé par une branche ou par l'autre (la détection par un des deux détecteurs interdit la détection par l'autre; c'est la "non-localité" de la mesure quantique).

Oui, pour autant que l'on garde conscience que parler "d'un photon qui voyage" est déjà un présupposé épistémologique.

 

On retombe sur exactement la même discussion que pour Mach-Zehnder, et sur la même conclusion : avant la mesure quantique (ou, pour reprendre une terminologie obsolète mais parlante, avant la «réduction du paquet d'ondes»)

Obsoléte, mais aussi qui induit en erreur. cette terminologie est d'ailleurs étrangère au concept de complémentarité.

 

Si l'on place les «barreaux» de le grille d'Ashfar à de tels emplacements, il ne se passera rien, ou presque rien. Ce qui explique l'expérience.

Mais je ne pense pas que le problème est d'expliquer l'expérience. Personne ne s'inquiète du résultat. La question, c'est son interprétation comme étant une façon de mettre en évidence simultanément une nature corpusculaire et ondulatoire de la lumière, ce qu'elle ne fait pas.

 

Et ton explication en comparant avec les expériences à choix retardé le confirme.

 

Pour le dire de façon un peu provocante, quand la grille est mise au bon endroit, les photons peuvent aussi bien passer par la galaxie d'Andromède avant d'aller fracasser les photo détecteurs, il n'y a strictement aucune justification à affirmer que des franges d'interférences se forment en l'absence du dispositif expérimental pour les mettre en évidence.

 

La seule façon d'en parler, c'est de placer un écran (ou bouger la grille), et là, le dispositif expérimental n'est plus le même (comme dans les expériences avec interféromètres).

 

Ce que l' expérience citée réfute, c' est la complémentarité de Bohr d' origine, celle d' avant le papier EPR, qui traduisait, en gros, la fameuse "dualité onde/particule", concept bancal (au moins autant que celui d'"effondrement de la fonction d' onde").

Mais la dualité onde particule n'est pas le concept de complémentarité (*) ! Ce dernier est précisément (et ce, dès 1927, à la conférence de Côme) la réfutation (ou la résolution, comme tu préfères) du paradoxe de la dualité.

 

C'est très clair dans le papier de Solvay 1927 (dont je parle dans le fil sur Copenhague).

 

En fait, ce genre de généralisation ressemble aux projections des futurologues, qui s' emparent du concept "à la mode" et le mettent à toutes les sauces (avec ce genre de raisonnement, on prédit l' existence future d' un TGV à vapeur si on se place dans le cadre technologique du XIXe).

Ce n'est certainement pas ce qui apparait de la démarche de Bohr, si on prend la peine de le lire attentivement sur ce sujet.

 

Plutôt qu'une "généralisation", il considère au contraire que ce concept existe déjà, implicitement en biologie (par l'opposition entre les considérations biochimiques et physiologiques), et plus explicitement en psychologie.

 

Et son approche est plutôt de réfléchir à ce que la physique nous a appris sur le concept de complémentarité dans son domaine de validité précis, ce qui nous permettrait d'enrichir l'approche dans d'autres domaines comme la biologie.

 

 

 

 

 

(*) Pas plus que l'effondrement du paquet d'ondes.

Oui, pour autant que l'on garde conscience que parler "d'un photon qui voyage" est déjà un présupposé épistémologique.

 

 

Je dirais plutôt que parler d'un photon (étant entendu qu'il s'agit d'une entité quantique très étrange) qui voyage, c'est donner une image pas trop mauvaise de la représentation mathématique du phénomène.

 

P.S. J'ai corrigé ma faute d'orthographe (Ashfar au lieu d'Afshar) dans mon message initial.

Mais la dualité onde particule n'est pas le concept de complémentarité (*) ! Ce dernier est précisément (et ce, dès 1927, à la conférence de Côme) la réfutation (ou la résolution, comme tu préfères) du paradoxe de la dualité.

Je n' ai pas écrit que la dualité onde/particule était le concept de complémentarité d' origine. De même, je n' ai pas écrit non plus que la non commutativité de certains opérateurs était le concept moderne de complémentarité.

Juste que celui-là traduisait celui-ci , éventuellement en éclairant le problème.

 

Il est assez présomptueux de prétendre que le concept de complémentarité n' a pas évolué d' un iotat entre sa première formulation et la formulation moderne ... En tout cas, la lecture de tes compte-rendus, une fois expurgé des prises de position personnelles, ne me le permet pas.

 

D'autre part, parler d' un photon qui voyage n'est en aucun cas un présupposé épistémologique, c'est juste un raccourci de langage.En fait ça se traduit exactement sous forme mathématique. Ce n' est pas un hasard si l' opérateur qui décrit ce concept s' appelle un propagateur.

 

Pour le dire de façon un peu provocante, quand la grille est mise au bon endroit, les photons peuvent aussi bien passer par la galaxie d'Andromède avant d'aller fracasser les photo détecteurs, il n'y a strictement aucune justification à affirmer que des franges d'interférences se forment en l'absence du dispositif expérimental pour les mettre en évidence.

 

La seule façon d'en parler, c'est de placer un écran (ou bouger la grille), et là, le dispositif expérimental n'est plus le même (comme dans les expériences avec interféromètres).

C'est une provocation dénuée de fondement. Il est clairement justifié d' affirmer que des franges d' interférences se forment en l' absence de dispositif expérimental destiné à les mettre en évidence. La théorie actuelle permet de les calculer sans aucun problème,c'est même une des façon d' introduire la mécanique quantique des champs, je te renvoie aux conférences de R. Kleiss sur le sujet (l'expérience virtuelle consistant à intercaler, entre la source et le détecteur, une infinité de fentes gravées dans une infinité de grilles, autrement dit, du vide).

Ce qui d'ailleurs permet de tenir compte de la fraction infinitésimale des photons qui sont passés par la galaxie d' Andromède, sans pour autant mettre de détecteur du côté de la galaxie d' Andromède. (l' exemple est bien entendu une exagération, dans la pratique ce terme là est toujours négligé, mais cependant une démarche similaire sert à prédire correctement le moment magnétique de l' électron, par exemple)

 

Dans l' expérience d' Afshar, tout ce passe comme si des franges d' interférence se formaient, et ça tombe bien ,c'est précisément ce que prédit la théorie. On peut légitimement l' interpréter comme la mise en évidence simultannée de la nature ondulatoire et corpusculaire, ça ne pose aucun problème non plus, et ça ne contredit pas le concept moderne de complémentarité; mais ça contredit en plein, bien sûr , la vision erronée de "dualité onde-corpuscule". Là encore, ça tombe bien, parce que cette vision des choses n' a plus aucune (et n' a jamais vraiment eu de) justification théorique.

Modifié 10 octobre 2010 par ArthurDent

Il est assez présomptueux de prétendre que le concept de complémentarité n' a pas évolué d' un iotat entre sa première formulation et la formulation moderne ...

A mon tour sur le "je n'ai pas dit"... Je n'ai pas dit que le concept de complémentarité n'avait pas évolué d'un iota, mais qu'il était déjà au delà de la dualité, dès sa formulation (alors que ce que tu écrivais pouvait laisser penser que tu identifiais les deux).

 

Il a été affiné et précisé, mais fondamentalement, sa signification épistémologique n'a pas changé...

 

D'autre part, parler d' un photon qui voyage n'est en aucun cas un présupposé épistémologique, c'est juste un raccourci de langage.En fait ça se traduit exactement sous forme mathématique. Ce n' est pas un hasard si l' opérateur qui décrit ce concept s' appelle un propagateur.

C'est quand même un présupposé épistémologique, car ce "photon qui voyage", c'est seulement ce qu'on peut apprendre du phénomène, la représentation que l'on peut s'en faire, en observant ou en calculant.

 

Il est clairement justifié d' affirmer que des franges d' interférences se forment en l' absence de dispositif expérimental destiné à les mettre en évidence.

Non, on ne peut pas faire ça. Le calcul ne nous dit rien sur ce qui est, il nous dit ce que nous observerions si on observait, rien de plus. Pour dire qu'il y a des franges d'interférences, il faut les observer.

 

Là encore, tu opères (subrepticement ) un glissement épistémologique.

 

Dans l' expérience d' Afshar, tout ce passe comme si des franges d' interférence se formaient, et ça tombe bien ,c'est précisément ce que prédit la théorie. On peut légitimement l' interpréter comme la mise en évidence simultannée de la nature ondulatoire et corpusculaire

C'est la même "erreur" que celle d'Einstein déduisant des propriétés de la particule B en mesurant sur la particule A, dans le paradoxe EPR.

 

On ne peut pas dire que l'expérience d'Afshar permet l'observation simultanée de ces deux propriétés. Le dire suppose un postulat réaliste.

 

mais ça contredit en plein, bien sûr , la vision erronée de "dualité onde-corpuscule". Là encore, ça tombe bien, parce que cette vision des choses n' a plus aucune (et n' a jamais vraiment eu de) justification théorique.

Nous sommes d'accord, il n'y a pas de dualité onde/corpuscule.

 

 

Extrait du lien A propos de l'expérience d'Afshar donné plus haut :

 

Cependant, et c'est la l'erreur de Afshar, le fait de savoir que pas ou peu de photon sont absorbés au niveaux des barres ne nous dit absolument rien sur la forme de la distribution de particules dans le reste du plan focal et donc sur la forme des franges. Ainsi des mesures effectuée par Afshar dans le plan (I) des images A’et B’ vous ne pouvez réellement expérimentalement déduire que les franges existent dans (F). Cela serait comme dire que en voyant le sommet de la tour Effel je connais la couleur de la casquette du vendeur de tickets situé à l'entrée (à supposer qu’il porte une casquette).

Cela serait comme dire que en voyant le sommet de la tour Effel je connais la couleur de la casquette du vendeur de tickets situé à l'entrée (à supposer qu’il porte une casquette).

Mouais. En fait ça serait plutot comme dire qu' en voyant le sommet de la tour Eiffel, le sais que le reste de la tour Eiffel se trouve dessous. Mais bon, effectivement, ce n' est pas une certitude absolue

[quote name='Jeff Hawke

 

Extrait du lien "A propos de l'expérience d'Afshar" donné plus haut :

 

Cependant' date=' et c'est la l'erreur de Afshar, le fait de savoir que pas ou peu de photon sont absorbés au niveaux des barres ne nous dit absolument rien sur la forme de la distribution de particules dans le reste du plan focal et donc sur la forme des franges. Ainsi des mesures effectuée par Afshar dans le plan (I) des images A’et B’ vous ne pouvez réellement expérimentalement déduire que les franges existent dans (F). Cela serait comme dire que en voyant le sommet de la tour Effel je connais la couleur de la casquette du vendeur de tickets situé à l'entrée (à supposer qu’il porte une casquette).[color']

 

Mais on sait que le photon est dans la superposition d'état "fente 1" + "fente 2" jusqu'à la mesure quantique, et on sait calculer sa probabilité de présence en tout point (et donc ce qu'aurait été le résultat de la mesure effectuée dans tout plan où l'on aurait inséré un écran). C'est une connaissance préalable à la mesure effectuée dans le plan (I) des images A' et B', laquelle ne fait que "matérialiser" le photon en l'un de ces deux points A' et B' (c'est un peu moins précis car évidemment le détecteur n'est pas ponctuel). Donc on sait qu'avant la lentille on aurait trouvé (en accumulant les photons) une figure d'interférence classique, et après la lentille une figure plus compliquée, se réduisant progressivement à deux points quand on atteint le plan (I).

La vision épistémologique de la physique quantique la plus couramment admise aujourd’hui, qu’il est convenu d’appeler interprétation de Copenhague, repose sur un pilier conceptuel proposé par Niels Bohr en 1927, et constamment affiné par la suite, la complémentarité. J’ai eu l’occasion d’en parler à diverses occasions, sur des fils consacrées à Bohr, à l’interprétation de Copenhague ou à d’autres sujets « quantiques ».

 

Un point fondamental de ce concept, c’est que des caractéristiques complémentaires d’un phénomène atomique ne peuvent être observées simultanément, c'est-à-dire avec le même dispositif expérimental.

 

 

 

 

 

Quelqu'un peut-il m'explique ce qu'est ce principe de compémentarité et purquoi il a fallu l'intégerer dans une théorie ?

 

Merci de vos réponses !

Bonjour

 

A la fin de sa conf, Alain Aspect en réponse à une question évoque la dualité onde /corpuscule

http://www.cerimes.fr/le-catalogue/des-objections-deinstein-aux-photons-jumeaux-une-nouvelle-revolution-quantique.html

 

prendre vers 65 minutes

 

il a fait des manip amusantes sur un interféro.....

Bonjour

 

A la fin de sa conf, Alain Aspect en réponse à une question évoque la dualité onde /corpuscule

http://www.cerimes.fr/le-catalogue/des-objections-deinstein-aux-photons-jumeaux-une-nouvelle-revolution-quantique.html

 

prendre vers 65 minutes

 

il a fait des manip amusantes sur un interféro.....

 

Ces manips amusantes sont celles de l'expérience que j'ai citée dans le message 7 de ce fil de discussion :

 

"... une expérience d'interféromètre de Mach-Zehnder à choix retardé, telle que celle de Jacques-Wu-Grosshans-Treussart-Grangier-Aspect-Roch, «Experimental realization of Wheeler's delayed choice gedanken experiment», Science, vol. 315, n°5814, 16 février 2007."

 

J'ai eu la chance d'assister à cette conférence d'Aspect. Il explique tellement bien que l'on croit avoir tout compris ...

En fait ça serait plutot comme dire qu' en voyant le sommet de la tour Eiffel, le sais que le reste de la tour Eiffel se trouve dessous.

Tu sais bien que les deux situations sont radicalement différentes. On peut prendre connaissance de la présence et de la position de la tour Eiffel de façon entièrement objectivable, alors que la connaissance que l'on peut acquérir sur les photons, et leur état, présente justement des limitations intrinséques qui font qu'il est incorrect de considérer leur existence indépendamment des observations que l'on effectue. Et encore une fois, les calculs ne nous disent pas ce qu'il en est, mais ce que donneraient les observations (observations qui, lorsqu'elles sont faites sur un aspect du phénoméne, améantissent l'aspect complémentaire que l'on aurait pu observer selon un dispositif expérimental différent).

 

C'est une connaissance préalable à la mesure effectuée dans le plan (I) des images A' et B'

Oui, une connaissance prédictive.

 

Donc on sait qu'avant la lentille on aurait trouvé (en accumulant les photons) une figure d'interférence classique, et après la lentille une figure plus compliquée, se réduisant progressivement à deux points quand on atteint le plan (I).

Tu emploies, et fort justement, le conditionnel, ce qui montre bien que nous ne traitons pas là d'une réalité à objectivité forte, mais de la connaissance que nous pouvons acquérir en l'observant.

Tu sais bien que les deux situations sont radicalement différentes

Non, pas radicalement. L' objet "tour eiffel" est aussi un objet quantique, il est juste un peu moins sensible aux conditions expérimentales qu' un photon isolé ...

 

[...]la connaissance que l'on peut acquérir sur les photons, et leur état, présente justement des limitations intrinséques qui font qu'il est incorrect de considérer leur existence indépendamment des observations que l'on effectue

C'est le cas pour tous les objets mis en évidence indirectement (les trous noirs, les planètes extrasolaires ... ). Rien de fondamentalement spécifique aux objets quantiques, en fait.

L' expérience d' Afshar est à la fois une observation indirecte (on observe qu' aucun photon n' est présent dans les zones de l' espace qui correspondent aux figures d' interférences destructives de la théorie) et une observation directe (la détection d' un photon par le couple de photodétecteurs). Une observation indirecte a toujours été considéré comme valable, il n'y a pas de raison de procéder autrement dans ce cas.

 

Tu emploies, et fort justement, le conditionnel, ce qui montre bien que nous ne traitons pas là d'une réalité à objectivité forte, mais de la connaissance que nous pouvons acquérir en l'observant.

Cette remarque est encore plus tautologique () que la précédente. Elle s' applique à toutes les théories qui découlent de la méthode scientifique. D' où l' emploi de la locution "tout se passe comme si ..." en préalable à n'importe quel énoncé d'une "loi de la nature".

Non, pas radicalement. L' objet "tour eiffel" est aussi un objet quantique, il est juste un peu moins sensible aux conditions expérimentales qu' un photon isolé ...

C'est ce qui rend l'approximation classique recevable.

 

Cela dit, il faut se méfier de l'expression "sensible aux conditions expérimentales" pour un photon isolé, qui pourrait laisser entendre qu'il y a un élément de réalité, déterminé, attache à ce photon, et que c'est cette sensibilité aux conditions expérimentales qui ne permet pas d'y accéder... Ce qui n'est pas exact.

 

C'est le cas pour tous les objets mis en évidence indirectement (les trous noirs, les planètes extrasolaires ... ). Rien de fondamentalement spécifique aux objets quantiques, en fait.

Je crois que tu fais une confusion entre une observation indirecte aux échelles classiques (qui ne fait que révéler une réalité préexistante), et une déduction du formalisme quantique qui, en fait, prédit la forme que la réalité va prendre selon le type d'observation que l'on va réaliser.

 

Une observation indirecte a toujours été considéré comme valable, il n'y a pas de raison de procéder autrement dans ce cas.

 

Mais non, justement ! C'est tout le noeud central du débat sur la paradoxe EPR, entre les réalistes (ta position, ici) et les quantiques. Tu sembles penser qu'il y a un élément de réalité déterminé, attaché aux objets quantiques, indépendamment de l'observation.

 

Une observation "indirecte" n'a aucun sens précis en physique quantique. On ne peut rien déduire de "ferme" sur la particule B en faisant des mesures sur la particule A.

 

Cette remarque est encore plus tautologique () que la précédente. Elle s' applique à toutes les théories qui découlent de la méthode scientifique. D' où l' emploi de la locution "tout se passe comme si ..." en préalable à n'importe quel énoncé d'une "loi de la nature".

 

Ce n'est pas tautologique. Tu le vois comme ça car tu fais une hypothèse implicite de réalisme (ou d'objectivité forte) sur la physique quantique, et cette hypothèse n'est plus tenable depuis EPR, Bell et Aspect...

Modifié 12 octobre 2010 par Jeff Hawke

C'est toi qui t'obstine schizophréniquement à te raccrocher à une prétendue réalité tout en niant son existence entre les observations. En ce qui me concerne, je ne considère que les (différentes, et quasi-arbitraires) descriptions de la réalité. Le point de vue selon lequel une description donnée (par exemple à l' aide de photons) a un sens y compris entre les observations est parfaitement légitime, puisque cette extrapolation n' est pas contredite par les observations; dans le cas qui nous préoccupe : je calcule une probabilité de présence qui trace des franges d' interférences dans le plan X, je met une grille aux noeuds, "miracle" la grille n' absorbe aucun photon. (photon au sens moderne du terme, bien entendu. Pas le "corpuscule de lumière" ni l' "onde lumineuse", hein).

En ce qui me concerne, je ne considère que les (différentes, et quasi-arbitraires) descriptions de la réalité. Le point de vue selon lequel une description donnée (par exemple à l' aide de photons) a un sens y compris entre les observations est parfaitement légitime, puisque cette extrapolation n' est pas contredite par les observations; dans le cas qui nous préoccupe : je calcule une probabilité de présence qui trace des franges d' interférences dans le plan X, je met une grille aux noeuds, "miracle" la grille n' absorbe aucun photon. (photon au sens moderne du terme, bien entendu. Pas le "corpuscule de lumière" ni l' "onde lumineuse", hein).

 

Bien dit. C'est aussi mon point de vue.

C'est toi qui t'obstine schizophréniquement à te raccrocher à une prétendue réalité tout en niant son existence entre les observations.

 

Ce n'est pas schizophrénique... Je ne nie absolument pas la réalité en dehors des observations, mais seule celle qui est révélée par les observations à un sens pour nous, c'est la réalité des phénomènes. Entre les observations, c'est la réalité en soi (les noumènes de Kant). Et de celle-là, on ne peut pas en dire grand chose, et certainement pas que des photons forment des franges d'interférences... Il y a là une généralisation, voire un abus épistémologique non justifiable.

 

Un extrait de ce papier de Bernard d'Espagnat (de 1972, intéressant, car le théorème de Bell est déjà là, mais pas encore sa preuve expérimentale), qui exprime la chose mieux que moi :

 

Il existe plusieurs propositions d'interprétation de la physique quantique, dont certaines très intéressantes. Mais la seule interprétation qui ait dépassé le stade de la tentative, et qui ait fait la preuve de sa cohérence pratique et de son efficacité (pour cette raison elle est admise sans discussion par l'immense majorité des physiciens) est celle de Bohr et Heisenberg, en d'autres termes celle de l'école dite de Copenhague. Or dans cette interprétation un objet atomique ou subatomique n'est pas doué de permanence. Il apparaît, ici ou là, lors d'une mesure c'est-à-dire lorsqu'il est « détecté » par un appareil (de dimension macroscopique) Mais il n'est pas possible — il est contradictoire avec les principes essentiels de la théorie — de l'imaginer dans tous les cas, dans les intervalles entre deux mesures, comme occupant un lieu précis. Plus généralement, dans l'interprétation de Copenhague, un objet « microscopique » (molécule, atome, noyau, etc.) n'a pas — à proprement parler — d'attributs particuliers qui lui soient propres. Il constitue un tout indivisible avec les instruments d'observation, qui eux sont par définition suffisamment descriptibles en termes de physique classique et peuvent donc être considérés comme ayant de tels attributs. Et c'est seulement par convention, par commodité, que, dans le cadre d'un dispositif expérimental bien précis, on peut sans inconvénient s'exprimer comme si tel ou tel objet microscopique avait les attributs particuliers dont il s'agit.

 

 

 

Il y a là une généralisation, voire un abus épistémologique non justifiable.

Oui, si tu veux, mais ce n' est pas spécifique à la mécanique quantique. Le photon est aussi réel (ou aussi peu réel) que la tour Eiffel, entre deux observations.

Le photon est aussi réel (ou aussi peu réel) que la tour Eiffel, entre deux observations.

 

La Tour Eiffel est décohérée...