Relativité, positivisme et réalisme

[thewild]

si nos capacités perceptives nous permettaient de prendre conscience des corrélations avec l'environnement, on observerait "la Lune" et tout le reste, dans un état enchevêtré et pas dans un état réduit.

Mais ça, c'est justement la position réaliste. Celle qui postule qu'il y a une réalité d'une telle sorte. C'est exactement la vision de De Broglie et de Bohm, c'est la théorie de l'onde pilote.
La position positiviste au contraire stipule que cet état enchevêtré n'est qu'un modèle mathématique commode et efficace pour décrire les observations.

[Dany]

si nos capacités perceptives nous permettaient de prendre conscience des corrélations avec l'environnement, on observerait "la Lune" et tout le reste, dans un état enchevêtré et pas dans un état réduit.

Mais ça, c'est justement la position réaliste. Celle qui postule qu'il y a une réalité d'une telle sorte. C'est exactement la vision de De Broglie et de Bohm, c'est la théorie de l'onde pilote.
La position positiviste au contraire stipule que cet état enchevêtré n'est qu'un modèle mathématique commode et efficace pour décrire les observations.

C'est juste. Dit comme ça, c'est vrai que ça y ressemble.
J'aurais dû préciser que pour Bohr, nos capacités perceptives ne peuvent en aucun cas prendre conscience d'un état d'enchevêtrement, parce qu'il "n'existe" pas vraiment... mais seulement au sens courant qu'on attribue au mot "exister".

Même chez Bohr, une certaine forme de réalisme weak pointe quand même le bout de son nez. Pour lui, la fonction d'onde, c'est une formule mathématique abstraite qui ne peut que résumer toute la connaissance que l'on peut avoir sur le système. La "solidité" du système est fixée seulement au moment de la mesure et avant la mesure, une observable ne possède pas de valeur déterminée ou même d'existence, mais au sens courant de ce mot.
Il me semble que pour Bohr, il y a quand même "quelque chose", mais qui est à la fois "rien" et qui est indéterminé, définitivement indéterminable et indescriptible et donc sans intérêt, sans utilité pratique, pour manager notre monde d'objets… mais ce quelque chose qui n'est rien, au point de vue philosophique, c'est quand même là.

[ABC]

« Ne me dites pas que la Lune n’existe pas quand personne ne la regarde ! »

En fait, personne de sérieux ne conteste cette remarque d'Einstein. L’existence d’un système ne demande pas qu’il soit observé, mais seulement qu’il soit observable. Pour cela, il suffit que ce système laisse des traces irréversibles, base de l’information dite classique, attestant de sa présence par interaction avec son environnement.

Ces traces irréversibles (enregistrées dans des bains thermiques) sont fortement redondantes. De ce fait, elles résistent aux agressions de l’environnement et à des observations successives. Grâce à cette stabilité de l’information enregistrée dans l’environnement du système observé, plusieurs observateurs différents peuvent recueillir la même information sans la détruire.

On pense souvent que la théorie de la décohérence rétablit le "bon sens" par rapport à la réduction du paquet d'onde, mais les corrélations entre tous les différents états possibles de ce qu'on appelle "la Lune" deviennent négligeables, mais ne disparaissent pas complètement.

Tout à fait.

Tout ça devient juste trop faible pour être mesurable.

En fait, c'est pire que ça. D'après la théorie quantique, l'observateur lui-même se trouve dans un état intriqué avec le système observé et son environnement. Il n'a donc pas de moyen d'observer les différentes composantes de l'état quantique superposé puisqu'il est lui-même dans un état quantique superposé (avec une composante de son état quantique associée à chaque composante de l'état quantique observé).

Si on attribue un caractère de réalité objective à l'état quantique modélisant l'ensemble système observé + appareil de mesure + environnement + observateur, tout cet ensemble est susceptible de se retrouver dans un état quantique superposé (1). C'est la théorie (réaliste donc) des mondes multiples supposés réels...
...mais inobservables.

Voilà ce qui se passe quand on attribue un caractère un peu trop objectif à la meilleure description que l'on puisse donner de l'état d'un système physique, son état quantique, au lieu de considérer ce modèle comme un outil d'inférence statistique...
...et de ce fait pertinent seulement dans un cadre où il est en mesure de faire des prédictions confrontables à l'observation (puisque c'est son unique rôle).

Si on adopte un point de vue positiviste, l'état quantique d'un système donné n'a de sens que s'il existe un observateur extérieur à cet ensemble (cf l'ami de Wigner). C'est à cet observateur que se rapporte l'état quantique du système considéré. Il représente la connaissance par cet observateur (son aptitude à prédire) de futurs effets observables.
Cet observateur additionnel est alors en mesure (en pure théorie bien sûr) :

• de faire apparaître le caractère superposé de l'ensemble évoqué,
• en faisant plusieurs fois la même expérience (sur des ensembles systèmes observés identiques + appareils de mesure identiques + jumeaux parfaits de l'observateur) ,
• et en faisant apparaître les effets d'interférence entre les composantes d'un état quantique superposé.

(cf. relational quantum mechanics de Carlo Rovelli (2).

C'est en effet l'observation

• d'effets d'interférence
• entre les composantes d'un état quantique superposé
• de systèmes tous identiques
• tous préparés dans le même état initial

que l'on fait apparaître le caractère superposé de l'état en question...
...par opposition au caractère de mélange statistique.
Dans un mélange statistique, au contraire, une des composantes est déjà "réalisée" mais on ne sait pas laquelle (au même titre qu'une pièce de monnaie, tirée à pile ou face, et cachée sous une tasse a déjà la propriété d'être pile ou d'être face avant observation).

Ce qu'on obtient après décohérence, c'est quand même une coexistence entre tous les états possibles et non un seul état choisi parmi tous les états possibles.

A condition de se placer dans l'interprétation réaliste de l'état quantique.

A mon avis, on ne comprends pas encore suffisamment bien la notion d'évolution irréversible pour pouvoir se montrer aussi affirmatif. Des travaux existent pour introduire, de façon mathématiquement "propre", un caractère irréversible des évolutions dans divers modèles (cf. Time Asymmetric Quantum Mechanics et les très nombreux travaux de l'école Bruxelles-Austin inspirés des travaux de Prigogine, Petrosky, Antoniou, Bohm, Gadella ou encore A single-world consistent interpretation of quantum mechanics from fundamental time and length uncertainties par exemple).

C'est ainsi que ce qu'on appelle "la Lune" nous apparait comme étant dans un état macroscopiquement bien défini. Mais c'est seulement dû à notre myopie (comme tu dis) :

J'ai tendance à penser que c'est à peu près vrai mais je préfèrerais remplacer myopie par limitation d'accès à l'information. Myopie est plus synthétique mais c'est moins exact car ça suggère que cette limitation d'accès à l'information concerne uniquement des détails observable à toute petite échelle (3).

si nos capacités perceptives nous permettaient de prendre conscience des corrélations avec l'environnement, on observerait "la Lune" et tout le reste, dans un état enchevêtré et pas dans un état réduit.

En fait, on sait déjà le faire pour des systèmes mésoscopiques (de quelques photons) en états quantiques quasi-classiques superposés. C'est ce que fait Serge Haroche (prix Nobel de Physique 2012) et son équipe de doctorants, au Laboratoire Kastler Brossel dans ses expériences d'électrodynamique quantique en cavité microonde supraconductrice (les "boîtes à photons" d'Einstein devenues réalité expérimentale).

L'apparence de nos observations vient de notre incapacité pratique à effectuer des mesures assez fines.

Je reformulerais légèrement en : nos limitations d'accès à l'information. Ces limitations d'accès à l'information peuvent, en effet, concerner des évènements macroscopiques. C'est le cas des expériences EPRB où Alice observe localement un résultat de mesure (et d'éventuels conséquences macroscopiques) que Bob ne peut pas observer, en conformité avec la RR et le no-communication theorem, parce qu'il en est séparé par un intervalle de type espace.

C'est là qu'on voit que la phrase d'Einstein est caricaturale, un peu comme la pièce dans la tasse de Denis : elle ne change pas de pile en face parce qu'on la regarde...

En fait, le cas ainsi évoqué par Denis, n'est pas celui d'un état superposé, mais celui d'un mélange statistique. La pièce est dans un état mais on ne sait pas lequel. Il en va différemment d'un état superposé.

A titre d'exemple, un atome d'argent dans un état de spin vertical up...
...est dans un état superposé de spin horizontal :
|up> = (|right>+|left>)/2^0.5

Si on fait passer cet atome d'argent, initialement en état de spin vertical up, dans un Stern et Gerlach à axe horizontal, il ressort dans un état right ou dans un état left. Dans une vision classique on se dit (hypothèse du mélange statistique) qu'il ne peut sortir que dans l'un de ces deux états...
...mais c'est faux.

La preuve, si on ne l'observe pas (autrement dit si on ne le fait pas interagir avec quelque chose), on peut recombiner les deux composantes de spin horizontal de notre atome d'argent (une composante sortant à droite et une sortant à gauche), en une composante unique en état de spin vertical up (cf. Séminaire Boubaphy sur la décohérence, Decoherence and the Transitionfrom Quantum to Classical Revisited, Figure1: A Reversible Stern-Gerlach Apparatus.W. H. Zurek);

La sortie de secours que les physiciens ont adopté d'un à peu près commun accord concernant la physique quantique lors du congrès de Solvay de 1927 face aux effets quantique et, pire que tout, des effets quantiques observables à l'échelle macroscopique (4) c'est l'approche positiviste. On ne parle que de ce dont on est en mesure de parler : les observations et leur reproductibilité.

Les modèles de la physique cessent alors d'être considérés comme des représentations absolues et fidèles d'une réalité censée posséder des propriétés indépendantes de l'observation pour devenir des modèles d'inférence statistique. Leur validité repose sur leur aptitude à fournir des prédictions fiables et précises. Un bon exemple de cette ligne de pensée maintenant (à mon avis) majoritaire parmi les physiciens, c'est l'interprétation dite du Quantum Bayesianism (ou Qbism). Fuchs en est un ardent défenseur.

(1) Un état quantique superposé est obtenu vis à vis de la base hilbertienne de l'observable mesurée lorsque l'état quantique du système observé n'est pas état propre de l'observable mesurée, c'est à dire (lorsque l'Hamiltonien d'interaction entre système et appareil de mesure est dominant) état propre de l'Hamiltonien d'interaction entre le système observé et l'appareil de mesure.

(2) Pour ma part, je ne suis pas convaincu par la totalité de l'article relational quantum mechanics de Carlo Rovelli. Je suis (maintenant) plutôt convaincu par le caractère relationnel de l'état quantique proposé par Rovelli, mais je ne crois pas qu'il soit possible de considérer que soit résolu le problème de la mesure quantique sans prendre en compte et modéliser de façon appropriée (restant à trouver, des recherches existent dans ce sens) le caractère irréversible de le mesure quantique. cf. par exemple, A single-world consistent interpretation of quantum mechanics from fundamental time and length uncertainties.

(3) Or notre limitation d'accès à l'information concerne aussi le principe de causalité relativiste et l'impossibilité d'observer un état superposé quand on est intriqué avec l'état du système observé.

(4)

• Supraconduction,
• Superfluidité,
• principe d'exclusion de Pauli assurant la stabilité gravitationnelle des étoiles à neutrons,
• effet tunnel grâce auquel la fusion nucléaire est possible dans le soleil, réaction nucléaire sans laquelle le soleil ne nous dispenserait pas le rayonnement lumineux sans laquel la vie sur terre ne serait pas possible,
• effet tunnel encore à l'origine de la nucléosynthèse stellaire sans laquelle les atomes de carbone, d'azote et d'oxygène, base de la chimie du vivant, n'auraient pu exister (donc nous non plus).

[Jean-Francois]

Vous faites allusion au débat Bohr Einstein et à la caricature qu’Einstein donnait du point de vue positiviste de Bohr

Pour répéter: je m'intéresse beaucoup moins que vous à la question. Je ne suis pas un spécialiste et n'ai certainement pas lu tous ce qu'il y a à lire sur la question. Si je fais de telles "allusions" c'est bien malgré moi (je me doute bien que ce que je dis ne dois pas être très original).

L’existence d’un système ne demande pas qu’il soit observé, mais seulement qu’il soit observable. Pour cela, il suffit que ce système laisse des traces irréversibles, base de l’information dite classique, attestant de sa présence par interaction avec son environnement
[...]
Il n’est pas nécessaire d’ajouter l’hypothèse selon laquelle les propriétés observées caractériseraient la réalité et ne devraient rien à l’interaction de cette réalité avec un appareil de mesure

Dans la 1ère phrase, vous suggérez que la réalité a au minimum la propriété d'être observable. Il y a forcément d'autres propriétés si les observations peuvent montrer de la stabilité. Évidemment, on peut se demander si ces propriétés caractérisent la "réalité" mais à partir du moment où on accepte que l'on observe les manifestations de quelque chose d'extérieur à nous, que d'autres humains peuvent aussi observer, on peut appeler ça "réalité".

Mais, comment peut-on concevoir et construire des appareils électroniques si les électrons n'ont pas une identité intrinsèque et distincte de celle des protons? Des propriétés intrinsèques - définies objectivement - qui ne demandent pas d'être "observées" pour permettre le fonctionnement de l'appareil?

En réalisant puis en utilisant des modèles de comportement fournissant des prédictions conformes aux résultats d’observation

Ce que vous dites est vrai aussi si les électrons et les protons sont des particules distinctes, si la "réalité" a des propriétés intrinsèques. À moins de suggérer que la réalité se plie aux expériences (i.e., elle se manifeste sous la forme de protons dans les expériences visant à étudier ceux-ci et sous forme d'électrons dans d'autres, conçues pour étudier les électrons), il doit bien y avoir différents types de particules.

Pour ma part, j’aurais plutôt dit : si aucune interaction avec un objet supposé n'existait et que, de ce fait, les propriétés mesurées lors de telles interactions n’existaient donc pas, comment pourrait-on attribuer des propriétés et même simplement une existence à l’objet en question ?

C'est une manière qui me semble passablement contournée de présenter les choses*. Surtout que la réponse est assez triviale: si les interactions n'existent pas on ne peut pas attribuer de propriétés. Sauf que, historiquement, on en est arriver à ce niveau (quasi-)métaphysique de réflexion parce que l'on a observé des propriétés (car on est parti de la physique classique). Et il faut bien qu'il y ait au minimum la propriété d'être observable pour qu'il y ait interaction, et il faut aussi quelque chose pour expliquer la stabilité des résultats d'observation.

Et si cette stabilité n'était pas peu ou prou objective, je ne vois pas comment on pourrait construire des appareils "utilisant des modèles de comportement fournissant des prédictions conformes aux résultats d’observation".

* Donc assez peu propice à limiter la confusion générale. Par contre je comprends qu'elle met bien en avant que vous n'accordez pas de propriétés à la "réalité" (parce que cela ne vous semble pas nécessaire).

Pour ma part, les appareils de mesure et l’observateur font partie intégrante des propriétés mesurées

Est-ce que ces paramètres sont inclus dans les équations? Ça m'apparait un peu compliqué de le faire et pourrait faire courir le risque d'un raisonnement circulaire.

Pour ma part, j’aurais plutôt dit, si l’interaction de l’atome d’argent avec un Stern et Gerlach à axe horizontal ne se manifestait pas sous la forme d’un résultat de mesure de spin horizontal (right ou left), comment pourrait-on attribuer un spin horizontal à l’atome d’argent (à l’issue de cette mesure) et même seulement la propriété de pouvoir "manifester un spin horizontal" ?

Là encore, vous êtes obligé d'utiliser une formulation beaucoup plus contournée pour dire sensiblement la même chose. Effectivement, si notre vision ne nous faisait pas voir une pomme comme ayant les caractéristiques d'une pomme, pourrait-on dire que l'on voit une pomme? Non, bien sûr. Devrait-on conclure que les pommes n'existent pas, n'ont pas de propriétés ou ne sont pas des pommes?

En disant ceci, je ne nie pas qu'il y ait des différences importantes entre les échelles macroscopiques et subparticulaires.

La science recherche des réponses universelles: lorsque différentes théories (dans un sens fort) sont proposées pour expliquer un problème (dans un cadre circonscrit), on cherche à identifier celle qui offre la réponse la plus adéquate (généralement parce qu'elle permet des prédictions les plus justes).

Tout à fait d’accord

Donc vous n'êtes pas tellement éloigné de ce que disais initialement:
"De plus, la science postule qu'il n'y a qu'une description possible, universelle, de la réalité. Pour arriver à la comprendre, il faut confronter les visions imparfaites de chacun.".
Vous ne niez pas l'existence d'une "réalité" et vous admettez qu'il n'y a une vision/description qui la décrit plus justement que les autres. Le point d'achoppement, comme je le disais, est plus de savoir ce qui est entendu par "réalité". (Et si vous reprenez les messages originaux, vous verrez que je ne défendais pas particulièrement une vision réaliste.)

Je complèterai en disant que, parfois, se posent aussi des questions d’interprétation. Là, la discrimination est bien plus difficile (et recèle une part de subjectivité) car ces interprétations différentes suggèrent des prolongements théoriques différents. Or, au moment où sont proposées diverses interprétations d’une théorie donnée, on ne sait pas encore de façon sûre celle qui suggèrera le plus efficacement la meilleure extension des théories existantes

Ce d'autant plus que la réflexion touche à une échelle de la matière qui est principalement entrevue au travers de modélisations. La possibilité qu'une forme d'incompréhension/d'ignorance influence les visions est quand même à considérer. C'est pourquoi je ne suis pas totalement de votre avis: la citation que je faisais ne défends pas particulièrement une vision que l'autre (réaliste c. positiviste). C'était plus un appel à se méfier des modélisations et autres théorisations.

Cela dit, je suis d'accord que si la vision positiviste permet de résoudre certaines observations paradoxales et permet des prédictions qui sont confirmées expérimentalement, elle est plus juste que la réaliste. Mais je n'ai pas l'impression que la question soit tranchée.

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C'est pour ça que la conscience tient une place importante dans l'esprit de beaucoup de physiciens. Ce n'est pas la conscience qui "crée" les choses. Mais c'est elle qui apporte de l'ordre en extrayant l'information hors d'une réalité incompréhensible et à jamais non observable directement

Soit cela revient à dire que l'humain utilise ses capacités intellectuelles pour ériger des théorie, ce qui n'étonnera personne. Soit cela revient a "expliqué" ce qui n'est mal compris par ce qui n'est pas défini, ce qui n'est pas une manière très rationnelle de procéder (et qui peut mener à des approches franchement irrationnelle).

Jean-François

[ABC]

Vous ne niez pas l'existence d'une "réalité"

Personne de sérieux ne le nie.

vous admettez qu'il n'y a une vision/description qui la décrit plus justement que les autres.

Ca, par contre, c'est le point de vue réaliste.

Le point de vue positiviste se contente de constater (pas besoin de l'admettre puisqu'on en a les preuves) que certaines descriptions/modélisations donnent de meilleures prédictions que les autres. Il n'est pas nécessaire d'attribuer ces propriétés à la seule réalité au lieu de l'attribuer au couple réalité/observateur (ou famille d'observateurs partageant la même myopie).

Le point de vue réaliste est parfaitement honorable vu que des physiciens dont personne ne conteste la compétence partagent votre point de vue. Toutefois, pour ma part, j'ai tendance à considérer ce point de vue comme une forme d'attachement à des convictions issues de notre culture, une culture devant elle-même beaucoup aux succès de la physique du 19ème siècle (une physique déterministe où tout semblait parfaitement et objectivement modélisé et où, quand on connaissait l'état initial du système observé, on pouvait donner ou prédire la valeur de n'importe quelle grandeur physique relative à ce système, et ce, à n'importe quel moment, passé, présent ou futur).

Cela dit, je suis d'accord que si la vision positiviste permet de résoudre certaines observations paradoxales et permet des prédictions qui sont confirmées expérimentalement, elle est plus juste que la réaliste. Mais je n'ai pas l'impression que la question soit tranchée.

Tout à fait. De plus certains modèles d'inspiration réaliste peuvent être tout à fait intéressants.

Je pense en particulier aux travaux de l'école de Bruxelles-Austin (1). Ils proposent un cadre mathématique dans lequel l'irréversibilité est possible dès le départ, sans entourloupe "pragmatique" visant à l'introduire artificiellement (dans un modèle où elle n'a pas sa place au départ).

Il faut bien qu'à l'issue de la mesure quantique il y ait obtention d'un seul résultat de mesure et que le caractère irréversible de cette évolution (comme celle d'ailleurs de la désintégration d'un atome radioactif) prenne place naturellement dans le modèle mathématique proposé.

(1) cf aussi, concernant la modélisation de l'irréversibilité des évolutions en physique quantique, A single-world consistent interpretation of quantum mechanics from fundamental time and length uncertainties ou encore The second law of thermodynamics from symmetry and unitarity.

[thewild]

Il me semble que pour Bohr, il y a quand même "quelque chose", mais qui est à la fois "rien" et qui est indéterminé, définitivement indéterminable et indescriptible et donc sans intérêt, sans utilité pratique, pour manager notre monde d'objets… mais ce quelque chose qui n'est rien, au point de vue philosophique, c'est quand même là.

Je suis d'accord.
L'avantage d'une telle posture est de bien discriminer physique et métaphysique. Bohr dit en gros que la physique ne peut parler que des phénomènes, et que les noumènes sont métaphysiques et qu'il est donc vain d'y faire référence dans la physique.
Si on parle de métaphysique, alors on doit être en accord avec la physique et non l'inverse. "Le réel contraint", comme on dit... mais on devrait plutôt dire "l'observation contraint" !

[richard]

Quelle est l’accointance entre le positivisme et la phénoménologie ?

[Jean-Francois]

Ca, par contre, c'est le point de vue réaliste

Dans ce cas, c'est que votre "tout à fait d'accord" ne concernait pas vraiment la citation que vous avez reprise de mon message parce que je comparais la vision réaliste et la positiviste en disant qu'il y en a une plus juste que l'autre.

Jean-François

[ABC]

ce qui ne peut en aucune façon être observé n'existe pas.

C'est justement le genre de phrase que je trouve largement discutable...
Bien sûr le contexte en physique, et plus particulièrement en MQ, est différent, mais je me demande quand même s'il est bien raisonnable de demander à l'existant de toujours pouvoir être observé (au moins théoriquement), je trouve cela réducteur... Je ne connais pas de définition alternative de l'existant qui soit à la fois plus large et bien définie scientifiquement. Je trouve juste bizarre cette définition via l'observation, qui de facto modifie cet existant.

En fait :

• d'une part on sait seulement depuis le début du 20ème siècle que toute observation (mesure d'un état quantique) modifie l'état du système observé (1).
• d'autre part, que pourrait-être une réalité n'ayant aucune interaction avec nous ?

Il me semble impossible de donner un sens physique (la physique étant basée sur l'observation) et même un sens tout court, à la notion de réalité n'ayant aucune interaction, même très indirecte, avec nous, que ce soit au passé, au présent ou au futur. Le mieux (selon moi) c'est de considérer la notion de réalité inobservable comme un oxymore.

Selon moi, ce que l'on pourrait dire, quand de nouveaux faits d'observation sont découverts et que l'on l'attribue ces nouveaux faits d'observation
à telle ou telle particule ou encore tel ou tel champ physique jamais observé auparavant que se soit :

• le neutron,
• puis le neutrino,
• puis le boson de Higgs par exemple,

non pas que cette réalité était existante mais inconnue, mais qu'il s'agit là de la découverte de faits d'observation nouveaux (donc d'interactions inconnues avec la réalité = propriétés du couple observateur(s)+réalité observée).

A titre de point de vue contradictoire avec celui que je viens de proposer, un article extrêmement intéressant de Jaynes mérite une lecture attentive. Selon un point de vue original, Jaynes y défend (cf. CLEARING UP MYSTERIES, THE ORIGINAL GOAL) :

• à la fois le caractère d'inférence statistique des modèles de la physique. C'est particulièrement flagrant en physique statistique. Ça l'est un peu moins pour l'effet EPR mais ça devient lumineux avec les explications de Jaynes.
• ET (en même temps) leur caractère ontologique (autrement dit sensé ne rien devoir à l'interaction observateur/réalité).

Mon point de vue, par rapport aux propositions de Jaynes (2), est le suivant. A mon sens, ce que Jaynes appelle niveau ontologique (un "réel" qui serait "fondamentalement inaccessible" donc) par opposition au niveau épistémique (connaissances issues de l'observation donc) correspond (à mon avis) à de possibles propriétés nouvelles demandant un type d'observations pas encore réalisées.

Je ne crois pas à la notion de propriété (ontologique) qui serait fondamentalement inaccessible à l'observation (même très indirecte) car je ne vois pas comment on pourrait définir une telle notion.

(1) Toutefois, la mesure quantique d'une observable d'un système ne modifie pas l'état quantique du système observé, quand, par exemple, on réalise une seconde fois la mesure de la même observable. Cette deuxième mesure de la même grandeur donne alors le même résultat. Par contre, si on réalise la mesure d'une deuxième observable, dite non simultanément mesurable avec la première, alors, en réalisant à nouveau la mesure de la première grandeur, on trouve un résultat qui n'est pas nécessairement identique avec la première mesure de cette même première grandeur.

C'est précisément cette impossibilité, en physique quantique, d'avoir une connaissance simultanée de grandeurs non simultanément mesurables qui distingue drastiquement la physique quantique de la physique quantique. Ce sont ces faits d'observation nouveaux qui ont donné lieu à tant d'importantes difficultés d'interprétation (interprétation en butte avec de fortes convictions réalistes largement supportées par les succès extraordinaires de la physique classique du 19ème siècle, convictions faisant ainsi apparaître ces résultats nouveaux et dérangeants comme paradoxaux).

En physique classique, toutes les grandeurs physiques d'un système donné sont simultanément mesurables (mathématiquement, en physique classique, l"algèbre des observable est commutative). En physique classique, quand on connait toutes ces grandeurs, grandeurs que l'on peut recueillir sans modifier l'état du système, on peut connaître avec une parfaite précision et une parfaite reproductibilité le résultat de n'importe quelle grandeur physique passée, présente ou future relative à ce système. La mesure y est perçue comme le recueil passif d'une information préexistante à la mesure. L'information recueillie ne doit absolument rien à l'observateur (exactement comme dans notre vie de tous les jours).

En physique quantique, l'information maximale sur un système donné (information maximale qualifiée d'état quantique) est caractérisée par les résultats de mesure d'un Système Complet d'Observables qui Commutent. Cette information maximale accessible à l'observateur est toutefois incomplète comme le revendiquait Einstein à juste titre puisqu'elle ne suffit pas à caractériser l'ensemble des grandeurs physiques mesurables.

Cela fait partie des limitations d'accès de l'observateur à l'information. Du coup, il n'est pas possible d'attribuer cet état au seul système observé puisque l'état finalement obtenu est celui créé par le choix des mesures réalisées par l'observateur :

• Si je décide de mesurer le spin vertical d'un atome d'argent, quel qu'ait été son spin antérieur, j'obtiens un spin vertical (up ou down).
• Si je décide de mesurer le spin horizontal d'un atome d'argent, quel qu'ait été son spin antérieur, j'obtiens un spin horizontal (right ou left).

Le spin de l'atome d'argent ainsi obtenu par la mesure n'est donc pas une propriété préexistante de l'atome d'argent (qui, dans ce cas, pourrait lui être intrinsèquement affectée). Cette propriété est créée par l'observation. C'est donc une propriété de l'interaction entre réalité observée (dont l'existence n'est pas en cause) et l'observacteur muni de son appareil de mesure.

(2) Jaynes interprète, notamment, la soit-disant énergie du vide comme une erreur d'interprétation attribuant indument un caractère objectif aux fluctuations observées. Jaynes interprète en effet ces "fluctuations" comme une incertitude dans les résultats d'observation, incertitude caractérisant en fait (selon lui), un manque d'information de l'observateur. Pour ma part je trouve ses explications assez convaincantes malgré le fait qu'il s'agisse seulement d'une ébauche et non d'une démonstration formelle, complète et incontestable.

[thewild]

Jaynes interprète, notamment, la soit-disant énergie du vide comme une erreur d'interprétation attribuant indument un caractère objectif aux fluctuations observées. Jaynes interprète en effet ces "fluctuations" comme une incertitude dans les résultats d'observation, incertitude caractérisant en fait (selon lui), un manque d'information de l'observateur.

Je n'ai pas encore lu l'article, mais la "soi-disant" énergie du vide n'est pas que "soi-disant". On mesure expérimentalement et conformément aux prévisions théoriques l'énergie du vide dans l'effet Casimir par exemple.
En quoi l'attribution d'un caractère objectif à ces fluctuations peut-il donc être considéré comme indu ?

[jean7]

ce qui ne peut en aucune façon être observé n'existe pas.

C'est justement le genre de phrase que je trouve largement discutable...

En fait :

• d'une part on sait seulement depuis le début du 20ème siècle que toute observation (mesure d'un état quantique) modifie l'état du système observé (1).
• d'autre part, que pourrait-être une réalité n'ayant aucune interaction avec nous ?

Je bloque.

Ce que je vais dire est sans doute truffé d'erreurs… mais je me lance quand même, je suis certain d'apprendre quelque chose (et désolé pour le temps que je fais perdre).

Quelle interaction est-ce que je peux espérer avoir avec de la lumière qui s'éloigne de moi ?

Faut-il considérer que la lumière n'existe qu'à partir du moment où elle nous atteint ?

En gros, topographiquement parlant, comment considérer comme inexistant ce qui est au-delà de l'observable ?

[Dany]

Quelle interaction est-ce que je peux espérer avoir avec de la lumière qui s'éloigne de moi ?

Si tu sais qu'il existe quelque chose qui s'appelle la "lumière", c'est que tu as déjà interagit avec elle. Ce qu'on connaît de la "lumière" existe en tant que sujet d'étude, c'est une donnée intersubjective.
En plus, si tu sais qu'il y a "de la lumière qui s'éloigne de toi", c'est que tu interagit avec elle, déjà au niveau du concept.

Maintenant, l'intersubjectivité de la "lumière", c'est tout ce qu'on peut dire à propos d'elle… mais ce n'est pas la lumière en tant que noumène.

On a pas la connaissance totale de la lumière et on ne sait même pas si la "connaissance totale" à propos de quoi que ce soit peut être atteinte. Tout porte d'ailleurs à penser que non... et de plus en plus à mesure que la science avance.
En conséquence, ce qu'on considère comme la "réalité" s'éloigne de plus en plus. Et donc, le concept même de "réalité" devient caduque, du moins si on s'en tient à une réalité d'un monde d'objet qui préexiste à un observateur (une réalité objective).
A l'heure actuelle, il faut un observateur quelconque pour extraire l'information, forcément incomplète, hors de l'enchevêtrement quantique et l'amener dans notre réalité intersubjective.

Avant, il n'y avait qu'une réalité, la réalité objective. Maintenant, il y en a deux : la réalité en soi, le noumène inatteignable, supposé contenir "tout" en vrac. Mais elle est sans intérêt en tant que telle puisqu'elle est uniforme, indéterminée, indifférenciée et sans signification particulière. Et la réalité intersubjective qui est la réalité propre à un ou des observateurs, après observation. Et ça comprend notre vision de tous les jours dans le sens où, si on adopte la vision d'une réalité intersubjective, nos concepts et notre manière de voir le monde change. Et au niveau scientifique, ça influence tout le futur en matière de recherche.

comment considérer comme inexistant ce qui est au-delà de l'observable ?

"Ce qui est au-delà de l'observable", c'est vague. Ca peut recouvrir quelque chose (en astronomie, par exemple) qui est au delà de l'observable, mais qu'on peut détecter indirectement par interaction avec un système déjà connu.

Dans ce cas, l'information qu'on recueille sur ce quelque chose entre dans l'intersubjectif… mais ça ne nous dit pas tout sur ce quelque chose. Et pire que ça : plus on recueille d'information sur ce quelque chose, plus il y en a à recueillir… et même si on pouvait voir ce quelque chose le plus "finement", "précisément", "exactement" possible (selon nos conceptions les plus abouties de ce qu'on appelle "observer"), on serait encore loin du compte puisqu'on s'aperçoit que plus on avance, plus les questions surviennent et plus ce qu'on appelle "la réalité" perd sa substance, se dilue. La réalité en soi est non seulement à jamais hors d'atteinte, mais en plus, elle perd son existence (en tous les cas, son importance).

[ABC]

Jaynes interprète, notamment, la soit-disant énergie du vide comme une erreur d'interprétation attribuant indument un caractère objectif aux fluctuations observées. Jaynes interprète en effet ces "fluctuations" comme une incertitude dans les résultats d'observation, incertitude caractérisant en fait (selon lui), un manque d'information de l'observateur.

Je n'ai pas encore lu l'article, mais la "soi-disant" énergie du vide n'est pas que "soi-disant". On mesure expérimentalement et conformément aux prévisions théoriques l'énergie du vide dans l'effet Casimir par exemple.
En quoi l'attribution d'un caractère objectif à ces fluctuations peut-il donc être considéré comme indu ?

Par le fait que l'énergie attribuée aux fluctuations du vide telle que prédite par la mécanique quantique (si on attribue à ces fluctuations un caractère autre que celui d'un manque de précision de mesure à ce jour insurmontable, cf. les inégalités de Heisenberg) est 10^120 fois trop grande. cf L’énergie du vide : la plus grosse erreur de toute l’histoire de la physique, science étonnante.

Cela dit, la question n'est pas réglée. Le sujet reste objet de débat et, à ce jour, le point de vue de E.T. Jaynes à ce sujet (cf. Clearing up mysteries, the original goals) est loin de faire l'unanimité (mais je le trouve quand même très intéressant à étudier).

[thewild]

En quoi l'attribution d'un caractère objectif à ces fluctuations peut-il donc être considéré comme indu ?

Par le fait que l'énergie attribuée aux fluctuations du vide telle que prédite par la mécanique quantique (si on attribue à ces fluctuations un caractère autre que celui d'un manque de précision de mesure à ce jour insurmontable, cf. les inégalités de Heisenberg) est 10^120 fois trop grande.

Elle n'est 10^120 fois trop grande que pour être l'énergie noire du modèle lambda-CDM. Elle n'est pas 10^120 fois trop grande "tout court".
Mais quand bien même, si le calcul de cette énergie montre bien certaines limites des théories actuelles, il ne montre pas que ces fluctuations sont subjectives.
Enfin je devrais peut-être lire l'article avant d'aller plus loin sur ce sujet, peut-être que Jaynes répond déjà à ces questions.

[ABC]

En quoi l'attribution d'un caractère objectif à ces fluctuations peut-il donc être considéré comme indu ?

Par le fait que l'énergie attribuée aux fluctuations du vide telle que prédite par la mécanique quantique (si on attribue à ces fluctuations un caractère autre que celui d'un manque de précision de mesure à ce jour insurmontable, cf. les inégalités de Heisenberg) est 10^120 fois trop grande.

Elle n'est 10^120 fois trop grande que pour être l'énergie noire du modèle lambda-CDM. Elle n'est pas 10^120 fois trop grande "tout court".

L'évocation de "l'énergie noire" ou du modèle lambda-CDM n'est pas nécessaire. En Relativité Générale, l'énergie exerce au même titre que la masse (cf. E = mc²), une action gravitationnelle attractive sur tout autre contenu énergie matière. Si on attribue aux fluctuations d'énergie du vide un caractère autre qu'un manque d'information de l'observateur, cette énergie est 10^120 fois "trop lourde" pour être compatible, ne serait-ce qu'avec le mouvement des planètes du système solaire, sans aller chercher plus loin.

Si le calcul de cette énergie montre bien certaines limites des théories actuelles, il ne montre pas que ces fluctuations sont subjectives. Enfin je devrais peut-être lire l'article avant d'aller plus loin sur ce sujet, peut-être que Jaynes répond déjà à ces questions.

Effectivement, rendons à E.T. Jaynes ce qui appartient à E.T. Jaynes (ce qui ne m'empêche pas de trouver ses arguments sur ce sujet a minima assez intéressants). Toutefois, le bon article de Jaynes sur notre sujet (1) c'est PROBABILITY IN QUANTUM THEORY § IS ZERO POINT ENERGY REAL?(2)

(1) Je m'étais trompé d'article. L'article que j'avais cité clearing up mysteries était intéressant aussi mais vis à vis de l'interprétation de l'effet EPR en tant qu'inférence statistique.

(2) Rappelons que E.T. Jaynes, bien que reconnaissant très fortement le caractère d'inférence statistique des modèles de la physique (et pour cause, il a été un acteur majeur dans le développement des méthodes d'inférence statistique par maximisation d'entropie dans de nombreux domaines), peut-ête classé dans le camp des réalistes...
...mais, en attribuant à l'effet EPR un caractère de simple inférence statistique, comme les positivistes, il parvient à échapper à une interprétation explicitement non locale de l'effet EPR violant l'invariance de Lorentz ou la causalité au niveau interprétatif.

[curieux]

En gros, topographiquement parlant, comment considérer comme inexistant ce qui est au-delà de l'observable ?

Salut

Mal comprises il y a des phrases qui alimentent le fond de commerce des charlatans de tous poils, a moins qu'ils l'ont très bien comprises et profitent du flou artistique pour leur commerce...

D'abord il semble évident que cela ne s'applique qu'aux phénomènes quantiques.
Un exemple, déjà évoqué, la position de l'électron autour de son noyau atomique, dire qu'il est inexistant est un abus de langage, ce qui n'existe pas c'est la possibilité de prédire là où il se trouve avec précision, un peu comme on saurait prédire la position d'une planète à telle date du passé ou future.
Avec l'électron c'est une impossibilité, en fait on sait qu'il est dans une portion d'espace autour du noyau avec un indice de confiance qui se compte en pourcentage de probabilité. Ce pourcentage se déduit grâce à la fonction d'onde, qui est un outil statistique capable de décrire la totalité de ses positions possibles. Et il y a des formes d'orbitales pas piquées des hannetons par ailleurs.

Statistiquement parlant, on peut dire qu'il peut se trouver n'importe où à n'importe quelle distance du noyau, même la plus farfelue.
Ainsi il n'est pas idiot de dire qu'à un moment donné il peut être aussi bien près de la lune qu'à l'intérieur même du noyau.
Ce dernier exemple explique pourquoi il peut être 'avalé' par le noyau alors qu'il n'a rien à y faire selon la physique classique, s'il tournait autour sur une orbite classique dans le sens de planétaire, ce serait impossible.

Grosso modo c'est dans ce sens qu'on peut dire qu'il n'existe pas sans avoir été observé, c'est l'action précise de l'investigation nécessaire pour le détecter qui le fait apparaitre, et ce, sans aucune possibilité de prévision du lieu où on va le trouver.
Idem pour le cas évoqué maintes fois de l'intrication quantique, c'est la mesure faite par Bob qui détermine le résultat de la mesure faite par Alice.
Avant ces mesures on n'a aucun moyen de savoir quel sera le double résultat concordant parce que TOUS les résultats sont possibles en même temps mais qu'aucun n'est dévoilé. Ce n'est pas non plus un flou dû à l'imperfection des appareils de mesures, c'est une impossibilité physique.

Donc, rien à voir avec une phrase du genre "un arbre qui tombe sans témoin dans la forêt : fait-il du bruit ?"
Rien à voir non plus avec une affirmation qui dirait la même chose d'un phénomène aléatoire classique : "pile ou face existe-il avant que la pièce tombe ?"
Évidemment qu'ils existent, ce serait idiot(pour être gentil) de prétendre le contraire.

[jean7]

En gros, topographiquement parlant, comment considérer comme inexistant ce qui est au-delà de l'observable ?

Salut

Mal comprises il y a des phrases qui alimentent le fond de commerce des charlatans de tous poils, a moins qu'ils l'ont très bien comprises et profitent du flou artistique pour leur commerce...

D'abord il semble évident que cela ne s'applique qu'aux phénomènes quantiques.
...

Bien, comme ça, ça me va très bien.
(Les phénomènes quantiques étant si souvent contre-intuitifs...)

[curieux]

(Les phénomènes quantiques étant si souvent contre-intuitifs...)

Oui, en statistiques classiques, pile /face c'est l'un OU l'autre
En statistiques quantiques c'est l'un ET l'autre. Une superposition qui n'existe pas en classique.
La différence est fondamentale et cela n'est pas passé inaperçu pour la génération des savants du début de la MQ.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_ ... _quantique

[ABC]

Comment considérer comme inexistant ce qui est au-delà de l'observable ?

C'est une question avec laquelle la physique quantique a, en fait, moins de rapport qu'on ne lui en prête.

Un bon exemple de contexte où, par contre, cette question est difficile (ne serait-ce qu’à poser me semble-t-il) est celui de l’existence d'une étoile absorbée par un trou noir.

On doit poser cette question relativement à un référentiel (afin de pouvoir donner un sens physique au présent auquel on a innocemment conjugué le verbe exister).

• Dans le référentiel Schwarzschild, la question donne alors lieu à une réponse simple. Oui, l'étoile est toujours là. En effet, les hypersurfaces 3D de simultanéité de ce référentiel-là restent sagement à l'extérieur de la sphère de Schwarzschild (l'horizon cosmologique du trou noir). Dans ce référentiel-là, le phénomène d’absorption de l'étoile n'a donc jamais lieu au sens de la simultanéité ayant cours dans ce référentiel.
  .
• Dans le référentiel de Lemaître (le référentiel des "observateurs" en chute libre partant "de très haut" à vitesse nulle), la réponse est différente. En effet, la chute de l'étoile sur la singularité centrale est extrêmement rapide.

Qu'est alors devenue, au sens de ce référentiel, l'étoile ratatinée en un point en (un temps propre fini) selon la Relativité Générale (1) ?

La question se situe au-delà du domaine où la science d’aujourd’hui est en mesure de nous apporter des réponses à coup sûr pertinentes :

• par la possibilité de confrontation directe ou indirecte de ces réponses avec les faits d'observation ou
  .
• par des résultats théoriques pouvant être jugés incontestables en raison de nombreuses observations prouvant la solidité de la théorie employée pour les déduire (malgré d’éventuelles difficultés ou impossibilités technologiques d’observation directe ou indirecte de ces résultats théoriques).

Bref, quand on sort du domaine de notre expérience vécue, ou pire, si l’on « chatouille » les limites de notre science actuelle, des questions d’apparence simple ne le sont plus du tout. Elles peuvent même être source de difficulté pour savoir s’il est possible de leur attribuer une signification physique précise (autrement dit, prenant un sens par des prédictions directement ou indirectement confrontables à l’observation) grâce à une formulation appropriée.

Concernant la physique quantique, on constate souvent certaines erreurs d'interprétation en raison de deux confusions :

• La confusion entre effet non observable et effet non observé
• la confusion entre existence d'un objet (un électron par exemple) et existence de l'une de ses propriétés (sa position par exemple)

Pour lever la confusion entre inobservable et inobservé, l'exemple de l’arbre qui tombe sans témoin dans la forêt est un bon moyen de comprendre en quoi consiste cette confusion.

Quand personne n’observe l'arbre qui tombe dans la forêt, ce phénomène est cependant observable. En effet, ce phénomène laisse des traces observables et le bruit qu'il fait aussi d'ailleurs (puisque les ondes sonores laissent des traces, certes faibles au bout d'un certain temps, noyées dans d'autres sons, puis transformées en chaleur, mais en principe toujours observables sous une forme ou une autre).

Affirmer qu'un arbre tombant dans la forêt existe et fait du bruit quand il tombe, même en l’absence de quelque témoin que ce soit, ne pose donc pas le moindre problème puisque le phénomène est observable (au moins en théorie) par les traces irréversiblement enregistrées dans son environnement lorsque ce phénomène se produit.

Un exemple, déjà évoqué, la position de l'électron autour de son noyau atomique, dire qu'il est inexistant est un abus de langage, ce qui n'existe pas c'est la possibilité de prédire là où il se trouve avec précision.

En fait, affirmer que l’électron n’existe pas quand on ne l’observe pas résulte, comme indiqué en réponse à jean7, d’une confusion entre :

• inexistence de la position de l’électron,
• inexistence de l’électron lui-même (confusion entre un objet et l’un de ses attributs).

Pour être plus précis, ce qui n'existe pas n'est pas la possibilité de prédire la position de l'électron (comme ce serait le cas pour une pièce de monnaie cachée quelque part sous une soucoupe), c'est la position elle-même de l'électron qui n'existe pas et non la connaissance de cette position (une position qui existerait, objectivement, avant même son observation, selon une interprétation réaliste naïve de l’état quantique que l'on sait incompatible avec les faits d’observation).

La fonction d'onde de position de l'électron n'est pas une distribution de probabilités nous donnant la probabilité que l'électron se trouve à tel ou tel endroit. En effet, cette position est créée par l’observation. Cette position n'existe pas avant qu'on l'ait mesurée.

La différence cruciale entre fonction d'onde et distribution de probabilités (le carré de la norme de la fonction d'onde) se traduit, expérimentalement, par l'expérience des fentes de Young. On peut, en effet, réaliser cette expérience avec un rayonnement lumineux mais aussi avec des particules matérielles. On a d'ailleurs réalisé des expériences d’interférence de type fente de Young avec des molécules (C60) de fullerenne.

Si la fonction d'onde (de position) était simplement une distribution de probabilités indiquant où se trouve l'électron ou quelque particule que se soit préalablement à son observation, alors l'expérience des fentes de Young ne pourrait pas donner lieu à des effets d'interférence.

Ces effets d’interférence permettent en effet de distinguer :

• le cas où la position de la particule existe mais n’est pas connue (mélange statistique ne donnant pas lieu à des effets d'interférence, par exemple la position préexistante à l'observation mais inconnue de la pièce de monnaie sous une soucoupe)
• du cas où la position de la particule n’existe pas (état de position superposé).

L'expérience illustrant de la façon la plus frappante la propriété de non existence d'une position avant sa mesure quantique (et l'importance cruciale, à mon avis, de la notion d'enregistrement irréversible d'information lors d’une mesure quantique) c'est l'expérience dite du Stern et Gerlach réversible (cf. Decoherence and the Transition from Quantum to Classical Revisited Zurek Figure 1A un Stern et Gerlach réversible).

En effet, lorsqu'un atome d'argent (en état initial de spin vertical up par exemple) sort d'un Stern et Gerlach à axe horizontal, si on ne mesure pas sa position de sortie (à droite ou à gauche), alors :

• la partie de sa fonction d'onde qui sort à gauche,
• et la partie de la fonction d'onde qui sort à droite,

peuvent être recombinées en un atome d'argent unique de spin vertical up.

Cette recombinaison devient par contre impossible si on observe la position de l’atome d’argent à la sortie du Stern et Gerlach à axe horizontal. En effet, en cas d’observation de cette position (par interaction avec un instrument de mesure ou avec l’environnement) cette position et le spin horizontal qui va avec se mettent à exister. L’autre composante de spin horizontal et la position associée disparaissent victime de la réduction du paquet d’onde (réduction du paquet d'onde engendré par cette interaction irréversible avec un instrument d’observation (2)).

Grosso modo c'est dans ce sens qu'on peut dire qu'il n'existe pas sans avoir été observé.

Ce n'est pas l'électron qui n'existe pas avant sa mesure de position, c'est sa position qui n'existe pas encore. La confusion entre l'objet (qui lui existe) et ses propriétés (qui n'existent pas avant leur mesure quand l'objet n'est pas déjà dans un état propre des observables mesurées) est d'ailleurs un piège potentiel dans lequel il est assez facile de tomber quand on commence à étudier le sujet.

Donc, rien à voir avec une phrase du genre "un arbre qui tombe sans témoin dans la forêt : fait-il du bruit ?"

Bien sûr. Dans ce cas la mesure est faite tout de suite. Le phénomène engendre, en effet, immédiatement des enregistrements irréversibles (des mesures) dans son environnement. Le phénomène, même s'il est inobservé est, par contre, observable, donc il existe.

Idem pour le cas évoqué maintes fois de l'intrication quantique, c'est la mesure faite par Bob qui détermine le résultat de la mesure faite par Alice.

On ne peut pas dire ça. Sans information préalable, les résultats de mesure de Bob ne permettent pas de déterminer les résultats de mesure d'Alice (cf. le no-communication theorem).

Toutefois :

• si, avant réalisation de leurs mesures de polarisation, Alice et Bob se mettent d'accord sur une succession d’orientations identiques de leurs deux polariseurs,
• et s’ils se mettent en œuvre ces orientations successives dans l'ordre sur lequel ils se sont mis d'accord au préalable,

il en va différemment.

En effet, dans ce cas (en laissant de côté les considérations d’efficacité de détection des capteurs), Bob et Alice sont immédiatement informés du résultat obtenu des deux côtés, grâce à la corrélations parfaite entre résultats aléatoires de mesure d'Alice et résultats aléatoires de mesure de Bob, à savoir :

• A_horizontal/B_vertical ou A_vertical/B_horizontal,
• A+45+/B-45° ou A-45°/B+45°,
• A_circulaire droit/B_circulaire droit ou A_circulaire gauche/B_circulaire gauche…

Avant ces mesures on n'a aucun moyen de savoir quel sera le double résultat concordant parce que TOUS les résultats sont possibles en même temps mais qu'aucun n'est dévoilé.

Une petite précision complémentaire. Dans l’expérience dite EPRB (réalisée avec des paires de photons EPR corrélés), quelles que soient les orientations alpha et bêta des polariseurs A d'Alice et B de Bob, il n'y a que 4 résultats d’observation possibles, à savoir, en symbolisant par plus et moins les résultats de polarisation perpendiculaires :

• A(alpha)+, B(bêta)+
• A(alpha)+, B(bêta)-
• A(alpha)-, B(bêta)+
• A(alpha)-, B(bêta)-

Pour des angles alpha et bêta des polariseurs convenablement choisis (alpha-bêta = 22.5°), ces résultats se distribuent selon des probabilités violant les inégalités de Bell.

Cette violation réfute l’hypothèse réaliste ET locale dite des variables cachées locales. Il s'agit de l'hypothèse, fausse, selon laquelle les deux photons partiraient en se "mettant", préalablement à leur départ, "suffisamment d’accord" sur les réactions à avoir selon les orientations alpha et bêta afin d'obtenir la meilleure corrélation possible (comme le cas encore plus simple de l’envoi de deux morceaux de papier, l’un blanc et l’autre noir, envoyés dans deux enveloppes, l’une à Alice et l’autre à Bob).

La violation des inégalités de Bell, vérifiée expérimentalement (cf. l'expérience d'Alain Aspect réalisée en 82) est plus forte que la corrélation pouvant être obtenue dans le cadre d'une interprétation réaliste ET locale ET respectueuse du principe de causalité de l'effet EPR.

Par ailleurs, si Alice et Bob choisissent une même orientation alpha de leurs deux polariseurs, il y a alors seulement deux résultats d’observation possibles :

• A(alpha)+, B(alpha)-
• A(alpha)-, B(alpha)+

La violation des inégalités de Bell atteste du caractère explicitement non local de l’effet EPR quand on en adopte une interprétation réaliste à la Einstein (cf. les éléments de réalité évoqués dans l’article EPR ET que l'on admet le principe de causalité (les causes précédent les effets).

A noter que si l'on décide de limiter l’attribution d’un caractère causal seulement à des corrélations entre évènements dans le sens passé --> futur, le principe alors T-asymétrique de causalité ainsi défini recoure, en fait, à l’absence d'information de l'observateur sur des évènements futurs. Cette absence d'information est due à l'absence d'enregistrement irréversible de ces évènements futurs (irréversible au sens d’une création d’entropie pertinente pour ces observateurs).

Doit-on considérer que ces évènements futurs n'existent pas encore ? Si on adopte le point de vue selon lequel ce qui n'est pas observable n'existe pas, il me semble tentant de répondre par l'affirmative (3).

(1) « Ratatinage ponctuel » de l'étoile sur la singularité centrale du trou noir d’ailleurs incompatible avec la relation d’incertitude position-impulsion de Heisenberg. Ce n’est pas une surprise car on ne dispose pas encore de théorie modélisant l’interaction gravitationnelle qui soit compatible avec la formalisation actuelle la plus aboutie de la physique quantique.

(2) ou simplement une interaction irréversible avec l’environnement du Stern et Gerlach. L’environnement joue alors le rôle d’instrument de mesure comme les marques irréversibles laissées par la chute de l’arbre tombant dans la forêt. A cause de ces traces irréversibles, on ne peut pas facilement "détomber" l’arbre (bien que ce soit possible, d’un point de vue purement théorique, en raison de la symétrie CPT des lois de la physique, cf. le paradoxe de l’irréversibilité).

(3) Adoptant au contraire un point de vue réaliste (point de vue selon lequel la réalité serait susceptible de posséder des propriétés indépendantes de leur observation), Aharonov et Elitzur, refusent d'attribuer au principe de causalité le caractère, non objectif, d’un manque d'information de l'observateur.

Or les corrélations entre évènements futurs et évènements présents (comme la corrélation entre mesures fortes et mesures faibles antérieures) sont time-symmetric. Sans référence à l’absence d’information de l’observateur sur les résultats de mesure futurs il n’est plus possible d’attribuer :

• un caractère causal à ces corrélations dans le sens présent --> futur
• l’absence d’un tel caractère dans le sens futur --> présent.

En effet, la seule chose distinguant la corrélation time-symmetric entre mesures fortes et mesures faibles selon leur ordre chronologique, c'est le fait suivant :
quand les mesures fortes succèdent aux mesures faibles, l'observacteur ne connait pas encore le résultat des mesures fortes (du spin vertical de particules de spin 1/2 par exemple). Il ne peut donc pas sélectionner, avant mesure faible, les particules qui, après des mesures fortes, posséderont un spin vertical up par exemple.

C’est cette sélection (postérieure aux mesures fortes) qui permet d'obtenir une moyenne des résultats de mesures faibles antérieures conforme à ces résultats de mesures fortes postérieures. Cette corrélation ne peut donc être constatée qu'après coup, une fois connus par l’observacteur les résultats de mesure forte de spin vertical. Voilà qui confère au principe de causalité un caractère anthropocentrique.

Le refus, par Aharonov et Elitzur, d’accorder au principe de causalité ce caractère "subjectif" (objectif d’interprétation réaliste) les conduit alors à attribuer aux corrélations time-symmetric entre mesures faibles et mesures fortes un caractère symétrique aussi du point de vue de la relation cause-effet (choix d'une orientation de la relation de causalité dans le sens mesure fortes --> mesures faibles indépendamment de leur ordre temporel).

Il s’agit donc d’une interprétation rétrocausale de la symétrie (CP)T dans le cadre des expériences de mesures faibles (cf. Can a Future Choice Affect a Past Measurement's Outcome? Yakir Aharonov, Eliahu Cohen, Avshalom C. Elitzur )

La dissymétrie temporelle de la relation cause-effet apparaît donc seulement si l’on accepte de prendre en compte les limitations d’accès à l’information de l’observateur pour définir la notion de relation causale (au besoin, en l’absence d’observacteur, selon une expérience de pensée implicite comme, par exemple, la préparation, bien sûr fictive, d’un glissement de fond sous-marin pour engendrer un tsunami. L’évolution en sens inverse est théoriquement possible, selon les lois fondamentales de la physique, mais inaccessible en pratique par un observacteur avec ses « gros doigts maladroits » d’observacteur macroscopique).

Faut-il préférer le choix de l’interprétation positiviste ou le choix d’une interprétation réaliste donc rétrocausale ?

Ça dépend du degré de préférence que l’on a :

• pour l’interprétation réaliste (le principe de causalité ne doit rien à l’observateur) conduisant à une interprétation rétrocausale de la relation entre mesures fortes et mesures faibles antérieures.
• Pour, au contraire, le principe de rasoir d’Occam en raison de son efficacité (ce qui ne peut être observé, comme des résultats de mesure futurs) n’existe pas (en tout cas pas avant que l’on ait réalisé la mesure).

[thewild]

Faut-il préférer le choix de l’interprétation positiviste ou le choix d’une interprétation réaliste donc rétrocausale ?

L'interprétation réaliste objective non-locale reste valable.

On peut ajouter des dimensions supplémentaires à l'espace temps par exemple (spatiales ou temporelles, les deux peuvent fonctionner).
L'hypothèse manque cruellement de parcimonie, mais on ne peut malgré tout pas dire que le choix se limite au positivisme ou au réalisme rétrocausal. Il y a d'autres choix.

[ABC]

Faut-il préférer le choix de l’interprétation positiviste ou le choix d’une interprétation réaliste donc rétrocausale ?

L'interprétation réaliste objective non-locale reste valable.

C'est vrai concernant, comme vous le dites, la possible interprétation de la non localité quantique (cf. Bohmian mechanics).

Toutefois, la remarque extraite de la fin de mon message ne concernait pas directement la non localité quantique entre évènements séparés par un intervalle de type espace (1) mais deux interprétations possibles des relations cause-effet :

• l'une attribuant au sens des relations cause-effet un caractère supposé "objectif" (i.e. un caractère supposé indépendant de l'observacteur),
• l'autre faisant jouer un rôle à l'observacteur dans l'apparition d'une T-asymétrie dans les relations cause-effet (les causes précèdent les effets) alors que, "fondamentalement", les lois de la physique sont (CP)T symétriques.

Je vous réponds donc en détail, d'abord en physique classique puis en physique quantique, car les détails en question sont intéressants (si on s'intéresse à la physique).

I/ En physique classique d'abord

I-1/ concernant le principe d'inertie (cf. origin of inertia)
On constate qu'une interprétation du principe d'inertie telle que la loi fondamentale de la dynamique (F = m gamma) soit à la fois :

• de nature gravitationnelle,
• respectueuse du principe de Mach (interprétation de la réaction inertielle quand on pousse la masse m, comme due à l'ensemble du contenu énergie-matière de l'univers),

offre deux possibilités (la 3ème, un "éther" doté d'un spectre d'énergie approprié très spécifique, est trop contraignante pour être crédible) :

1/ une action instantanée à distance du contenu énergie-matière sur la masse m accélérée (par rapport à ce contenu), en violation, donc, de l'invariance de Lorentz (on en revient, effectivement, à une acceptation de violation de la localité)

2/ l'acceptation de l'action conjuguée (interférence constructive) :

• d'ondes gravitationnelles dites retardées en provenance du passé,
• avec des ondes gravitationnelles dites avancées en provenance du futur.

La deuxième possibilité permet de respecter à la fois :

• la symétrie T de l'interaction gravitationnelle,
• l'invariance de Lorentz.

Cette deuxième possibilité entre-t-elle, toutefois, en conflit avec le principe de causalité (les causes précèdent les effets) ?
Pas du tout...
...mais à condition, toutefois, d'accepter "l'intrusion" de l'observacteur dans la physique d'aujourd'hui. En effet, la raison qui provoque la rupture de T-symétrie dans la relation cause-effet est la suivante. Il n'existe pas de moyen pour l'observacteur d'observer et utiliser ces ondes avancées provenant du futur :

• pour en extraire des souvenirs du futur,
• pour modifier le passé en agissant dessus par leur entremise.

Le principe de causalité est donc parfaitement respecté à condition d'accepter l'intervention de l'observacteur dans son interprétation. Cette prise en compte de l'observacteur dans les lois de la physique ne pose pas de problème si, toutefois, on accepte de considérer que la physique a pour objet de modéliser (à des fins de prédiction) les interactions réalité/observacteur(s).

I-2/ Concernant la réaction de radiation
On constate qu'une interprétation de la réaction de radiation (rayonnement électromagnétique d'une charge électrique accélérée) qui soit à la fois respectueuse :

• de la conservation de l'énergie,
• de l'invariance de Lorentz,
• de la symétrie T des interactions électromagnétiques,

est possible en considérant, l'action conjointe :

• d'ondes électromagnétiques retardées se propageant du présent vers le futur,
• d'ondes électromagnétiques avancées se propageant du futur vers le présent.

La causalité est-elle violée ? Pas plus dans cas que dans le cas précédent...
...à condition là encore de considérer l'impossibilité d'agir dans le sens présent --> passé ou de recevoir de l'information dans le sens futur --> présent comme étant relative aux limitations d'actions possibles et d'accès à l'information de l'observacteur.

II/ Concernant la physique quantique, maintenant

Comme l'ont montré Aharonov, Bergmann et Lebowitz dans l'article Time Symmetry in the Quantum Process of Measurement publié en 1964, la mesure quantique, l'archétype des processus irréversibles (on ne peut pas "démesurer" une observable) peut cependant être considérée comme parfaitement time-symmetric (cf. aussi A time-symmetric formulation of quantum mechanics Yakir Aharonov, Sandu Popescu et Jeff Tollaksen). Il suffit pour cela de prendre en compte à la fois les résultats de mesures antérieures (présélection) et postérieures (postsélection) à la mesure quantique en question.

Une très belle confirmation expérimentale de cette symétrie temporelle de la mesure quantique été obtenue dans le cadre des mesures faibles découvertes en 1988. En effet, les résultats obtenus confirment le fait que :

• la moyenne des mesures faibles, de spin vertical d'un spin 1/2 par exemple est conforme avec les résultats des mesures fortes de spin vertical antérieurs présélectionnés dans l'état up par exemple,
• la moyenne des mesures faibles, de spin horizontal de ces mêmes particules est conforme avec les résultats des mesures fortes de spin horizontal postérieurs postsélectionnés dans l'état right par exemple.

L'observacteur peut se servir des résultats de mesure forte de spin vertical pour provoquer (causer) une moyenne de mesures faibles de spin vertical up. Il suffit, pour cela, de présélectionner les particules qui se sont trouvées en état de spin vertical up à l'issue de la mesure de spin vertical.

L'observacteur peut-il se servir des résultats des mesures fortes de spin horizontal pour provoquer (causer) une moyenne de mesure faible de spin horizontal right ?

Réponse : non. Pourquoi ?

Parce que l'observacteur ne connait pas encore les résultats des mesures fortes de spin horizontal. Ces mesures n'ont pas encore laissé de traces irréversibles décodables par l'observacteur. La connaissance de tels résultats futurs lui permettrait, en effet, de choisir de réaliser des mesures faibles de spin horizontal sur les seules particules qui se retrouveraient en état de spin horizontal right à l'issue des mesures fortes postérieures (et de "causer" ainsi une moyenne right des résultats de mesures faibles horizontales).

On ne peut malgré tout pas dire [concernant le principe de causalité] que le choix se limite au positivisme ou au réalisme rétrocausal. Il y a d'autres choix.

En fait, la formalisation de la physique quantique à deux vecteurs d'état (un vecteur d'état évoluant du passé vers le présent et un vecteur d'état évoluant du futur vers le présent) n'est pas une nouvelle théorie quantique dans laquelle la mesure quantique serait time-symmetric. Elle fait simplement apparaître explicitement la symétrie T déjà présente dans la formulation standard de la physique quantique.

Le principe de causalité (les causes précèdent les effets) est respecté dès lors que l'on accepte de reconnaître le rôle joué par l'observacteur dans ce principe.

En effet, l'observacteur, ne peut pas se servir des ondes avancées pour violer la causalité :

• en utilisant ces ondes avancées pour observer des traces du futur (comme on observe au contraire des traces du passé lisibles car elles sont irréversiblement enregistrées, donc très redondantes et résistantes aux agressions de l'environnement, donc recueillables pluseurs fois par des observateurs différents, et ce, sans dégradation et/ou modification),
• en utilisant ces ondes avancées pour modifier le passé.

Évidemment, si l'on attribue, comme le fait Vaidman, un caractère d'élément de réalité aux résultats de mesure faible avant qu'ils ne soient décodables par l'observacteur il en va différemment. Les Aharonov, Vaidmann, Elitzur et le groupe des physiciens qui appartiennent à cette école de pensée ont franchi le pas et interprètent donc les effets observés (moyenne des mesures faibles "causées" par des mesures fortes qu'elles précèdent ou suivent ces mesures fortes) comme des actions à rebrousse-temps (cf. Can a Future Choice Affect a Past Measurement's Outcome? Yakir Aharonov, Eliahu Cohen, Avshalom C. Elitzur, 20 Jun 2015).

Personnellement, je préfère :

• l'interprétation positiviste des relations cause-effet (le caractère T-asymétrique des notions de cause et d'effet découlent des limitations d'accès de l'observacteur à l'information),
• à l'interprétation réaliste des relations cause-effet (la distinction entre cause et d'effet ne doit rien à l'observacteur) car elle implique l'interprétation rétrocausale de la relation mesure forte --> mesure faible quand les mesures fortes sont postérieures aux mesures faibles ou encore le caractère rétrocausal des ondes gravitationnelles ou électromagnétiques avancées.

Je ne vois pas de raison de laisser de côté le deuxième vecteur d'onde proposé dans le formalisme quantique à deux vecteurs d'état (celui qui évolue à rebrousse-temps). En effet, l'action conjuguée des deux vecteurs d'état sur une observation entre deux mesures fortes permet de rendre correctement compte des corrélations mesures fortes-mesures faibles dans les deux sens temporels.

Je ne vois cependant pas, pour autant, de raison valable de laisser tomber le principe de causalité sous prétexte que l'on ne peut pas voir l'observacteur en peinture. Vu que l'on ne sait pas se servir des ondes avancées ou du deuxième vecteur d'onde (inaccessible à l'observation "directe") pour violer la causalité, il me semble logique de considérer que le principe de causalité est respecté.

Le fait que l'observacteur fasse partie intégrante du principe de causalité ne me choque pas du tout puisque ignorer le rôle joué par l'observacteur sur la scène de la physique est un objectif que plus grand chose ne me semble réellement justifier aujourd'hui.

Pour un avis différent sur ce sujet, cf. Contexts, Systems and Modalities: a new ontology for quantum mechanics 23 Jan 2015, Alexia Auffeves and Philippe Grangier.

(1) Sachant que, de plus, existent aussi des corrélations de même nature entre évènements séparés par des intervalles de type temps. Cf. la violation de la Legett-Garg inequality réfutant l'hypothèse dite du macro-réalisme (selon Legett, mais, à ce jour, son point de vue est majoritaire).

L'hypothèse du macro-réalisme est l'hypothèse selon laquelle, au niveau macroscopique, le caractère d'état quantique superposé serait totalement détruit et inobservable.
cf. Quantum Mechanics versus Macroscopic Realism Leggett, Garg, 1985 et, pour un point de vue (minoritaire) contraire, Quantum- vs. Macro- Realism: What does the Leggett-Garg Inequality actually test?.

[thewild]

Je vous réponds donc en détail

Merci pour cette belle réponse (comme toujours, mais celle-ci particulièrement) !
Il y a plusieurs articles que je voudrais lire avant de répondre

Je profite cependant du fait que le principe de Mach ait été (une nouvelle fois) évoqué pour rappeler qu'il ne s'agit que d'un principe, qu'il n'est ni démontrable ni falsifiable, et que surtout il n'est nullement nécessaire pour expliquer quelque phénomène observé que ce soit. Je n'ai jamais compris l'engouement qu'il suscitait, pour moi il est simplement faux, inutile et illogique. Ça pourrait faire l'objet d'un nouvelle discussion cependant.