mardi 7 janvier 2014

Vices apparents et vis cachées de la physique quantique (la recherche des fondements a encore du ressort)

Rubrique : Dévissage(s)

//Travail de rédaction encore en cours

L'atome et le nucléon : deux horlogeries complexes ...
2013 marquait le centenaire du modèle atomique de Bohr décrivant la dynamique des électrons autour des nucléons tandis que 2014 coïncidera avec le cinquantenaire du modèle des quarks de Gell-Mann et Zweig décrivant les nucléons. Pourquoi ne pas profiter de l'occasion pour évoquer l'actualité de la réflexion scientifique sur les fondements de la mécanique quantique, ce marronnier sinon de la physique du moins de sa vulgarisation, à travers quelques miscéllanées glanées au fil des lectures sur la toile pendant les dernières vacances...

... dont le démontage classique laisse (forcément) perplexe ...
Un atome a priori insécable par définition et qui peut malgré tout se décomposer en particules plus élémentaires avec des électrons qui orbitent autour d'un noyau sur des trajectoires floues et qui tourbillonnent autour d'eux même sans vraiment être des toupies...
Un nucléon composé lui-même de quarks, particules encore plus élémentaires à la dynamique pour le moins étrange puisqu'elles sont d'autant plus "libres" qu'elles sont confinées dans un espace plus petit...

... mais dont la reconstruction quantique sublime l'implexité ...
...deux sous-systèmes (ou plus) d'un systême global ne peuvent être considérés séparément l'un de l'autre ; il n'existe tout simplement pas d'états bien définis qui puissent les décrire indépendamment l'un de l'autre. La nécessité de considérer le systême dans sa globalité correspond à un couplage profond et intrinsèque des sous-systèmes, caractéristique de leur nature quantique (et indépendamment de toute interaction physique particulière). Cette propriété est parfois dénommée non-séparabilité", par référence antonymique à la séparabilité classique, ou, plus positivement"\intrication" ou "enchevêtrement". Nous préférerons un vocable plus abstrait efin d'éviter toute représentation imagée trompeuse, et appellerons "implexité" cette caractéristique essentielle de la quantique [la notion de repliement, intrication, enchevêtrement, etc. est rendue en grec par le mot emplexis, du verbe plekô (à l'origine de "pliage"). "Implexité" a de plus l'avantage de sa rime, non sans raisons, avec complexité | et perplexité].
 Françoise Balibar, Alain Laverne, Jean-Marc Lévy-Leblond & Dominique Mouhanna, Quantique : Eléments, 2007.

Le problème de la mesure quantique :  une histoire qui (n')est peut-être (pas) sans fin 
One of the main foundational challenges of quantum theory is the so-called measurement problem: Why does each individual run of an ideal measurement yield a well-defined outcome, in spite of the existence of quantum coherences? Does measurement theory require a specific principle or interpretation of quantum mechanics? Already raised by the founding fathers, this crucial question has witnessed a revival [2,3,4]... We shall ... approach the problem by just treating the tested system S coupled to the measurement apparatus A as a single isolated quantum system S+A, and analysing the dynamics of the measurement process in a straightforward way. A key point is the macroscopic size of the apparatus, which forces us to rely on non-equilibrium quantum statistical mechanics. Moreover, being irreducibly probabilistic, quantum physics does not describe individual objects; we must deal with statistical ensembles, and attempt to infer the properties of a single run of the measurement from those of the subensembles of runs to which it may belong. 
... in the same way as irreversibility emerges in statistical mechanics for macroscopic systems from the underlying reversible microscopic theory, a more remarkable type of emergence occurs at the end of a [quantum] measurement process using a macroscopic apparatus: Classical probabilities emerge from quantum theory, although the underlying “quantum probabilities” were non-commutative and could not a priori be regarded as frequencies in the absence of an experimental context. 
Armen E. Allahverdyan, Roger Balian and Theo M. Nieuwenhuizen, Statistical theory of ideal quantum measurement processes, 03/13

 What we intend to do, in the following, is to contribute some novel points of view to the "foundations of quantum mechanics", using mathematical tools from "quantum probability theory" (such as the theory of operator algebras). [...] 
We attempt to elucidate the roles played by entanglement between a system and its environment and of information loss in understanding "decoherence" and "dephasing", which are key mechanisms in a quantum theory of measurements and experiments ... In particular, we point out that the state of the composition of a system with its environment can usually not be reconstructed from measurements long after interactions between the system and its environment have set in; ("information loss"). We also discuss the problem of "time in quantum mechanics" and sketch an answer to the question when an experiment can be considered to have been completed successfully; ("when does a detector click?").
Jürg Fröhlich ett Baptiste Schubnel, Quantum probability and the foudations of quantum mechanics, 10/13


Aucun commentaire:

Enregistrer un commentaire

Cher-ère lecteur-trice, le blogueur espère que ce billet vous a sinon interessé-e du moins interpellé-e donc, si le coeur vous en dit, osez partager avec les autres internautes comme moi vos commentaires éclairés !
Dear reader, the blogger hopes you have been interested by his post or have noticed something (ir)relevant, then if you are in the mood, do not hesitate to share with other internauts like me your enlightened opinion !