Chat de Schrödinger
Le chat de Schrödinger est une expérience de réflexion sur la physique quantique. Erwin Schrödinger l'a proposé en 1935, en réaction à l'interprétation de la physique quantique par Copenhague.
Schrödinger a écrit :
On peut même monter des affaires tout à fait ridicules. Un chat est enfermé dans une chambre en acier, avec le dispositif suivant (qui doit être protégé contre les interférences directes du chat) : dans un compteur Geiger, il y a un tout petit peu de substance radioactive, si petite que peut-être en une heure un seul des atomes se désintègre, mais aussi, avec une probabilité égale, peut-être aucun ; si cela se produit, le tube du compteur se décharge et par un relais libère un marteau qui brise un petit flacon d'acide cyanhydrique. Si l'on a laissé tout ce système à lui-même pendant une heure, on dirait que le chat vit encore si entre-temps aucun atome ne s'est désintégré. La fonction psi de l'ensemble du système exprimerait cela en y faisant mélanger ou étaler à parts égales le chat vivant et le chat mort (pardonnez l'expression).
Il est typique de ces cas qu'une indétermination initialement limitée au domaine atomique se transforme en indétermination macroscopique, qui peut alors être résolue par l'observation directe. Cela nous empêche d'accepter aussi naïvement comme valable un "modèle flou" pour représenter la réalité. En soi, il n'incarnerait rien de flou ou de contradictoire. Il y a une différence entre une photo floue ou floue et un cliché de nuages et de bancs de brouillard.
- Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (La situation actuelle de la mécanique quantique), Naturwissenschaften
(traduit par John D. Trimmer dans Proceedings of the American Philosophical Society)
En termes simples, Schrödinger a déclaré que si vous placez un chat et quelque chose qui pourrait le tuer (un atome radioactif) dans une boîte et que vous la fermez, vous ne saurez pas si le chat est mort ou vivant avant d'ouvrir la boîte, de sorte que jusqu'à ce que la boîte soit ouverte, le chat est (en un sens) à la fois "mort et vivant". Ceci est utilisé pour représenter la façon dont la théorie scientifique fonctionne. Personne ne sait si une théorie scientifique est bonne ou mauvaise jusqu'à ce que cette théorie puisse être testée et prouvée.
La physique peut être divisée en deux types : la physique classique et la mécanique quantique. La physique classique explique la plupart des interactions physiques, comme par exemple pourquoi une balle rebondit lorsqu'elle tombe. Elle peut également être utilisée pour prédire les interactions physiques, comme ce qui se passe quand on fait tomber une balle. Cependant, il y a certaines interactions physiques qu'elle n'explique pas, par exemple, comment la lumière peut être transformée en électricité. La mécanique quantique fournit aux physiciens un moyen d'expliquer pourquoi ces choses se produisent.
L'interprétation de Copenhague est utilisée pour expliquer ce qui arrive à la plus petite partie d'un atome (une particule subatomique) sans la regarder (l'observer ou la mesurer). Les mathématiques sont utilisées pour montrer la probabilité qu'il arrive quelque chose à la particule. Une particule peut être décrite comme ayant 50% de chances de se trouver à un endroit à un moment donné, ou 50% de chances de se trouver à un endroit à un autre moment. On peut également l'exprimer sous forme de graphique (ou de forme d'onde). C'est très pratique pour faire des calculs de physique quantique.
Cependant, la seule façon d'être sûr à 100% de l'endroit où se trouve une particule est de l'observer. Jusqu'au moment où vous l'observez, l'interprétation de Copenhague dit que la particule est là et n'est pas là. Ce n'est que lorsque vous observez la particule que vous savez si elle est là ou non.
Si cela a un sens en physique quantique, cela n'en a pas en physique classique (monde réel).
Schrödinger voulait montrer que cette façon de penser la mécanique quantique conduirait à des situations absurdes. Il a conçu une expérience de pensée.
Un chat est placé dans une pièce qui est séparée du monde extérieur.
Un compteur Geiger qui compte la quantité de désintégration radioactive et un peu d'un élément radioactif sont dans la pièce.
En une heure, l'un des atomes de la matière radioactive peut se désintégrer (ou se décomposer parce que la matière n'est pas stable), ou non.
Si la matière se décompose, elle libère une particule atomique, qui frappe le compteur Geiger, qui libère un gaz toxique, qui tue le chat.
La question qui se pose maintenant est la suivante : à la fin de l'heure, le chat est-il vivant ou mort ? Schrödinger dit que selon l'interprétation de Copenhague, tant que la porte est fermée, le chat est mort et vivant. Il n'y a aucun moyen de le savoir tant que la porte n'est pas ouverte. Mais en ouvrant la porte, la personne interfère avec l'expérience. La personne et l'expérience doivent être décrites en se référant l'une à l'autre.
En regardant l'expérience, la personne a influencé l'expérience, elle peut donc ne pas nous donner la bonne réponse.
L'expérience de la pensée a été inventée par Schrödinger pour démontrer la bêtise de penser aux états quantiques pour de grands objets. Elle a également été citée à maintes reprises dans la culture populaire.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que le chat de Schrödinger ?
R : Le chat de Schrödinger est une expérience de pensée sur la physique quantique, proposée par Erwin Schrödinger en 1935 en réaction à l'interprétation de Copenhague de la physique quantique. Il s'agit d'un scénario hypothétique dans lequel un chat est placé dans une chambre en acier avec un dispositif qui contient des matières radioactives et qui pourrait potentiellement tuer le chat. La question posée par l'expérience est de savoir si le chat sera vivant ou mort lorsque la boîte sera ouverte.
Q : Que dit l'interprétation de Copenhague à propos des particules ?
R : L'interprétation de Copenhague stipule qu'il est impossible de savoir avec certitude dans quel état se trouve une particule tant qu'elle n'a pas été observée, de sorte qu'avant l'observation, on peut dire qu'elle existe dans les deux états à la fois.
Q : Comment Schrödinger a-t-il démontré ce concept ?
R : Schrödinger a démontré ce concept par une expérience de pensée consistant à placer un chat à l'intérieur d'une boîte scellée contenant du matériel radioactif. Il a suggéré que tant que la boîte n'était pas ouverte, on ne savait pas si le chat était mort ou vivant, de sorte qu'en attendant, il existait dans les deux états à la fois.
Q : Quels sont les deux types de physique mentionnés dans ce texte ?
R : Les deux types de physique mentionnés dans ce texte sont la physique classique et la mécanique quantique. La physique classique explique la plupart des interactions physiques et peut prédire les interactions physiques, tandis que la mécanique quantique fournit une explication pour certaines interactions physiques que la physique classique ne peut pas expliquer.
Q : Comment l'observation de quelque chose peut-elle influencer une expérience ?
R : L'observation de quelque chose peut influencer une expérience parce que lorsqu'on observe une expérience, on peut interférer avec ses résultats en raison de sa présence et de ses actions pendant l'observation. Cela signifie que les résultats obtenus lors d'une telle expérience ne reflètent pas nécessairement la réalité de manière exacte, car ils ont été influencés par des facteurs extérieurs.
Q : Qu'entend-on par "fonction psi" ?
R : La fonction psi désigne les équations mathématiques utilisées pour décrire la probabilité qu'une chose se produise dans le cadre de la mécanique quantique sans qu'il soit nécessaire de la regarder (de l'observer).
