le chat mort vivant.(base de physique quantique n°2)
| Le chat de Shrödinger n'est pas un animal ordinaire : on ne sait pas s'il est mort ou vivant. Il se pourrait même qu'il soit les deux à la fois. Comment expliquer ce paradoxe ? |
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En 1925, une poignée de chercheurs, Bohr, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Jordan, Pauli et Schrödinger établissent les bases d'une nouvelle physique : la mécanique quantique. Dans cette vision révolutionnaire, l'électron n'est plus seulement un corpuscule localisé précisément, mais une portion de paquet d'onde (l'orbitale électronique) où l'énergie est très concentrée. Tout objet physique devient donc à la fois une onde et un corpuscule. Difficile à concevoir, surtout pour les profanes.
Pour rendre les choses encore plus opaques, en 1935, l'Autrichien Erwin Schrödinger imagine un paradoxe permettant de saisir l'absurdité de la physique quantique lorsqu'on l'applique à notre échelle. Le fameux chat de Shrödinger.
Un matou, un atome, une boîte
De quoi s'agit-il ? Un chat est enfermé dans une boîte. Dans un coin, se trouvent un atome d'uranium radioactif, un détecteur qui ne fonctionne qu'une heure et une fiole de poison. Si l'atome se désintègre, il éjecte un électron qui ira frapper le détecteur, qui actionnera alors un marteau, qui brisera la fiole de poison, ce qui tuera le pauvre chat.
Au bout d'une heure, le chat est-il mort ou vivant ? A priori, il a 50% de chances d'être tué, et 50% d'être sauf… Pas pour la physique quantique. En effet, l'état (vivant ou mort) du chat ne dépend en fait que de l'état (émission d'un électron ou non) de l'atome d'uranium. Or la physique quantique affirme qu' à l'atome d'uranium peut s'appliquer le principe de superposition : les particules atomiques peuvent exister dans plusieurs états superposés et simultanés. Ici, intactes et désintégrées.
Cet état de superposition cesse immédiatement dès qu'il y a observation, et donc interaction, de la particule. On dit alors qu'il y a décohérence. L'état "superposé" de l'atome devrait se transmettre à notre félin qui devrait être à la fois mort et vivant…d'où le paradoxe du chat !
Etre quantique à petite échelle
Comment le résoudre ? Comment expliquer que le principe de superposition ne s'applique pas à notre monde humain ?
La superposition d'état ne concerne que des particules totalement isolées. A l'échelle quantique, facile : les particules évoluent dans un grand vide et les rencontres sont rares. Si nous comparons l'état superposé "vivant ET mort" dans lequel se trouve le chat à une bulle de savon, on comprend que cette bulle est éphémère et sera détruite à la moindre interaction.
A notre échelle, des milliards d'êtres quantiques incontrôlables (molécules d'air, ondes radio, infrarouges ou les rayons cosmiques) percutent donc notre matou et interagissent des milliards de fois par seconde avec lui. En langage physique, la décohérence des objets macroscopiques est quasi-immédiate. Le chat est donc soit mort, et soit vivant. Quant à notre logique, elle est sauve !