Corrélation instantanée

12.12.2012

Barres

Corrélation instantanée

Barres

Le concept d'interdépendance va au coeur de la réalité et ses implications sont immenses. La question est simple et fondamentale: une "chose" -mieux vaudrait dire un "phénomène" -peut-elle exister de façon autonome? Si tel n'est pas le cas, de quelle manière et jusqu'à quel point les phénomènes de l'univers sont-ils interconnectés? En physique, le phénomène EPR et l'expérience du pendule de Foucault suggèrent que la globalité constitue l'essence même de la réalité. Si les choses n'existent pas "en elles-mêmes", quelles conclusions pouvons-nous en tirer au niveau du vécu? Pour le bouddhisme, la réponse se trouve dans la notion d'interdépendance qui inclut la conscience, la déconstruction du "moi" et la dissolution de notre attachement à la réalité solide du monde qui nous entoure.

(...)

Matthieu:

(...)Un phénomène qui n'a pas d'existence autonome mais qui n'est pas non plus purement inexistant peut avoir une action, une fonction obéissant à la causalité et conduisant à des effets positifs ou négatifs. Il est donc possible d'anticiper les résultats de nos actes et donc d'organiser notre relation avec le monde.

Thuan:

Tout ce que tu dis sur l'interdépendance a de fortes résonances pour moi, car la science, elle aussi, a découvert par des techniques qui lui sont propres que la réalité est globale et interdépendante, à la fois dans le monde surbatomique et dans le monde macroscopique. L'évidence que les phénomènes subatomiques sont interdépendants repose sur la célèbre expérience de pensée qu'Einstein et 2 de ses collaborateurs à Princeton, Boris Podolsky et Nathan Rosen, proposèrent en 1935. On appelle cette expérience le paradoxe EPR d'après les initiales des ses 3 auteurs.

Elle n'est paradoxale que parce qu'Einstein concevait la réalité comme morcelée et assise sur les particules, et non pas comme interconnectée. Le paradoxe disparaît dès qu'on interprète la réalité comme étant globale.

Pour comprendre cette expérience, il faut savoir que la lumière, de même que la matière, possède une nature duelle, càd que, dans le monde physique interdépendant,ce qu'on appelle "photon", "électron", "matière", manifeste, comme Janus, tantôt un visage de particule, tantôt un visage d'onde.

Tant que je n'utilise pas d'appareil de mesure, le phénomène que j'appelle "photon" échappe à la rigidité du monde déterministe et aux trajectoires bien définies, et montre son aspect d'onde.

Cette onde se propage dans toutes les directions de l'espace, comme les ondes circulaires créées par une pierre qu'on jette dans un étang se propagent jusqu'à en couvrir toute la surface.

On peut donc dire que le photon est partout à la fois dans l'espace.

La mécanique quantique dit que, sans faire d'observation, je ne pourrai jamais prédire où sera le photon à un moment déterminé. Tout au + pourrai-je évaluer la probabilité qu'il soit à tel ou tel endroit. Comme les vagues d'un océan, l'onde de probabilité associée au photon (calculée en 1926 par le physicien autrichien Erwin Schrödinger >) possède des amplitudes variées à différents endroits.

Les chances de rencontrer le photon sont maximales aux fortes amplitudes, et minimales aux faibles. Mais, même aux fortes amplitudes, on n'est jamais certain que le photon sera au rendez-vous. Il pourra y être par ex 3x sur 4, ou 9x sur 10. La probabilité ne sera jamais de 100%. Avant l'acte d'observation la réalité du monde subatomique n'est donc que probabilités.

Déterministe et convaincu, Einstein ne pouvait accepter le rôle primordial que la mécanique quantique attribuait au hasard.

"Dieu ne joue pas aux dés", disait-il aussi.

Il n'eut de cesse de trouver une faille dans la théorie de la mécanique quantique et dans l'interprétation probabiliste qu'elle donnait de la réalité. C'est à cette fin qu'il conçut l'expérience EPR.

Considérons, disaient les 3 auteurs de cette expérience, une particule qui se divise en 2 grains de lumière A et B. Pour des raisons de symétrie, ces derniers partent toujours dans des directions opposées. Installons nos instruments de mesure et vérifions. Si A part vers le nord, nous détectons B au sud. Jusque-là, apparemment, rien d'extraordinaire.

Mais c'est oublier les bizarreries de la mécanique quantique: avant d'être capturé par le détecteur, A ne présentait pas un aspect de particule, mais celui d'une onde. Cette onde n'étant pas localisée, il existe une certaine probabilité pour que A se trouve dans n'importe quelle direction.

C'est seulement quand il est capté que A se métamorphose en particule et "apprend" qu'il se dirige vers le nord. Mais si, avant d'être capturé, A ne "savait" pas à l'avance quelle direction il allait prendre, comment B aurait-il pu "deviner" le comportement de A et régler le sien de façon à être capté au même instant dans la direction opposée? Cela n'avait aucun sens, à moins d'admettre que A pouvait informer instantanément B de la direction qu'il avait prise.

Or, la théorie de la relativité, si chère à Einstein, implique qu'aucun signal ne peut voyager + vite que la lumière.

"Dieu n'envoie pas de signaux télépathiques", disait-il.

Il conclut donc que la mécanique quantique ne donnait pas une description complète de la réalité.

Selon lui, A devait savoir quelle direction il allait prendre, et communiquer cette information à B avant de s'en séparer. Les propriétés de A devaient donc avoir une réalité objective indépendante de l'acte d'observation.

L'interprétation probabiliste de la mécanique quantique, selon laquelle A pourrait se trouver dans n'importe quelle direction, devait être erronée. Sous le couvert de l'incertitude quantique devait se cacher une réalité intrinsèque et déterministe.

Selon Einstein, la vitesse et la position qui définissent la trajectoire d'une particule sont bien localisées sur la particule, indépendamment de l'acte d'observation. Il souscrivait à ce qu'on appelle le "réalisme local". La mécanique quantique ne pouvait rendre compte d'une trajectoire définie de la particule, car elle ne prenait pas en considération des paramètres supplémentaires appelés "variables cachées". Elle était donc incomplète.

Pourtant, Einstein avait tort. Depuis qu'elle a été conçue, la mécanique quantique -et son interprétation probabiliste de la réalité- n'a jamais révélé la moindre faille. Les expériences lui ont invariablement donné raison et, jusqu'à nouvel ordre, elle demeure la meilleure théorie permettant de rendre compte du comportement du monde atomique et subatomique.

par Adam Martinakis

Matthieu:

À l'époque d'Einstein,

l'effet EPR n'était pas vérifié expérimentalement.

Thuan:

Pendant longtemps, le schéma EPR resta à l'état d'expérience de pensée. On ne savait pas comment la réaliser pratiquement. En 1964, John Bell >, un physicien irlandais du CERN, conçut un théorème mathématique connu sous le nom d'"inégalité de Bell" qui aurait dû être vérifié par les mesures expérimentales s'il existait des variables cachées, localisées sur les particules, comme le pensait Einstein. Ce théorème permettait enfin d'amener le débat du plan métaphysique à celui de l'expérience concrète. En 1982, à l'université d'Orsay, le Français Alain Aspect v et son équipe effectuèrent une série d'expériences sur des parties de photons afin de tester l'effet EPR. Ils trouvèrent que l'inégalité de Bell était systématiquement violée. Einstein s'était trompé, et la mécanique quantique avait raison. Dans l'expérience d'Aspect, les photons A et B étaient séparés par 12m, et pourtant B "savait" toujours instantanément ce que faisait A.

Matthieu:

Comment sait-on que ce phénomène est instantané et qu'un signal lumineux transportant des informations de A à B n'a pas eu le temps de couvrir cette distance?

Thuan:

Les horloges atomiques, associées aux détecteurs qui captent A et B, permettent de mesurer très précisément le moment d'arrivée de chaque photon. La différence entre les 2 temps d'arrivée est inférieure à quelques dixièmes de milliardième de seconde (elle est probablement nulle, mais la précision des horloges atomiques actuelles ne permet pas de mesurer des temps inférieurs à 10 puissance -10 seconde).

Or, en 10 puissance -10 seconde, la lumière ne peut franchir qu'une distance de 3cm, bien inférieure aux 12m qui séparent A et B, de +, le résultat reste le même lorsqu'on augmente la distance qui sépare les 2 photons.

Bien qu'il soit certain que la lumière ne peut pas avoir eu le temps de parcourir cette distance pour tranmettre une information, les comportements de A et de B sont toujours corrélés instantanément*.

Dans la dernière expérience en date réalisée en 1998 par le Suisse Nicolas Gisin > et ses collaborateurs à Genève, on commence par fabriquer une paire de photons. Puis on en envoie un par une fibre optique vers le nord de Genève, et l'autre vers le sud. 10km séparent les appareils de mesure. Arrivé au bout des fibres optiques, chacun des photons doit choisir au hasard entre 2 itinéraires possibles, l'un court et l'autre long.

Or, on a observé que, dans tous les cas, les photons faisaient exactement le même choix. Ils choisissaient, en moyenne, 1x sur 2 l'itinéraire long, et 1x sur 2 le court, mais leurs choix étaient toujours identiques. Les physiciens suisses étaient certains que les 2 photons ne pouvaient pas communiquer par la lumière, car la différence entre leurs temps de réponse était inférieur à 3/10èmes de milliardièmes de seconde. Pendant ce laps de temps infinitésimal, la lumière n'aurait pu parcourir que 9cm sur les 10km qui séparaient les 2 photons.

La physique classique nous dit que les choix de A et de B devraient être totalement indépendants parce qu'ils ne peuvent pas communiquer. Or ce n'est pas le cas. La corrélation est toujours parfaite.

Comment expliquer le fait que

B "sait" toujours instantanément ce que fait A?

Le paradoxe n'en est un que si nous supposons, comme Einstein, que la réalité est morcelée et localisée sur chacun des photons. Il est résolu si nous admettons que A et B font partie d'une réalité globale, quelle que soit la distance qui les sépare; A n'a pas besoin d'envoyer un signal à B, car les 2 grains de lumière (ou tout au moins les phénomènes que l'appareil de mesure perçoit comme des grains de lumière) restent constamment en relation par une interaction mystérieuse. Où qu'elle soit, la 2ème particule continue à faire partie de la même réalité que la 1ère.

Matthieu:

Même si les 2 particules se trouvaient à 2 bouts de l'univers...

Thuan:

Oui. Ainsi la mécanique quantique élimine toute idée de localisation. Elle confère un caractère holistique à l'espace. Les notions d'"ici" et de "là" n'ont plus de sens, car "ici" est identique à "là". Les physiciens appellent cela la "non-séparabilité".

Matthieu:

Cette constatation devrait avoir des conséquences immenses sur la compréhension qu'ont les physiciens de la réalité et de notre perception ordinaire du monde.

Thuan:

C'est exact. Certains physiciens ont eu du mal à accepter cette notion d'une réalité non séparable et ont tenté de trouver une faille dans les expériences ou dans le théorème de Bell. Jusqu'ici, ils ont échoué. La mécanique quantique n'a jamais été prise en défaut et le phénomène EPR nous suggère que la réalité est globale**.

Matthieu:

Dans l'un de ses sermons, le Bouddha décrit la réalité comme un entrelacs de perles: dans chacun des perles, toutes les autres sont reflétées, ainsi que le palais dont elles ornent la façade et l'univers tout entier. Ce qui revient à dire que dans chaque élément de la réalité, tous les autres sont présents. Cette image illustre bien la notion d'interdépendance selon laquelle il ne peut exister, où que ce soit dans l'univers, une seule entité dissociée de l'ensemble.

Mais il faut se garder d'employer un langage trop réaliste. La corrélation EPR est attribuée à des "particules" - une notion qui continue de refléter notre attachement à la réalité des choses - alors qu'elle ne concerne que des phénomènes corrélés résultant de l'interaction entre le monde microphysique, nos appareils et nos concepts. On voit que, même lorsqu'ils parlent de globalité, les physiciens ne peuvent s'empêcher de revenir à une vision réificatrice qui réconforte sans doute la perception solide qu'ils en ont en tant qu'êtres ordinaires.

Thuan:

Si, à l'échelle subatomique, les phénomènes semblent donc bien "interdépendants", pour reprendre le terme bouddhique, je voudrais te parler également de l'expérience du pendule de Foucault qui montre que l'interdépendance ne se limite pas au monde des particules, mais s'étend à l'univers tout entier, au macrocosme comme au microcosme.

...à suivre...

Matthieu Ricard et Trinh Xuan Thuan

* Ou, + précisément, afin de ne pas nous lier à une ontologie de particules qui est critiquée + bas: "les propriétés des phénomènes A et B sont corrélées".

** Selon une conversation que nous avons eue avec Michel Bitbol, la mécanique quantique ne nous dit rien sur la réalité: au 1er degré, elle se contente de prédire les phénomènes. C'est nous qui, ensuite, essayons d'interpréter ces prédictions par des images métaphysiques. Nous avons présenté ici le point de vue de la majorité des physiciens. Quelques physiciens isolés, comme l'Américain David Bohm >, ont proposé d'autres interprétations de la mécanique quantique qui conduisent à d'autres lectures des corrélations EPR

Barres
Barres

proposé par mamadomi