Physique quantique : selon une nouvelle étude, la « réalité » ne dépendrait pas de l’observateur

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Au cours du 20e siècle, l’essor de la mécanique quantique a amené les physiciens à se poser de nombreuses questions sur la manière de l’interpréter. Notamment concernant le phénomène de la mesure conduisant à l’effondrement de la fonction d’onde (une situation appelée problème de la mesure quantique). Le résultat de cette mesure dépend-il de l’observateur, ou en est-il totalement indépendant ? En d’autres termes, existe-t-il une réalité subjective ou une réalité objective ? Dans un article récent publié dans la revue Symmetry, deux physiciens finlandais montrent qu’il n’existe aucune influence de l’observateur sur la mesure, favorisant ainsi l’existence d’une réalité totalement objective.

La mécanique quantique est apparue dans les années 1920 et depuis lors, les scientifiques ne sont pas d’accord sur la meilleure façon de l’interpréter. De nombreuses interprétations, y compris l’interprétation de Copenhague présentée par Niels Bohr et Werner Heisenberg, et en particulier, l’interprétation von Neumann-Wigner, affirment que la conscience de la personne effectuant une mesure affecte son résultat. D’un autre côté, Karl Popper et Albert Einstein pensaient qu’une réalité objective existe.

Erwin Schrödinger a mis en avant la célèbre expérience de pensée impliquant le destin d’un malheureux chat, qui visait à décrire les imperfections de la mécanique quantique. Dans leur dernier article, Jussi Lindgren et Jukka Liukkonen, qui étudient la mécanique quantique pendant leur temps libre, se penchent sur le principe d’incertitude développé par Heisenberg en 1927. Selon l’interprétation traditionnelle du principe, la position et l’impulsion ne peuvent pas être déterminées simultanément avec un degré de précision arbitraire, car la personne effectuant la mesure affecte toujours les valeurs.

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Les mathématiques pour conforter la réalité objective de la mécanique quantique

Cependant, dans leur étude, Lindgren et Liukkonen ont conclu que la corrélation entre la position et l’impulsion, c’est-à-dire leur relation, est fixe. En d’autres termes, la réalité est un objet qui ne dépend pas de la personne qui la mesure. Lindgren et Liukkonen ont utilisé l’optimisation dynamique stochastique dans leur étude. Dans le cadre de référence de leur théorie, le principe d’incertitude de Heisenberg est une manifestation de l’équilibre thermodynamique, dans lequel les corrélations de variables aléatoires ne disparaissent pas.

« Les résultats suggèrent qu’il n’y a aucune raison logique pour que les résultats dépendent de la personne effectuant la mesure. Selon notre étude, rien ne suggère que la conscience de la personne perturberait les résultats ou créerait un certain résultat ou une certaine réalité. L’interprétation est objective et réaliste, et en même temps aussi simple que possible. Nous aimons la clarté et préférons éliminer tout mysticisme », déclare Jussi Lindgren. Cette interprétation conforte les interprétations de la mécanique quantique basées sur des principes scientifiques classiques.

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Jussi Lindgren Jukka Liukkonen physiciens finlandais mathématiques
Les deux physiciens finlandais Jussi Lindgren et Jukka Liukko n’en sont pas à leur premier coup d’essai. L’année dernière, ils publiaient un autre article, utilisant là aussi brillamment les mathématiques pour traiter la mécanique quantique. Crédits : Aalto University

Les chercheurs ont publié leur dernier article en décembre 2019, qui s’appuyait également sur l’analyse mathématique comme outil pour expliquer la mécanique quantique. La méthode qu’ils ont utilisée était la théorie du contrôle optimal stochastique, qui a été exploitée pour résoudre des défis tels que la façon d’envoyer une fusée de la Terre vers la Lune.

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Suivant le rasoir d’Occam, la loi de parcimonie du nom de Guillaume d’Ockham, les chercheurs ont maintenant choisi l’explication la plus simple parmi celles qui conviennent. « Nous étudions la mécanique quantique comme une théorie statistique. L’outil mathématique est clair, mais certains pourraient penser que c’est également ennuyeux. Mais une explication est-elle vraiment une explication, si elle est vague ? », conclut Lindgren.

Sources : Symmetry

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