TRADUCTION DE //
by David Appell , Phys.org
Notes des éditeurs
Les simulations numériques montrent comment le monde classique pourrait émerger des univers à plusieurs mondes de la mécanique quantique
par David Appell , Phys.org
Hugh Everett III a développé l'interprétation à plusieurs mondes de la mécanique quantique dans sa thèse de doctorat de 1957 à Princeton. Il a quitté la physique après ses études supérieures pour travailler pour l'armée américaine. Crédit : AZQuotes.com (avec lien vers https://alchetron.com/Hugh-Everett-III). Pour la politique de droits d'auteur, voir la section 3 sur https://www.azquotes.com/terms_of_use.html
Les étudiants qui apprennent la mécanique quantique apprennent l'équation de Schrödinger et comment la résoudre pour obtenir une fonction d'onde. Mais une étape cruciale est sautée car elle a intrigué les scientifiques depuis les premiers jours : comment le monde réel et classique émerge-t-il d'un grand nombre de solutions pour les fonctions d'onde ?
Chacune de ces fonctions d'onde a sa propre forme et son niveau d'énergie associé, mais comment la fonction d'onde « s'effondre-t-elle » dans ce que nous voyons comme le monde classique : des atomes, des chats et des nouilles de piscine flottant dans la piscine tiède d'un hôtel miteux de Las Vegas qui accueille une convention d'hommes d'affaires en gueule de bois essayant de vendre au monde une meilleure souricière ?
À un niveau élevé, cela est géré par la « règle de Born » - le postulat selon lequel la densité de probabilité de trouver un objet à un endroit particulier est proportionnelle au carré de la fonction d'onde à cette position.
Erwin Schrödinger a inventé son célèbre félin pour amplifier les conséquences de l'effondrement de la fonction d'onde : un événement simple, comme un événement quantique de désintégration radioactive d'un noyau atomique, se traduit d'une manière ou d'une autre par le fait que le chat macroscopique dans la boîte est soit vivant, soit mort. (Cette transition mystérieuse, peut-être seulement théorique, est appelée la coupure de Heisenberg.)
La mécanique quantique traditionnelle dit qu'à tout moment, le chat devient soit vivant, soit mort lorsque la boîte est ouverte et que l'état du chat est « mesuré ». Avant cela, le chat est, en un sens, à la fois vivant et mort : il existe dans une superposition quantique de chaque état. Ce n'est que lorsque la boîte est ouverte et que son intérieur est observé que la fonction d'onde du chat s'effondre dans un état défini de vie ou de mort.
Ces dernières années, les physiciens ont étudié ce processus plus en profondeur pour comprendre ce qui se passe. La modification de l'équation de Schrödinger n'a eu qu'un succès limité.
D'autres idées que l'interprétation de Copenhague décrite ci-dessus, comme la théorie des ondes pilotes de De Broglie-Bohm et l'interprétation des mondes multiples de la mécanique quantique, reçoivent davantage d'attention.
Une équipe de théoriciens quantiques d'Espagne a utilisé des simulations numériques pour montrer que, à grande échelle, des caractéristiques du monde classique peuvent émerger d'une large classe de systèmes quantiques. Leur travail est publié dans la revue Physical Review X.
"La physique quantique est en contradiction avec notre expérience classique en ce qui concerne le comportement des électrons, des atomes ou des photons isolés", a déclaré à Phys.org l'auteur principal Philipp Strasberg de l'Université autonome de Barcelone.
« Cependant, si l’on prend du recul et que l’on considère les quantités grossières que nous, les humains, pouvons percevoir (par exemple, la température de notre café du matin ou la position d’une pierre), nos résultats indiquent que les effets d’interférence quantique, qui sont responsables d’un comportement quantique étrange, disparaissent. »
Leur découverte suggère que le monde classique que nous voyons peut émerger de l’image des mondes multiples de la mécanique quantique, où de nombreux univers existent au même point de l’espace-temps et où un nombre potentiellement énorme de mondes se ramifie du nôtre à chaque fois qu’une mesure est effectuée.
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Mais un problème technique subsistait avec le portrait des mondes multiples : comment concilier les univers multiples avec l'expérience classique que nous avons au sein de notre univers unique ? Après tout, nous ne voyons jamais de chats dans une superposition de vivants et de morts. A priori, comment pouvons-nous parler d'autres univers, de mondes ou de branches dans un sens significatif ?
Dans leur article, Strasberg et ses co-auteurs écrivent : « Parler de mondes ou d'histoires différents devient significatif si nous pouvons raisonner sur leur passé, leur présent et leur avenir en termes classiques. »
Les co-auteurs ont tenté de résoudre ce problème d'une nouvelle manière. Alors que des travaux antérieurs ont introduit l'idée de décohérence quantique, où les objets que nous voyons naissent des nombreuses superpositions d'un système quantique lorsqu'il interagit avec son environnement, cette approche présente un problème de réglage fin : elle ne fonctionne que pour des types spécifiques d'interactions et de types de fonctions d'onde initiales.
En revanche, le groupe a montré qu'un ensemble de caractéristiques stables et auto-cohérentes émerge de la gamme de nombreuses évolutions possibles d'une fonction d'onde (avec de nombreux niveaux d'énergie) à des échelles observables, non microscopiques. Cette solution ne présente pas de problème de réglage fin, fonctionne pour un large choix de conditions initiales et de détails des interactions entre les niveaux d'énergie.
« En particulier », a déclaré Strasberg à Phys.org, « nous fournissons des preuves claires que cette disparition [des effets d'interférence quantique] se produit extrêmement rapidement - pour être précis : exponentiellement rapide - avec la taille croissante du système. C'est-à-dire que même quelques atomes ou photons peuvent se comporter de manière classique. De plus, il s'agit d'un phénomène omniprésent et générique qui ne nécessite aucun réglage fin : l'émergence d'un monde classique est inévitable. »
Le groupe a simulé numériquement l'évolution quantique jusqu'à cinq pas de temps et jusqu'à 50 000 niveaux d'énergie pour des systèmes quantiques non triviaux. Bien que cette évolution soit encore faible par rapport à ce qui sera nécessaire pour simuler les phénomènes classiques du quotidien, elle est bien plus importante que tous les travaux précédents.
Ils ont envisagé un large éventail de choix de la fonction d'onde initiale et des forces de couplage et ont découvert qu'il existait à peu près la même structure à grande échelle de branches stables : l'émergence d'une structure macroscopique stable et à évolution lente.
« De manière remarquable, nous démontrons aussi explicitement que des mondes classiques intéressants peuvent émerger d'un système quantique qui est globalement en équilibre thermodynamique. Même s'il est très peu probable que ce soit le cas dans notre univers, cela démontre néanmoins que l'ordre, la structure et une flèche du temps peuvent émerger sur des branches uniques d'un multivers quantique, qui semble globalement chaotique, non structuré et symétrique dans le temps. »
En reliant leur travail à la mécanique statistique, où des caractéristiques macroscopiques comme la température et la pression émergent d'un mélange de particules se déplaçant de manière aléatoire, le groupe a découvert que certaines branches mènent à des mondes où l'entropie augmente et d'autres à des mondes où l'entropie diminue. De tels mondes auraient des flèches entropiques du temps opposées.
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COMMENTAIRES
L' article m 'interesse par ses ''débouc's'' philosiphiques et mème épistémologiques ....
Je livre pou commencer a mes lecteurs la traduction du résumé US :''
Les étudiants qui étudient la mécanique quantique apprennent l'équation de Schrödinger et comment la résoudre pour obtenir une fonction d'onde. Mais une étape cruciale est ignorée car elle a intrigué les scientifiques depuis les premiers jours : comment le monde réel et classique émerge-t-il d'un nombre souvent élevé de solutions pour les fonctions d'onde ? ''
Ces remarques semblent nt nous conduire vers l impossibilité de résolutions d un puzzle a 36000 questions a résoltition ''miraculeuse'' pat le passage à l 'échelle de notre Réel familier !!!
Mais prendre les choses ainsi c 'est oublier que SCHRODINGER et EISENBERG se sont déjà terriblement bagarré sur ces points là ! La description du Réel a notre échelle famlière n 'échappe pas a l imprecision de nos sens ou instruments et à une approximation statistique spontanée volontaire ou non !!!!!
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More information: Philipp Strasberg et al, First Principles Numerical Demonstration of Emergent Decoherent Histories, Physical Review X (2024). DOI: 10.1103/PhysRevX.14.041027
Journal information: Physical Review X
© 2024 Science X Network
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