Shutterstock

Imaginez ouvrir le journal du week-end et parcourir les pages de puzzle du Sudoku. Vous passez votre matinée à travailler sur ce casse-tête logique, pour vous rendre compte par les derniers carrés qu'il n'y a pas de moyen cohérent de le terminer.

«J'ai dû faire une erreur», pensez-vous. Donc, vous essayez à nouveau, cette fois en partant du coin, vous ne pouvez pas terminer et en retournant dans l'autre sens. Mais la même chose se reproduit. Vous êtes aux derniers carrés et vous trouvez qu'il n'y a pas de solution cohérente.

Travailler sur la nature de base de la réalité selon la mécanique quantique est un peu comme un Sudoku impossible. Peu importe où nous commençons avec la théorie quantique, nous nous retrouvons toujours à une énigme qui nous oblige à repenser le fonctionnement fondamental du monde. (C'est ce qui rend la mécanique quantique si amusante.)

Laissez-moi vous emmener dans un bref tour, à travers les yeux d'un philosophe, du monde selon la mécanique quantique.

1. Action effrayante à distance

Pour autant que nous le sachions, la vitesse de la lumière (environ 300 millions de mètres par seconde) est la limite de vitesse ultime de l'univers. Albert Einstein se moquait de la perspective de systèmes physiques s'influençant les uns les autres plus rapidement qu'un signal lumineux ne pourrait voyager entre eux.

Dans les années 1940, Einstein appelait cela «action effrayante à distance». Lorsque la mécanique quantique avait semblé plus tôt prédire de tels événements effrayants, il a soutenu que la théorie ne devait pas encore être terminée et qu'une meilleure théorie raconterait la vraie histoire.

Nous savons aujourd'hui qu'il est très peu probable qu'une telle théorie soit meilleure. Et si nous pensons que le monde est composé de «trucs» bien définis et indépendants, alors notre monde doit être celui où l'action effrayante à distance entre ces morceaux est autorisée.

2. Relâcher notre emprise sur la réalité

"Et si le monde n'était pas fait de" trucs "bien définis et indépendants?" Je vous entends dire. «Alors pouvons-nous éviter cette action effrayante?»

Oui nous pouvons. Et de nombreux membres de la communauté de la physique quantique pensent également de cette façon. Mais ce ne serait pas une consolation pour Einstein.

Einstein a eu un débat de longue date avec son ami Niels Bohr, un physicien danois, sur cette question même. Bohr a soutenu que nous devrions en effet abandonner l'idée que la substance du monde soit bien définie, afin que nous puissions éviter une action effrayante à distance. De l'avis de Bohr, le monde n'a pas de propriétés définies à moins que nous ne le regardions. Quand nous ne regardons pas, pensa Bohr, le monde tel que nous le connaissons n'est pas vraiment là.

Mais Einstein a insisté sur le fait que le monde doit être fait de quelque chose que nous le regardions ou non, sinon nous ne pourrions pas nous parler du monde, tout comme la science. Mais Einstein ne pouvait pas avoir à la fois un monde bien défini et indépendant et aucune action effrayante à distance… ou pourrait-il?

3. Retour vers le futur

Le débat Bohr-Einstein est assez familier dans l'histoire de la mécanique quantique. Moins familier est le coin brumeux de ce puzzle de logique quantique où nous pouvons sauver à la fois un monde bien défini et indépendant et aucune action effrayante. Mais nous devrons devenir bizarres d'autres manières.

Si faire une expérience pour mesurer un système quantique en laboratoire pouvait en quelque sorte affecter à quoi ressemblait le système before la mesure, alors Einstein pourrait avoir son gâteau et le manger aussi. Cette hypothèse s'appelle "rétrocausalité», Parce que les effets de l’expérience devraient voyager en arrière dans le temps.

Si vous pensez que c'est étrange, vous n'êtes pas seul. Ce n'est pas une vision très courante dans la communauté de la physique quantique, mais elle a ses partisans. Si vous êtes confronté à devoir accepter une action effrayante à distance, ou pas de monde tel que nous le connaissons quand nous ne le regardons pas, la rétrocausalité ne semble pas être une option aussi étrange après tout.

4. Pas de vue depuis l'Olympe

Imaginez Zeus perché au sommet du mont Olympe, scrutant le monde. Imaginez qu'il ait pu voir tout ce qui s'est passé et se produira partout et pour toujours. Appelez cela la «vision de Dieu» du monde. Il est naturel de penser que le monde doit être d'une manière ou d'une autre, même s'il ne peut être connu que par un Dieu qui voit tout.

Recherche récente en mécanique quantique suggère qu'une vision du monde par Dieu est impossible, même en principe. Dans certains scénarios quantiques étranges, différents scientifiques peuvent examiner attentivement les systèmes de leurs laboratoires et enregistrer en profondeur ce qu'ils voient - mais ils ne seront pas d'accord sur ce qui s'est passé lorsqu'ils comparent leurs notes. Et il pourrait bien n'y avoir aucun fait absolu sur la question de savoir qui a raison - même Zeus ne pouvait pas le savoir!

Alors la prochaine fois que vous rencontrez un Sudoku impossible, soyez assuré que vous êtes en bonne compagnie. Toute la communauté de la physique quantique, et peut-être même Zeus lui-même, sait exactement ce que vous ressentez.

À propos de l’auteur

Peter Evans, chercheur en début de carrière ARC Discovery, L'Université du Queensland

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

livres_science