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  • L’expérience de pensée du Chat de Schrödinger expliquée simplement

    Posté le 15 août 2016

    Schrodinger_chat-illustrationLe Chat de Schrödinger est une expérience de pensée imaginée en 1935 par le physicien autrichien Erwin Schrödinger (Prix Nobel de Physique en 1933).

    Elle illustre les failles d’une interprétation de la superposition quantique lorsqu’elle est appliquée aux objets de la vie de tous les jours. L’interprétation dite “de Copenhague” de la mécanique quantique stipule qu’une particule existe dans tous les états possibles jusqu’à ce qu’elle soit observée. Erwin Schrödinger voulait démontrer l’absurdité de cette interprétation.

    Cette expérience de pensée est assez simple :
    Un chat est placé dans une boite en acier qui contient un dispositif comprenant une substance radioactive, un compteur Geiger et un flacon de poison (contenant du Cyanure d’hydrogène). Si un seul atome de cette substance se désintègre, le compteur Geiger le détecte et déclenche un mécanisme qui brise le flacon et tue le chat. La source radioactive a une probabilité de désintégration de 50% par heure. Après une heure, la probabilité que le chat soit mort est égale à la probabilité que le chat soit vivant.

    Schrodinger_cat

    Un observateur ne peut pas savoir si un atome de la source radioactive s’est désintégré ou non et ne peut donc pas savoir si le chat est encore vivant. Etant donné qu’on ne peut pas observer l’intérieur de la boite, selon la physique quantique le chat se trouve dans un état de superposition : il est à la fois vivant et mort. Ca n’est que lorsque l’on ouvre la boite pour observer le résultat que le chat a un état bien défini.

    En physique quantique c’est l’observation, la mesure, qui affecte le résultat. Le résultat n’existe pas tant que l’observation n’a pas été effectuée. Pour Schrödinger c’est une idée complètement ridicule lorsqu’on l’applique à la vie quotidienne : il est impossible pour un organisme d’être à la fois mort et vivant.

    Selon l’interprétation de Copenhague, la boite ne contient pas un chat vivant ou un chat mort mais un mélange des 2 états.
    Dans le language de la physique quantique, la fonction d’onde du chat est une superposition des fonctions d’onde “mort” et “vivant”. Avec cette expérience de pensée, Schrödinger rend l’interprétation probabiliste de cette théorie un pur non-sens.

    Nous savons que la superposition se produit au niveau subatomique grâce aux effets d’interférence qui démontrent qu’une particule peut se trouver à plusieurs endroits à la fois avant qu’une observation ne détermine une position. Mais les implications de cet effet dans la vie de tous les jours ne sont pas bien comprises.

    Le principe de superposition est très bien illustré par l’expérience des fentes de Young

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