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La philosophie de la natureL’intrication quantique (ch. 16)

Michael EsfeldUniversité de LausanneMichael-Andreas.Esfeld@unil.ch

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Les quatre principes

localisationséparabilitéaction locale individualitéEinsteinAristote (384-322

avant J.-C.)David Lewis

(1941-2001)…

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Les états intriqués

dépendance entre les propriétés de même type de différents systèmes.

corrélations entre des valeurs numériques bien définies des propriétés concernées, superpositions de telles corrélations

impossible d’attribuer à chaque système pris à lui seul un état qui caractérise complètement les propriétés dépendantes du temps de ce système

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L’état singulet

(1) 12 = 1/2 (+1 –

2 – –1

+2)

(2) 12 = +1 –

2

(3) 12 = –1 +

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Les états intriqués

l ’état singulet : deux systèmes de spin demi-entierDavid Bohm (1951)

deux systèmes intriqués quant à la position et l’impulsionEinstein, Podolsky & Rosen (1935)

corrélations d’Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)

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La non-séparabilité

Aucun système pris à lui seul ne possède un état bien défini.

Les relations entre les systèmes ne sont pas déterminées par l’état que possède chaque système pris à lui seul.

Seul le système total est dans un état pur, possédant une valeur numérique bien définie des propriétés en question.

Seul à partir de l’état du système total sont définies les corrélations entre les sous-systèmes.

holisme

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Le principe d’action locale

corrélations EPR : indépendantes de la distance spatiale ou spatio-temporelle entre les (sous-)systèmes

pas d’interactionsintrication ≠ relation causaleMais : problème de la mesure :

comment la réduction d’état s’effectue-t-elle ?

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L’individualitéLes systèmes quantiques ne sont

pas des individus identifiables.systèmes indiscernablespas d’identité à travers le temps

qui repose sur des propriétéspas possible de caractériser un

système quantique par une marque et de le reconnaître par la suite

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L’individualité

systèmes singuliers : un système total contient toujours un nombre défini de systèmes quantiques élémentaires.

dénombrables sans être identifiables à travers du temps

sujet d’attribution de propriétés

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L’individualité

système physique singulier : propriétés physiques quelconques suffisantes

individu : nécessaire de pouvoir attribuer des propriétés qui différencient le système de tous les autres systèmes.

systèmes singuliers : dénombrables individus : possèdent une identité à travers du temps

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Le défi pour la philosophie de la nature

pas de localisation pas de séparabilité pas d’individualitéaction locale ? (dynamique non-

locale ; implication action à distance ?)

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Le théorème de John Bell (1964)

séparabilité action locale Les corrélations

mesurables entre des systèmes quantiques ne peuvent pas dépasser une certaine limite.

théorie quantique : prévoit des corrélations qui dépassent cette limite

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Le théorème de Bell (1964)

Factorisabilité(8.1) p1 2

(xa, xb  a, b) = p1 (xa  a) p2

(xb  b)

Indépendance de variables (8.2) p1

(xa  a, b) = p1 (xa  a)

(8.3) p2 (xb  a, b) = p2

(xb  b)Indépendance de résultats(8.4) p1

(xa  a, b) = p1 (xa  a, b, xb)

(8.5) p2 (xb  a, b) = p2

(xb  a, b, xa)

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Les expériences de Bell

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Les expériences de Bell

pas de contradiction avec la théorie de la relativité

pas possible d’employer ces corrélations pour transmettre des signaux ayant une vitesse supérieure à celle de la lumière

Shimony : coexistence pacifique entre la physique quantique et la théorie de la relativité restreinte

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La « métaphysique expérimentale »

pas possible de reconnaître les prédictions de la théorie quantique et de conserver une philosophie de la nature orientée vers la physique classique

Shimony : « métaphysique expérimentale » : des propositions de caractère métaphysique permettent de déduire d’elles des conséquences empiriques. Ces conséquences peuvent être mises à l’épreuve dans des expériences scientifiques.