Un chat est enfermé dans une boîte contenant un gaz toxique et radioactif: survivra-t-il ou mourra-t-il? Rassurez-vous, pas d'expériences macabres, juste mentale. Nous parlons du célèbre paradoxe du chat de Schrödinger, conçu en 1935 par Erwin Schrödinger, dans le but d'illustrer comment la mécanique quantique est capable de fournir des résultats paradoxaux si elle est appliquée à un système physique macroscopique.
Voyons ce que dit le scientifique autrichien, lauréat du prix Nobel de physique en 1933. En pratique, pour illustrer la mécanique quantique, il vous invite à faire une curieuse expérience de pensée qui a un chat et une boîte comme protagoniste. Nous l'expliquons très simplement, même si le paradoxe de Schrödinger a ensuite été formulé pour mettre en évidence la faiblesse de l'interprétation dite de Copenhague de la théorie quantique.
Il y a un chat à l'intérieur d'une boîte dans laquelle se trouve à son tour un mécanisme qui, s'il est pressé, peut émettre des gaz toxiques. Évidemment, le chat peut interférer avec le mécanisme ou non: il y a précisément 50 et 50 possibilités.
Selon le scientifique, avant d'ouvrir la boîte, il est impossible de savoir si le chat est vivant ou mort, ou s'il a interféré avec le mécanisme ou non, il se retrouve donc automatiquement dans un état symbolique, indéterminé, dans lequel il est à la fois vivant et mort.
Ce n'est qu'en ouvrant la boîte et en donnant ainsi un sens à la superposition des états que la situation peut être résolue. Clairement d'une manière ou d'une autre car la vie du chat, paradoxalement, est entre nos mains. C'est précisément l'hypothèse à la base du paradoxe de Schrödinger, mais pour le comprendre, il faut quitter le chat et aller dans le monde des particules dont sont constitués les atomes, c'est-à-dire des électrons et des protons, qui peuvent être trouvés en même temps dans des états différents.
Donc, si le chat était comparé à des atomes, il pourrait être vivant ou mort en même temps. Le paradoxe apparent vient du fait qu'en mécanique quantique il n'est pas possible de décrire des objets de manière classique, et une représentation probabiliste est utilisée: pour montrer le fait qu'une particule peut être placée dans différentes positions, par exemple, elle est décrite comme si elle était simultanément dans toutes les positions qu'il peut prendre.
A chaque position possible correspond la probabilité que l'observation de la particule soit dans cette position. L'opération d'observation, cependant, modifie irrémédiablement le système puisqu'une fois observée dans une position la particule assume définitivement cette position (c'est-à-dire qu'elle a la probabilité 1 d'être là) et n'est donc plus dans une "superposition d'états".
Le paradoxe a également été évoqué ces jours-ci par Elon Musk :
Les jeux ne rendent que ce que vous regardez lorsque vous le regardez, car la charge de calcul serait autrement incroyablement élevée. Jusqu'à ce qu'ils soient observés, les objets sont une fonction de probabilité, c'est-à-dire la mécanique quantique. https://t.co/LbI7dRNM9f
- Elon Musk (@elonmusk) 12 décembre 2021
En pratique, l'expérience réaliserait l'un des principes de base de la physique quantique: si aucune mesure n'est faite, des réalités plus contemporaines peuvent exister. En d'autres termes "jusqu'à ce que je voie que tout existe". En termes techniques, on dit qu'il y a « superposition » ou coexistence de plusieurs états.
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