Le cantique des quantiques : Le monde existe-t-il ?

L'accouchement fut laborieux. Au début, les pionniers de la nouvelle physique ne furent guère à leur aise. Il leur fallait manier des raisonnements et des concepts profondément différents de ceux qu'ils avaient connus jusque là. Et, pour commencer, comme les voyageurs arrivant aux portes de Thèbes, ils avaient une première énigme à résoudre : qu'est-ce qui se comporte le matin comme une onde et le soir comme un corpuscule ? Pour y répondre, ils durent inventer une nouvelle façon de décrire le monde : la physique quantique.

A propos des vibrations qui traduisent la chaleur d’un corps, [Max Planck] postule qu’elles ne se répartissent pas suivant toutes les valeurs possibles (fournies par la loi ordinaire de fréquence qui régit le hasard), mais que, au contraire, elles obéissent à une loi déterminée. Si E représente l’énergie d’une vibration et v sa fréquence, il existe une certaine constante h telle que E/v est toujours h, ou deux fois h, ou trois fois h, ou un autre multiple entier de h. Il ne se produit pas de vibrations pour d’autres quantités d’énergie.

C’est l’entrée d’une impression dans notre conscience qui altère la fonction d’onde car elle modifie notre évaluation des probabilités pour les différentes impressions que nous nous attendons à recevoir dans le futur. C’est à ce moment que la conscience entre dans la théorie de façon inévitable et inaltérable. […] En physique quantique, l’être conscient a obligatoirement un rôle qui est différent de celui d’un appareil de mesure inanimé.

Wigner, physicien idéaliste

Illustrons donc ici le paradoxe d'Einstein-Podolsky-Rosen. Le pêcheur, accompagné de son fils, vient encore une fois de prendre deux petits poissons dans un ruisseau, et les amène encore vivants jusqu'à une mare assez spéciale. Cette mare en effet, située sur un monticule, est drainée en son fond par deux dérivations qui amènent l'eau jusqu'à deux petites mares vides situées en contrebas ; ces dérivations sont obstruées chacune par une petite écluse.
Le pêcheur jette les deux petits poissons à l'eau ; aussitôt ils se dissolvent en une étrange combinaison de deux poissons solubles. Puis le pêcheur et son fils relèvent chacun une des écluses. L'eau s'écoule complètement vers les deux petites mares, et finalement chacune de ces petites mares contiendra un poisson soluble, alors qu'il n'y aura plus ni eau ni poisson dans la mare principale (en fait les deux poissons continuent à ne former qu'un seul être, c'est-à-dire qu'ils sont couplés par un lien mystérieux « hors espace » que nous ne pouvons évidemment pas représenter ; en toute rigueur, il vaudrait mieux dire que chaque mare contient une partie de a combinaison des deux poissons solubles).
Le pêcheur jette sa ligne dans la petite mare de droite, tandis que son fils s'allonge sans rien faire près de celle de gauche. Mais quand le poisson de la mare de droite mord à l'hameçon et est sorti de l'eau, immédiatement le poisson de la mare de gauche jaillit lui aussi de l'eau et est projeté auprès du fils du pêcheur, qui n'a plus qu'à le ramasser sur l'herbe.
C'est la célèbre expérience d'Aspect ; elle a été faite non pas avec des poissons mais avec des photons, c'est-à-dire des grains de lumière, et avec des spécifications expérimentales différentes quoique analogues. D'autres personnes ont fait la même expérience avec des protons, c'est-à-dire des noyaux d'atomes d'hydrogène. Et ça marche !
C'est précisément l'expérience d'Aspect et les expériences analogues qui ont définitivement établi que les entités quantiques se comportaient comme nos poissons solubles, et non comme des objets normaux. Ce sont ces expériences qui ont conduit les physiciens à remettre en cause la notion d'espace.

Malgré ses aspects évidemment fantastiques, [la théorie des univers parallèles] repose sur une base mathématique qui n’est pas dépourvue de solidité. L’univers réel global est représenté par une seule fonction d’onde d’une complexité gigantesque, qui n’est jamais « réduite » mais se scinde sans arrêt en branches dont chacune représente un univers tel que nous le concevons. Les mathématiques de cette fonction d’onde globale sont telles que les différentes branches ne peuvent interagir, si bien que nous n’avons pas conscience de l’existence des autres branches (et donc des autres nous-mêmes) ?

La non-séparabilité exprime le fait […] que deux systèmes quantiques qui ont interagi sont décrits par une fonction d’onde unique, quel que soit leur éloignement ultérieur, et cela jusqu’à ce que l’un des deux fasse l’objet d’une mesure.

Aux débuts de la physique quantique, on avait coutume de dire que, dans le domaine de l’infiniment petit, le physicien se trouve un peu dans la situation d’un homme qui voudrait étudier un oiseau de nuit inconnu. Pour ce faire, il a deux possibilités : ou bien il braque un projecteur sur le volatile et peut alors décrire parfaitement sa morphologie, mais pas son comportement, car l’oiseau, ébloui, se tiendra immobile ; ou bien il n’utilise pas de projecteur et peut alors observer dans la semi-obscurité le comportement de l’animal, mais pas sa morphologie. […] Donc, toute opération de mesure d’un système microphysique provoque automatiquement une altération de ce système.

Une poule couve dix œufs. Un gamin facétieux remplace en cachette un de ces œufs par un œuf de cane. Lorsque les œufs éclosent, la poule est bien forcée de s’apercevoir que l’un de ses poussins n’est pas du tout comme les autres. Elle a alors le choix entre trois attitudes.
Tout d’abord, elle peut s’efforcer de repousser le caneton à coups de bec : c’est ce que font tous ceux qui essaient de remplacer la physique quantique par une autre théorie.
Elle peut aussi décréter : « c’est un poussin », et ignorer superbement la différence. C’est ce que font les physiciens qui déclarent qu’il ne s’est rien passé, qu’il suffit de « penser la non-séparabilité ».
Elle peut enfin reconnaître que ce poussin n’est pas du tout comme les autres, mais l’adopter quand même. Elle dit alors : « Il est vraiment différent des autres, je ne comprends pas pourquoi, mais il est là et je le garde ». C’est, à notre avis, la bonne attitude vis-à-vis de la physique quantique.

Richard Feynman (prix Nobel en 1965) a proposé une méthode de calcul permettant de calculer plus facilement les termes des matrices [de Heisenberg], à l’aide de diagrammes ou graphes sur lesquels on plaque ensuite des formules établies une fois pour toutes. Or dans certain cas ces graphes comprennent des portions où le temps est parcouru à l’envers !

La réduction du paquet d’ondes implique-t-elle l’existence d’une entité non matérielle ?