Le chat de Schrödinger, l’expérience qui a révolutionné la physique quantique

Le chat de Schrödinger, l’expérience qui a révolutionné la physique quantique

Les fans de la série américaine The Big Bang Theory en ont sans doute déjà entendu parler. Le chat de Schrödinger est une expérience de pensée conçue par Erwin Schrödinger. Elle tente d’illustrer le caractère incomplet d’une interprétation précoce de la mécanique quantique, en passant des systèmes subatomiques aux systèmes macroscopiques. Plus simplement dit, Schrödinger a voulu illustrer ce qu’il considérait comme le problème de l’interprétation de Copenhague de la mécanique quantique appliquée aux objets du quotidien.

Le scénario du chat de Schrödinger présente un chat qui peut être soit vivant soit mort, un état connu sous le nom de « superposition quantique ». Heureusement pour tous les chats du monde, le chat de Schrödinger est une expérience de pensée, ce qui signifie qu’elle n’est pas mise en application, mais juste présentée sous forme de théorie. Cette expérience est surtout utilisée pour des discussions théoriques sur les interprétations de la mécanique quantique, une branche de la physique qui étudie les éléments de bases de la physique comme les atomes. Schrödinger a inventé le terme Verschränkung (enchevêtrement) dans le développement de cette expérience de pensée.

Les origines de l’expérience

Schrödinger a conçu son expérience de pensée en guise de réflexion par rapport à l’article de l’EPR, nommé d’après ses auteurs Einstein, Podolsky et Rosen, en 1935. Celui-ci soulignait la nature étrange des superpositions quantiques, dans lesquelles un système quantique, tel qu’un atome ou un photon, peut exister sous la forme d’une combinaison de plusieurs états possible, sans réellement connaître la nature de cet état.

La théorie dominante, appelée interprétation de Copenhague, dit qu’un système quantique reste en superposition jusqu’à ce qu’il interagisse avec le monde extérieur ou soit observé par ce monde extérieur. Lorsque cela se produit, la superposition n’est plus considérée, puisque l’état réel du système est connu de visu.

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Pour mieux illustrer sa théorie, Schrödinger a proposé un scénario dans lequel son chat serait enfermé dans une chambre en acier, et dont l’ouverture est piégée avec des substances radioactives. Jusqu’à ce que la boîte soit ouverte, on ignore si le chat est vivant ou mort. Selon Schrödinger, l’interprétation de Copenhague implique que le chat reste à la fois vivant et mort jusqu’à ce que son état réel ait été observé.

SCHRÖDINGER N’A JAMAIS TESTÉ SA THÉORIE DANS UNE EXPÉRIENCE RÉELLE

Schrödinger n’a pas souhaité promouvoir l’idée de chats morts-vivants comme une possibilité d’expérience sérieuse ; au contraire, il a voulu donner cet exemple pour prouver l’absurdité de la vision de la mécanique quantique proposé par l’ERP. Destinée à critiquer l’interprétation de Copenhague, l’expérience de pensée de Schrödinger reste une pièce très importante des interprétations modernes de la mécanique quantique. Les physiciens utilisent souvent le chat de Schrödinger pour illustrer et comparer les particularités, les forces et les faiblesses de leurs interprétations dans le domaine de la physique.

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Qui était Schrödinger ?

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger, parfois écrit Erwin Schrodinger ou Erwin Schroedinger, était un physicien autrichien, lauréat du prix Nobel de physique. Il a développé un certain nombre de résultats fondamentaux dans le domaine de la théorie quantique, qui constituaient la base de la mécanique des ondes. Il a notamment formulé l’équation d’onde (équation de Schrödinger stationnaire et dépendante du temps), et a révélé l’identité du formalisme et de la mécanique matricielle. Schrödinger a proposé une interprétation originale de la signification physique de la fonction d’une onde.

UN CRATÈRE SUR LA LUNE EST AUSSI NOMME D’APRÈS SCHRÖDINGER

De plus, il est l’auteur de nombreux travaux dans divers domaines de la physique, comme la mécanique statistique et thermodynamique, la physique des diélectriques, la théorie des couleurs, l’électrodynamique, la relativité générale et la cosmologie. Dans son livre « What Is Life ? » Schrödinger a également abordé le domaine de la génétique en examinant le phénomène de la vie du point de vue de la physique. Il a accordé une grande attention aux aspects philosophiques de la science, aux concepts philosophiques antiques et orientaux, à l’éthique et à la religion. Il a également écrit des articles sur la philosophie et la biologie théorique.

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Le chat de Schrödinger dans la culture populaire

Le chat de Schrödinger est probablement le paradoxe de physique le plus connu de tous les temps. La raison pour laquelle ce chat est devenu si populaire est que pour beaucoup de gens, la physique quantique est le stade ultime du geek, et que ce fameux chat est alors abondamment utilisé comme une référence geek dans de nombreux œuvres littéraires, cinématographiques et autres. Par exemple, les références au chat Schrödinger sont réalisées lors dans des séries à forte dominance du thème de la science, comme dans The Big Bang Theory, Fineas et Firb, ou encore Doctor Who.

La popularité du chat de Schrödinger a commencé bien avant que l’existence et la vulgarisation d’Internet, et des autres médias de diffusion d’information. Mais il serait juste de dire que le véritable phénomène a commencé quand Internet, les films, les bandes dessinées et d’autres formes d’art l’ont transformé en une sorte de gag populaire, accessible à tous.

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