Incroyable mais vrai

Le "Choix retardé" 

Quand la mécanique quantique prouve qu'on agit sur le passé

                                                                                                                                                                                   

Une expérience récente, effectuée par Jean François Roch et ses collègues de l'ENS Cachan, a permis de réaliser, bien mieux qu'auparavant, l'expérience dite du choix retardé proposée il y a moins de 30 ans par John Wheeler. Tout en vérifiant les prédictions de la mécanique quantique, elle montre que celle-ci est encore plus folle que ses créateurs avaient pu l'imaginer en 1927.

Einstein, Yukawa et John Wheeler

                                                                                                               

De quoi s'agit-il ?

Pour comprendre, il faut revenir à l'expérience de la double fente avec des électrons :

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On considère, pour cela, une fente double séparant une source d'électrons en haut et un écran en bas. Si les électrons étaient des ondes, et passaient donc simultanément par les deux fentes, on aurait sur l'écran une alternance de bandes claires et sombres, les franges d'interférence que l'on obtient aussi avec de la lumière dans le cas de l'expérience des trous d'Young.

Ondes

 

Si les électrons étaient comme des balles tirées par une mitrailleuse et passant par une seule fente ouverte, on aurait une série d'impacts discrets distribués selon une courbe continue. L'ouverture d'une autre fente ne changeant que peu cette courbe mais donnant un résultat très différent du cas ondulatoire comme on le voit sur le schéma suivant.

 

En réalité, comme l'expérience le démontre dans des conditions appropriées et en reprenant les mots de Feynman, les électrons et les photons sont complètement cinglés. Si les deux fentes sont ouvertes, et que l'on s'assure que les électrons passent un par un au travers, on enregistre sur l'écran une série d'impacts discrets mais dont la distribution avec suffisamment d'électrons se fait selon les franges d'interférence d'une onde !

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Enregistrement des impacts d'électrons créant au final une figure d'interférence

                                                                                                                                                                                  

C'est la fonction d'onde psi de Schrödinger . La conclusion semble inévitable. Bien qu'indivisible, l'électron est passé par les deux fentes à la fois ! Maintenant, si l'on essaye de savoir par quelle fente l'électron est passé, en fermant l'une d'entre elles, par exemple, ou en essayant de détecter avec une faible lumière un électron sortant des fentes, ceci afin de le perturber le moins possible, les franges d'interférence disparaissent et on retrouve un comportement purement corpusculaire pour l'électron.

Ceci est une conséquence des inégalités de Heisenberg et du principe de Complémentarité de Bohr. Les électrons et autres « particules » quantiques ne sont en réalité ni des ondes ni des particules mais quelque chose d'autre dont les attributs classiques, trajectoire, vitesse, localisation, n'apparaissent qu'en fonction du dispositif expérimental donné. Pour être provocateur, la réalité n'existerait donc fondamentalement pas dans l'espace et le temps et les objets au sens classique n'existeraient pas sans un observateur (peut-être pas nécessairement humain) pour les observer !

Ce trop court aperçu des phénomènes quantiques suffit déjà pour se rendre compte à quel point la mécanique quantique choque l'intuition et soulève d'importantes questions presque métaphysiques.

John Wheeler et d'autres, comme Bryce De Witt, W.H Zurek et John Bell, ont beaucoup réfléchi sur les paradoxes de la mécanique quantique et il en est sorti le livre : Quantum Theory and Measurement, (dèjà en 1983) où l'on peut trouver la proposition de Wheeler d'une expérience avec double fente mais choix retardé. Tournons-nous donc maintenant vers celle-ci.

A la base, il s'agit de reprendre l'expérience de la double fente, dans les conditions les plus idéales possibles, et de ne considérer que le passage d'un électron ou d'un photon à travers cette double fente. On prendra le cas avec des photons. Au lieu de déterminer le passage d'un photon au moment où il traverse les fentes, on attend que l'onde lumineuse du photon ait largement dépassé celles-ci. Au dernier moment, l'observateur se donne le choix soit de laisser l'écran E pour obtenir des franges d'interférence, soit de le remplacer par une série de deux télescopes T1 et T2 focalisés sur chacune des fentes. Dans ce dernier cas, on peut montrer que cela revient à observer une trajectoire pour le photon.

 
Schéma de l'expérience de Wheeler. Au dernier moment on choisit soit un écran E soit deux télescopes T.

Et c'est là que l'expérience devient stupéfiante. Bien qu'ayant dépassé les deux fentes, c'est le choix de l'observateur qui va déterminer dans le passé par quelle fente le photon a voyagé, par une ou par les deux en même temps ! Si vous vous sentez pris de vertige, tant mieux ! (C'est le critère que Niels Bohr avait adopté pour déterminer si quelqu'un avait vraiment pris conscience de ce qu'est la mécanique quantique).

Et si vous pensez que c'est complètement absurde alors il va vous falloir rendre les armes !

De telles expériences avaient déjà été faites par le passé mais elles souffraient toujours d'imperfections, mais donnaient néanmoins toujours raison à la mécanique quantique. Jean François Roch et Alain Aspect ( dont on se souvient peut-être, qu'il avait été l'auteur d'une expérience retentissante sur l'effet EPR ) ceux-ci et leurs collègues décrivent une variante de l'expérience de Wheeler avec cette fois-ci un interféromètre, permettant d'obtenir des mesures beaucoup plus proches d'une situation idéale. Le résultat est tombé, la mécanique quantique fonctionne impeccablement et donne exactement ce que John Wheeler avait prédit !

Au vertige va peut-être maintenant succéder la folie, alors accrochez-vous !

Jusqu'à présent, les notions de temps et d'espace viennent de se briser avec cette expérience, à l'échelle humaine. C'est peut être encore acceptable, mais 

Passons maintenant à l'échelle des galaxies !

Plus précisément, observons avec deux télescopes un effet de "lentille gravitationnelle"  où une galaxie à un milliard d'années-lumière dédouble l'image d'un quasar situé à deux milliards d'années-lumière. On est encore dans un cas avec deux trajectoires possibles pour les photons émis par le quasar.

En répétant l'expérience de Wheeler c'est, cette fois-ci, au niveau des galaxies et à un milliard d'années dans le passé qu'un observateur humain va déterminer le chemin pris par un photon !

!?!

Plus fort encore, si j'imagine qu'il y a une fonction d'onde de l'Univers, alors, peut être que ce qui a provoqué sa réduction, et la naissance de notre Univers classique à partir d'une « particule quantique » de la taille de la longueur de Planck il y a 13,7 milliards d'année, c'est justement le fait qu'il y aurait plus tard des systèmes classiques collecteurs d'informations, comme les êtres humains, et effectuant une observation sur celui-ci ! Après tout, l'EPR  nous avait déjà habitué à une non-localité dans l'espace, dans un Univers avec espace-temps il est somme toute logique que la non-localité soit aussi dans le temps !     Les plus doué ....

Cette théorie peut sembler complètement folle, mais elle l'est assez pour être exacte, et comme le fait remarquer Andrei Linde, qui peut savoir le rôle exact de la "conscience dans la structure physique de l'Univers" ?  Anthropic Principle

                                                                          

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mais aussi le concept de la Psychomatière :

 

                                                                                             

Tout ceci nous informe tout simplement par des expériences scientifique que l'on est Co-créateur du passé du présent et du futur, et chacun d'entre nous, que l'on soit conscient ou pas.