question posée le 11-07-2011 par Terence Conte
Dans le cadre de la physique quantique, pourquoi la "simple" observation d'un atome (ou d'une particule élémentaire) peut-elle l'altérer et par la même occasion altérer la mesure elle-même ?
Merci.
réponse du 28-07-2011 par Fabrice Mottez
En mécanique quantique, un objet peut être dans plusieurs "états" possibles. Un état peut être par exemple une position et une vitesse. Ces états peuvent d'ailleurs changer assez facilement. La, rien de surprenant.
Le problème, c'est de les mesurer.
En mécanique quantique, la chose troublante (contre-intuitive) c'est qu'un état associé à une valeur de la position ne donnerait pas de valeur de la vitesse. Réciproquement, un état associé à une valeur de la vitesse ne serait pas associé à une valeur de la position.
Alors si on mesure la position, le système choisit un état correspondant à une valeur de la position. (Oui, la mesure le force à adopter un certain type d'état, ce qui peut nécessiter qu'il en change.) Il n'a pas alors une vitesse bien définie. Si ensuite, on mesure sa vitesse, le système change d'état, pour se mettre dans un état qui donne une vitesse. Mais alors, cet état ne correspond plus à une position précise. En bref, un système ne peut avoir à la fois une vitesse et une position bien définies. Il prendra une certaine vitesse si on mesure la vitesse, et il prendra une certaine position si on mesure la position, mais pas les deux à la fois. Si on ne mesure rien, il est dans un état indéterminé.
Avec ce truc bizarre, on voit que c'est le fait même de mesurer une grandeur d'un système qui fait que le système s'arrange pour avoir une valeur précise de cette grandeur.
C'est très déroutant.
Heureusement, en physique quantique, on peut déterminer les probabilités des états. C'est à dire que sachant que le système a, par exemple une vitesse V, alors on sait calculer la probabilité qu'on aurait, si on mesurait la position, de trouver toutes les positions possibles, et on verrait qu'il y en a de beaucoup plus probables que d'autres. (...en théorie, parce qu'en pratique ces probabilités sont parfois difficiles à calculer.)
Heureusement aussi, on peut se contenter d'avoir à la fois une valeur de la vitesse et de la position, à condition qu'on n'exige pas de les connaître avec précision. C'est ce qui se passe dans la vie non quantique : on mesure tout ce qu'on veut quasiment en même temps. Mais ces mesures ne peuvent être infiniment précises comme elles le seraient idéalement en mécanique quantique.
