Autres interprétationsmodifier
Outre les interprétations principales discutées ci-dessous, un certain nombre d’autres interprétations ont été proposées qui n’ont pas eu d’impact scientifique significatif pour une raison quelconque. Celles-ci vont des propositions des physiciens traditionnels aux idées plus occultes du mysticisme quantique.
Le paradoxe EPR
L’utilisation actuelle du réalisme et de l’exhaustivité trouve son origine dans l’article de 1935 dans lequel Einstein et d’autres ont proposé le paradoxe EPR. Dans cet article, les auteurs ont proposé l’élément concepts de la réalité et l’exhaustivité d’une théorie physique. Ils ont caractérisé l’élément de la réalité comme une quantité dont la valeur peut être prédite avec certitude avant de la mesurer ou de la perturber autrement, et ont défini une théorie physique complète comme une théorie dans laquelle chaque élément de la réalité physique est pris en compte par la théorie. Dans une vision sémantique de l’interprétation, une interprétation est complète si chaque élément de la structure d’interprétation est présent dans les mathématiques. Le réalisme est également une propriété de chacun des éléments des mathématiques; un élément est réel s’il correspond à quelque chose dans la structure d’interprétation. Par exemple, dans certaines interprétations de la mécanique quantique (comme l’interprétation de plusieurs mondes), le vecteur ket associé à l’état du système correspond à un élément de la réalité physique, alors que dans d’autres interprétations, il ne l’est pas.
Le déterminisme est une propriété caractérisant les changements d’état dus au passage du temps, à savoir que l’état à un instant futur est fonction de l’état au présent (voir évolution du temps). Il peut ne pas toujours être clair si une interprétation particulière est déterministe ou non, car il peut ne pas y avoir de choix clair d’un paramètre temporel. De plus, une théorie donnée peut avoir deux interprétations, l’une déterministe et l’autre non.
Le réalisme local a deux aspects :
- La valeur renvoyée par une mesure correspond à la valeur d’une fonction dans l’espace d’état. En d’autres termes, cette valeur est un élément de la réalité;
- Les effets de la mesure ont une vitesse de propagation ne dépassant pas une limite universelle (par exemple la vitesse de la lumière). Pour que cela ait du sens, les opérations de mesure dans la structure d’interprétation doivent être localisées.
Une formulation précise du réalisme local en termes de théorie des variables cachées locales a été proposée par John Bell.
Le théorème de Bell, combiné à des tests expérimentaux, limite les types de propriétés qu’une théorie quantique peut avoir, l’implication principale étant que la mécanique quantique ne peut pas satisfaire à la fois le principe de localité et de définition contrefactuelle.
Indépendamment des préoccupations d’Einstein concernant les questions d’interprétation, Dirac et d’autres notables quantiques ont adopté les avancées techniques de la nouvelle théorie tout en consacrant peu ou pas d’attention aux aspects interprétatifs.
Interprétation de Copenhague
L’interprétation de Copenhague est un ensemble de points de vue sur la signification de la mécanique quantique principalement attribués à Niels Bohr et Werner Heisenberg. C’est l’une des plus anciennes des nombreuses interprétations proposées de la mécanique quantique, car ses caractéristiques datent du développement de la mécanique quantique au cours des années 1925-1927, et elle reste l’une des plus couramment enseignées. Il n’y a pas de déclaration historique définitive de ce qu’est l’interprétation de Copenhague. Il existe des accords et des désaccords fondamentaux entre les points de vue de Bohr et de Heisenberg.
Hans Primas décrit neuf thèses de l’interprétation de Copenhague: la physique quantique s’applique à des objets individuels, pas seulement à des ensembles d’objets; leur description est probabiliste; leur description est le résultat d’expériences décrites en termes de physique classique (non quantique); la « frontière » qui sépare le classique du quantique peut être choisie arbitrairement; l’acte d' »observation » ou de « mesure » est irréversible; l’acte d' »observation » ou de « mesure » implique une action sur l’objet mesuré et réduit le paquet d’ondes; les propriétés complémentaires ne peuvent être observées simultanément; aucune vérité ne peut être attribuée à un objet que selon les résultats de sa mesure; et que les descriptions quantiques sont objectives, en ce sens qu’elles sont indépendantes de l’arbitraire mental des physiciens.
Heisenberg a souligné une « coupure » nette entre l’observateur (ou l’instrument) et le système observé, tandis que Bohr a proposé une interprétation indépendante d’un observateur subjectif, ou d’une mesure, ou d’un effondrement: il existe un processus « irréversible » ou effectivement irréversible provoquant la désintégration de la cohérence quantique ou du paquet d’ondes qui confère le comportement classique de « l’observation » ou de la « mesure ».
Théories de l’information quantiquemodifier
Les approches de l’information quantique ont suscité un soutien croissant. Ils se subdivisent en deux types.
- Ontologies d’informations, telles que « it from bit » de J. A. Wheeler. Ces approches ont été décrites comme un renouveau de l’immatérialisme.
- Interprétations où la mécanique quantique est censée décrire la connaissance du monde par un observateur, plutôt que le monde lui-même. Cette approche a une certaine similitude avec la pensée de Bohr. L’effondrement (également connu sous le nom de réduction) est souvent interprété comme un observateur acquérant des informations à partir d’une mesure, plutôt que comme un événement objectif. Ces approches ont été considérées comme similaires à l’instrumentalisme.
L’état n’est pas une propriété objective d’un système individuel, mais est cette information, obtenue à partir d’une connaissance de la façon dont un système a été préparé, qui peut être utilisée pour faire des prédictions sur les mesures futures….Un état de mécanique quantique étant un résumé des informations de l’observateur sur un système physique individuel change à la fois par des lois dynamiques et chaque fois que l’observateur acquiert de nouvelles informations sur le système par le biais du processus de mesure. L’existence de deux lois pour l’évolution du vecteur d’état…ne devient problématique que si l’on croit que le vecteur d’état est une propriété objective du système…La « réduction du paquet d’ondes » a lieu dans la conscience de l’observateur, non pas à cause d’un processus physique unique qui s’y déroule, mais seulement parce que l’état est une construction de l’observateur et non une propriété objective du système physique.
Mécanique quantique relationnelle
L’idée essentielle de la mécanique quantique relationnelle, suivant le précédent de la relativité restreinte, est que différents observateurs peuvent rendre compte différemment de la même série d’événements: par exemple, à un observateur à un moment donné, un système peut se trouver dans un seul état propre « effondré », tandis qu’à un autre observateur en même temps, il peut se trouver dans une superposition de deux états ou plus. Par conséquent, si la mécanique quantique doit être une théorie complète, la mécanique quantique relationnelle soutient que la notion d' »état » ne décrit pas le système observé lui-même, mais la relation, ou corrélation, entre le système et son (ses) observateur(s). Le vecteur d’état de la mécanique quantique conventionnelle devient une description de la corrélation de certains degrés de liberté chez l’observateur, par rapport au système observé. Cependant, il est tenu par la mécanique quantique relationnelle que cela s’applique à tous les objets physiques, qu’ils soient conscients ou macroscopiques ou non. Tout « événement de mesure » est considéré simplement comme une interaction physique ordinaire, un établissement du type de corrélation discuté ci-dessus. Ainsi, le contenu physique de la théorie ne concerne pas les objets eux-mêmes, mais les relations entre eux.
Bayésianism quantique
Le bayésianisme quantique (également appelé QBISME) est une interprétation de la mécanique quantique qui prend les actions et les expériences d’un agent comme préoccupations centrales de la théorie. Cette interprétation se distingue par son utilisation d’un compte bayésien subjectif des probabilités pour comprendre la règle née de la mécanique quantique comme un ajout normatif à une bonne prise de décision. Le QBISME s’inspire des domaines de l’information quantique et de la probabilité bayésienne et vise à éliminer les énigmes interprétatives qui ont assailli la théorie quantique.
Le qbisme traite des questions courantes dans l’interprétation de la théorie quantique sur la nature de la superposition des fonctions d’onde, de la mesure quantique et de l’enchevêtrement. Selon le QBISME, de nombreux aspects du formalisme quantique, mais pas tous, sont de nature subjective. Par exemple, dans cette interprétation, un état quantique n’est pas un élément de la réalité — il représente plutôt les degrés de croyance d’un agent sur les résultats possibles des mesures. Pour cette raison, certains philosophes des sciences ont considéré le qbisme comme une forme d’antiréalisme. Les auteurs de l’interprétation ne sont pas d’accord avec cette caractérisation, proposant plutôt que la théorie s’aligne plus correctement avec une sorte de réalisme qu’ils appellent « réalisme participatif », dans lequel la réalité consiste en plus de ce qui peut être capturé par n’importe quel récit à la troisième personne.
Many worldsEdit
L’interprétation de plusieurs mondes est une interprétation de la mécanique quantique dans laquelle une fonction d’onde universelle obéit aux mêmes lois déterministes et réversibles à tout moment; en particulier, il n’y a pas d’effondrement de fonction d’onde (indéterministe et irréversible) associé à la mesure. On prétend que les phénomènes associés à la mesure s’expliquent par la décohérence, qui se produit lorsque des États interagissent avec l’environnement produisant un enchevêtrement, « divisant » à plusieurs reprises l’univers en histoires alternatives mutuellement non observables — des univers effectivement distincts au sein d’un plus grand multivers.
Histoires cohérentes
L’interprétation des histoires cohérentes généralise l’interprétation conventionnelle de Copenhague et tente de fournir une interprétation naturelle de la cosmologie quantique. La théorie est basée sur un critère de cohérence qui permet de décrire l’historique d’un système de sorte que les probabilités pour chaque historique obéissent aux règles additives de la probabilité classique. On prétend qu’il est cohérent avec l’équation de Schrödinger.
Selon cette interprétation, le but d’une théorie mécanique quantique est de prédire les probabilités relatives de diverses histoires alternatives (par exemple, d’une particule).
Interprétation d’ensemblemodifier
L’interprétation d’ensemble, également appelée interprétation statistique, peut être considérée comme une interprétation minimaliste. Autrement dit, il prétend faire le moins d’hypothèses associées aux mathématiques standard. Il prend l’interprétation statistique de Born au maximum. L’interprétation stipule que la fonction d’onde ne s’applique pas à un système individuel – par exemple, une seule particule – mais est une quantité statistique abstraite qui ne s’applique qu’à un ensemble (une vaste multitude) de systèmes ou de particules préparés de manière similaire. Dans les mots d’Einstein:
La tentative de concevoir la description théorique quantique comme la description complète des systèmes individuels conduit à des interprétations théoriques contre nature, qui deviennent immédiatement inutiles si l’on accepte l’interprétation selon laquelle la description se réfère à des ensembles de systèmes et non à des systèmes individuels.
— Einstein dans Albert Einstein: Philosophe-scientifique, éd. P.A. Schilpp (Harper &Row, New York)
Le plus éminent défenseur actuel de l’interprétation de l’ensemble est Leslie E. Ballentine, professeur à l’Université Simon Fraser, auteur du livre Quantum Mechanics, A Modern Development.
Théorie de Broglie–Bohmmodifier
La théorie de Broglie–Bohm de la mécanique quantique (également connue sous le nom de théorie des ondes pilotes) est une théorie de Louis de Broglie et étendue plus tard par David Bohm pour inclure des mesures. Les particules, qui ont toujours des positions, sont guidées par la fonction d’onde. La fonction d’onde évolue selon l’équation d’onde de Schrödinger, et la fonction d’onde ne s’effondre jamais. La théorie se déroule dans un seul espace-temps, n’est pas locale et est déterministe. La détermination simultanée de la position et de la vitesse d’une particule est soumise à la contrainte habituelle du principe d’incertitude. La théorie est considérée comme une théorie à variables cachées, et en embrassant la non-localité, elle satisfait l’inégalité de Bell. Le problème de mesure est résolu, car les particules ont des positions définies à tout moment. L’effondrement est expliqué comme phénoménologique.
DarwinismEdit quantique
Le darwinisme quantique est une théorie destinée à expliquer l’émergence du monde classique du monde quantique comme due à un processus de sélection naturelle darwinienne induit par l’environnement interagissant avec le système quantique; où les nombreux états quantiques possibles sont sélectionnés en faveur d’un état pointeur stable. Il a été proposé en 2003 par Wojciech Zurek et un groupe de collaborateurs comprenant Ollivier, Poulin, Paz et Blume-Kohout. Le développement de la théorie est dû à l’intégration d’un certain nombre de sujets de recherche de Zurek poursuivis pendant vingt-cinq ans, notamment: les états de pointeur, l’einselection et la décohérence.
Interprétation transactionnelle
L’interprétation transactionnelle de la mécanique quantique (TIQM) de John G. Cramer est une interprétation de la mécanique quantique inspirée de la théorie de l’absorbeur de Wheeler–Feynman. Il décrit l’effondrement de la fonction d’onde comme résultant d’une transaction symétrique dans le temps entre une onde de possibilité de la source au récepteur (la fonction d’onde) et une onde de possibilité du récepteur à la source (le conjugué complexe de la fonction d’onde). Cette interprétation de la mécanique quantique est unique en ce qu’elle considère non seulement la fonction d’onde comme une entité réelle, mais le conjugué complexe de la fonction d’onde, qui apparaît dans la règle de Born pour calculer la valeur attendue pour un observable, comme également réel.
Théorie de l’effondrement objectifmodifier
Les théories de l’effondrement objectif diffèrent de l’interprétation de Copenhague en considérant à la fois la fonction d’onde et le processus d’effondrement comme ontologiquement objectifs (ce qui signifie qu’ils existent et se produisent indépendamment de l’observateur). Dans les théories objectives, l’effondrement se produit au hasard (« localisation spontanée ») ou lorsqu’un seuil physique est atteint, les observateurs n’ayant pas de rôle particulier. Ainsi, les théories de l’effondrement objectif sont des théories réalistes, indéterministes et sans variables cachées. La mécanique quantique standard ne spécifie aucun mécanisme d’effondrement; QM devrait être étendu si l’effondrement objectif est correct. L’exigence d’une extension de la MQ signifie que l’effondrement objectif est plus une théorie qu’une interprétation. Les exemples incluent
- la théorie de Ghirardi-Rimini-Weber
- l’interprétation de Penrose.
- la variante déterministe d’une théorie de l’effondrement objectif
La conscience provoque l’effondrement (interprétation de von Neumann–Wigner) Modifier
Dans son traité Les Fondements mathématiques de la mécanique quantique, John von Neumann a analysé en profondeur le soi-disant problème de mesure. Il a conclu que tout l’univers physique pouvait être soumis à l’équation de Schrödinger (la fonction d’onde universelle). Il a également décrit comment la mesure pourrait provoquer un effondrement de la fonction d’onde. Ce point de vue a été largement développé par Eugene Wigner, qui a soutenu que la conscience de l’expérimentateur humain (ou peut-être même la conscience du chien) était essentielle à l’effondrement, mais il a ensuite abandonné cette interprétation.
L’interprétation des variations de la conscience provoque l’effondrement comprend:
Recherche sur la réduction subjective Ce principe, selon lequel la conscience provoque l’effondrement, est le point d’intersection entre la mécanique quantique et le problème mental / corporel; et les chercheurs travaillent à détecter des événements conscients corrélés avec des événements physiques qui, selon la théorie quantique, devraient impliquer un effondrement de la fonction d’onde; mais, jusqu’à présent, les résultats ne sont pas concluants. Principe anthropique participatif
Le principe anthropique participatif de John Archibald Wheeler dit que la conscience joue un certain rôle dans l’existence de l’univers.
D’autres physiciens ont élaboré leurs propres variations de l’interprétation des causes de l’effondrement de la conscience; notamment:
- Henry P. Stapp (Univers conscient: La Mécanique quantique et l’Observateur Participant)
- Bruce Rosenblum et Fred Kuttner (Enigma quantique: La Physique rencontre la Conscience)
- Amit Goswami (L’Univers Conscient de soi)
Logique quantique
La logique quantique peut être considérée comme une sorte de logique propositionnelle adaptée à la compréhension des anomalies apparentes concernant la mesure quantique, notamment celles concernant la composition des opérations de mesure de variables complémentaires. Ce domaine de recherche et son nom trouvent leur origine dans l’article de 1936 de Garrett Birkhoff et John von Neumann, qui ont tenté de concilier certaines des incohérences apparentes de la logique booléenne classique avec les faits liés à la mesure et à l’observation en mécanique quantique.
Interprétations modales de la théorie quantique
Les interprétations modales de la mécanique quantique ont été conçues pour la première fois en 1972 par Bas van Fraassen, dans son article « A formal approach to the philosophy of science. »Cependant, ce terme est maintenant utilisé pour décrire un ensemble plus large de modèles issus de cette approche. La Stanford Encyclopedia of Philosophy décrit plusieurs versions:
- La variante de Copenhague
- Interprétations de Kochen–Dieks–Healey
- Motivant les premières interprétations modales, basées sur les travaux de R. Clifton, M. Dickson et J. Bub.
Théories temporellesmodifier
Plusieurs théories ont été proposées qui modifient les équations de la mécanique quantique pour qu’elles soient symétriques par rapport à l’inversion temporelle. (Voir théorie de la symétrie temporelle de Wheeler–Feynman.) Cela crée une rétrocausalité: les événements du futur peuvent affecter ceux du passé, exactement comme les événements du passé peuvent affecter ceux du futur. Dans ces théories, une seule mesure ne peut pas déterminer complètement l’état d’un système (ce qui en fait un type de théorie des variables cachées), mais étant donné deux mesures effectuées à des moments différents, il est possible de calculer l’état exact du système à tous les moments intermédiaires. L’effondrement de la fonction d’onde n’est donc pas un changement physique du système, juste un changement dans notre connaissance de celui-ci dû à la deuxième mesure. De même, ils expliquent l’enchevêtrement comme n’étant pas un véritable état physique mais simplement une illusion créée en ignorant la rétrocausalité. Le point où deux particules semblent « s’enchevêtrer » est simplement un point où chaque particule est influencée par des événements qui se produisent à l’autre particule dans le futur.
Tous les partisans de la causalité symétrique dans le temps ne sont pas favorables à la modification de la dynamique unitaire de la mécanique quantique standard. Ainsi, un des principaux représentants du formalisme vectoriel à deux états, Lev Vaidman, déclare que le formalisme vectoriel à deux états s’harmonise bien avec l’interprétation de Hugh Everett à plusieurs mondes.