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Pourquoi n’y aurait-il pas de smartphones sans “l’expérience du chat” de Schrödinger ? Chronique scientifique du Professeur Auzisna / Article

Chronique scientifique du professeur Auzin

Marcis Auzins: “Pourquoi lire mes textes ? Il me semble que nous avons souvent tendance à “ignorer” les sciences naturelles, en disant qu’elles sont formelles, sèches et inintéressantes. Je voudrais montrer au lecteur qu’elles font partie de nos vies – colorées et intéressant.”

Signes de ponctuation de la biographie:

  • Physicien de profession, actuellement professeur à l’Université de Lettonie, chef du Département de physique expérimentale et du Centre laser.
  • De 2007 à 2015, il a été recteur de l’Université de Lettonie.
  • Travaille dans le domaine de la physique quantique et est l’auteur de plus d’une centaine d’articles scientifiques publiés dans les principales revues de physique du monde et de plusieurs centaines de rapports de conférence.
  • Avec des collègues de Riga et de Berkeley, il a écrit deux monographies, publiées par “Cambridge University Press” et “Oxford University Press”, qui ont toutes deux été réimprimées.
  • Au cours de sa carrière, il a vécu et travaillé dans différents pays – la Chine et Taïwan, les États-Unis, le Canada, l’Angleterre, Israël et l’Allemagne.

Probablement, beaucoup d’entre nous se souviennent du livre sur Buratino d’Alexei Tolstoï que nous avons lu dans notre enfance. L’un des épisodes décrivait un événement avec le personnage principal – l’homme en bois Buratino, qui avait des problèmes dans la forêt, et il n’était pas clair s’il était encore en vie ou déjà mort. Puis un conseil forestier s’est tenu, auquel ont participé le célèbre docteur Hibou, l’ambulancier Crapaud et la sauterelle Sauterelle. En bref, la conclusion du concile était très simple et, surtout, ironiquement logique : si Buratino est vivant, alors c’est un signe certain qu’il n’est pas mort. Mais s’il est mort, c’est aussi un signe certain qu’il n’est pas vivant. Il est difficile de s’opposer à cette décision du conseil.

Les scientifiques sur la troisième option – pas seulement en noir et blanc

Mais derrière ce jeu de mots enfantin et ludique se cache un grand sérieux. C’est le monde dans lequel nous vivons. Si quelque chose est vivant, il n’est pas mort.

Si la chose est blanche, alors elle n’est pas noire, et cela pourrait continuer. Il n’y a pas de troisième option – ni l’une ni l’autre. Mais en est-il vraiment ainsi ?

La question peut sembler étrange et que seuls les scolastiques débattent dans l’abstrait.

L’histoire de la naissance de la physique quantique et du physicien Max Planck, dont les idées ont introduit la physique quantique, est utile pour le contexte. Lorsque le jeune Max entra à l’Université de Munich en Allemagne, l’un de ses professeurs affirma qu’étudier la physique pouvait être une occupation ingrate. Selon le professeur et aussi d’autres physiciens de l’époque, la physique à la fin du XIXe siècle était proche d’une situation telle que tout a été exploré, ou, en d’autres termes, nous savons tout sur la nature. Nous avons compris comment fonctionne le “mécanisme de l’horloge” qui détermine tout dans le monde physique. Et si nous avons étudié le mécanisme de l’horloge, alors nous pouvons dire que le travail est fait et nous pouvons nous détendre.

Cette conversation a eu lieu quelques années seulement avant qu’une révolution de la physique n’ait lieu, sans exagération, bouleversant les idées précédentes.

Einstein a créé une nouvelle mécanique, ou l’étude de la façon dont les corps bougent, la théorie de la relativité, et Max Planck a commencé la recherche, qui a ensuite été rejointe par de nombreux autres physiciens, et la théorie quantique, ou l’étude de la façon dont les atomes sont construits, est née .

La physique quantique et ses bizarreries

Mais revenons à l’histoire originale de Pinocchio et regardons-la du point de vue des physiciens quantiques. La physique quantique en général est une théorie très inhabituelle qui entre souvent en conflit avec notre intuition basée sur l’expérience quotidienne. Il dit qu’au niveau atomique, les particules comme les électrons n’existent pas vraiment tant qu’elles ne sont pas mesurées en déterminant l’emplacement de l’électron. Jusqu’au moment de la mesure, il n’y a qu’un ensemble de possibilités différentes où l’électron sera trouvé. Avec une certaine probabilité, il sera possible de le voir à un endroit ou à un autre.

Le plus étrange est qu’il est impossible de dire où se trouve l’électron avant la mesure. De plus, la physique quantique stipule que l’électron n’a pas de position fixe avant la mesure. Il n’est situé nulle part, mais peut être vu n’importe où pendant la mesure.

J’ai compris? Vous avez peut-être compris ce qui se dit, mais à peine comment c’est possible. La seule chose que je peux dire, c’est que vous n’êtes pas un “loup solitaire” dans cette forêt d’incompréhension,

mais vous êtes en bonne compagnie non seulement avec de nombreuses personnes qui n’ont pas étudié la physique, mais même avec des sommités en physique comme Albert Einstein et d’autres. On dit même que c’est impossible à comprendre. Il est seulement possible de s’y habituer. Cela vous semble étrange ? Cependant, pas aussi étrange que cela puisse paraître à première vue. C’est le cas de beaucoup de choses dans le monde, y compris la physique.

Et voici une autre histoire qui l’illustre. C’est une interview d’Albert Einstein, alors qu’il était déjà à un âge très respectable. Au cours de cet entretien (un récit approximatif), un journaliste lui dit : “Monsieur Einstein, vous pouvez considérer votre vie et votre carrière professionnelle comme très réussies. Au départ, lorsque vous avez créé votre fameuse théorie de la relativité, personne ne vous croyait. réussi à convaincre tout le monde de la validité de votre vérité théorique…” A cela, Einstein aurait répondu : “Vous, cher monsieur, n’avez pas raison. En fait, de toute ma vie, je n’ai pas réussi à convaincre un personne seule qui ne croyait pas à ma théorie de la vérité de la théorie.

C’est juste que j’ai eu la chance de vivre assez longtemps pour que ceux qui ne me croyaient pas mort maintenant. D’un autre côté, la jeune génération de physiciens a été informée de ma théorie dès le début et ils l’ont acceptée.”

C’est la même chose avec la physique quantique. Il n’est guère possible de le comprendre aussi simplement. On ne peut que s’habituer à l’étrangeté du monde atomique.

Un chat vivant et mort à la fois

En pensant à ces bizarreries, le physicien autrichien et lauréat du prix Nobel Erwin Schrödinger a réfléchi à l’expérience de pensée suivante (une expérience de pensée est quelque chose que nous imaginons mais que nous n’essayons pas de mettre en pratique). Schrödinger a proposé d’imaginer un atome qui a la possibilité d’être à deux endroits. Mais comme je l’ai déjà dit, l’atome n’est dans aucun d’eux jusqu’au moment de la mesure, ou il est aux deux endroits en même temps. En regardant simplement où se trouve l’atome et en effectuant une mesure, nous forçons l’atome dans l’un des deux emplacements possibles. Cet atome est placé dans une boîte fermée avec un chat appelé chat de Schrödinger et une “machine infernale”.

La Hell Machine fonctionne comme ceci : si un atome se trouve dans le premier de ses deux emplacements possibles, il active un appareil qui brise l’ampoule de poison, et le poison s’échappe dans les airs, tuant le chat. Cependant, si l’atome est à la deuxième place, il ne déclenche pas le mécanisme de la machine infernale, et le chat reste vivant.

Comment Schrödinger propose-t-il d’y penser ? Ainsi, jusqu’à ce que nous ayons regardé l’atome et déterminé son emplacement, il se trouve aux deux endroits en même temps. À son tour, cela signifie que le mécanisme de la “machine infernale” est à la fois activé et non activé, et que le poison est à la fois libéré et non libéré, mais le chat est donc à la fois vivant et mort en même temps. C’est jusqu’à ce que nous ouvrions la boîte et voyons où se trouve l’atome.

Quelle est la conclusion? J’espère qu’au moins certains des lecteurs m’ont cru et ont accepté l’idée qu’un atome peut vraiment être à deux endroits en même temps. Beaucoup moins croyaient qu’un chat pouvait être à la fois vivant et mort en même temps. Et tu as raison ! En effet, les physiciens observent dans des expériences qu’un atome peut se trouver à différents endroits en même temps. Mais personne n’a pu voir un chat vivant et mort en même temps.

Cela signifie qu’il existe des raisons qui empêchent ces bizarreries du monde quantique de se manifester dans notre vie quotidienne.

Pour l’instant, je dirai simplement que les physiciens ont aussi relativement bien compris ces mécanismes. Mais les décrire ici prendrait trop de temps.

Penser avec précision à des choses apparemment impossibles

Quelle pourrait être la leçon de cette histoire ? Pourquoi est-ce que je trouve ça intéressant d’y penser ? Il pourrait y avoir plusieurs réponses. La première est que nous avons rendu pratiques ces propriétés inhabituelles du monde quantique en créant divers dispositifs quantiques.

Sans une compréhension de la façon dont le monde fonctionne au niveau atomique, nous n’aurions pas nos smartphones bien-aimés,

dont vous lisez peut-être cet article en ce moment, pas beaucoup d’autres appareils électroniques de tous les jours.

Mais il y a une autre raison pour laquelle réfléchir à la physique quantique est utile pour chacun de nous. C’est ainsi que nous apprenons à penser précisément à des choses apparemment impossibles. De telles capacités de réflexion précises aident à distinguer seulement les choses apparemment impossibles qui existent dans la nature, comme un atome se trouvant à deux endroits en même temps, de celles que quelqu’un, peut-être le croyant lui-même ou souvent délibérément trompé, essaie de nous dire, par exemple , qu’un chat est à la fois vivant et mort.

La joie du monde étrange mais incontournable de la capacité de penser, qui à son tour peut être stimulée par la physique quantique, va bien au-delà de la simple analyse des phénomènes en physique.

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