1	Mécanique Quantique Complexité et Emergence II Bernard DECUGIS Groupe Complexité et Emergence 17 / 11 / 2008 Part I 14 / 12 / 2009 Part II
2	Des REMERCIEMENTS À Michel BLOCH A mon épouse A Robert LAUGHLIN = cet exposé est essentiellmt centré sur son ouvrage « A different universe » qui éclaire particulièrement la relation Complexité/Emergence et MQ « Remerciements enfin à beaucoup d’autres qu’il serait trop long de citer ici et qui se reconnaîtrons…. à l’exception de WIKIPEDIA – pillée plus qu’outrageusement »
3	PLAN Qq rappels de la dernière fois: principalement sur la nature « saugrenue » de la MQ Les interprétations (rappel & complmts)) Qq explorateurs de nouvelles voies où la complexité entre en scène : Robert LAUGHLIN – « Un univers différent » Eclairages : David DEUTSCH Roger PENROSE Ilia PRIGOGINE CONCLUSION
4	1.QQ RAPPELS (1) du 17/11/2008 (Part-I):
5	1.QQ RAPPELS (2) du 17/11/2008 (Part-I): David PEAT : « From certainty to uncertainty « « Le déterminisme de N,Laplace,Maxwell le cède à qq chose d’incertain de probabiliste et de discontinu qui est incompréhensible et totalement inconsistant avec le monde tel que nous le connaissons » Et donc récusé par certain grands (Einstein,..) et qui reste non-expliqué ds un certain nombre de cas : Les mystères Z et X de R.Penrose Par ailleurs la Phy Q et la RG (relativité générale) ne fonctionnent pas ensemble et sont même incompatibles : Une phy pour l’i-grand et une autre pour l’i-petit : Les trous noirs Mais surtout : la naissance de l’univers , le BB où l’ i-grand tenait ds l’i-petit D’où cette quête vers une théorie unifiée D’où le grand nombre d’interprétations sur le comportement de l’infinimt petit et au bout du compte sur « la réalité » : Qu’est ce que la REALITE ?
6	1.QQ RAPPELS (3) du 17/11/2008 (Part-I): Les mystères Z : ce sont les choses puZZling : c’est bizarre , incroyable, impossible, contre-intuitif , mais c’est comme ça: La « dualité » L’intrication La non localité Les mystères X :ce sont les choses paradoXales: c’est bizarre , incroyable ,…, mais ils doivent pouvoir s’expliquer et leur existence signale que la théorie est incomplète voire fausse : Essentiellmt « le problème de la mesure »
7	L’EMERGENCE: nouveau paradigme scientifique ? Phénomènes émergents : La connaissance de l’équation fondamentale à un niv n’implique pas la compréhension du phéno au niv sup. . Et comme il n’existe pas de théorie générale des phéno émergents , il n’existe pas de façon de transférer directmt notre connaissance d’un niveau de complexité à un autre. Une nouvelle approche pour chaque problème à efforts considérables At the end of the day : 300 ans de réductionnisme : La quête du tjrs p+ petit est-elle vouée à l’insignifiance ? + on creuse ,+ on s’éloigne de la pertinence à l’échelle humaine La théorie de grande unification n’aidera pas à comprendre la vie Depuis 80 Santa-Fe institute à complexité : immense espoir , déçu ? Théorie en marche : peu de résultats mais des « promesses » R.Laughlin à le principe d’émergence est à la base des lois de l’Univers et non le contraire Chaque loi serait une propriété émergente du niveau inférieur Le principe d’émergence permet de s’affranchir des échelles de grandeur = travailler à un niveau très supérieur et unifier les lois de la physique et de la biologie à l’humain revient ds le champ d’étude au lieu de lui demeurer extérieur (réductionnisme). Le XX ème siècle a été « réductionniste » , le XXI ème sera « émergent » Enjeu des 30 années à venir à une science unifiée par des principes qui transcendent les échelles et les niveaux de complexitité
8	Réductionnisme , ordres de grandeur, et matière Réductionnisme :Descartes-1637: étudier les composants c’est comprendre le tout -> descente infernale Ordres de grandeurs Par contre : si descentes faciles (quoique) àremontées toujours pas « élucidées » Emergence pointe son nez : le niveau sup voit émerger des choses non prédictibles au niveau inf Encore qq chiffres = la matière , du vide (l’atome) ds du vide (univers) encore + vide
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10	Chp IV. Il était une fois 2 nuages ds un ciel serein Rappel=Lord Kelvin (27/4/1900): 1/Comment la lumière voyage –t-elle ds l’espace? 2/Comment l’énergie de rayonnement se distribue-t-elle entre molécules en vibration-pb du rayonnmt du corps noir. En fait à 2 bombes Qui ont donné lieu aux 2 piliers de la physique moderne Méca quantique Méca relativiste « désamorcées » de façons très # : 1/=relativité = 1 seul : E le génie absolu 2/=méca-Q= groupe , 27 ans,1900-1925/27+…81 ans Un effort collectif sur une très longue période de « percées successives » à 70-73 Pour aboutir au « joyau de la couronne : le MODELE STANDARD
11	Chp IV.Einstein le génie absolu Le BBB et l’école Polytech de Zurich et la quest. à 100 Pf? 5 publications en 1905-annus mirabilis-26 ans : publiées ttes 4 par la n°1 sci-revue allemde (Planck) 1915 – énonce la R-générale (G) (publiée en 1916) 1919 sir Ed Eddington –éclipse soleil à courbure rayons = faux-bon-résultat à E superstar E sur 2 branches de la Phys moderne : L’article sur la lumière (3/05)à la M-Q L’article sur la R-restreinte (20/6/05)à Relativité Aucune référence entre eux = une même recherche de concilier « le continu et le discontinu »
12	Chp V:Naissance de la M-C 1900-1913: Planck, E, BOHR 1923 :l’intuition ‘géniale ’ de L de B à l=h/p avec p=mv 1927 = Davisson et Germer =diffraction faisceau é sur cristal de Ni 1925: 3 contributions décisives E.Shrödinger, W. Heisenberg, P.Dirac , Puis BORN (interprétation probabiliste) et à nouveau BOHR Naissance de la M-Q= La + g’de aventure intellectuelle du 20 è siècle La Th à la base de la compréhension phys. de tout le monde qui nous entoure = du micro au macro Si un jour àTh unifiée , sera prbblmt basée sur M-Q Importance fondamentale ß> pas connue , mystérieuse , improbable , incroyable,…à des années de discussion sur son interprétation Et pourtant on ‘vit avec’ : Mieux : assure la stabilité de la matière !!
13	La M-Q =une théorie déroutante. La M-Q =une théorie déroutante: « si vous croyez à la MQ alors vous ne pouvez pas la prendre au sérieux » (Bob WALD) 1925 + 2 ans= Conférence de SOLVAY « electrons et photons »= tout le gratin (E.,Heis.,deBro.Dirac,SchrÖ.,BOHR,..) On rejoue les ‘classiques’ et les ‘modernes’ avec des ’expériences de pensées ’ Naissance de la Controverse E-B et du fameux ‘Dieu ne joue pas au dés’ E= ce que vous formulez est juste, ….Mais incomplet : il doit forcèmt exister des ‘variables cachées’ B=Abandonnons la discussion : ça marche , il n’y à pas à chercher à comprendre ,c’est comme ça La controverse a duré qq longtemps Objections tjrs plutôt (B qqfois obscur) bien réfutés En particulier à paradoxe EPR (1935 , voir+ loin) Puis s’est arrétée: Autres choses à faire= exploiter la th. qui fonctionnait , et même très bien ( tjrs pas prise en défaut + précision jamais atteinte) Impossibilité ‘tester’ exp de pensée = techno pas dispo à aujourd’hui OUIà ON Y REVIENT !!
14	Le début des choses déroutantes….. La M-Q repose sur une approche probabiliste des choses . Les particules ne sont pas à un instant donné en un point précis C’est cette 1^ère incertitude qui avait « fâché » l’Albert. jusqu’à ce qu’il soit ‘établi’ que l’indétermination et nature probabiliste sont cablées. Par contre , dés que l’on mesure quoi que ce soit relativmt à la part. on provoque l’«effondrement du paquet d’onde » à la part. devient ‘classique’ et se trouve ‘ici et maintenant’ Ceci constitue ce qu’on appelle « le pb de la mesure quantique » : cette « réduction quantique » n’est pas ds les équations. La superposition : du fait que la part est décrite par une fonct d’onde de probabilité cette indétermination s’applique non seulement à sa position et sa vitesse mais à l’ensemble de ses propriétés qui caractérisent sont ‘état quantique’ Cette histoire de chat a fait couler énormément d’encre et a provoqué une série de controverses En particulier entre AE et NB Qui ont culminé avec le paradoxe EPR Lequel s’appuie sur ‘encore une chose déroutante’ à l’intrication : voir +ci-après
15	L’intrication
16	Young , Davisson et Germer Les fentes de Young Thomas Young en 1801 à nature ondulatoire de la lumière. Egalement avec la matière, électrons, neutrons, atomes, molécules, à on observe aussi des interférences. Illustre la « dualité onde-particule » : interférences montrent le comportement ondulatoire, mais la façon dont ils sont détectés (impact sur un écran) montre comportement particulaire.
17	Qu’il y a-t-il donc de si ‘irrationnel’ en M-Q ? à Young ~180 ans après Interprétation quantique du phénomène 180 ans après on sait fabriquer des photons 1/1 On refait l’expérience avec photons 1/1 (ou avec des é) à les impacts re-composent la figure d’interférence!!! Interprétation impossible selon les lois classiques. àL'interprétation quantique : le quanton émis prend un état superposé lors du franchissement : \|quantum passe par S1> + \|quantum passe par S2> fonction d'onde résultante à en chaque point de la plaque la probabilité que le quanton y soit détecté. On peut démontrer que la distribution des probabilités suit la figure d'interférence. Autrement dit, le quanton passerait par les deux fentes à la fois, et interfèrerait avec lui-même. Mais que se passe-t-il si, insatisfait par cette interprétation des choses, on cherche à détecter par quelle fente le photon "est réellement passé" ? àretrouve un comprtmt classique à mise en évidence du problème : « le mystère de la mesure quantique ». Jusqu’où ? objets de plus en plus volumineux, atomes, les molécules, à Fullerènes – C60
18	"Expériences avec interféromètre et points..." Expériences avec interféromètre et points d’? Exp-1 Pourquoi exactement 50/50 ? Exp-2 Pourquoi pas 50/0/50/0 ?
19	"Exp-3 =on ferme la..." Exp-3 =on ferme la boucle : pourquoi 100/0 ? Exp-4 =on « crée » un chemin + long comment , en ne modifiant qu’un seul chemin peut-on modifier le comportement de TOUTES les particules y/C celles qui passaient par l’autre ch.? Exp-5 = encore + fort : Si on essaie de savoir par où passe la p , elle perd son comportmt « étrange » et on retombe ds un 50/50 La plupart des physiciens ont renoncé à expliquer les interférences quantiques (voir interprétations) Tous d’accordà Principe d’indiscernabilité Les interférences apparaissent lorsqu’une P peut emprunter divers chemins et que ces ch. sont indiscernables après détection. Plus généralmt dès lors que P laisse « empreinte »
20	L’expérience de la gomme quantique à choix retardé de Marlan SCULLY -I
21	L’expérience de la gomme quantique à choix retardé -II
22	Le problème d’Elitzur-Vaidman Bombes à tester Des bonnes = détonateur ultra-sensible activé par le choc d’un photon Des mauvaises = détonateur bloqué, se comporte comme un miroir Montage ci-contre Cas 1= la bombe est mauvaise :le photon après le 1^er miroir est en superposition et aboutit sur A à 100% , B à 0% (voir précédmt) Cas 2= la bombe est bonne :le miroir « devient » instr de mesure : S-cas 1: le photon passe par trajet 2 à la B explose S-cas 2 : le photon passe par trajet 1à la bombe n’explose pas mais qd il atteint le 2^ème miroir semi il se partage à 50-50 et B n’est pas nulle Conclusion : si B pas 0 à bombe OK Selon la mécanique quantique, des évènements contrefactuels, qui auraient pu se produire mais qui ne se sont pas produits, influent sur les résultats de l'expérience. Réalisé en réel par A.Zeilinger (Autriche) , ss bombes , avec 100% de réussite au lieu de 1/3
23	Décohérence Décohérence : c’est la perte de l’état quantique (corrélation ou superposition) Difficulté de maintenir l’état quantique Extrêmt sensible aux interactions de l’environnement C’est le pb n° 1 de l’ordi quantique Comment s’établit la décohérence : exp’ce de S.Haroche + équipe, 12/96 : 1 ère exploration frontière Q-C Comprendre pourquoi et comment la superposition Q ne peut survivre à l’échelle macro.
24	En bref,un monde fou ,fou, fou… Complémentarité (dualité O-C) Indétermination Superposition d’états Effondrement ou Réduction quantique Non-localité-Corrélation-Intrication et décohérence Dimensions cachées-multivers (univers //)
25	Aujourd’hui On sait envoyer des g ,1 par 1 (cf annexe) On dispose d’outils d’expérimentation Interféromètres, lasers, … Accélérateurs On a quasiment fait le tour de ‘la matière’ et validé la quasi-totalité des hypothèses hormis Le HIGGS Le graviton On a expliqué énormt de choses : Chimie et physique des matériaux Jusqu’à ….la suprafluidité de l’’He liquide On a des réalisations concrètes Lasers Transistors Etc.. Il reste néanmoins des « CHOSES OBSURES » au fond des labos et des galaxies…….
26	Aujourd’hui On ne sait toujours pas : Ce qu’est une particule élémentaire Quelle représentation physique ? Analogie ‘Surfer sur vague’ La part. a-t-elle une réalité physique ou n’est-ce qu’un concept mathématique ? Comment des « choses intangibles » pourraient –t elles donner corps à du tangible . Ce qu’est l’intrication Comment fonctionne la non-localité de notre univers Ce qui compose les 96 % de la masse de l’univers Qu’est-ce qui donne sa masse au 4% baryoniqueß H-boson ? Quid des 96% qui restent ? Comment se produit la décohérence (le transition entre un avant et un après qui n’ont rien à voir ) Comment et pourquoi se produit l’effondrement quantique (id) Comment fonctionne la gravité Trous noirs Big bang On sait par contre : Expliquer/prédire = Modèle standard à une exactitude jamais atteinte Produire : Re-produire : Prédire /découvrir :
27	Les choses « bluffantes» -I L’anti-matière et pourquoi le monde est monde = disparition de l’anti-matière , en quantité égale au départ pourquoi ? Sinon , lumière seulement L’irruption du hasard = La part choisit de passer à droite ou à gauche –individuellt totalmt aléatoire , globalement parfaitmt quantifié La désintégration aléatoire du noyau radio-actif = période de ½ vie très précise et impossible prédire au niveau d’1 noyau (cf le chat) L’effet tunnel ( principe d’incertitude à passe -muraille L’eau : la glace à 0° en structure ordonnée, plus légère (sinon pas de vie), la fluidité,.. Le g à masse =0 , en mvmt perpétuel à c (sinon …) Pourquoi les autres p ont-elles une masse ? « La force de la force » (si G =1, EM=10+38, W=10+35,S=10+40 !!!) Le g à 10,100,1000 années lumière qui actionne instantanément son ‘compagnon’ sur terre , ou plutôt l’inverse. La masse ss masse Le multivers s’il existe , et l’énormité des chiffres qu’il ss-tend Le temps ? Ds quoi s’écoule le temps ? Et 10-43 s. n’est-ce pas énorme ? Le temps , 1^er concept quantique ?
28	Les choses « bluffantes» -II L’histoire du g qui a traversé l’univers ……et qui par effondrmt quantique provoquerait la « naissance du monde » Rien qui donne à 2 particules : c’est vrai ,on le voit sur les photos 2 part. de même nature à totalement indiscernables (les fermions) Les particules qui n’ont aucune réalité ni propriétés intrinsèques composent des corps macroscopiques qui eux ont des propriétés bien définies. Ceci est très différent de phéno émergents « classiques » tels que La chaleur c’est de l’agitation moléculaire La vie c’est un ensemble de réactions chimiques (l’amour aussi, paraît-il) Ici , il n’y a rien ‘au départ’ , ou plutôt qq-chose que nous n’appréhendons pas / pas encore. Les 6 voire 11 dimensions d’espace supp de la théorie des cordes , avec lesquelles se sentent confortable leurs inspirateurs Que les lois de la nature existent , … et qu’on puisse les comprendre (Einstein, E.Schrödinger) Sans compter les grands mystères Pourquoi ya t il qq chose plutôt que rien ? La masse –qu’est-ce que la?-( et celle de l’univers ) L’énergie –qu’est-ce que l’E ? Le TEMPS à nouveau ?
29	Chp VI:Les Interprétations de la M-Q c’est là que ça devient drôle …… Ceux qui comme –E- «théorie incomplète à var. cachées », retournez à vos chères études Ceux qui comme –B– à l’époque :« utilise et tais toi » Ceux qui comme –F– aujourd’hui « utilise et ne cherche pas à comprendre parce que ça nous dépasse» (agnostiques) « tais toi et calcule » Ceux qui cherchent à comprendre « ds le cadre » Ceux qui ont recours à la conscience et à la métaphysique Les ‘fous furieux’ qui cherchent à comprendre « hors du cadre » le Multivers les ‘cordes’ et les ‘branes’ Penrose et le « ah » quantique :
30	"Aujourd’hui :" Aujourd’hui : La MQ traduit complétement la réalité: Théorie de la décohérence –M Gell-Mann, Omnes Théorie des univers parallèles H Everett La MQ ne représente pas totalement la réalité : Théorie de la décohérence à param. cachés: lois Q modifiées : Penrose, (Rimini,Ghirardi,Weber,..) Théorie de la « conscience » E.Wigner , B.d’Espagnat Refonte totale : La théorie alternative à var cachées de Broglie, D.BOHM, Th des cordes La MQ n’est pas sensé représenter la réalité Approche positiviste – N.BOHR àWH S.Hawkins
31	En……résumé (!!)
32	La théorie du TOE / TOUT Pourquoi une TOE Intellectuellmt par souci de complétude Tradition scientifique « Connaître l’esprit de Dieu » Saisir le tableau ds son ensemble .. Parce que R-générale et M-Q sont incompatibles Et alors ? RG à µ grand MQ à µ petit Sauf que , il ya un moment ou l’ µ grand était ds l’ µ petit Astrophysique à univers Soupe baryonique Acquisition de masse (mécan. de Higgs)
33	Sans oublier la complexité* , parce que jusque là… c’était simple….part-I à Interactions multiples, Non-réversibles, Non représentables mathématiqmt : àTout ça devrait bien donner un peu d’émergence ,non ? La matière tangible émerge en effet d’une soupe intangible et improbable essentiellement constituée de vide et de champs Et c’est totalement incompréhensible , mais c’est comme ça…..
34	DE L’EMERGENCE quantique : 4 contributions Robert LAUGHLIN ci-après David DEUTSCH L’unification des 4 théories (dont le MULTIVERS) supportant les 4 fils de la réalité, conduira à une compréhension du monde supérieure y/c une explication de la conscience . À l’instar de l’émergence de la vie des lois physique , de même la réponse à « qu’est-ce que la conscience? » nécessite la prise en compte de la théorie quantique ß émergence quantique Roger PENROSE Le « ah » éclair d’intuition / compréhension est une émergence analogue à la réduction quantique La conscience est une émergence quantique (bis) Ilya PRIGOGINE Le complexe est bcp + complexe qu’on ne le croit Le complexe ne se simplifie pas Simplifier le complexe c’est se tromper de point de vue et conduit à des impasses La complexité et au cœur de l’irréversibilité et en définitive de la fameuse « flèche du temps »
35	Robert LAUGHLIN R.Laughlin = prix Nobel de physique N98 effet HALL quantique fractionnaire Chantre du concept d’émergence en physique Base de sa Théorie sur fluides quantiques Nous vivons la fin du réductionnisme : expliquer le fctmt du tout par celui de ses parties en descendant de plus en plus au cœur des choses Ça marche avec une horloge ou un moteur d’avion : problèmes compliqués Ça ne marche plus avec des problèmes complexes du fait du phénomène d’émergence qui par définition ne peut être prévu dans l’analyse du fctmt des parties La M-Q illustre ce point à la perfection , en ce sens qu’on ne sait pas passer de la particule à la molécule , du monde quantique au monde classique Changer de paradigme scientifique ? Le monde n’est pas si simple : on l’a simplifié en « ignorant » 95% de la « vraie vie » Et peut être que cette « simplification » serait-elle toute théorique elle-même et ne pourrait jamais traduire la « réalité » (voir Prigogine)
36	Robert LAUGHLIN La fin du réductionnisme ? Les lois de la nature résultent d’une émergence qui elle même résulte d’un processus collectif d’auto-organisation Pour les comprendre et les exploiter il n’est pas nécessaire de connaître les constituants élémentaires (montre et rouages) Non pas la fin du Réductionnisme mais sa remise à sa vraie place Toutes les lois phy que nous connaissons Sont d’origine collective Sont découvertes et non déduites La nature n’est pas seulement régie par une règle fondamentale mais par de puissants principes d’org dont la majorité n’est pas connue. Emergence est un principe physique d’organisation Exemple du champ de fleurs de Monet : de touches imparfaites émerge un résultat d’ensemble parfait
37	Robert LAUGHLIN Un petit tour par la mesure pour commencer : l’opposition physique et biologie/chimie Certitude, précision et exactitude : une obsession « physique » vs Vivre avec l’incertitude l’essence de la biologie Mesure = d° de vérité Ex de la brique Ex de c vs rotation de la terre : I.Langmuir : ce qui distingue les idées justes des idées fausses c’est que les 1 ères deviennent +claires qd la précision augmente Mais (voir + loin) l’exactitude absolue est un leurre , une simplification mathématique qui dénature la réalité Paradoxe= Ds ce monde d’incertitude imprécis et ds le cadre de cette obsession de la mesure à surnagent, émergent qq ctes fondamentales/universelles extraordinairmt précises : 1à-20 expériences vénérées : ex c, Rydberg, Kj,Rk, h , N,e,… Qu’en penser ? 1/notre monde complexe et incertain s’appuie sur des éléments fondamentaux et PRIMITIFS (au niveau le plus élémentaire comme les photons de la lumière, charge e,..) extrmt précis : à ctes fondamentales 2/ cette exactitude ne peut résulter que d’un « effet collectif » Concept d’exactitude collective (effet statistique : trffic du matin)
38	Robert LAUGHLIN Le cas le + troublant :détermination de e et h par mesure macro : Josephson : Kj=2e/h Von Klitzing : Rk= h/e² d’où e et h Effet collectif peut être plus vrai que les règles micro dont il procède : Température : OK (car pas de définition réductioniste) Charge de l’e !!??: brique de base de la nature ss besoin de contexte collectif ?? Contre-intuitif à n’a de sens qu’au sein d’un contexte collectif : L’espace , qui n’est pas vide ou la matière (Cu) Toutes les Ctes Fond nécessitent un contexte environnemental pour faire sens EMERGENCE DE LA CERTITUDE VIA L’ORGANISATION à ss pb en BIOLOGIE à difficile en physique : désaccord idéologique sur origine de cette certitude
39	Robert LAUGHLIN Historiquement : NEWTON = 1 ère description des lois du mvmt A l’épreuve de l’expérience et vérifications multiples Succès à usage spéculatif : ex de la théorie cinétique des gaz : Sauf que la généralisation résulte peut-être d’un phéno collectif et ds ce cas rien ne sert de s’intéresser à l’atome. D’autant plus que : La MQ (déb 20 ème)à atomes et part n’obéissent pas à N Lois N grossièrement fausses à ce niveau Les atomes ne sont pas des boules de billard mais des vagues Si lois de N expliquent le macro et sont fausse au niveau micro , elles ne peuvent être déduites du niveau inférieur et ne peuvent être qu’une émergence de ce niveau Elles résultent de l’agrégation de la mat quantique en fluides ou solides à un phéno éminemment collectif !! Lois de N sont exactes et vraies mais elles s’évanouissent dès qu’on y regarde de trop près Lois de N comme appox de la MQ* = hérésie : il n’y a pas de formule d’approx et on ne passe pas de l’une à l’autre de façon continue *à l’instar de N approx de RR ß éléments négligeables La réalité quotidienne est un phénomène d’org collective la faisant émerger: « More is different » P.W.Anderson –N77 (id Ilya P) (72): The whole doesn’t necessarily act in accordance with the sum of it’s parts. “The ability to reduce everything to simple fundamental laws does not imply the ability to start from those laws and reconstruct the universe.” More is different = Fitzgerald: The rich are different from us. Hemingway: Yes, they have more money.”
40	Robert LAUGHLIN Eau, glace, vapeur Exemples d’exactitudes émergentes: Les liquides : ne tolèrent aucune diff’ce de pression (h/G) Les solides à 0 diff’ce en tension Liq et sol en super état d’exactitude : supra cond et superfluide Exactitude de régularité des réseaux cristallins à rigidité des solides à 100 millions d’espacements (rayons X) Analogie avec école à 10!10 élèves Analogqmt les atomes bougent autour de leur emplacmt Les erreurs ne s’accumulent pas Les positions de réseau d’un solide ont un sens exact ^m qd les atomes ne sont pas exactmt à leur place à il émerge une exactitude à qui gouverne la soudaineté de la fonte La transition est un symptôme de présence de phéno organisationnel : elle ^m est le résultat d’une exactitude émergente Transitions : glace, eau, vapeur ß> fonte, sublimation Etat collectif ß> comportement exacts sur g’de échelle , inexacts /inexistants à petite à ne peut changer qu’à g’de échelle , abruptement à transition d’état Ex Eau-Vapeur : c’est la surface qui les sépare, qui est le phéno émergent La mer et le ciel : les nuages et la pluie ß à g’de échelle
41	Robert LAUGHLIN L’organisation fait exister les objets (!) Modèle newtonien : Atomes = boules de billard soumis aux lois de N Solidification = agrégation de mini sphères C’est leur agglomération en grds objets qui donne un sens à l’interprétation newtonienne des atomes Et NON l’INVERSE Ex des fullerènes (C60) Concept de brisure de symétrie : La matière acquiert collectivement et spontanément une propriété ou une préférence qui n’existait pas ds les règles antérieures Ex du magnétisme : un sens N-S La matière décide ? « au hasard » ? Autres ex : vide de l’espace, l’antimatière ,etc…la vie ? Le point: la matière peut acquérir par elle ^m une très riche complexité Comme ds les institutions humaines , les lois émergentes sont peu fiables et difficiles à discerner , si échantillon faible : mais si échantillon ++ fiabilité et exactitude ++à vraies Ex: ce qu’on avait évoqué sur « le bon sens populaire » , les dictons , et surtout la convergence de la prédiction par un grand nombre
42	Robert LAUGHLIN Et le chat ds tout ça ? A-t-on tout dit sur lui? àLe pb de la mesure Q Ce qu’il y a de + cinglé ds la MQ est qu’elle mélange le déterminisme horloger newtonien avec un indéterminisme probabiliste L’acte de mesure interrompt l’évolution du temps déterministe Néanmoins la règle probabiliste fonctionne avec précision et décrit des expériences avec g’de exactitude : elle est donc vraie Commet une règle certaine peut-elle avoir un résultat expérimental incertain : le chat mort et vivant ? Il ya une idée manquante :à l’émergence Ça se complique qd on intègre que la matière quant est faite d’ondes de rien à l’éther , le retour…. La dualité ode-part n’existe pas L’objet newtonien (position, vitesse) est remplacé par une ‘fonction d’onde’ Mais l’onde agit traditllmt sur qq chose ( mer, spectateurs,..) : l’ether ? Dont il n’existe aucune preuve à supprimé à qq chose ? Mais le pb est que les ondes quantiques sont la matière Mais ça marche (!)
43	Robert LAUGHLIN Un petit tour par l’ordi quantique L’intrication permet théorqmt le calcul très htmt parallèle Factorisation des nbres ( produit de 2 nbre 1ers) à à la base de la crypto Algorithmes de Schor et Gover Laughlin n’y croit pas :Comment va-t-on lire les réponses : si quantique à indéterminisme quantique à ordi faillible = inutile! Ce qui fonde la fiabilité informatique c’est la ‘newtonialité’ émergente Loi de Moore et densité composants Ds ~10 ans à niv quantique à erreurs à fin d’une ère
44	Robert LAUGHLIN Von Klitzing L’effet Hall VK : transistors à effet de champ à résistance de Hall/densité à valeurs quantifiées extrmt stables S’exprime en fct de e,h,et c composantes de base de l’univers On peut mesurer ces composantes de base au niveau macro Expériences surabondantes : précision + si nombre echantillon+ et température – « Exactitude stupéfiante » Qq soient les impuretés et différences Effort théorique à les impuretés améliore la précision !! La perfection émergeant de l’imperfection De +: l’effet disparaît si échantillon -- ß> aspect collectif du phéno Pour LAUGHLIN : un tournant où la phys est clairement sortie du réductionnisme pour entrer ds l’ère de l’émergence « Du point de vue réduct » la loi phys est l’impulsion causale de l’univers , elle vient de nulle part et tout est son effet. Du point de vue émergentiste la loi physique est une règle de comportement collectif , elle est souvent la conséquence de règles de comportmt plus primitives à l’étage en dessous et son effet est de permettre la prédiction ds une fourchette limitée de conditions ambiantes » « Au dela de cette fourchette elle perd toute pertinence et est supplantée par ses filles ou mère. »
45	Robert LAUGHLIN Le SON , émergence quantique ? Passage du son ds les solides Transducteur Intensité --à impulsions énergétiques aléatoires quantifiées Transmission quantifiée d’impulsions La quantification du son est un ex d’émergence de particules qu’on peut exactmt décrire en MQ des atomes (solide cristallin) Si intensité ++à se transforment tonalité : Émergence de la réalité N à partir de la MQ Si intensité très faible pas d’émergence : àIl existe donc bien des part de son : phonons Grande analogie : photon-phonon Mêmes propriétés quantiques (ex capa calorif solide cristallin vs espace) àpar analogie: la lumière serait-elle émergente ?à?pas évident
46	Robert LAUGHLIN Einstein et le tissu de l’espace temps Importance des symétries et symétrie de la RR Même comportmt qq soit le mvmt de l’observateur Une découverte , pas une invention Immédiat aujourd’hui Ancienne vision basée sur observations incomplètes et inexactes Prouvée vraie La RG par contre à invention Aboutit à conceptualiser l’espace comme une substance : retour à l’éther en tout cas à qq-chose = un éther relativiste ( vitre de fenêtre) Convergences des trajectoires de corps qui tombent sous l’attraction G, vers le centre de la terre à trajectoires = méridiens d’une surface –espace-temps -- plus large déformée par la masse Cte cosmologique = densité de masse uniforme de l’ether relativiste 0 puis non, puis oui , puis aujourd’hui non Devrait être très élevée : si petite à il ya qq chose qui contrebalance les forces G et ce ne peut être que le fait de l’ether relativiste ss qu’on ne comprenne comment Le vide de l’espace n’est pas vide La lumière et la G sont liées et sont toutes 2 d’origine collective La lumière réelle (vs N théorique) contient de l’Eie Cette Eie devrait à masse à qui devrait générer une G , ce qui est ignoré qd on dit l’espace est vide Laughlin imagine E de retour : Son principe de R n’est pas du tout fondamental mais émergent ß propriété collective de l’éther relativiste qui devient de + en+ exacte à g’de échelle et s’évanouit à petite. Le tissu de l’espace-temps serait pas seulement la scène sur laquelle se joue la vie mais un phéno organisationnel et donc qq-chose derrière pour l’expliquer.
47	Robert LAUGHLIN « Le carnaval des babioles » (sic) et des « nanobabioles »(1) Anecdote sur comment ne pourrait-on pas faire de photo captivante de l’Utah ou de ce qu’on voit au microscope electronique : À cette échelle n’importe quelle surface a l’air captivante Preuve de l’action de puissants principes d’auto –org Expliquer le rgmt parftmt ordoné des atomes : OK Mais la reproduction à l’échelle infinitésimale de paysage macro avec toute la diversité et complexité que cela ss-tend, Dans un monde qui compte un nombre gigantesque d’éléments la complexité n’est pas l’exception , c’est l’absence de complexité qui est exceptionnelle : La simplicité en physique ne peut être qu’un phéno émergent et pas un état découlant d’une mathématique évidente L’aléatoire et le complexe : le dé L’aléatoire à sortir 3 , mais 3 lui-même n’est pas aléatoire ; seule peut l’être le processus de selection De ^m une forme isolée ne peut être complexe : seule peut l’être le processus physique de selection : Si instable à forme complexe Si stable à forme simple
48	"« Le carnaval des babioles..." « Le carnaval des babioles » (sic) et des « nanobabioles »(2) La simplicité est l’exception à le complexe qui ressemble au vivant/réel émerge si les conditions micro l’autorisent : attaque en règle de la « complexité » On ne peut le prouver mais « l’intuiter »: par la théorie de la complexité ( nous y voilà !! Pg 171) Et je cite: « la stratégie de la th de la compxté consiste à simplifier et à abstraire les éq du mvmt de la matière pour pouvoir les résoudre de façon sure par ordinateur . Ce faisant –pacte avec le diable– car les eq résultantes déforment complétement les choses et ne représentent plus la réalité/nature. La valeur de la th se limite donc à montrer que l’émergence est raisonnable Elle ne peut fournir un modèle prédictif d’aucun phéno naturel et ne constitue pas un mode de pensée radicalement nouveau [!]» Ce qui est intéressant c’est de visualiser des principes d’auto-organisation à l’œuvre : c’est possible à donc vraisemblable pour le réel mais ça ne va pas plus loin (??) Les nanobabioles nous envahissent : pour rien , en définitive…ou pour se faire plaisir !! Les belles photos au microscope –e sont des nanobabioles à aucun usage connu hors le divertissement Au passage attaque en règle égalemnt de la nanotechnologie sans toutefois méconnaître sa certitude qu’une nouvelle loi organisationnelle émerge à cette echelle , qui serait potentiellmnt pertinente pour le vivant et porteuse d’importantes découvertes. Attaque plutôt sur l’approche de la nanotechno qui potentiellement regorge de promesse qui ne pourront se révéler que si 1/ on se résoud à abandonner les babioles qui nous envahissent et cachent la forêt , pour trouver un nouveau paradigme 2/ si on sait s’accomoder de l’opposition chimiste-physicien (dilemme sur qui comprend le mieux l’auto-org émergente) :pour qu’ils coopèrent vers un enjeux énorme : la recherche actuelle sur la vie par convergence de la phys à nanoechelle et de la biologie
49	Robert LAUGHLIN L’ère de l’émergence : L’émergence = la nouvelle frontière De l’ère du R à celui de l’E La quête de la loi ultime bascule du comportmt de l’élément à celui du collectif Fin du mythe du pouvoir absolu des maths L’ère du bon sens et de la juste appréciation des merveilles de la nature et de l’effet d’organisation collective La théorie des cordes est un parfait exemple de Dinde fourbe : Aucune utilité pratique : sauf àmythe de la théorie ultime Un splendide ensemble d’idée qui demeurera pour toujours au-delà de notre portée Ne fait aucune place à l’émergence ni à la loi obscure Les lois de la MQ , les lois de la chimie , les lois du métabolisme, et les lois de la fuite des lapins devant les renards s’engendrent les unes les autres mais en définitive ce sont les dernières qui comptent pour les lapins
50	Contributions : Ilya PRIGOGINE –N77(chimie) Le temps et le problème de l’irréversibilité L’exact n’existe pas L’outil math est exact àLa réalité ne l’est pas, l’exact restera tjrs théorique Exemple du pendule = cas très particulier vs une généralité entremêlée Analogie avec le principe d’indétermination d’H C’est cette réalité qui crée l’irréversibilité du réel par rapport à la réversibilité du théorique Une approche de la « flèche du temps »: Analogie Boltzmann , Heis: approche statistique Le démon de Laplace est définitivement vaincu ßLa catastrophe de POINCARE L’impasse de la fin du 19 ème : l’impossibilité de trouver un sens à l’irréversibilité dans un monde (décrit) de trajectoires réversibles Le phénomène quantique suppose l’irréversibilité : les interférences sont telles qu’un événement micro produit un effet au niveau macro , observable Plus encore : le pb de la mesure est un processus irréversible qui ne peut être représenté par l’éq de SchrÖ : Celle-ci marche avant : on est ds le monde Q : les états sont superposés avec leur probabilités propres Et pas après où un seul état est privilégié et les autres proba tombent à 0 Coexistent donc en M-Q 2 types d’évolutions : Une continue et réversible (eq de Scrö est linéaire) Une discontinue et irréversible lors de la mesure Ne convient-il pas d’examiner le problème sous un tout autre angle :la définition infiniment précise des conditions initiales nécessaire pour la définition d’une trajectoire n’est pas seulement une « idéalisation » mais encore une « idéalisation inadéquate » Alors , nous connaissons pas seulement une trajectoire précise et unique dans l’espace de phase , mais un ensemble de trajectoires ce qui est une nouvelle façon de décrire le problème et son évolution ( description dynamique) Le complexe est bcp + complexe qu’on ne le croit Le complexe ne se simplifie pas Simplifier le complexe c’est se tromper de point de vue et aboutit à des impasses C’est le problème du passage à la limite : le point ,etc…
51	Contributions : Roger PENROSE (8/8/31)
52	Contributions : Roger PENROSE
53	Contributions : Roger PENROSE
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55	Contributions : Roger PENROSE 1/ Les maths décrivent extrmt précismt la réalité physique 2/ Néanmoins les maths abstraites ne peuvent être programées (non-computable) pour trouver de nouveaux théorèmes RP démontre ceci par une variante de Gödel Les processus de pensée math, de la pensée et du conscient passent par des voies non computationnelles (cf « Ombres et esprit ») Les pb de la MQ et de la conscience sont liés Non localité , superposition, cohérence Q .. Aspects non-computat. De R (réduction Q) 3/ et pourtant le monde physique émerge du monde math
56	"Livre dédié à :Karl..." Livre dédié à :Karl POPPER, Hugh EVERETT, Alan TURING, Richard DAWKINS 4 théories à forts pouvoirs explicatifs contestées sans alternatives sérieuses (pb des « paradigmes ambiants ») et non intégrées ds la compréhension du monde La Physique Q , la + importante = H.E., 20 ans > Copenh , support JA Wheeler La th Q est vraie à univers multiples : Photon réel et fantôme ß auto-interférence Impossible sinon d’expliquer l’auto-interférence mais aussi des choses comme « le libre arbitre » La théorie du calcul :Principe de Turing non contesté un ordi peut simuler n’importe quel envirmnt physique , si oui: IA est possible: intelligence, conscience, libre arbitre , émotions Ordi quant = le lien entre la 1^ère et la 2 ème : idée de R.Feynman : expliquer le Q par le Q Mais aussi = factorisation d’un nombre de 250 chiffres impraticable en classique à possible en quant (+Shor) : 10!500 univers en interf’ce Déjà opérationnelle et commercialisée :Crypto quantique et algo de Bennett & Brassard La théorie de l’évolution : Darwin revu et renforcé par Dawkins Réplicateurs : ce n’est pas la variante la + adaptée de l’espèce , mais celle du gène à qui survit : « gêne égoïste » , celui qui se réplique le mieux L’épistémologie de Popper est majrtrmt acceptée mais ne fait partie de la constitution du monde que pour très peu Les 4 fils qui tissent la réalité : L’unification des 4 expliquera bcp : Ex la conscience dont la comréhension demande laprise en compte de la th quantique (et du concept de multivers) et de la manière dt s’accroît le savoir ds le cerveau et enfin de ce qu’est le savoir en termes physiques : explication que la th class du calcul rend impossible mais possible en quantique. Autre ex: le Libre-arbitre impossible à gérer (déterminisme) ss le multivers qui le rend compatible avec la physique Emergence et complexité font clairmt partie de la constitution du monde selon D.D.
57	CONCLUSION-1 Un exposé sur la M-Q ds le cadre d’un G’pe COMPLEXITE ? La M-Q n’aurait-elle pas été le « déclencheur » de l’intérêt pour la COMPLEXITE Il était une fois un monde déterministe et « parfait » Un monde aseptisé, stérilisé, sans frottmts , sans .. …= les choses étaient à leur place et il n’y avait pas de place pour le hasard Les choses étaient prédictibles et reproductibles La science avait « compris » la nature en la « karchérisant » Tout fonctionnait bien à expériences elles-mêmes étaient faites « pour » Un monde sans incertitude, ss ambigüité, ss complexité (THX1138) Ce monde avait « culminé » avec N et M Mécanique (partclrt « céleste ») et elec/magn sont prtclrt « clean » Et avait commencé à percevoir le coté complexe avec Thermodynamique et mécanique des fluides BOLTZMANN , Navier-Stockes , etc..->méca stat à E H.POINCARE Jusqu’à ce que la M-Q à fasse éclater le paradigme Très exactmt à non pas B mais Heisenberg :1925 Force à « sortir du cadre » Id: irrégularités ds traject Mercure Ds cadre à instisft àh/cadre à E-relativité La nature est complexe ds ses détails , imprévisible et souvent incontrôlable Une nouvelle science est à inventer Refermer la boucle : Recherche actuelle n’est-elle pas trop conduite par notre culture , ds le cadre réductionniste A quoi cela servira-t-il de trouver la clé de l’unification si elle n’opère que ds le 10^--18 La théorie des cordes à postule 6 dimensions cachées supp ds l’infiniment petit Attention aussi au « à quoi cela servira-t-il ? » à Bell-telephone , Faraday- electricité Ne convient-il pas d’aborder les pb’s « autrement » , en dehors du cadre ?
58	CONCLUSION-2 Qq questions , pistes de reflexion Les maths sont-elles la réalité ou un outil d’interprétation de la réalité ? Le principe d’incertitude concerne –t-il ce que l’on sait de la réalité ou décrit-il la r-elle-même La réalité est-elle une émergence? La décohérence, responsable de la transition quantique/classique, ne peut être expliquée par la mécanique quantique. La réalité classique que nous percevons émergerait naturellement d'une description fondamentalement quantique, réconciliant ces deux visions d'un même monde. Les lois de la nature « émergent-elles » d’un niv n à n+1 ? Robert Laughlin mars 2005 (Un Univers différent)à’ toutes les lois de la nature sont « émergentes »’. Elles résultent d'un comportement d'ensemble, et sont pratiquement indépendantes de celles qui régissent les processus individuels sous-jacents. « expliquer du visible compliqué par de l'invisible simple » Les 4 fils de l ’étoffe de la réalité (David DEUTSCH) : 1 - l’Evolution avec Dawkins 2 – la Physique quantique avec Everett 3 – la Connaissance avec Popper 4 – le Calcul avec Turing Conscience et M-Q = 2 « émergences » remarquables – seraient-elles liées (Penrose) La vie et l’évolution autres émergences remarquables La physique des part. et l’évolution : 2 théories intrinsèquement liées ? (selon M.Gell-Mann) E=« Le plus incompréhensible ds l’univers est qu’il soit compréhensible par l’homme » La théorie de la COMPLEXITE est-elle un outil suffisamment élaboré Apport de l’informatique et de la simulation , certes , mais La puissance de calcul et la rapidité d’itération sont-elles suffisantes L’ordinateur quantique sera-t-il la réponse ?
59	"Ce n’est pas le complexe..." Ce n’est pas le complexe qui émerge mais l’exact et souvent le simple Pour qu’il en soit ainsi cela prouve que cette émergence et sous-tendu par l’effet collectif de principes d’organisation forts PARADOXE: L’étude de la complexité nous a laissé penser que l’émergence était non prédictible car non répétitive car dépendant étroitement et de façon très sensible des conditions initiales. Laughlin défend l’idée qu’au contraire la C produit une émergence par effet d’organisation collective qui est à la fois exacte –extrmt précise--et parfaitement répétitive : à creuser ? En définitive ce sont les dernières lois qui comptent pour les lapins : A l’instar des lapins intéressons nous au niveau macro émergent plutôt qu’à la TOE. Le principe d’émergence às’affranchir des échelles de grandeur : travailler à un niveau très supérieur et unifier les lois de la physique et de la biologie à l’humain revient ds le champ d’étude au lieu de lui demeurer extérieur (réductionnisme).
60	"Peut-être que les maths n’englobent-elles..." Peut-être que les maths n’englobent-elles pas complètement la physique et donc ne peuvent rendre compte complètement de la « réalité » Peut-être certains phénos ne sont-ils tout simplement pas « computables » , mais émergents Peut-être cette émergence découle-t-elle de capacité intrinsèques de la matière ( brisure de symétrie) ou de principes d’organisation collectifs forts. Alors conviendrait-il de prendre le recul sans lequel , le champ de coquelicot de Monet se réduit à qq taches sans signification A moins que tout ceci ne se passe ds des univers multiples qui interfèrent entre eux et que les caractéristiques physiques (quantiques) de dualité, superposition, intrication, permettent grâce à l’ordi quantique de surmonter la fameuse barrière d’impraticabilité (D.D. et Feynman) (voir ci-dessous vs imprédictibilité)
61	That’s all folks Merci de votre attention Ouf
62	ANNEXES I-Notes II-Bibliographie-Liens (voir part-I) III-Les expérimentations (voir part-I) Des photons un par un Expériences = Interféromètre de Mach-Zehnder Les accélérateurs L’incontournable « chat quantique » IV-Qq sujets clés (voir part-I) La matière Les 4 forces de la nature La lumière Intrication et Décohérence Complexité et Emergence Le ‘Modèle Standard’ V-Qq utilisations actuelles ou futures (voir part-I) Le laser La Cryptographie quantique L’Ordi quantique La Télé-portation quantique VI-Les ACTEURS clés (voir part-I) VII-Ils ont dit
63	Notes -1 :Sommaire de « Un Univers différent » " Nous vivons la fin du réductionnisme. La fausse idéologie qui promettait à l'humanité la maîtrise de toute chose grâce au microscopique est balayée par les événements et par la raison. Non que la loi microscopique soit fausse ou vaine. Elle est seulement rendue "non pertinente" dans de nombreux cas par ses filles, et les filles de ses filles, à plus haut niveau : les lois organisationnelles de l'univers. " Telle est la passionnante conclusion de Robert Laughlin, qui donne à travers cet ouvrage une vision globale et donc réenchantée du monde physique et de l'univers. Partant du principe " more is different " - l'accumulation quantitative devient changement qualitatif -, il estime que les réalités physiques qui nous entourent sont d'abord régies par de puissants principes d'organisation et non réduites à ce qui se passe au niveau du tout petit. L'apparition de ces lois physiques ne résulte pas d'une évolution logique et prévisible des règles microscopiques, mais d'une rupture qui les met hors jeu, l'émergence soudaine d'" autre chose" : les grands systèmes ont des propriétés collectives qui disparaissent complètement dès que l'échantillon est trop réduit. Ce point de vue éclaire utilement les rapports complexes entre mécanique quantique et physique newtonienne. Laughlin souligne ainsi le rôle des réalités émergentes dans l'expérimentation sur le monde quantique, conteste l'intérêt d'une " informatique quantique ", puisque les ordinateurs doivent leur fiabilité aux lois newtoniennes, et ironise sur les " nanobabioles ". L'émergence implique qu'on ne trouvera pas la clef de l'univers par une démarche " réductionniste " - en descendant toujours plus loin dans l'infiniment petit -, et qu'on ne le comprendra pas non plus par la pure logique mathématique. La loi physique ne peut être découverte que par l'expérience. On est donc loin de la " fin de la science ".
64	II-BIBLIOGRAPHIE Le TOP , les incontournables , faciles à lire, mais niveau très correct : La magie du cosmos - Brian Greene –VI-1* L’univers élégant –Brian Greene –VI-2 Un peu de science pour tout le monde – Claude Allègre—V * Pour ceux qui veulent creuser la question ss équations : Un univers différent – Robert LAUGHLIN * L’étoffe de la réalité –David Deutsch-III * De la matière de J-M Levy-Leblond-IV * Lumière et matiére de R.Feynman –VII-0 * Les lapins de M.Schrodinger - Colin Bruce * Une brêve histoire de l’univers – S.Hawkins XII Le facteur temps sonne jamais 2 fois- Etienne Klein-VIII-1 Les tactiques de chronos Conversation avec le shinx * L’atome au pied du mur Même pas fausse(théorie des cordes) Peter Woit-XIV Dieu et la science – Bogdanoff et Guiton-XV From certainty to uncertainty – D.Peat-I * Pour un principe matérialiste fort – JP Basquiat-XX * Le cantique des quantiques –Sven Ortoli-JP Pharabod-XIX La physique quantique (Petit précis de M-Q) –John Gribbin XI * Initiation à la mécanique quantique V.Scarani-XVI Poussière d’étoiles H.Reeves-XII Les 2 infinis –R.Penrose –XXI * Entre le temps et l’éternité –Priogine - XXIII Pour se spécialiser , avec des équations a gogo Mécanique quantique – le cours de R.Feynman –VII-2 Mécanique –le cours de Feynman-VII-1*** Le cours de JL-Basdevant à l’X-XVIII Le PENROSE , le cours-XXII Quarks & leptons –F.Halzen,A.D.Martin-XVII
65	II-LIENS
66	III-Les EXPERIMENTATIONS (voir part-I) Des particules une par une : comment? Expériences avec interféromètres A plus grande échelle et pour qq $$ de plus… Les accélérateurs : LEP,Fermolab,LHC Le LHC et son objectif Ou ds son lab et entre voisins Aspect à ORSAY s/ la « non-localité » Et puis …l’incontournable chat quantique de Mr Schrödinger
67	IV-Qq sujets clés (voir part-I) La matière Les 4 forces de la nature La lumière Intrication et Décohérence Complexité et Emergence Le ‘Modèle Standard’
68	V-Qq utilisations actuelles ou futures (voir part-I) Le laser La Cryptographie quantique L’Ordi quantique La Télé-portation quantique
69	VI-Les acteurs et expériences clés Galilée 1604 principe de relativité, concept de v instantanée I.Newton 1666 invente la mécanique classique et les outils math nécessaires A.Volta 1800 invente la pile voltaïque ou batterie électrique J.Young 1805 les fentes qui jetèrent l’obscurité sur la lumière M.Faraday 1838 découvre les rayons cathodiques (entre autres) expérimentateur de génie L-A.Ampère théorise les exp’ces du sus-nommé J.C. Maxwell ramasse la mise en unifiant l’ electro-magnétisme ds une théorie fort élégante et précise L.Boltzmann 1877 père de la méca statistiq -précureur de complexité ? suggère états d’E ‘discrets’ : se suicide par incompréhension W.Crookes 1879 le tube =courbe les R-cath par champ magn à pas lumière J.Balmer 1885 Spectre de l’H à 4 bandes H.Hertz 1892 l’ W des ondes, R-cath traversent la matière (Or= Au) H.Becquerel 1896 découvre la radioactivité à rayons a,b,g J.J.Thomson 1897 invente l’é à modèle ‘plum pudding’ M.Planck 1900 invente le quantum et sa constante à E=hv , grace au ‘corps noir’ A.Einstein 1905 explique l’effet photoélectrique (entre autres) : la lumière est quantique E.Rutherford 1907 découvre le noyau et sa charge + N.Bohr 1913 propose l’atome de BOHR – type syst solaire + niv. d’énergies / niv orbites Stern & Gerlach 1922 découvrent le spin de l’é L de Broglie 1923 propose l’onde associée de long l=h/mv W.Pauli 1925 énonce principe d’exclusion à fermions individualistes vs bosons grégaires E.Schrodinger 1926 l’ W de l’équation de la « fonction d’onde » : probabilité de présence L.Pauling 1928 M-Q appliquée à la chimie = liaisons chimiques déduites W.Heisenberg 1932 formalise l’expression math = pb à 2 é LES EXPERIENCES CLES Fentes d’Young 1805 la lumière est une onde La radioactivité 1896 H. Becquerel par hasard (N1903) Les rayons cath 1897 tube de Thomson à l’é Le corps noir 1850/00 pb de calcul du rayonnmt à petit nuage Effet photo-é 1905 La lumière est aussi quantifiées (N1922) Goutte d’huile 1909 Millikan = quantification de la charge électrique (N1923) charge de l’é (visqueusement sous-évaluée..) Exp de Rutherford 1911 invalide le plum-puddingà noyau concentré , le reste est vide Stern & Gerlach 1920 le spin est une caract des part (fermions = ½ entier—bosons = entier ) L’é: aussi une onde 1927 Davisson et Germer à nature ondul de l’é Le neutrino 1955 C.Cowan & F.Reynes le découvre Effet HALL 1980 version quantique , par K.von Kitzing Intrication quantique 1982 A. Aspect à Orsay ( Ph.Grangier) = Dieu joue bien aux dés et la lune n’est peut-être pas là ..
70	VII-Ils ont dit " Eppur, si muove!" Galilée « Quiconque n'est pas choqué par la théorie quantique ne la comprend pas. » N.BOHR Lors d'un débat, Niels Bohr se disputait avec Albert Einstein à propos de la réalité de la physique quantique. À un moment donné Einstein, excédé, jeta à Niels Bohr : « Dieu ne joue pas aux dés ! », ce à quoi Bohr répondit : « Qui êtes-vous Einstein, pour dire à Dieu ce qu'il doit faire ! » « Shut up and calculate! » (« Ferme-la et calcule! »). (R.Feynman) Physics is like sex. Sure it may have some practical results, but that's not why we do it R. Feynman “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman " Les poètes sont les physiciens du sens. Ils prennent les mots pour instrument d'investigation de l'au-delà des mots. Nature universelle dont l'univers physique n'est qu'une des facettes." Basarab Nicolescu- physicien des particules élémentaires, in " Théorèmes Poétiques. "La science est une chose merveilleuse...tant qu'il ne faut pas en vivre A Einstein Il est absolument possible qu’au delà de ce que perçoivent nos sens se cachent des mondes insoupçonnés. A Einstein " Les difficultés qu'éprouvent les physiciens et bien d'autres personnes à accepter la réalité quantique me rappellent la façon dont réagissent les enfants lorsqu'ils sont confrontés à un concept qu'ils n'ont pas encore assimilé." [ L'Univers Quantique] Heinz Pagels " A l'échelle cosmique, l'eau est plus rare que l'or." Hubert Reeves " En physique comme en toute autre science, la logique seule ne règne pas, il y a aussi la raison." Max Planck Ce n'est pas le moindre charme d'une théorie que d'être réfutable, F. Nietzsche. " Il n'y a pas que les visionnaires qui créent." LOUIS DE BROGLIE "A la triple questions : Qui suis-je ? D'où je viens ? Et où vais-je ? Je réponds, je suis moi, je viens de chez moi et j'y retourne" Pierre DAC " Si la science ne s'intéresse pas aux choses délirantes, elle risque fort de passer à côté de choses intéressantes." Antoine Labeyrie (ast) " Ce que nous observons, ce n'est pas la Nature en soi, mais la Nature exposée à notre méthode d'investigation." W. Heisenberg "Le soleil, avec toutes ces planetes qui gravitent sous sa gouverne, prend encore le temps de murir une grappe de raisin, comme s'il n'y avait rien de plus important. " Galilee "On fait la science avec des faits comme on fait une maison avec des pierres ; mais une accumulation de faits n'est pas plus une science qu'un tas de pierres n'est une maison." [Henri Poincaré] "Je ne cherche pas, je trouve" Pablo Picasso A moins d' avoir beaucoup bu, on ne peut distinguer les photons à l' oeil nu. ( Jean Yanne ) (la grenouille le peut , elle)
71	Et aussi…. " Si la vie est complexe, c'est parce qu'elle a une partie réelle et une partie imaginaire." Marius Sophus Lie Celui là même des « groupes de Lie » qui sous-tendent la théorie de cordes , rien moins ! Mathématicien norvégien (1842-89) Pour qu'une technologie réussisse, la réalité doit prendre le pas sur les relations publiques, car la nature ne peut pas être dupée." R. Feynman à commission d’enquète sur perte de la navette CHALLENGER (86) “For a successful technology,reality must take precedence over public relations, for nature cannot be fooled." La vérité ne triomphe jamais, mais ses adversaires finissent par mourir." Max Planck J'affirme que le sentiment religieux cosmique est le motif le plus puissant et le plus noble de la recherche scientifique. A.Einstein Une expérience scientifique est une expérience qui contredit l'expérience commune. Gaston Bachelard La théorie du chaos a été inventé par les scientifiques qui paniquaient à l'idée que le public commençaient à comprendre les anciennes. Mike Barfield Nobody feels perfectly comfortable with it. Murray Gell-Mann Les objets quantiques sont dingues, mais au moins, ils sont tous dingues de la même manière. Richard Feynman I can safely say that nobody understands quantum mechanics. R.Feynman Mathematics, rightly viewed, possesses not only truth, but supreme beautya beauty cold and austere, like that of sculpture, without appeal to any part of our weaker nature, without the gorgeous trappings of painting or music, yet sublimely pure, and capable of a stern perfection such as only the greatest art can show. The true spirit of delight, the exaltation, the sense of being more than Man, which is the touchstone of the highest excellence, is to be found in mathematics as surely as in poetry. --BERTRAND RUSSELL, Study of Mathem It is not at all natural that "laws of nature" exist, much less that man is able to discover them E.Schrödinger « Quand j'entends « chat de Schrödinger », je sors mon revolver » S.Hawkins Quiconque n'est pas choqué par la mécanique quantique ne la comprend pas N.BOHR