Compl�ments du livre
"Pour un principe mat�rialiste fort"

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Petit rappel sur la d�coh�rence et la r�duction de la fonction d'onde
par Christophe Jacquemin

C'est � Erwin Shr�dinger que l'on doit d'avoir popularis� la d�coh�rence et la notion de r�duction de la fonction d'onde. Son exp�rience imaginaire formul�e en 1935, dite "paradoxe du chat de Schr�dinger", est en effet d�sormais assez connue du grand public.

L'exp�rience est la suivante�:dans une bo�te ferm�e pourvue d'un hublot se trouve un chat, une fiole de cyanure, un marteau retenu par un fil et un d�tecteur quantique (un compteur Geiger). On y d�pose un �l�ment radioactif (atome d'uranium U) qui, dans un temps donn�, a 50% de chance de se d�sint�grer en �mettant un �lectron, �lectron qui ira frapper le d�tecteur; lequel actionnera alors le marteau qui brisera la fiole de poison mortel

Fermons la bo�te, d�clenchons l'exp�rience et demandons-nous avant de regarder par le hublot si le chat est vivant ou mort... C'est �vident direz-vous�: il y a 50% de chance que le chat soit vivant et autant qu'il soit mort...

Mais selon la physique quantique le chat, avant observation, est vivant ET mort � la fois�! Elle affirme que l'atome U est un �tre quantique auquel est applicable le principe de superposition�: les particules atomiques peuvent exister dans plusieurs �tats superpos�s et simultan�s. Ainsi, l'�tat vivant ou mort du chat ne d�pend que de l'�tat (�mission d'un �lectron ou non) de l'atome d'uranium. Or on sait que l'�lectron, �tant donn� sa nature ondulatoire, peut �tre localis� tout autour du noyau d'un atome. Il est pr�sent simultan�ment � plusieurs endroits, et cela AVANT qu'il ne soit observ�. De m�me, un atome radioactif d'uranium peut exister dans deux �tats superpos�s (intact et d�sint�gr�). Cet �tat de superposition cesse imm�diatement d�s qu'il y a observation, et donc interaction, de la particule. On dit alors qu'il y a d�coh�rence lorsqu'un syst�me A et B devient un syst�me A ou B. Ainsi, regarder n'importe quelle particule quantique l'emp�che de rester dans son double �tat (ET) ce qui l'oblige � en choisir un des deux (OU).

Dans l'exp�rience, l'�tat superpos� de l'atome U devrait donc se transmettre � notre chat macroscopique et le transformer en mort-vivant, le fait d'observer le chat � travers le hublot entra�nant la d�coh�rence de son �tat (mort/vivant) et le choix d'un seul �tat. Cette explication, difficilement acceptable pour notre monde macroscopique, montre alors les difficult�s d'interpr�tation que soul�ve le formalisme math�matique quantique (o� les �tats superpos�s sont faciles � concevoir lorsqu'ils sont d�finis par des fonctions d'onde car celles-ci s'additionnent sans probl�me).

Mais alors, le chat�? Est-il mort ou bien vivant�? En d'autres termes, cela s'applique-t-il vraiment aux �tres macroscopiques ? La r�ponse vient ici de chercheurs fran�ais qui ont d�termin� que la p�riode d'incertitude est inversement proportionnelle � la complexit� d'un objet. Ce qui pour le chat, qui est un objet complexe, revient � une p�riode tellement courte qu'elle est n�gligeable. Dit d'une autre fa�on, l'�tat superpos� "vivant ET mort" dans lequel se trouve le chat ressemble � une bulle de savon�: une bulle est �ph�m�re et d�truite � la moindre interaction. La d�coh�rence des objets macroscopiques est quasi imm�diate.

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