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Pourquoi les premières interprétations de la physique quantique ne sont pas complètes et nécessitent de passer à la physique du vide quantique ?

lundi 31 mai 2021, par Robert Paris

Pourquoi les premières interprétations de la physique quantique ne sont pas complètes et nécessitent de passer à la physique du vide quantique ?

On se souvient que l’expression selon laquelle la version première de la physique quantique, interprétation dite de Copenhague, était incomplète venait d’Einstein, que ce soit lors de la polémique EPR ou ailleurs. Que veut dire « incomplète » sinon que l’on ne peut pas s’en tenir à une telle interprétation pour prétendre décrire complètement le fonctionnement de la réalité.

Soulignons que nous ne critiquons pas ici des versions plus récentes de la physique quantique, versions qui sont à la fois quantiques et relativistes et qui font appel au vide quantique comme fondement de la réalité matérielle (matière et lumière), avec ses couples de quanta virtuels (ce qui veut dire éphémère et pas irréel), faits d’une particule et d’une antiparticule du même type, qui fondent ce vide quantique. C’est justement la nécessité d’une telle image que les problèmes soulignés par la suite démontrent.

Les premières versions de la physique quantique en restaient aux particules matérielles élémentaires, sans considérer que leur fondement est dans le vide quantique, sans posséder non plus le fonctionnement de la masse inerte via le boson de Higgs (encore une propriété du vide), sans examiner la signification des relations matière/lumière en termes de vide quantique, etc.

D’où vient la difficulté d’interpréter la physique quantique, contrairement à la physique classique c’est-à-dire en termes de « ce qui se passe en réalité » ? Les premiers physiciens quantiques comme Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Pauli et bien d’autres, ont affirmé que l’on ne pouvait pas l’interpréter du tout, notamment parce que la réalité n’est pas directement observable, parce que nos concepts ne sont valides qu’à l’échelle macroscopique et pas quantique, ou encore parce que la réalité est purement mathématique et pas conceptuelle, ni causale, ni moniste (mais dualiste : matière/observateur). Toutes ces explications des difficultés conceptuelles des débuts de la physique quantique ont été dépassées dès lors que l’on a compris que le vide quantique est le véritable objet d’étude de la matière/lumière car toute matière comme toute lumière n’est rien d’autre que la propagation de propriétés particulières du vide quantique.

En quoi l’ancienne physique quantique, notamment celle de Copenhague jusqu’à Pauli, a-t-elle des problèmes conceptuels insolubles avec les conceptions de l’époque ? Et pas seulement des problèmes philosophiques concernant la réalité, l’observation, le matérialisme, le dualisme ou la causalité, mais des problèmes physiques rendant la théorie « incomplète » comme aurait dit Einstein !

Il ne suffit pas en effet de dire que le bon sens ne s’applique pas au niveau quantique, de dire que le résultat n’est que mathématique, ou que probabiliste, de dire que l’on ne peut pas employer des termes de la physique classique, de dire que l’on n’accède pas à la réalité mais qu’on n’accède qu’à l’expérience, c’est-à-dire non directement à la matière mais à l’interaction matière-observateur.

Prenons un exemple, celui, bien connu, des fentes de Young. Le calcul de probabilité quantique redonne bien les résultats correspondants aux expériences, très bien. Mais il ne dit pas comment cela est possible, à moins de concevoir la nature comme un vaste calculateur. Il faut bien qu’il se passe quelque chose. Lorsque l’on fait une expérience, on sait dire « ce qu’il se passe » en lançant l’expérience. Par exemple, dans les fentes de Young, on dira qu’une source d’électrons envoie des particules en direction d’une plaque percée de deux fentes proches suivies d’un écran qui capte et compte les électrons à leur arrivée. Donc on sait ce qui se passe : « on envoie des électrons ». Et cette phrase indique parfaitement ce que l’on fait. C’est clair et reproductible. Par contre, en suivant l’expérience, on peut se demander ce qui est arrivé aux électrons. En les envoyant un par un, on remarque que tout se passe comme si les électrons étaient des complexes d’onde et de corpuscule et que l’onde passait par les deux fentes alors que le corpuscule passe par une seule fente. Déjà voilà un début d’interprétation. Il faut aller plus loin et c’est ce à quoi les premiers physiciens quantiques s’étaient refusés ou encore ils ne disposaient pas assez d’éléments pour aller plus loin. Ils ne connaissaient pas assez le vide quantique car celui-ci permet tout à fait de dire ce qu’est l’onde, ce qu’est le corpuscule et comment les deux peuvent interférer après être passés par les fentes ! Nous avons d’ailleurs exposé comment le vide quantique, ses quanta de particule et d’antiparticule virtuelles couplées, permet d’interpréter ce fait. voir ici

C’est bel et bien la compréhension physique des expériences qui était limité par le refus des premiers physiciens quantiques, en particulier de l’école de Copenhague, d’interpréter les faits. Sur ce point, Einstein avait raison et le fait que le débat EPR n’ait pas tourné en sa faveur (inégalités de Bell et expérience d’Aspect) n’y change rien. Il avait tort sur la localisation des particules matérielles et pas sur la nécessité pour la science physique de donner une image réaliste de « ce qui se passe quand… »

L’expérience des fentes de Young ne sert là que d’exemple car toutes les expériences quantiques qui n’ont pas d’interprétation classique sont dans le même cas. Ainsi, c’est la situation de toute expérience du type « effet tunnel », de l’expérience de Stern-Gerlach et de toute expérience mettant en jeu le « spin » de la particule. En particulier, tout ce qui concerne les particules de spin un demi n’ont aucune interprétation classique et, dans la thèse des premiers physiciens quantiques, aucune interprétation du tout mis à part le calcul mathématique. Par contre, dans la conception de quantique relativiste des quanta virtuels du vide quantique, le spin un demi est parfaitement interprétable. Il signifie que l’électron (particule de spin un demi), par exemple, ne revient à son état de départ que par deux tours car le nuage de polarisation de l’électron nécessite deux tours pour revenir à l’état initial. Voir ici

Le simple cas d’un câble coaxial nécessite une interprétation faisant appel au vide puisque le vecteur de Poynting indiquant le sens du flux d’énergie nous apprend que celle-ci va du vide vers le câble ! Donc toute interprétation des phénomènes liés simplement à un câble coaxial contraint, pour des raisons physiques et pas seulement philosophiques, de faire appel au vide quantique.

Un autre exemple bien connu est le boson de Higgs qui transporte la propriété « masse au repos » d’une particule virtuelle (qui devient ainsi « réelle ») à une autre du nuage de polarisation. Si on n’interprétait pas ainsi le boson de Higgs, on serait bien en peine de dire ce qui se passe quand un boson de Higgs transmet « la masse ».

Les thèses anciennes de la physique quantique ne peuvent pas permettre de comprendre « ce qui se passe quand », parce que le plus fondamental de ses outils est une fonction d’onde de « probabilité de présence » de Schrödinger qui n’est pas une mesure de présence d’une particule réelle dans un espace réel mais dans un espace mathématique, d’une théorie de la mesure qui affirme être incapable de mesurer la réalité, d’une théorie qui affirme la coexistence de l’onde et du corpuscule sans être capable de dire quelle est la relation entre l’onde et le corpuscule de la même particule et comment l’onde peut disparaitre brutalement dès que l’on capte la particule, etc, etc…

Le refus de l’existence d’une réalité objective et indépendante de l’observateur n’est pas seulement un problème philosophique (agnosticisme par exemple) mais un problème physique : peut-on dès lors parler d’électron ou de photon ? On devrait parler de complexe électron-observateur ou photon-observateur ! Que se passe-t-il quand un électron est émis par un appareil et n’est pas observé ?!!!

De nombreux problèmes de la physique quantique ne sont pas solubles sans faire appel à une réalité sous-jacente qu’est le vide quantique. Ce dernier offre une interprétation réaliste au sens d’Einstein.

Par exemple, l’ancienne physique quantique affirme qu’il suffit de connaître la fonction d’onde de Schrödinger alors que celle-ci n’est rien d’autre qu’une « onde » de probabilité de présence (en rien une onde réelle) et qui ne dit absolument pas de la présence de quelle particule !!! D’autre part, cette fonction continue de variable continue n’interprète pas les changements brutaux pourtant fréquents en physique quantique ! Les événements quantiques sont souvent localisés alors que la fonction d’onde est étendue dans tout l’espace, et en plus, comme on l’a déjà dit, ce n’est pas vraiment l’espace réel !!!

D’ailleurs, l’ancienne physique quantique ne nous donne pas, contrairement à celle du vide quantique, une interprétation de ce qu’est l’espace… Pour la conception quantique relativiste des quanta de particules et d’antiparticules virtuelles, l’espace est fait de quanta !

Quant à (ah ah !) la réalité, elle n’est pas inexistante, inconnaissable, inatteignable, hypothétique, mais bien réelle et faite du virtuel et de son monde sous-jacent, le virtuel de virtuel !!! Et elle est quantique mais pas de quanta de matière dite « réelle » possédant une masse au repos.

On nous dit qu’on ne peut dépasser l’ancienne physique quantique probabiliste mais cela est faux. Cette ancienne physique n’est pas complètement probabiliste : elle prévoit la possibilité d’un certain type d’événement dans un certain type de situation mais la possibilité d’un événement dans une situation.

Il n’existe pas d’autre interprétation réaliste de la physique quantique que celle du monde virtuel du vide quantique. Certes, nous ne pouvons pas mesurer directement les propriétés du vide quantique mais nous en avons une bonne connaissance indirecte et elle est cohérente logiquement. Elle interprète l’ensemble des étrangetés, des « paradoxes » et des contradictions de l’ancienne physique quantique.

Ainsi, les phénomènes ultra-rapides (plus vite que la lumière) proviennent du fait que le temps n’a pas de sens d’écoulement dans le vide quantique, les particules étant toujours couplées avec des antiparticules (pour lesquelles le temps passe à l’envers !). On remarquera que le caractère éphémère des couples virtuels particule/antiparticule donne un sens physique au temps.

La signification physique du temps dans l’ancienne physique quantique est encore moins interprétable que tout le reste !!!

Ne pas donner un sens physique à tout un immense appareillage mathématique n’est pas sans poser de problème à nos conceptions scientifiques. On ne peut pas se contenter de pondre des outils mathématiques ad hoc sans jamais leur donner un sens réel !

Comme on l’a dit, il n’existe pas d’espace réel décrit par l’ancienne quantique mais seulement un truc mathématique appelé « espace de configuration » mais qui n’est en rien une extension ou une modification de l’ancienne notion d’« espace », pas plus que le temps de l’ancienne quantique n’est une modification ou une extension de l’ancienne notion de temps.

Quant à la prétention de l’ancienne physique quantique de s’en tenir aux seules observations, elle est fausse : la fonction de Schrödinger n’a jamais été observée directement et physiquement.

S’en tenir à des statistiques et des probabilités, c’est ne pas décrire la réalité et donc ce n’est pas s’en tenir aux observations. La probabilité n’est jamais une réalité directe.

L’équation de Schrödinger, même si elle ressemble à une équation de mouvement, ne nous indique en rien ce qui se meut…

Rajoutons que la matière noire et l’énergie noire peuvent être interprétés comme des propriétés du vide quantique…

Qu’est-ce que le vide quantique

Qu’est-ce que l’effet tunnel ?

Qu’est-ce que l’équation de Schrödinger ?

Qu’est-ce que la « réduction du paquet d’ondes » en physique quantique ?

Pourquoi le vide quantique est la base de toute formation et de toute compréhension de la matière ?

Qu’est-ce l’école de Copenhague de la physique quantique

Qu’est-ce qu’Einstein reprochait à l’ancienne physique quantique

La physique quantique nous condamne-t-elle à ne pas décrire du tout la réalité sous-jacente aux lois de la physique ?

Est-ce que la physique quantique favorise le courant agnosticiste (qui nie la possibilité pour la science d’atteindre ou d’approcher la vérité objective) ?

Qu’est-ce que le réalisme d’Einstein

Matière noire et vide quantique

La gravitation elle-même est interprétable par le vide quantique

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