Notes sur le phénomène du Big Bang : le chat de Schrödinger, Notes de Astronomie
Caroline_lez
Caroline_lez9 January 2014

Notes sur le phénomène du Big Bang : le chat de Schrödinger, Notes de Astronomie

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Notes d'astronomie sur le phénomène du Big Bang : le chat de Schrödinger. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Erwin Schrödinger, Une expérience de pensée.
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Phénomène du Big Bang : Chat -

Schrödinger

L'expérience du chat de Schrödinger fut imaginée en 1935 par l'un des pères fondateurs de la

mécanique quantique, Erwin Schrödinger, afin mettre en évidence des lacunes supposées de

cette description du monde.

En mécanique quantique, le monde microscopique est décrit en terme de probabilités et le

déterminisme classique n'existe plus. On ne peut plus parler de la position d'une particule, mais

seulement de sa probabilité de se trouver en un endroit donné. Ce concept est plutôt étrange,

en tout cas très éloigné de notre expérience de la vie quotidienne. Mais comme la mécanique

quantique a passé avec succès tous les tests expérimentaux inventés à ce jour, nous sommes

bien obligés de l'accepter comme description de la réalité. Cependant, s'il est possible

d'admettre que le monde microscopique est régi par les lois quantiques, cela devient plus

difficile lorsque l'on parle de la vie de tous les jours.

Erwin Schrödinger : Vienne, 1887 - Vienne, 1961. L'un des pères fondateurs de la mécanique

quantique.

Une expérience de pensée

L'expérience du chat de Schrödinger a justement été imaginée pour faire surgir

l'indéterminisme microscopique dans le monde macroscopique de notre vie quotidienne. L'idée

de Schrödinger consiste à placer un chat dans une boite fermée. Cette boite est pourvu d'un

système destiné à tuer le chat (il s'agit évidemment d'une expérience de pensée.). Ce système

est constitué d'un flacon de poison, d'une petite quantité de matière radioactive et d'un

compteur Geiger. Lorsque la première désintégration d'un noyau radioactif se produit, le

compteur Geiger réagit en déclenchant un mécanisme qui casse le flacon et libère le poison

mortel. Ainsi, la désintégration d'un noyau radioactif, un processus microscopique, se traduit

par la mort du chat, un événement macroscopique.

La désintégration d'un noyau radioactif est un processus purement quantique qui se décrit en

termes de probabilités. Il est impossible de prévoir quel noyau se transformera en premier ou

bien quand la première désintégration se produira. La seule chose que nous puissions calculer

est la probabilité qu'un certain nombre de noyaux se soient désintégrés après un temps donné.

Nous pouvons en particulier choisir une substance radioactive adéquate de telle façon qu'après

cinq minutes, il y ait 50 pour cent de chances qu'un noyau se soit désintégré et 50 pour cent de

chances que rien ne se soit produit.

Fermons donc la boite et patientons pendant cinq minutes. Puisque la désintégration

radioactive s'exprime en termes de probabilités, le sort du chat ne peut être décrit qu'en termes

similaires. Après cinq minutes, il y a donc 50 pour cent de chances que le chat soit mort et 50

pour cent de chances qu'il soit vivant.

Dans l'interprétation traditionnelle de la mécanique quantique, le chat n'est alors ni mort, ni

vivant. Il se trouve dans une superposition de ces deux états. Ce n'est que lorsque nous

ouvrons finalement la boite que l'un des deux états possibles devient la réalité. Le chat est alors

soit vivant, soit mort.

L'interprétation traditionnelle de la mécanique quantique pose donc un problème. Il est possible

d'imaginer qu'une particule se trouve dans une superposition d'états, chacun affecté d'une

certaine probabilité. Cela devient en revanche très difficile lorsque l'on considère un objet

macroscopique comme le chat en question. L'idée d'un animal ni mort, ni vivant, mais dans une

superposition de ces états est plutôt difficile à accepter. C'est à ce problème que la théorie

des univers parallèles vient apporter une solution élégante.

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