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Franck Laloë Comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ? 2e édition, révi

Franck Laloë Comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ? 2e édition, révisée et augmentée S AV O I R S A C T U E L S EDP Sciences/CNRS ÉDITIONS Imprimé en France © 2017, EDP Sciences, 17 avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de Courtabœuf, 91944 Les Ulis Cedex A et CNRS Éditions, 15, rue Malebranche, 75005 Paris. Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés réservés pour tous pays. Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le pré- sent ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d’une part, les reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective, et d’autre part, les courtes citations justifiées par le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées (art. L. 122-4, L. 122-5 et L. 335-2 du Code de la propriété intellectuelle). Des photocopies payantes peuvent être réalisées avec l’accord de l’éditeur. S’adresser au : Centre français d’exploitation du droit de copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél. : 01 43 26 95 35. EDP Sciences, ISBN (papier) : 978-2-7598-2184-6, ISBN (ebook) : 978-2-7598-2185-3 CNRS Éditions, ISBN : 978-2-271-07232-0 Dans la même collection : Mécanique quantique - Tome III Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu et Franck Laloë Cohomologie galoisienne - Et théorie du corps de classes David Harari Optique non linéaire François Hache Chimie verte - Concepts et applications Jacques Augé et Marie-Christine Scherrmann De la solution à l’oxyde - Chimie aqueuse des cations métalliques, Synthèse de nanostructures Jean-Pierre Jolivet Physique de la conversion d’énergie Jean-Marcel Rax Retrouvez tous nos ouvrages et nos collections sur http://laboutique.edpsciences.fr Table des matières Préface ix Avant-propos xi I Perspective historique 1 A Trois périodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 A-1 Préhistoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 A-2 La période ondulatoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 A-3 Emergence de l’interprétation de Copenhague . . . . . 5 B Le vecteur d’état . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 B-1 Déﬁnition, équation de Schrödinger, règle de Born . . 8 B-2 Processus de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 B-3 Statut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 C Autres formalismes, théorie des champs, intégrales de chemin 19 II Situation actuelle, des diﬃcultés conceptuelles subsistent 23 A La chaîne (ou régression) sans ﬁn de von Neumann . . . . . . 26 B Le chat de Schrödinger ; mesures . . . . . . . . . . . . . . . . 29 B-1 L’argument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 B-2 Malentendus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 B-3 Lien avec le problème de la mesure . . . . . . . . . . . 34 B-4 Les chats nouvelle vague . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 C L’ami de Wigner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 D Mesures négatives et “sans interaction” . . . . . . . . . . . . . 37 E Une grande variété de points de vue . . . . . . . . . . . . . . 44 F Des arguments peu convaincants . . . . . . . . . . . . . . . . 51 III Le théorème d’Einstein, Podolsky et Rosen 53 A Un théorème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 B Des pois, des gousses, et de leurs gènes . . . . . . . . . . . . . 56 B-1 Une expérience simple ; pas de conclusion à ce stade . 56 B-2 Corrélations ; les causes dévoilées . . . . . . . . . . . . 57 C Transposition à la physique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 iv TABLE DES MATIÈRES C-1 L’argument EPR pour deux particules microscopiques corrélées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 C-2 La réponse de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 C-3 Localité, relativité, séparabilité . . . . . . . . . . . . . 69 D Généralisations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 D-1 Etats EPR généralisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 D-2 L’argument EPR pour des systèmes macroscopiques . 76 IV Le théorème de Bell 79 A Inégalités de Bell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 A-1 Mécanique quantique : deux spins dans un état singulet 80 A-2 Réalisme local : démonstration de l’inégalité BCHSH . 82 A-3 Contradiction entre l’inégalité et la mécanique quantique 84 A-4 Contenu logique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 A-5 Contradiction avec les expériences . . . . . . . . . . . 92 B Diverses démonstrations du théorème . . . . . . . . . . . . . . 95 B-1 Autres hypothèses de départ . . . . . . . . . . . . . . . 95 B-2 Généralisations du théorème, théories non déterministes 97 B-3 Statut du théorème ; tentatives de le contourner . . . . 111 C Impact du théorème de Bell, échappatoires . . . . . . . . . . . 112 C-1 Echappatoires (loopholes), conspirations . . . . . . . . 113 C-2 La mécanique quantique est-elle non locale ? Contra- factualité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 V Autres inégalités, limite de Cirelson, transmission de signaux129 A Autres inégalités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 A-1 Bell 1964 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 A-2 Inégalités de Wigner et d’Espagnat . . . . . . . . . . . 131 A-3 Inégalité de Mermin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 A-4 Inégalité de Clauser et Horne . . . . . . . . . . . . . . 136 A-5 Inégalités de Eberhard . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 A-6 Le jeu de Bell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 B Théorème de Cirelson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 B-1 Mesures sur deux systèmes à deux niveaux . . . . . . . 151 B-2 Violation quantique maximale . . . . . . . . . . . . . . 152 C Relativité, localité, théorie des champs . . . . . . . . . . . . . 154 C-1 uploads/Philosophie/ savoirs-actuels-franck-laloe-comprenons-nous-vraiment-la-mecanique-quantique-edp-sciences-cnrs-editions-2017.pdf