La mécanique quantique vous permet de voir, ressentir et toucher les particules (partie 2)

2 22. 11. 2018
6e congrès international d'exopolitique, d'histoire et de spiritualité

Revenons à ce qu'est la mécanique quantique et comment nous pouvons l'utiliser.

Une vue invisible

Ok, donc tu sens le café, tu es presque réveillé. Vos yeux sont prêts pour la routine quotidienne, clignotant et laissant entrer un peu de lumière. En y réfléchissant, les particules de lumière qui pénètrent dans votre visage et vos yeux se sont formées il y a un million d'années au centre du soleil, à une époque où nos ancêtres ont commencé à utiliser le feu. Le soleil n'enverrait même pas des particules appelées photons si elles n'étaient pas nécessaires pour le même phénomène qui pourrait être à la base de notre odorat, le tunnel quantique.

Environ 150 millions de kilomètres séparent le Soleil et la Terre, les photons ne prennent que huit minutes pour parcourir cette distance. Cependant, la plupart de leur voyage se déroule à l'intérieur du soleil, où un photon typique passe un million d'années à essayer de s'échapper. La matière est ainsi stockée au milieu de notre étoile, où l'hydrogène est environ 13 fois plus dense que le plomb, et les photons peuvent voyager pendant une fraction infinitésimale de seconde avant d'être absorbés par les ions hydrogène, qui tirent alors un photon pour voyager du Soleil, etc. de telles interactions, un photon apparaît enfin à la surface du Soleil, qui brille ici depuis des millions d'années.

Mécanique quantique (© Jay Smith)

Les photons ne se seraient jamais formés et le Soleil n'aurait pas brillé sans tunnel quantique. Le soleil et toutes les autres étoiles créent de la lumière par fusion nucléaire, brisent les ions hydrogène et créent de l'hélium dans un processus qui libère de l'énergie. Chaque seconde, le soleil convertit environ 4 millions de tonnes de matière en énergie. Seuls les ions hydrogène, comme les protons individuels, ont des charges électriques positives et se repoussent. Alors, comment peuvent-ils fusionner les uns avec les autres?
Dans le tunnel quantique, la nature ondulatoire des protons leur permet parfois de se chevaucher facilement comme des ondes qui fusionnent à la surface d'un étang. Le fait qu'elles se chevauchent rapproche suffisamment les ondes de protons pour qu'une autre force, telle qu'une force nucléaire puissante qui n'agit qu'à de très courtes distances, puisse surmonter la répulsion électrique des particules. Les protons se désintègrent alors pour libérer un photon.

Nos yeux sont très sensibles aux photons

Nos yeux ont évolué pour être très sensibles à ces photons. Certaines expériences récentes ont montré que nous pouvons même détecter des photons individuels, ce qui soulève une possibilité intéressante: les humains pourraient-ils détecter des cas particuliers de mécanique quantique? Cela signifie-t-il qu'une personne, comme un photon ou un électron ou le chat malheureux de Schrödinger, est morte et vivante en même temps si elle est directement impliquée dans le monde quantique? À quoi pourrait ressembler une telle expérience?

Œil humain

«Nous ne savons pas parce que personne n'a essayé», a déclaré Rebecca Holmes, physicienne au laboratoire national de Los Alamos au Nouveau-Mexique. Il y a trois ans, lorsqu'elle est diplômée de l'Université de l'Illinois à Urbane-Champaign, Holmes faisait partie d'une équipe dirigée par Paul Kwiat, qui a montré que les humains peuvent détecter de courts éclairs de lumière constitués de trois photons. En 2016, elle a découvert qu'un groupe concurrent de scientifiques, dirigé par le physicien Alipaša Vaziri de l'Université Rockefeller de New York, avait découvert que les gens voyaient en fait des photons individuels. Cependant, nous voyons que l'expérience peut ne pas être décrite avec précision. Vaziri, elle a essayé de voir le photon clignoter elle-même, a déclaré au magazine Nature: «Ce n'est pas comme voir la lumière. C'est presque un sentiment au seuil de la fantaisie. "

Mécanique quantique - expériences

Dans un proche avenir, Holmes et Vaziri s'attendent à ce que des expériences testent ce que les humains perçoivent lorsque les photons sont insérés dans des états quantiques spéciaux. Par exemple, les physiciens peuvent relier un seul photon à ce qu'ils appellent une superposition, où les photons existent simultanément à deux endroits différents. Holmes et ses collègues ont conçu une expérience impliquant deux scénarios pour tester si les humains peuvent percevoir directement la superposition de photons. Dans le premier scénario, un photon atteindrait le côté gauche ou droit de la rétine humaine, et on remarquerait de quel côté de la rétine il sentait le photon. Dans le deuxième scénario, le photon serait placé dans une superposition quantique qui lui permettrait de faire ce qui semble impossible - voler vers les côtés droit et gauche de la rétine en même temps.

Détecterait-on la lumière des deux côtés de la rétine? Ou est-ce que l'interaction d'un photon dans l'œil provoquerait un «effondrement» de la superposition? Si tel est le cas, cela se produirait-il aussi souvent des côtés droit et gauche, comme le suggère la théorie?

Rebecca Holmes dit:

"Sur la base de la mécanique quantique standard, un photon en superposition ne serait probablement pas différent d'un photon réellement transmis de manière aléatoire à gauche ou à droite."

S'il s'avère que certains participants à l'expérience ont réellement perçu le photon aux deux endroits en même temps, cela signifie-t-il que la personne elle-même était dans un état quantique?

Rebecca Holmes ajoute:

«On pourrait dire que l'observateur était seul dans une superposition quantique en un temps négligeable, mais personne ne l'a encore essayé, donc nous ne savons vraiment pas. C'est pourquoi faire une telle expérience. "

Vous percevez à votre manière

Revenons maintenant à la tasse de café. Vous sentez la tasse comme un morceau de matériau solide, fermement en contact avec la peau de votre main. Mais ce n'est qu'une illusion. On ne touche jamais à rien, du moins pas dans le sens des deux solides morceaux de matière qui se touchent. Plus de 99,9999999999 pour cent d'un atome se compose d'un espace vide, avec presque toute la matière concentrée dans le noyau.

Mécanique quantique (© Jay Smith)

Quand tu tiens la tasse avec tes mains, ça semble être la sienne la force vient de la résistance des électrons dans la coupe et dans la main. Les électrons eux-mêmes n'ont aucun volume, ce ne sont que les dimensions nulles apparentes du champ de charge électrique négative qui entourent les atomes et les molécules comme un nuage. Les lois de la mécanique quantique les limitent à des niveaux d'énergie spécifiques autour des atomes et des molécules. Lorsque la main saisit la coupe, elle pousse les électrons d'un niveau à un autre, ce qui nécessite de l'énergie musculaire, que le cerveau interprète comme une résistance lorsque nous touchons quelque chose de solide.

Notre sens du toucher découle de l'interaction extrêmement complexe entre les électrons autour des molécules de notre corps et les molécules des objets que nous touchons. À partir de ces informations, notre cerveau crée l'illusion que nous avons un corps solide se déplaçant dans un monde rempli d'autres objets solides. Le contact avec eux ne nous donne pas un sens exact de la réalité. Il est possible qu'aucune de nos perceptions ne corresponde à ce qui se passe réellement. Donald Hoffman, neurologue cognitif à l'Université de Californie à Irvine, estime que nos sens et notre cerveau ont évolué pour obscurcir la vraie nature de la réalité, pas pour la révéler.

"Mon idée est que le fait, quel qu'il soit, est trop compliqué et nous prendra trop de temps et d'énergie à traiter."

Comparaison de l'image du monde dans le cerveau avec l'interface graphique de l'ordinateur

Hoffman compare l'image de la construction du monde dans notre cerveau, avec l'interface graphique sur l'écran de l'ordinateur. Toutes les icônes colorées à l'écran, telles que la corbeille, le pointeur de la souris et les dossiers de fichiers, n'ont rien à voir avec ce qui se passe réellement à l'intérieur de l'ordinateur. Ce ne sont que des abstractions, des simplifications qui nous permettent de communiquer avec une électronique complexe.

Selon Hoffman, l'évolution a changé notre cerveau pour qu'il fonctionne comme une interface graphique qui ne reproduit pas le monde fidèlement. L'évolution ne soutient pas le développement d'une perception précise, elle n'utilise que ce qui permet la survie.

Comme le dit Hoffman:

"Formez des règles sur la réalité."

Hoffman et ses étudiants diplômés ont testé des centaines de milliers de modèles informatiques ces dernières années pour tester leurs idées dans des simulations de formes de vie artificielles en compétition pour des ressources limitées. Dans tous les cas, les organismes sont programmés pour donner la priorité à la forme physique lorsque les faits ne correspondent pas à ceux conçus pour une perception précise.

Par exemple, si un organisme est conçu pour percevoir avec précision, par exemple, la quantité totale d'eau présente dans l'environnement, et qu'il rencontre un organisme qui est réglé pour percevoir quelque chose de plus simple, par exemple, la quantité optimale d'eau nécessaire pour rester en vie. Ainsi, bien qu'un organisme puisse créer une forme de réalité plus précise, cette propriété n'augmente pas sa capacité à survivre. Les études de Hoffman l'ont conduit à une conclusion remarquable:

«Dans la mesure où nous sommes en phase avec le maintien de la vie, nous ne serons pas en phase avec la réalité. Nous ne pouvons pas faire ça. "

Théorie des quanta

Ses pensées coïncident avec ce que certains physiciens considèrent comme l'idée centrale de la théorie quantique - la perception de la réalité n'est pas entièrement objective, nous ne pouvons pas être séparés du monde que nous observons.

Hoffman capture pleinement cette vue:

«L'espace n'est qu'une structure de données, et les objets physiques sont eux-mêmes des structures de données que nous créons en vol. Quand je regarde une colline, je crée cette structure de données. Ensuite, je détourne le regard et brise cette structure de données parce que je n'en ai plus besoin. "

Comme le montrent les travaux de Hoffman, nous n'avons pas encore examiné le sens complet de la théorie quantique et ce qu'elle dit sur la nature de la réalité. Pendant la majeure partie de sa vie, Planck lui-même a cherché à comprendre la théorie qu'il a contribué à créer, et il a toujours cru en une perception objective de l'univers qui existait indépendamment de nous.

Il a écrit un jour sur les raisons pour lesquelles il avait décidé de poursuivre la physique, contre l'avis de son professeur:

«Le monde extérieur est quelque chose d'indépendant de l'homme, c'est quelque chose d'absolu, et la recherche des lois qui s'y appliquent m'a paru absolument la plus noble expérience scientifique de la vie.

Il faudra peut-être encore un siècle pour qu'une autre révolution de la physique prouve s'il avait raison ou tort, comme son professeur Philip von Jolly.

Mécanique quantique

Autres pièces de la série