Le paradoxe EPR : la découverte révolutionnaire d'Einstein sur l'état quantique
Table des matières
- Introduction
- La contribution d'Albert Einstein à la mécanique quantique
- Le paradoxe EPR et les états intriqués
- Le dilemme d'Einstein-Podolsky-Rosen
- L'incomplétude de la mécanique quantique selon Einstein
- La théorie des variables cachées locales
- La réfutation expérimentale du paradoxe EPR
- Les limites de la mécanique quantique
- Les implications de l'état indéterminé
- L'importance du paradoxe EPR dans le développement de la physique quantique
- Conclusion
🌟 Article en français
Introduction
Dans l'histoire de la physique, Albert Einstein a joué un rôle clé dans le développement de la mécanique quantique. De nombreuses personnes se souviennent de lui pour son célèbre E=mc², mais sa dernière grande contribution à la physique était en réalité un article écrit en 1935 en collaboration avec Boris Podolsky et Nathan Rosen, appelé le paradoxe EPR (Einstein-Podolsky-Rosen).
La contribution d'Albert Einstein à la mécanique quantique
Albert Einstein a considérablement contribué à la mécanique quantique à travers sa théorie de l'effet photoélectrique. Cependant, il restait profondément perturbé par les implications philosophiques de cette théorie. Malgré cela, Einstein a joué un rôle crucial dans le lancement de la mécanique quantique et continue d'être une figure emblématique de la physique.
Le paradoxe EPR et les états intriqués
Le paradoxe EPR décrit un phénomène étrange connu sous le nom d'états intriqués. L'article commence par considérer une source qui produit des paires de particules, chacune ayant deux propriétés mesurables. Chaque mesure a deux résultats possibles, avec une probabilité égale. Par exemple, la première propriété peut avoir comme résultats 0 ou 1, tandis que la deuxième propriété peut avoir comme résultats A ou B.
Une fois une mesure effectuée, les mesures suivantes de la même propriété sur la même particule donneront le même résultat. Ce qui est encore plus étrange, c'est que les mesures ont un effet sur les autres. Si vous mesurez une particule en état 1 et effectuez ensuite la deuxième mesure, vous avez 50% de chances d'obtenir soit A soit B. Mais si vous effectuez à nouveau la première mesure, vous avez 50% de chances d'obtenir zéro, même si la particule avait déjà été mesurée à un.
Le dilemme d'Einstein-Podolsky-Rosen
Ce qui rend ce scénario encore plus étrange, c'est que lorsque vous examinez les deux particules, vous constatez qu'elles sont toujours parfaitement corrélées. Même si les résultats de chaque particule sont aléatoires, ils sont en corrélation parfaite. Par exemple, si les deux particules sont mesurées à zéro, cette relation sera toujours vraie. Les états des deux particules sont intriqués, de sorte que la mesure de l'une détermine avec certitude l'état de l'autre.
Cependant, cette intrication semble défier la célèbre théorie de la relativité d'Einstein, car il n'y a rien pour limiter la distance entre les particules. Si vous mesurez une particule à New York à midi et l'autre à San Francisco une nanoseconde plus tard, elles donnent exactement le même résultat. Selon la relativité, cela impliquerait que les particules communiquent instantanément, à une vitesse 13 millions de fois supérieure à celle de la lumière, ce qui est considéré comme impossible.
Einstein a rejeté l'intrication comme une "action fantomatique à distance" et a conclu que la mécanique quantique devait être incomplète, une simple approximation d'une réalité plus profonde dans laquelle les particules ont des états prédéterminés qui nous sont cachés.
La théorie des variables cachées locales
Les partisans de la théorie quantique orthodoxe, dirigés par Niels Bohr, soutenaient que les états quantiques sont fondamentalement indéterminés et que l'intrication permet à l'état d'une particule de dépendre de celui de son partenaire distant. Pendant 30 ans, la physique est restée dans une impasse jusqu'à ce que John Bell trouve la clé pour tester l'argument EPR : étudier des cas impliquant différentes mesures sur les deux particules.
Les théories des variables cachées locales préférées par Einstein, Podolsky et Rosen limitaient strictement la fréquence à laquelle vous pouviez obtenir des résultats tels que 1A ou B0, car les résultats devraient être définis à l'avance. Bell a montré que l'approche purement quantique, où l'état est vraiment indéterminé jusqu'à la mesure, a des limites différentes et prédit des résultats de mesure mixtes impossibles dans le scénario prédéterminé.
Une fois que Bell a trouvé comment tester l'argument EPR, les physiciens ont mené des expériences pour le vérifier. Depuis les années 70, des dizaines d'expériences ont été réalisées pour tester la prédiction EPR, et toutes ont abouti à la même conclusion : la mécanique quantique est correcte. Les corrélations entre les états indéterminés des particules intriquées sont réelles et ne peuvent être expliquées par une variable plus profonde.
Les implications de l'état indéterminé
L'état indéterminé des particules intriquées a des implications profondes sur notre compréhension de la physique quantique. Cela remet en question les notions classiques de déterminisme et suggère que l'univers quantique est bien plus étrange que ce qu'Einstein aurait voulu croire.
L'importance du paradoxe EPR dans le développement de la physique quantique
Bien que l'article EPR se soit avéré erroné, il a joué un rôle crucial en incitant les physiciens à réfléchir profondément aux fondements de la physique quantique. Cela a conduit à un approfondissement de la théorie et a lancé des recherches dans des domaines tels que l'information quantique, qui est aujourd'hui un domaine florissant avec le potentiel de développer des ordinateurs d'une puissance inégalée.
Conclusion
En conclusion, le paradoxe EPR a ouvert de nouvelles perspectives et a permis de repousser les limites de notre compréhension de la mécanique quantique. Bien qu'Einstein ait contesté l'intrication quantique, les expériences ont prouvé que la mécanique quantique est une description précise de la réalité. Alors que les implications de l'état indéterminé des particules intriquées continuent de fasciner les physiciens, elles restent encore à dévoiler de nombreux mystères du monde quantique.
🌟 Faits saillants
- Albert Einstein a joué un rôle clé dans le développement de la mécanique quantique.
- Le paradoxe EPR a remis en question la nature de la réalité quantique.
- Les états intriqués des particules ont des corrélations parfaites, même à distance.
- Einstein a rejeté l'intrication quantique comme une "action fantomatique à distance".
- Les expériences ont prouvé que la mécanique quantique est correcte.
- Le paradoxe EPR a ouvert de nouvelles perspectives en physique quantique.
🌟 FAQ
Q: Qu'est-ce que le paradoxe EPR ?
R: Le paradoxe EPR décrit un phénomène étrange dans lequel deux particules intriquées sont parfaitement corrélées, même à distance.
Q: Quelle a été la contribution d'Albert Einstein à la mécanique quantique ?
R: Albert Einstein a joué un rôle clé dans le lancement de la mécanique quantique à travers sa théorie de l'effet photoélectrique.
Q: Les expériences ont-elles prouvé que la mécanique quantique est correcte ?
R: Oui, de nombreuses expériences ont confirmé que la mécanique quantique est une description précise de la réalité.
Q: Quelles sont les implications de l'état indéterminé des particules intriquées ?
R: L'état indéterminé remet en question les notions classiques de déterminisme et suggère que l'univers quantique est bien plus étrange que ce que nous pouvons imaginer.
Q: Comment le paradoxe EPR a-t-il contribué au développement de la physique quantique ?
R: Le paradoxe EPR a incité les physiciens à réfléchir profondément aux fondements de la physique quantique, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives et lançant des recherches dans des domaines tels que l'information quantique.
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