L’expérience des fentes d’Young en mécanique quantique

La vidéo du jour nous parle de ce qui est considéré (par certains) comme la plus belle expérience de toute l’histoire de la physique !

Evidemment il faut que je clarifie 2 ou 3 trucs concernant l’histoire de cette expérience (ou plutôt de cette famille d’expériences) et pourquoi dès les années 60, Richard Feynman se permettait d’en parler alors qu’elle n’avait pas encore été faite.

Comme je le dis dans la vidéo, tout commence avec la mise en évidence de l’électron en 1897 par JJ Thomson (qui n’est pas le William Thomson / Lord Kelvin !) . Ce dernier utilise un tube cathodique, dont le principe était connu depuis une vingtaine d’années. Dans ce tube, il crée en sus un champ électrique et un champ magnétique qui lui permettent de dévier les électrons sur l’écran.

Comme la déflexion dépend à la fois du champ électrique E et du champ magnétique B, on peut par exemple chercher des valeurs des champs pour lesquels la déflexion est nulle (l’effet des deux champs se compense). C’est ainsi que Thomson calcule le ratio de la charge électrique et de la masse de l’électron. Il ne peut pas calculer séparément l’un et l’autre, et il faudra attendre l’expérience de Millikan en 1909 pour déterminer la charge de l’électron, et donc sa masse grâce au ratio trouvé par Thomson.

A ce stade de l’histoire, l’électron est donc une particule. L’expérience qui changera tout est celle de Davison et Germer en 1927. Ces derniers balancent des électrons sur une cible en nickel (un cristal, donc) et obtiennent des interférences. Cela montre de façon décisive que les électrons se comportent comme une onde. On appelle parfois ce résultat « la diffraction » des électrons, mais il s’agit aussi d’interférences. Pour faire simple, cela se passe comme si chaque atome du cristal de nickel se comportait comme une mini-fente.

Dès cette expérience réalisée, on pouvait donc prédire que si on s’amusait à balancer des électrons sur une double fente, il se passerait la même chose qu’avec la lumière : des interférences.

Il fallut attendre 1961 pour que l’allemand C. Jonsson réalise vraiment une expérience de diffraction/interférences d’électrons  avec des fentes.  La publication originale était en allemand, mais ci-dessous je vous mets les références de la traduction parue en 1974, et une figure issue du papier

Jonsson, C. (1974). Electron diffraction at multiple slits. Am. J. Phys, 42(1), 4-11.

Vous voyez qu’au début des années 60, à l’époque où Feynman faisait son cours à Caltech, on avait tout juste réalisé une expérience d’interférences d’électrons avec une double fente. Mais il ne s’agissait en aucun cas d’une expérience où les électrons étaient envoyés un par un ! (ce qui est quand même le cas qui déchire)

Il faut attendre 1976 et une publication italienne pour véritablement visualiser des électrons individuels dans une figure d’interférence, même s’il ne s’agit pas d’une construction progressive puisque chacune des images ci-dessous correspond à une expérience effectuée avec des paramètres différents.

Merli, P. G., Missiroli, G. F., & Pozzi, G. (1976). On the statistical aspect of electron interference phenomena. Am. J. Phys, 44(3), 306-307.

Ensuite il faut encore patienter jusqu’en 1989 et le travail d’une équipe japonaise pour avoir véritablement une construction progressive sur une même expérience

Tonomura, A., Endo, J., Matsuda, T., Kawasaki, T., & Ezawa, H. (1989). Demonstration of single-electron buildup of an interference pattern. Am. J. Phys, 57(2), 117-120.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cette expérience a longtemps été considérée comme « la vraie », et pourtant elle diffère de ce que raconte Feynman en deux points : tout d’abord il ne s’agit pas d’une expérience avec une double fente mais avec un « biprisme »; et ensuite une conséquence de cela est qu’il n’est pas possible de jouer à boucher une fente pour voir comment la figure change.

C’est donc seulement en 2013 qu’un groupe américain arrive à faire véritablement l’expérience comme l’imaginait Feynman, à la fois avec la construction progressive de la figure d’interférences et la possibilité de boucher une des deux fentes.

Les films montrant les constructions des figures sont disponibles dans les Supplementary Data de la publication.

Bach, R., Pope, D., Liou, S. H., & Batelaan, H. (2013). Controlled double-slit electron diffraction. New Journal of Physics, 15(3), 033018.

Les plus observateurs d’entre vous auront remarqué que dans la vidéo, toutes les constructions progressives que je montre sont des simulations et pas les vrais films, juste pour la clarté de l’exposé. Je montre juste le « vrai » film à la toute fin.

Un point tout de même : quand on y regarde bien, l’expérience de 2013 n’est pas encore exactement celle dont parlait Feynman. En effet elle ne permet pas vraiment de faire le cas où un détecteur intermédiaire vient essayer de savoir par quelle fente passe l’électron. Les expériences de ce type sont dites « which-way » (par quelle chemin ?). Elles ne sont pas faite sur exactement le type de dispositif expérimental dont on vient de parler, comme par exemple la publi suivante où l’on utilise des atomes qui interfèrent, et où les auteurs ont pu mettre en évidence la destruction des franges d’interférences.

Dürr, S., Nonn, T., & Rempe, G. (1998). Origin of quantum-mechanical complementarity probed by a ‘which-way’experiment in an atom interferometer. Nature, 395(6697), 33.

 

 

 

99 réflexions sur “L’expérience des fentes d’Young en mécanique quantique

  1. Bonjour,
    Dans le cas des expériences « which way », la perte des franges est-elle liée au fait que la lumière qui « détecte » les électrons perturbe le système, ce qui fait disparaître les états superposés ? Tout cela est bien décohérent …
    Très bonne vidéo par ailleurs !

      • Mais pourtant, si on regarde les fente, notre œil capte de la lumière, même si on n’arrive pas vraiment à s’en rendre compte, le spectre disparaît alors aussi ?

    • bonjour,
      je tien a dire que sans avoir lu ton commentaire c’est ce qui ma traversé l’esprit aussi.
      èce possible que ces détecteur (qui eu on eu un champ électromagnétique) puisse mettre le bazar dans le résultat ?
      une action provoque une réaction, mais si entre les deux on rajoute un truc a cette action la réaction sera différente.
      ceci étant dit ça retourne le cerveau quand même.
      Mais il y a bien quelque chose de logique et rationnel a tout ça.
      c’est juste qu’on la pas encore trouver.

      Qui sera le prochain génie qui va élucider ça ??? …

  2. Très belle explication, merci !
    (pour les amateurs, voir aussi la chaine veritasium : belle expérience en lumière blanche avec un carton de frigo, et la présentation de jim -al-khalili à la royal society, faite avec bcp d’humour

  3. Est-ce que ce serait possible d’avoir accès au code de ta simulation ? pas besoin de commentaire ou rien, pas que ça te demandes du temps supplémentaire.

  4. J’ai lu il y a des années un article écrivant le même genre de phénomène obtenu avec des « perles d’eau » sur la surface du même liquide. On reproduisait bien les interférences de Young, et cela s’expliquait par le fait que la goute déformait la surface, et que la déformation de la surface influençait le comportement de la goutte. Mais je n’ai plus jamais entendu parler de cette expérience. Est-ce qu’elle est toujours d’actualité ?

    • Bonjour,

      En effet, au laboratoire où je travail, nous avons pour projet de développer d’autre analogies de ce genre.
      C’est donc toujours d’actualité.
      Ces « analogies » se réfèrent à une interprétation de la mécanique quantique dite de « de Broglie-Bohm ».
      Elle est d’abord formulée par de Broglie (prix Nobel pour la prédiction du caractère ondulatoire des électrons) dans les années 20 mais délaissée dès les années 30 (notamment à cause du fameux no-go théorème de Von Neumann qui semblait l’infirmer) . Bohm « redécouvre » la théorie dans les années 50 et montre qu’elle fonctionne. C’est ce qui poussera Bell à contredire le théorème de Von Neumann et à formuler ses fameuses inégalités.

      Si ces analogies « classiques » permettent de retrouver certains résultats de la mécanique quantique, elle ne permettent pas d’expliquer les plus troublants, en particulier ceux du théorème EPR, et plus généralement, toute expérience faisant intervenir la non-localité (théorème de Bell) ou la contextualité (théorème de Kochen-Specker). Ces phénomènes sont en revanches expliqués par l’interprétation de de Broglie-Bohm car son onde pilote est hautement non classique (et ne peut donc pas être reproduite totalement par des analogies classiques).

      • Une des explications les plus concises et claires que j’ai vue sur le sujet! Merci 🙂

      • Bonjour,

        Est-que cette expérience, plutôt qu’une preuve de l’indéterminisme des ondes/particules, ne serait pas plutôt une piste vers une rétroaction « contextuel » des ondes/particules de champs quels qu’ils soient en fonction de l’environnement énergétique ?

        En effet, le fait d’avoir une fente ou deux dans l’expérience, n’entraîne pas de macro-résultat aléatoire, mais bien 2 résultats distincts et reproductibles.

        L’idée d »avoir dans un vide empli de champs à 0, des phénomènes qui isolés seraient aléatoires mais qui du fait de la présence des autres niveaux d’énergie/matière environnant ne prendrait plus qu’une et une seule forte probabilité d’état, serait une manière élégante de passer du probabilisme au déterminisme.

        Il y aurait tout simplement action entre l’énergie de champs dans le vide, (au comportement parfaitement aléatoire) et la même énergie concentrée par le fameux M=E/C2 qui aux niveaux des particules orienterait toutes les probabilités séparés de ces interactions énergétiques vers un choix quasi unique.

        La matière garderait ainsi sa discontinuité quantique, mais au niveau macro, sa « régénération » continue serait garantie par la rétroaction

        J’espère ne pas être trop abscons, c’est un sujet qui m’intéresse beaucoup, et vos réflexions ou réponses m’intéresseront tout autant

      • Mr de Laitre
        Quelle galère lorsque l’on est autodidacte de se faire une vrai idée des théories scientifiques avec tous ces livres de vulgarisation….j ai lu tout et son contraire.!!
        heureusement que ce blog existe!
        Un mathematicien, Marcus du Sautoy,….enfin ce qu ai j ai cru comprendre…..écrit quant à cette expérience , que les interférences ne sont que la matérialisation des propriètés des electrons (ou photons)……donc que ces propriètés s annulent en cas d ondes destructives……en gros…ne sont que la matérialisation du résultat statistique….plus de proba de trouver l electron en bande visible, 0 proba en bande non visible.

        il ne parle donc évidemmment pas du POURQUOI ce résulltat statistique est celui vu sur l écran.
        mais il emet l idée que ce résultat ne PEUX pas être l expérience qui EXPLIQUE pourquoi nous voyons ces interférences….ce qui me semble être vrai vu toutes ces divergences de vue.

        et vous même emettez une préférence pour Bohm plutôt que l explication de Copenhage………..
        vous serait il possible de commenter l idée de du Sautoy et de synthétiser les différences entre les 2 interprétations Bohm et Copenhague???
        les bagarreurs…inutile de commenter….vous en savez plus que moi !
        Vous remerciant d avoir le courage et la patience de répondre à des autodidactes.

  5. Hello,
    Je comprend qu’une vague puisse compenser une autre vague, il s’agit de l’altitude de l’eau. Mais comment deux lumières peuvent-elles s’annuler au lieu de s’additionner ? À qui correspondent les position hautes et basses.

    Peut-on tirer deux lasers très fins l’un vers l’autre et ne dégager ainsi aucune lumière ? (théoriquement, une expérience réelle aurait surement un peu de diffusion parasite).

    • Bonjour,
      Si je ne dis pas de bêtise, on peut expliquer le fait que 2 sources de lumière puissent se compenser en abordant le principe d’interférences destructives. En effet, lorsque l’on considère la lumière comme une onde, celle-ci peut être décrite d’un point de vue mathématique à l’aide d’une sinusoïde. Dès lors, lorsque les 2 sinusoïdes sont en opposition de phase (donc décalé de pi), les 2 sinusoïdes se compensent entièrement.

    • La lumière est une onde électromagnétique.
      Ce qui dans le cas d’une vague correspond à la hauteur de l’eau (et qui varie sinusoïdalement donc) est analogue à l’amplitude du champ électrique (ou magnétique, peu importe ce qu’on considère, le raisonnement est équivalent).
      L’amplitude du champ électrique évolue pareillement de manière sinusoïdale, et donc comme pour l’eau, une « bosse » du champs électrique s’annule avec un « creux ».

      Comme vous le suggérez, on peut effectivement obtenir une intensité nulle avec deux lasers. La même chose est aussi possible en acoustique. Vous avez peut-être entendu parlé de cette expérience où l’on joue la même musique, mais en opposition de phase, avec deux hauts-parleurs l’un en face de l’autre. Entre les deux, on n’entend aucun bruit malgré le fait qu’on additionne deux sons.

    • Bonjour,
      Le phénomène d’interférences destructives m’a toujours impressionné.
      Je ne pense pas avoir tout compris car je me pose la question de savoir où est passée l’énergie.
      Si chacun de vos laser consomme 1W et qu’à la fin je n’obtiens aucune onde, j’ai donc perdu 2W ?
      Où est passée l’énergie correspondante à ces 2W ?

      • C’est ce qui est en effet impressionnant avec les « sommes » d’onde, que ce soit des vagues, du son, ou de la lumière. En réalité les deux ondes, les deux « formes de pressions », sont toujours là, elles continuent « d’avancer » indépendamment l’une de l’autre, même quand elle sont intimement mêlées et « disparaissent »…

        Avant de se « rencontrer » elle sont chacune en opposition de phase comme on dit, quand elles se rencontrent elles s’annulent, mais elles conserves chacune entièrement leurs caractéristiques, leurs directions, leurs intensités, alors que pourtant pendant qu’elle sont « l’une sur l’autre » elles s’annulent complètement, elles deviennent indétectables, invisibles on pourrait croire, mais elle sont bien « là », et en poursuivant leur chemin elle se séparent a nouveau et redeviennent exactement comme avant de se rencontrer…

        C’est fabuleux je trouve ! 🙂 C’est d’ailleurs probablement la base de l’explication de l’énergie noire, cet état « annulé », invisible, des ondes électromagnétique, de l’énergie donc, mais pourtant bien « là » 😉

      • Je suis tout à fait ravi par votre enthousiasme face à ces phénomènes physique!
        Votre curiosité est tout à fait louable, mais permettez-moi de vous mettre en garde quant à vos hypothèses cosmologiques.
        J’ai moi-même beaucoup joué à intuiter des hypothèses étant plus jeune, mais il faut hélas se résigner à l’idée que ce n’est jamais qu’un jeu, une simple culture physique hétéroclite ne permettant pas de faire de la physique.
        Mais votre passion saura peut-être vous amener sur le chemin de la recherche scientifique, et c’est pourquoi je ne voudrais vraiment pas briser l’élan peut-être naïf mais assurément bouillonnant qui vous porte.
        Je ne vous dirais qu’une chose alors: prenez des pincettes, car je me suis moi-même souvent brûlé par le passé. ^^

      • Non je n’ai pas peur de me brûler, c’est la recherche scientifique, on fait des erreurs, on corrige, mais on avance, on pense a de nouvelles idées, qui mène à une solution inattendue parfois 🙂 Combien de solution inattendue à des problèmes a-t-on rencontré en physique ? C’est presque une règle tellement il y en a !

        Le seul risque c’est de devenir la cible de crétins moqueurs conformiste et condescendant comme David Sbabo, mais c’est du pipi de chat, ce n’est pas grave, il y en a partout dans les rues, la prochaine pluie les emporte immanquablement et on les oublie déjà 😉

      • Bonjour dkoch. Votre question est pertinente et l’explication est souvent omise dans les articles sur les interférences.
        Comme vous l’avez vu dans la vidéo, les interférences ne sont pas un phénomène qui n’existe qu’en un point, mais en tout point du champ d’interférences (la zone de recouvrement des deux faisceaux derrière les fentes).

        Si on met un écran dans cette zone, on va voir des alternances de bandes sombres et claires correspondant à des différences d’éclairement. L’éclairement, ou intensité lumineuse, que l’on peut noter I, correspond à la puissance reçue par unité de surface (en W/m² dans le SI).
        Supposons que chaque fente, prise seule, produise un éclairement Io (quasi uniforme) sur l’écran, en raison d’une onde d’amplitude ao. La conservation de l’énergie nous dit donc que l’éclairement total doit être de 2Io.

        Un point important avant de poursuivre : les grandeurs énergétiques sont « quadratiques », et Io est donc proportionnelle à ao².

        Si les deux fentes sont ouvertes, il y a interférences :
        – là où il aura interférences destructives, amin = 0 produira donc un éclairement Imin = 0
        – là où les interférences seront constructives, amax = 2 ao produira donc un éclairement Imax = 4 Io .
        On retrouve donc bien un éclairement moyen de 2 Io si on ne considère que les éclairements extrêmes. En fait cela reste vrai si on prend aussi toutes les points intermédiaires où les interférences ne sont ni parfaitement constructives, ni parfaitement destructives.
        On a donc bien conservation de la puissance totale, mais celle-ci n’est simplement plus répartie uniformément sur l’écran.

      • « moqueurs conformistes ». Quand, on science, on invoque le « conformisme », c’est que clairement on n’a pas compris ce qu’est la science.

        Pour répondre à dkoch. C’est une vision purement ondulatoire, et une onde n’est pas localisée en un point de l’espace. Donc pour une interférence destructive, tu as « à côté » une interférence constructive. Donc ton énergie est simplement distribuée de manière différente, pas uniforme.

        C’est quand on envoit « bille par bille » que la situation dégénère. Là on obtient quelque chose de localisé, donc l’énergie est toujours présente. C’est juste qu’elle se concentre à certains endroits et ne vont pas à d’autres. Pour finalement reforme la figure de l’onde.

      • Vous n’avez pas compris (qui s’en étonne..) ce que je voulais dire par « crétins moqueurs conformistes ».

        Les « conformistes » sont la catégorie la plus répandue de l’humanité, ils disent la même chose que les autres et ne se risque jamais à la moindre originalité, il sont « en sécurité » avec l’idée dominante en vigueur et ils peuvent être « heureux » souvent, pas de conflit, pas de débat, mais pas de progrès non plus, surtout en science… Mais quoi, après tout qui a dit qu’il fallait forcément contribuer à la « progression de la science » ? Le but de la vie c’est avant tout d’être plus ou moins heureux quand même après tout…

        Et puis parmi eux il y a une sous catégorie de « conformistes moqueurs », ce sont des gens « mauvais », dans le sens « agressifs ». Tout en étant pareil que les autres « conformistes », il vont attaquer la moindre différence, la moindre originalité en utilisant la moquerie et la condescendance. Pourquoi ? Par banale méchanceté souvent tout simplement. Souvent victorieux, ils en tirent un certain plaisir aussi car le combat est facile, rappelons qu’en sortant des sentiers battus, surtout en science, on s’expose a faire des erreurs, à se tromper souvent, et seulement rarement à ouvrir une toute nouvelle voie totalement inattendue.

        Vous, David Sbabo, vous êtes une sous-catégorie des « moqueurs conformistes » un peu spéciale et assez rare heureusement car en plus vous êtes un crétin, vous n’avez pas compris un traître mot de tout ce que je viens dire, et vous vous êtes jeté avidement sur mon idée de diffraction des champs électrostatiques (très certainement fausse évidement, c’était à moitié de l’humour pour ceux qui ont compris, donc pas vous évidement) vous a seulement permis de vomir votre dose de moquerie condescendante quotidienne.

      • Dkoch : l’énergie totale ne varie pas biensûr. L’énergie qui « disparait » est simplement déplacée ailleurs. Dans les figures d’interférence classiques, la lumière qui disparait dans les bandes sombres est reportée sur les bandes claires, qui sont donc plus claires que l’éclairement moyen obtenu lorsqu’il n’y a pas d’interférence…

  6. Quand les électrons passent un par un à travers deux fentes on a l’impression qu’ils passent par les deux fentes en même temps, ce qui en fait « la plus belle expérience de la physique », mais c’est plus un beau tour de magie en fait 🙂 qui perd un peu de son charme quand on connait le « truc » : les électrons interférent avec leur propre champ électrostatique émis à l’avant de la particule, ils interférent avec « eux même » donc d’une certaine façon.

    Pour bien comprendre il faut se rappeler (comme David le dit dans la vidéo) qu’un électron possède un champ électrostatique qui se propage lui même (à la vitesse c) tout autour de l’électron, et ce même quand l’électron est en mouvement. Et la partie de ce champ qui se propage à l’avant de l’électron, qui avance vers les deux fentes, commence à passer par les deux fentes avant l’électron, et produit, après les fentes, la fameuse figure d’interférence.

    Et voilà, quand l’électron arrive dans cet espace remplit de son propre champ électrostatique en « forme d’interférence négatives » (d’intensités variable en fait) il se « cale » dessus, concrètement il est simplement plus ou moins « attiré » par son propre champ électrostatique 🙂 C’est magique ! 🙂

    • Je n’ai jamais entendu une telle explication de ce phénomène, mais je puis vous dire avec certitude qu’elle est fausse.
      Ce qui se rapproche le plus de ce que vous évoquez est la mécanique bohmienne, mais alors il ne s’agit pas du tout d’un champ électrostatique, mais d’une « onde pilote » qui a de tout autres propriétés.
      Mais cette interprétation est sujet à d’intenses débats au sein de la communauté scientifique, ou plutôt parmi les quelques physiciens qui se s’interrogent vraiment sur les questions d’interprétation.

      • Oui en effet il ne peut pas interférer avec lui même puisque le champ se déplace bien plus vite que l’électron…

        Bon mais dans le même style il y a pourtant bien un champ électrostatique qui passe par les deux fentes et qui interfère pour prendre une forme de frange d’interférence : c’est le champ électrostatique qui accélère l’électron tout simplement ! 🙂

        Ce champ accélère l’électron mais il vient aussi « perturber » l’expérience après les fentes en formant un champ électrostatique en « forme d’interférence positives » (d’intensités variable en fait) et l’électron n’a d’autre choix que de se « caler » dessus, concrètement il est simplement plus ou moins « attiré » par ce champ électrostatique qui n’est plus homogène comme avant les fentes 🙂

        Ca reste magique moi je dis ! 😉

      • Un champ électrostatique est… statique.
        Il ne se propage pas, ce n’est pas une onde électromagnétique (sinon c’est de la lumière).
        Le champ électrostatique associée à une charge n’a rien de sinusoïdale, il ne diffracte pas et n’interfère pas non plus.

      • Ben si, un champ électrostatique diffracte.. c’est le résultat principal de cette expérience, son interprétation.. justement.. c’est ce que cette expérience met en évidence 🙂

      • C’est normal, car elle est fausse et farfelue. Il a du entendre un truc ou l’autre sur la QFT, puis il a lu un pseudo-génie expliquer un truc avec la mécanique bohmienne, il en a oublié la moitié des mots qu’il a comblé par d’autres qu’il connaissait, et on a une « explication » complètement loufoque.

      • Oui, je suis du même avis, il y a confusion ici.
        C’est la fonction d’onde associée à l’électron qui interfère, (et ça ne dépend pas de l’interprétation considérée). La fonction d’onde n’a rien a voir avec un champ électrostatique, et certains iraient même jusqu’à dire qu’elle n’est même pas un « objet réel » (mais je dérive).
        Le phénomène qui a lieu ne peut en aucune manière se décrire par une approche classique (et l’électromagnétisme est une théorie classique).

      • C’est drôle parce que c’est moi qui propose une explication farfelue et loufoque en imaginant que le champ électrostatique accélérateur diffracte et influence la position de l’électron et c’est vous qui êtes « sérieux » (et con-descendant en plus, pour ce qui est de Sbabo 😦 ) en proposant que l’électron passe par les deux fentes en même temps… 🙂

      • En fait, je ne pense pas que l’électron passe par les deux fente à titre personnel, et je ne suis pas sûr que David approuve lui non-plus cette expression, bien que nos points de vue divergent ^^

        Du reste, si j’ai pu paraître condescendant, je vous présente mes plus plates excuses!
        Ca n’est vraiment pas ma volonté que de rabaisser qui que ce soit, surtout quand il s’agit d’un individu résolument investi dans l’exploration de la physique.

      • @G. de Laitre
        Vous n’avez pas été condescendant vous, pas du tout, au contraire vous m’avez répondu de façon constructive, intelligente, et c’est probablement grâce a vous que j’ai pensé ensuite au champ accélérateur ! Donc non pas du tout, et merci même ! Donc ce que j’ai même envie de dire c’est : « bravo a nous deux » ! 🙂 pour cette découverte fantastique 😀 ha ha 😉

    • Sophisme de l’homme de paille. Bravo. Il n’en reste pas moins que cette explication est loufoque, du moins en tant que telle. Pour interagir avec son propre champs électrostatique, l’électron doit voyager plus rapidement que la lumière. Et il n’en reste pas moins que cette expérience pour être réalisé avec des particules non chargées, ou avec des particules intriquées.

    • Tout à fait. Notez bien qu’un champ électrostatique qui se propage, c’est en fait un champ électromagnétique… L’explication ne vaut que parceque le champ électrique va beaucoup plus vite que l’électron, et donc arrive sur les fentes bien avant l’électron lui-même. L’affaire est à repenser pour le cas des photons, qui sont supposés voyager à la vitesse maxi possible, et donc ne sont précédés par rien… enfin, il me semble !

  7. Bonjour,

    En premier lieu, je voulais vous féliciter pour la qualité de votre travail de vulgarisation.
    Je suis en général très critique envers les vulgarisateurs, leur reprochant souvent un manque de rigueur, des analogies inappropriées ou nécessitant des précautions qui sont éclipsées, la propagation de « légendes urbaines » (et autres citations apocryphes), ou encore la sacralisation des grand scientifiques.
    Vous évitez merveilleusement ces écueils et cette dernière vidéo ne fait pas exception.

    En revanche, si je prend la peine de vous faire part de ma considération pour votre travail aujourd’hui, c’est pour vous faire, non pas tout à fait un reproche, mais plutôt une suggestion. En effet, le sujet de cette vidéo ne pouvait me laisser indifférent à cause de son rapport aux interprétations de la mécanique quantique. En effet, je suis adepte de la dite « interprétation de de Broglie-Bohm » ou mécanique bohmienne. Vous comprendrez alors ma déception face à l’exposition de l’interprétation de Copenhague seule. C’est une chose à laquelle je suis habitué, et je ne me permettrais pas d’exiger une considération à égalité systématique de toutes les (nombreuses) interprétations de la mécanique quantique.

    Mais dans ce cas-ci, où le caractère ondulatoire des électrons théorisé par de Broglie est si éclatant, je trouve dommage d’éclipser l’interprétation qu’il avait du phénomène. Il faut dire que je suis convaincu que conceptuellement, cette interprétation permet de bien mieux saisir le phénomène que toute autre en donnant une image claire et accessible. Sans pour autant pouvoir affirmer qu’elle est plus « vraie » que l’interprétation de Copenhague, je crois que pédagogiquement elle est bien supérieure.

    Aussi, d’une part, j’aimerais connaître votre avis sur la question, sous réserve que vous vous soyez penché sur les interprétations de la mécanique quantique. D’autre part je voudrais exprimer le souhait qu’un jour votre émission aborde le sujet de la mécanique bohmienne, d’une manière ou d’une autre.

    • Bonjour,

      Je m’excuse d’interrompre votre discours mais, en vous lisant, je n’ai pu résister à la tentation.
      Il se trouve que je suis étudiant en ingénierie et la physique est un sujet qui m’a toujours intéressé.
      Malheureusement, suite à mon choix d’options, je ne serais pas amener à étudier la physique quantique.
      Or, j’ai crû comprendre que vous en connaissez un packet sur le dit sujet ce qui nous amène finalement à ma question : Auriez vous une lecture à recommander à un étudiant qui aimerait se lancer dans le monde passionnant de la physique quantique ?

      Bonne soirée et merci de m’avoir lu.

      Bien à vous,

      HARMEL François

      • Cela dépend de ce que vous cherchez.

        Si le but est de connaitre le formalisme de la mécanique quantique :
        « Mécanique Quantique I et II », de Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu et Franck Laloë
        Un cours très solide, mais qui reste sur l’interprétation de Copenhague.

        Si le but est de découvrir les paradoxes et multiples interprétations de la mécanique quantique:
        « Comprenons-nous vraiment la mécanique quantique? » de Franck Laloë

        Si le but est de s’intéresser à la mécanique bohmienne (héhé):
        « The Quantum Theory of Motion » de Peter R. Holland

        Sur EPR, les inégalités de Bell:
        « Speakable and unspeakable in quantum mechanics » de John S. Bell

    • Il y a un moment où il faudrait arrêter de se prendre pour un grand physicien et se dire « je pense que c’est mieux donc vous devez en parler ».

      La « pilot-wave theory » (où la mécanique Bohmienne si on préfère) est non-locale et demande un peu plus de boulot mathématique. Elle donne, dans le cadre de la mécanique quantique, les mêmes résultats car l’onde pilote suit l »équation de Schrödinger mais est formellement incompatible avec la relativité restreinte par sa non-localité.

      D’un point de vue pédagogique, Copenhague c’est « shut up and calculate » mais le pépin de l’onde pilote c’est qu’elle induit une représentation « classique » qui vole en éclat quand on observe les effaceurs quantiques ou choix retardés. La théorie reste correcte, par construction elle prédit exactement la même chose que l’interprétation de Copenhague, c’est la visualisation classique locale qui vole en éclat.

      Et après, on se retrouve avec les problèmes conceptuels en QFT, où l’aspect corpusculaire est presque absent et où le « shut up and calculate » domine.

      Et là, on se retrouve avec des élèves à qui on a dit « bon les électrons sont des petites billes … Ah non ce sont des petites billes sur des vagues … Ah non ce sont des petites sur des vagues magiques … Ah non ce sont des petites vagues. On a introduit une source d’erreur supplémentaire, alors qu’il est déjà assez difficile de se représenter les résultats de mécanique quantique. Actuellement, le meilleur moyen d’appréhender la mécanique quantique est d’accepter qu’on ne la comprend pas et ne pas essayer d’y caser des analogies classiques. Tout en évitant de tomber dans un modèle purement mathématique sans se demander ce que l’expérience donne.

      • En me relisant, j’ai été dur. Mais je maintiens que le pépin principal de la mécanique bohmienne est de garder une vision classique qui s’effondre dés que l’on approche de la physique moderne.

      • Dans un premier temps, je vous vous prierais de ne pas me prendre à parti de cette manière. Je n’ai à aucun moment prétendu « être un grand physicien » comme vous le soutenez. J’ai précisé que je ne pouvais en aucune manière prétendre que l’interprétation de dBB était dans l’absolu meilleure. J’ai dis explicitement que je comprenais qu’on reste pour sur l’interprétation orthodoxe puisque c’est l’usage dans le système éducatif. J’ai simplement demandé un avis sur la question des interprétations, ce qui est mon droit le plus élémentaire et le but de cet espace commentaire. Enfin, j’ai suggéré d’aborder les autres interprétations, et je ne vois pas où est le problème dans le fait de faire des propositions. Evidemment, j’ai mis en avant l’interprétation qui me tiens à cœur, mais je n’ai jamais été impératif.

        Pour ce qui est de la non-localité, c’est de toute manière une nécessité pour toute théorie « réaliste » de la méca q, et elle n’implique pas de contradiction avec la rr dans la mesure où deux expérimentateurs ne peuvent pas se transmettre de l’information plus vite que la lumière. J’ajouterais que nous parlons ici de mécanique quantique qui de toute manière n’est pas relativiste.
        L’interprétation de dBB n’a pas encore investit (de manière satisfaisante du moins) le champ de la QFT.

        Pour ce qui est de la représentation fournie par les différentes interprétations, je dois dire que je me sens bien plus à l’aise avec dBB quand il s’agit des nombreux paradoxes que le public concerné par la vulgarisation rencontre.
        Quelques exemple:
        -Le chat de Schrödinger est soit mort soit vivant jamais les deux
        -Une particule a une position et une impulsion déterminée à chaque instant
        -La complémentarité onde-corpuscule devient complètement compréhensible

        Pour ce qui est de la non-localité, ce n’est certes pas classique, mais aisé à surmonter conceptuellement. La non localité est quelque chose de déjà fortement présent dans les mythes et la magie. C’est ce qui d’ailleurs motiva beaucoup des physicien à rejeter cette non-localité au motif qu’elle était réminiscente de l’obscurantisme.
        Et s’il faut expliquer à des personnes lambda le paradoxe EPR, ou les inégalités de Bell on parlera de toute: manière de « spooky interactions » qui sont de la non-localité, ou on fera carabistouilles à la Copenhague, c’est à dire qu’on dira qu’on ne peut rien dire.

        Donc quitte à choisir entre ces deux manière d’aborder les « paradoxes » de la mécanique quantique, je suis convaincu qu’il est bien plus simple pour un public peu averti d’abandonner la « localité » au profit d’images rendant bien compte des phénomènes quantiques.

        Pour ce qui est des mathématiques, ça n’est pas le sujet, puisqu’on fait ici de la vulgarisation. Et quand bien même, ce n’est pas un petit mv=grad(i/hS) qui devrait faire peur à un physicien. Surtout quand on se rend compte qu’il ne s’agit en fait que d’une « mesure-faible » de l’impulsion (de sa partie imaginaire en fait) , donc un objet qui de toute manière a un intérêt en mq.

        Pour ce qui est de la confusion qui peut régner chez les étudiants, c’est un peu l’hôpital qui se moque de la charité quand un Copenhague fait de tels reproches à un bohmien! Il n’y a rien de plus mal défini que l’ontologie dans l’interprétation de Copenhague. Au contraire, dBB donne une image rigoureuse.

        Pour conclure ce pavé, je réitérerais que je ne peux pas imposer l’interprétation de dBB comme étant une description plus juste de la réalité. Mais il me semble claire que du point de vue pédagogique, elle offre une compréhension beaucoup plus accessible de la mécanique quantique au public. Malgré cela, je ne réclame qu’elle se substitue à l’interprétation de Copenhague, mais je suggère, puisqu’elle en est équivalente, qu’elle soit discutée dans une future vidéo. Je propose cette idée de toute bonne foi, avec l’espoir que soit fournie par son intermédiaire une image satisfaisante pour le public non averti, et permettant de s’extraire du formalisme hermétique à beaucoup.

      • Je prend note de vos excuses, je sais comme les esprits peuvent s’échauffer rapidement en fin de semaine.
        Mais je note une contradiction dans votre propos:
        La mécanique bohmienne est ouvertement non-locale.
        Vous n’allez pas tout de même lui reprocher d’être trop classique, et en même temps d’exhiber des propriétés ouvertement non-classiques?

        Mais vous avez raison de pointer les faiblesses de la méca Bohmienne, qui n’est pas encore assez aboutie à mon goût, surtout quand on va vers la QFT.
        Sur ce je vous souhaite une bonne soirée

      • Désolé, en même temps je lisais JPP partir dans des délires ufologiques et un triste sire expliquant que la mécanique quantique est une fumisterie, donc j’ai mélangé le tout en une soupe immonde, et l’impossibilité d’éditer mon message a rendu impossible toute correction.

        Disons que la localité n’est pas perçue comme un aspect classique, au contraire. Newton (ce qu’on appelle communément la mécanique classique) permet des vitesses aussi grandes que l’on souhaite et même infinie quand on l’associe à l’électromagnétisme. C’est même une première difficulté à passer pour les étudiants de physique quand ils touchent à la relativité et donc c’est le postulat le plus simple à « oublier » quand on interprète quelque chose la mécanique quantique. D’un point de vue pédagogique, pour une approche globale de la physique, la localité est primordiale. Quand on a appréhendé la mécanique quantique, utiliser la mécanique bohmienne pour visualiser la situation est, à ce moment là, un superbe outil pédagogique.

        Et l’interprétation de Copenhague n’existe pas en soi. Enfin, c’est plutôt une école qui n’a jamais donné une interprétation claire. On pourrait la résumer à « shut up and calculate », elle est le niveau zéro de l’interprétation : je ne suppose rien de plus que le nécessaire. C’est une vision presque mathématique et frustrante en physique, et globalement il est préférable de la passer sous silence et de dire « on ne sait pas ». On sait juste que le réalisme local est impossible, mais la relativité générale requiert une forme assez forte de localité, donc c’est le réalisme qui a trinqué. Mais en gardant un mérite : on n’a pas besoin de supposer quoi que ce soit de supplémentaire.

      • Billes ou ondes, ce ne sont potentiellement que des représentations partielles des phénomènes physiques à l’œuvre avec quand même une petite différence : une représentation discrète si on ne se place à l’échelle microscopique ; une représentation continue si on adopte l’échelle mésoscopique. Et, même là, on a un « petit problème » par exemple en Mécanique des Fluides puisque l’on décrit les phénomènes à partir d’une collection suffisante d’atomes et/ou de molécules que l’on nomme la « particule fluide » que l’on pare de propriétés physiques statistiques, que l’on suppose constituer des champs continus mais qui ne font pas systématiquement sens à l’échelle inférieure (la pression ou la température par exemple).

        Ce problème devient plus bizarre quand on passe à l’Acoustique qui est censée ne reposer que sur des ondes alors que l’on obtient les équations d’ondes à partir de la linéarisation des équations de la Mécanique des Fluides, régissant donc des écoulements ou transferts de matière là où les ondes supposent qu’il n’y a aucun transfert de matière, et quelques relations empruntées à la Thermodynamique. A partir d’une approche « particule fluide » on obtient donc une description ondulatoire…

        De plus, comme on n’en est pas capables, on ne cherche pas à suivre les particules fluides dans leurs éventuelles pérégrinations mais on adopte l’approche eulérienne qui consiste à déterminer les champs de pression et de vitesse (principalement) en chacun des points intéressants. On se trouve alors juste dans la possibilité de trouver une approximation de ce qui pourrait se passer au cours du temps aux points qui sont étudiés.

        Or, si on part des équations non linéarisées de conservation d’onde (eulérienne) et de la relation de Bernoulli (en plus des hypothèses adiabatiques et gaz parfait), on peut s’amuser à inverser le point de vue quantique en utilisant l’analogie de Madelung définissant la fonction d’onde comme le produit \sqrt{\rho}.e^{\ji q \phi} où \rho correspond à la masse volumique, \phi au potentiel scalaire des vitesses et q un nombre réel. Et, dans ce cas, on part d’une description déterministe, fluide, et on cherche la description associée à la fonction d’onde.

        Si on fait ça, on tombe sur une unique équation : un équation de type Schrödinger avec un terme supplémentaire qui peut être nul ou négligeable selon les hypothèses que l’on fait (incompressibilité ou transformation de type adiabatique).

        Mais, la description obtenue n’est pas probabilistique puisque la fonction d’onde est définie par l’analogie de Madelung ! Sauf si l’on oublie cette définition.

        Donc, si on part d’une description classique « simple », on pourrait obtenir une représentation quantique ? Donc si on inverse le point de vue, en ne partant pas du point de vue quantique, on pourrait établir un lien entre une description classique et la description quantique simple (juste l’équation de Schrödinger) !?

        Mais, est-ce que l’on peut alors connaître la position de la particule et sa quantité de mouvement en même temps ? Ben non, car on part d’une description eulérienne qui ne permet pas de situer la particule, mais donne accès à la quantité de mouvement (notamment) en chacun des points utiles…

        Est-ce à dire que l’on pourrait envisager que la description quantique par une équation de Schrödinger est une espèce de description eulérienne ? Si jamais c’était le cas, cela permettrait de proposer une explication alternative au principe d’incertitude d’Heisenberg (ou plutôt aux inégalités d’Heinsenberg) sans convoquer la définition mathématique usuelle du paquet d’ondes qui me semble poser un gros problème de validité…

      • J’ai beaucoup travaillé sur la mécanique bohmienne (également nommée théorie de De Broglie-Bohm ou encore théorie de l’onde pilote) et j’ai réalisé de nombreuses simulations numériques; j’ai quelques remarques à vous partager:

        1) La mécanique bohmienne complète la mécanique quantique habituelle.

        La mécanique bohmienne n’est pas simplement une interprétation des équations de la mécanique quantique, elle complète la mécanique quantique habituelle en ajoutant la position de la particule à la description habituelle d’un objet quantique par une onde (fonction d’onde). En mécanique bohmienne, un électron est à la fois une onde ET une particule. Alors que dans la mécanique quantique orthodoxe (et pour ces nombreuses interprétations possibles) l’électron est une onde OU une particule, mais jamais les deux à la fois; c’est une onde durant la traversée des fentes et une particule lors de la « mesure » (c-à-d de son impact sur l’écran de détection). La position n’existe pas en mécanique quantique, elle apparaît « spontanément » et aléatoirement au moment de la mesure, ce qui pose un problème d’inconsistance de la théorie (appelé problème de la mesure). C’est le problème théorique majeur de la mécanique quantique orthodoxe (non relativiste): il n’y a pas de convergence de la MQ quantique vers la mécanique classique si on augmente peu à peu la taille des objets quantiques de l’électron, à l’atome, la molécule jusqu’au grain de sable. Plusieurs formulations du problème sont possibles: A quelle échelle apparaît la position ? Qu’es ce qui distingue une « mesure » d’une interaction ? Le chat est-il mort ou vivant ? lire par exemple Jean Bricmont sur le web (contre la philosophie de la mécanique quantique):
        https://cortecs.org/wp-content/uploads/2010/12/CorteX_Bricmont_contre_philo_quantique.pdf
        Attention, je précise que c’est un problème théorique fondamental mais absolument pas pratique: la MQ ne s’effondre pas. J’ai aussi écrit un papier de vulgarisation sur ce thème dans la revue du palais de la Découverte que vous pouvez trouver ici :
        https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01348957/document

        2) La mécanique bohmienne n’est pas un retour à des concepts classiques.

        Une mauvaise compréhension de la théorie de De Broglie-Bohm est de penser qu’un électron n’est qu’un corpuscule et d’oublier l’onde qui lui est associée, c’est une erreur commise même par des bohmien.ne.s.
        Par contre, si on tronque à la mécanique bohmienne les positions des corpuscules alors on retrouve exactement la MQ orthodoxe; en ce sens on pourrait appeler la mécanique bohmienne, « mécanique quantique complétée » ou inversement, la MQ orthodoxe n’est qu’une troncature de la mécanique bohmienne. De plus, la mécanique bohmienne explique la convergence de la mécanique quantique vers la mécanique classique; cela se produit lorsque l’onde ne se déforme pas beaucoup lorsqu’elle se propoage. Par exemple, dans les fentes de Young, avec des électrons ou des photons, si on place l’écran de détection juste après les fentes, il n’y a pas d’interférences, il y a 2 tas: un correspondant à la fente de droite et l’autre à la fente de gauche, comme pour des particules classiques. La fonction d’onde n’a pas eu le temps de se ‘déformer’ (de diffracter).
        De même, si la MQ est correcte, un grain de sable passant à travers deux fentes interférait avec lui même et participerait à l’apparition de franches d’interférence si 1) l’écran de détection est placé suffisamment loin des fentes 2) le canon à grains de sable est placé également très loin des fentes afin que sa fonction d’onde (initialement bien plus petite que la taille du grain) ait le temps de s’étaler afin de recouvrir les 2 fentes. J’ai fait les calculs et malheureusement l’expérience avec les grains de sable n’est pas réalisable car il faudrait la faire dans le vide et espacer le canon des fentes et les fentes de l’écran de détection d’une distance de l’ordre de la taille de l’Univers visible.

        3) C’est une erreur de dire comme David Sbabo que « le pépin de l’onde pilote c’est qu’elle induit une représentation « classique » qui vole en éclat quand on observe les effaceurs quantiques ou choix retardés. » Au contraire, la mécanique bohmienne explique très simplement les expériences d’effaceurs quantiques ou de choix retardés alors que les interprétations de type Wheeler sont bien farfelues.
        En mécanique bohmienne, l’onde pilote la particule donc modifier l’onde modifie la trajectoire de la particule. Il n’y a aucun effet du présent sur le passé.

        4) Enfin, la vrai question qui subsiste est : que représente vraiment cette l’onde ? Est-elle physique ? purement mathématique ? un peu des deux ? ou l’effet d’un modèle sous-jacent ?… Sur ce point aucune théorie n’a de réponse. Je rappelle qu’un modèle mathématique (la mécanique quantique en est un) est une représentation de la réalité à une échelle donnée, ce n’est en aucun cas la réalité (je montre souvent à mes étudiants le tableau de Magritte « ceci n’est pas une pipe »).

        5) Pour finir, j’ai quelques reproches (ou plutôt lacunes) à formuler à la vidéo de David. Je tiens à préciser que j’apprécie enormément son travail et que je le soutien via Tipeee.

        – la source d’éléctron (le canon à électrons) n’est pas ponctuelle; c’est à dire que si on place un écran de détection avant les fentes, les impacts des éléctrons sont répartis dans l’espace et ne tombent pas tous sur un même point. En MQ orthodoxe, chaque impact est complètement aléatoire: il est sans cause. En mécanique bohmienne, si l’impact est en haut c’est parcequ’il a été émis par le canon légèrement en haut. D’ailleurs dans la vidéo de David lorsqu’il présente le tube cathodique, il dessine des trajectoires qui sont les trajectoires bohmiennes et il ne présente pas la vision de la mécanique quantique orthodoxe qui prétend que l’impact est sans cause. J’ai simulé en 2001 lors d’un stage à l’Ecole Polytechnique les trajectoires des électrons avant et après les fentes; voir :
        https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00656118/
        Rapport de stage qui a été repris pour faire le sujet du baccalauréat S physique d’Amérique de Nord en 2014.
        D’autres images sont disponibles ici:
        https://thequantumphysics.wordpress.com/galeries-dimages/

        – l’expérience a été réalisée avec des atomes (d’argent cf. Shimizu 1992) et des molécules de C60 (60 atomes de carbone qui donne une molécule qui a la forme d’un ballon de foot – Arndt 1999). Il est alors difficile de prétendre que la molécule de C60 passe par les deux fentes à la fois et se recombine après. La mécanique bohmienne est la seule explication existante qui donne une compréhension de l’expérience très claire: le C60 passe par une fente mais son onde par les deux. Quand les 2 parties de l’onde se recombinent, elles modifient la trajectoire du C60 et forme les franges d’interférence.

        – de façon plus générale, les vidéos de David permettent de mieux comprendre la Science et montre que sa formation ne tombe pas du ciel et n’est pas établie pour toujours (par exemple dans cette vidéo, débat entre Newton et Hugens sur la nature de la lumière). Les controverses sont les plus riches échanges qui permettent de la faire avancer. De présenter l’expérience de Young avec la seule vision de l’interprétation orthodoxe, est vraiment dommage, car cela sous-entend qu’il n’y a pas d’alternatives (TINA, There Is No Aternatives): ce qui est faux; et il n’y a pas de plus grand danger pour les sciences que de prétendre TINA. Et c’est d’autant plus vrai quand on fait de la vulgarisation.

        Je fini ce trop long post par une citation de John Bell (celui des inégalités) « Pourquoi l’image de l’onde-pilote est-elle ignorée dans les cours ? Ne devrait-elle pas être enseignée, non pas comme l’unique solution, mais comme un antidote à l’auto-satisfaction dominante ? Pour montrer que le flou, la subjectivité, et l’indéterminisme, ne nous sont pas imposés de force par les faits expérimentaux, mais proviennent d’un choix théorique délibéré ? »

        Nous avons écrit un bouquin en français en 2014 sur le sujet: « Mécanique quantique : Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ? » cf https://thequantumphysics.wordpress.com

      • J’ai beaucoup travaillé sur la mécanique bohmienne (également nommée théorie de De Broglie-Bohm ou encore théorie de l’onde pilote) et j’ai réalisé de nombreuses simulations numériques; j’ai quelques remarques à vous partager:

        1) La mécanique bohmienne complète la mécanique quantique habituelle.
        La mécanique bohmienne n’est pas simplement une interprétation des équations de la mécanique quantique, elle complète la mécanique quantique habituelle en ajoutant la position de la particule à la description habituelle d’un objet quantique par une onde (fonction d’onde). En mécanique bohmienne, un électron est à la fois une onde ET une particule. Alors que dans la mécanique quantique orthodoxe (et pour ces nombreuses interprétations possibles) l’électron est une onde OU une particule, mais jamais les deux à la fois; c’est une onde durant la traversée des fentes et une particule lors de la « mesure » (c-à-d de son impact sur l’écran de détection). La position n’existe pas en mécanique quantique, elle apparaît « spontanément » et aléatoirement au moment de la mesure, ce qui pose un problème d’inconsistance de la théorie (appelé problème de la mesure). C’est le problème théorique majeur de la mécanique quantique orthodoxe (non relativiste): il n’y a pas de convergence de la MQ quantique vers la mécanique classique si on augmente peu à peu la taille des objets quantiques de l’électron, à l’atome, la molécule jusqu’au grain de sable. Plusieurs formulations du problème sont possibles: A quelle échelle apparaît la position ? Qu’es ce qui distingue une « mesure » d’une interaction ? Le chat est-il mort ou vivant ? lire par exemple Jean Bricmont sur le web « contre la philosophie de la mécanique quantique »
        Attention, je précise que c’est un problème théorique fondamental mais absolument pas pratique: la MQ ne s’effondre pas. J’ai aussi écrit un papier de vulgarisation sur ce thème dans la revue du palais de la Découverte que vous pouvez trouver sur HAL : « Mécanique Quantique : Deux interprétations ? »

        2) La mécanique bohmienne n’est pas un retour à des concepts classiques.
        Une mauvaise compréhension de la théorie de De Broglie-Bohm est de penser qu’un électron n’est qu’un corpuscule et d’oublier l’onde qui lui est associée, c’est une erreur commise même par des bohmien.ne.s.
        Par contre, si on tronque à la mécanique bohmienne les positions des corpuscules alors on retrouve exactement la MQ orthodoxe; en ce sens on pourrait appeler la mécanique bohmienne, « mécanique quantique complétée » ou inversement, la MQ orthodoxe n’est qu’une troncature de la mécanique bohmienne. De plus, la mécanique bohmienne explique la convergence de la mécanique quantique vers la mécanique classique; cela se produit lorsque l’onde ne se déforme pas beaucoup lorsqu’elle se propoage. Par exemple, dans les fentes de Young, avec des électrons ou des photons, si on place l’écran de détection juste après les fentes, il n’y a pas d’interférences, il y a 2 tas: un correspondant à la fente de droite et l’autre à la fente de gauche, comme pour des particules classiques. La fonction d’onde n’a pas eu le temps de se ‘déformer’ (de diffracter).
        De même, si la MQ est correcte, un grain de sable passant à travers deux fentes interférait avec lui même et participerait à l’apparition de franches d’interférence si 1) l’écran de détection est placé suffisamment loin des fentes 2) le canon à grains de sable est placé également très loin des fentes afin que sa fonction d’onde (initialement bien plus petite que la taille du grain) ait le temps de s’étaler afin de recouvrir les 2 fentes. J’ai fait les calculs et malheureusement l’expérience avec les grains de sable n’est pas réalisable car il faudrait la faire dans le vide et espacer le canon des fentes et les fentes de l’écran de détection d’une distance de l’ordre de la taille de l’Univers visible.

        3) C’est une erreur de dire comme David Sbabo que « le pépin de l’onde pilote c’est qu’elle induit une représentation « classique » qui vole en éclat quand on observe les effaceurs quantiques ou choix retardés. » Au contraire, la mécanique bohmienne explique très simplement les expériences d’effaceurs quantiques ou de choix retardés alors que les interprétations de type Wheeler sont bien farfelues.
        En mécanique bohmienne, l’onde pilote la particule donc modifier l’onde modifie la trajectoire de la particule. Il n’y a aucun effet du présent sur le passé.

        4) Enfin, la vrai question qui subsiste est : que représente vraiment cette l’onde ? Est-elle physique ? purement mathématique ? un peu des deux ? ou l’effet d’un modèle sous-jacent ?… Sur ce point aucune théorie n’a de réponse. Je rappelle qu’un modèle mathématique (la mécanique quantique en est un) est une représentation de la réalité à une échelle donnée, ce n’est en aucun cas la réalité (je montre souvent à mes étudiants le tableau de Magritte « ceci n’est pas une pipe »).

        5) Pour finir, j’ai quelques reproches (ou plutôt lacunes) à formuler à la vidéo de David. Je tiens à préciser que j’apprécie enormément son travail et que je le soutien via Tipeee.
        – la source d’éléctron (le canon à électrons) n’est pas ponctuelle; c’est à dire que si on place un écran de détection avant les fentes, les impacts des éléctrons sont répartis dans l’espace et ne tombent pas tous sur un même point. En MQ orthodoxe, chaque impact est complètement aléatoire: il est sans cause. En mécanique bohmienne, si l’impact est en haut c’est parcequ’il a été émis par le canon légèrement en haut. D’ailleurs dans la vidéo de David lorsqu’il présente le tube cathodique, il dessine des trajectoires qui sont les trajectoires bohmiennes et il ne présente pas la vision de la mécanique quantique orthodoxe qui prétend que l’impact est sans cause. J’ai simulé en 2001 lors d’un stage à l’Ecole Polytechnique les trajectoires des électrons avant et après les fentes; voir sur HAL : « Fentes de Young: trajectoires d’électrons? »
        Rapport de stage qui a été repris pour faire le sujet du baccalauréat S physique d’Amérique de Nord en 2014.
        D’autres images sont disponibles sur wikimedia commons et notre site wordpress thequantumphysics « Comment comprendre la mécanique quantique »
        – l’expérience a été réalisée avec des atomes (d’argent cf. Shimizu 1992) et des molécules de C60 (60 atomes de carbone qui donne une molécule qui a la forme d’un ballon de foot – Arndt 1999). Il est alors difficile de prétendre que la molécule de C60 passe par les deux fentes à la fois et se recombine après. La mécanique bohmienne est la seule explication existante qui donne une compréhension de l’expérience très claire: le C60 passe par une fente mais son onde par les deux. Quand les 2 parties de l’onde se recombinent, elles modifient la trajectoire du C60 et forme les franges d’interférence.
        – de façon plus générale, les vidéos de David permettent de mieux comprendre la Science et montre que sa formation ne tombe pas du ciel et n’est pas établie pour toujours (par exemple dans cette vidéo, débat entre Newton et Hugens sur la nature de la lumière). Les controverses sont les plus riches échanges qui permettent de la faire avancer. De présenter l’expérience de Young avec la seule vision de l’interprétation orthodoxe, est vraiment dommage, car cela sous-entend qu’il n’y a pas d’alternatives (TINA, There Is No Aternatives): ce qui est faux; et il n’y a pas de plus grand danger pour les sciences que de prétendre TINA. Et c’est d’autant plus vrai quand on fait de la vulgarisation.
        Je fini ce trop long post par une citation de John Bell (celui des inégalités) « Pourquoi l’image de l’onde-pilote est-elle ignorée dans les cours ? Ne devrait-elle pas être enseignée, non pas comme l’unique solution, mais comme un antidote à l’auto-satisfaction dominante ? Pour montrer que le flou, la subjectivité, et l’indéterminisme, ne nous sont pas imposés de force par les faits expérimentaux, mais proviennent d’un choix théorique délibéré ? »
        Nous avons écrit un bouquin en français en 2014 sur le sujet: « Mécanique quantique : Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ? » cf notre site wordpress thequantumphysics « Comment comprendre la mécanique quantique »

    • Merci pour vos commentaire, cela à répondu à pas mal de mes questions, et si je peut ajouter quand vous dites : « les nombreux paradoxes que le public concerné par la vulgarisation rencontre. »
      Un exemple supplémentaire : La décohérence devient cohérente.
      (Et bien que cela n’ai pas vraiment de valeur, en tant que non chercheur, je pense que cette interprétation dBB est trop belle et trop simple pour être fausse)

  8. Bonjour,
    Je me posais une question toute bête. Si on met le détecteur qui permet de savoir de quel coté est passé l’électron AVANT la double fente, il se passe quoi ?

    • Bonjour,

      Si je ne dis pas de bêtise, placer le détecteur avant la fente est inutile puisque par définition, on ne saurait pas quelle fente a pris l’électron.

      Bien à vous,

      HARMEL François

      • Mais est-ce que cela force pas l’électron à « choisir » une fente ? Et si oui, y a t-il une distance au delà de laquelle cela n’as plus d’effet sur l’expérience de la double fente ?

  9. Bonjour,

    En physique quantique j’ai assez de mal à comprendre la notion de « détecteur ». Est-ce la lumière qui réagit avec l’electron et modifie son comportement ? Et si on imaginait une autre méthode de détection, on aurait le même résultat ?

    Merci d’avance.

  10. Bonjour,

    Avant tout je souhaite dire que c’est une superbe vidéo qui nous a été présentée que ce soit par l’explication claire et la pertinence du sujet. Ce qui m’intrigue le plus dans cette expérience est la nature probabiliste de la physique quantique et non déterministe, et cela non par un manque de connaissance des « lois ».
    Par conséquent, je me suis posé une question sur cette expérience et de ce qui se passerait si on l’a modifiait un peu.

    Si nous faisions les choses dans cet ordre :
    – canon à électron
    – fentes (sans détecteur)
    – écran 1 (pouvant être retiré pour laisser les électrons se diriger vers l’écran 2)
    – détecteur (servant à donner les mêmes effets qu’un détecteur sur une fente avec détecteur et non pas à repérer la fente prise par tel ou tel électron)
    – écran 2

    Avec cette expérience, les électrons se comporteraient-ils en onde sur l’écran 1, puis en particules sur l’écran 2. Et si tel est le cas, est-il possible que ce soit le détecteur qui a un effet sur le comportement de l’électron ?

    Merci d’avance pour votre réponse.

  11. Pingback: La Plus Belle Expérience de la Physique — Science étonnante #53 | Blog de Nicolas Sellier - TV

  12. Salut.
    Comme youtube est saturer de commentaires j’espère me faire lire ici.
    Mon Idée est de mètre des petites billes de polystyrène dans ton bac expérimental.
    Les billes vont suivre les vagues , passer l’une des deux fentes puis suivre la figure interférence.
    Oui la lumière est constituer d’onde et de particule mais se n’est pas parce que l’onde est capable de franchir les deux fentes que la particule le peut.
    Cordialement.

  13. Vraiment très bien d’avoir réalisé une vidéo sur ce phénomène expérimental hyper intéressant et… »prise de tête ».
    Un p’tit clin d’œil à Mr Aspect, aussi, un de nos prix Nobel de physique,trop méconnu, qui a expérimenté ce type de phénomène, mais avec des photons, et a conclu sur le paradoxe Einstein-Podolsky-Rosen. C’est perturbant, c’est vrai.
    Un autre type de phénomène peut parfois être observé dans certaines conditions, en particuliers, par exemple, en haut de l’escalier de Léonard de Vinci à Chambord : un déroulement constant d’ondes de lumières- un trait noir /un trait blanc-absolument invisible à l’œil nu, apparaît sur l’écran de votre appareil photo. Et on peut même prendre ces ondes en photos (mais là , elles ne bougent plus évidemment). Mais bon, ça ne vaut pas les fentes de Young, c’est clair. Et il faut que le spot en haut, au milieu du cylindre formé par l’escalier soit….allumé.
    Et au fait, il n’était pas un peu « ronchon » le pépère Newton ou à moins que tout le monde l’embêtait ? Il a eu aussi un p’tit problème avec Leibnitz non? au sujet de l’intégrale. Mais ça ne vaut toujours pas les fentes de Young.

  14. Excellente vidéo, comme beaucoup d’autres, merci beaucoup !
    Une interrogation cependant : si l’expérience n’avait jamais été réalisée avant 2013, comment en connaissait-on le résultat ? Le savait-on vraiment ou bien existait-il un autre moyen de le prouver ?
    Je vous remercie.

  15. Excellente vidéo comme d’hab.
    Il y a toujours plusieurs théories avec certaines plus proches du classique compréhensible par tous.
    – théorie gravité quantique en boucle VS théorie des cordes
    – théorie mond VS énergie noire
    – Théorie DeBroglie-Bohm VS Théorie de Copenhague

    Je me rapelle avoir vu dans un documentaire une expérience faite dans un labo qui m’avait étonné .
    Des billes circulant dans un fluide spécial se comportaient de manières similaires aux électrons quantiques

    Pour compléter le tableau une vidéo sur Broglie-Bohm serait la bienvenue

  16. PUISQUE VOUS N’ETES MEME PAS CAPABLES DE ME REPONDRE:

    Mme Gagnon bonjour, je m’appelle Nicolas DUTERCQ, je vis à Orléans en France et je vous écris en espérant pouvoir faire connaitre ma théorie.

    Je n’ai que très peu de connaissances en physique des particules mais je connais les équations de Maxwell.

    Celles ci définissent la propagation d’une onde dans l’espace grâce à un phénomène de d’action réaction. Je sais aussi qu’il y a une limite a la propagation d’une onde, les ondes gamma qui sont considérées comme les plus énergétiques mais aussi la longueur d’onde la plus petite. Je me suis posé énormément de questions là dessus ; pourquoi une longueur d’onde minimale? Pourquoi les ondes considérées sans masse réagissent à la gravité? Pourquoi les ondes virent vers le rouge au long de leur parcour cosmique (leur faisant perdre de l’énergie)? Pourquoi l’énergie noire?

    Je me suis souvent interrogé et en ai tiré certaines théories me semblants viables.

    Les ondes sont considérées comme des quantas d’énergie, rien d’autre ne les définit apparemment, je me suis permi d’émettre la solution suivante:

    -Une onde électromagnétique est formée de deux particules en nombre important que j’appellerais magneton pour le champ magnétique et électrion pour le champ électrique, et cette solution m’apporte une réponse fondamentale à mes questions.

    Déjà considérons que ces particules aient elles aussi une taille (certe infiniment petite par rapport à une longueur d’onde mais une taille quand même) on est en droit d’imaginer que plus la longueur d’onde est faible moins il y aura la place pour ces particules hors plus la longueur d’onde est faible plus il y en a, ce qui permet d’admettre une limite à la longueur d’onde (les ondes gamma).

    Dans une autre question je me demandais pourquoi les ondes réagissent à la gravité. Et bien voila mon explication:

    Considérons E=MC² l’énergie étant proportionnelle à la masse. Au début du big bang il n’y avait qu’une purée d’ondes électromagnétiques condensées (E totale), grâce aux équations de Maxwell on définit une corrélation entre magnétique et électrique. A ce moment de notre univers, les ondes se rencontraient par milliards sur une distance d’une longueur d’onde. Ceci me permet de penser qu’au lieu de s’êtres propagées de manière sinusoïdale, celles-ci se sont groupées et contorsionnées entre elles. Les atomes sont nés de là. En fait je considère un atome comme un circuit fermé d’ondes circulants sur place.

    Mais alors pourquoi la gravité et pourquoi les atomes ont une inertie selon leur énergie interne. En fait je vais apporter une réponse à ces deux questions:

    Il faut aussi considérer la matière noire et l’énergie noire. Selon ma théorie, tout comme les atomes (qui possèdent des sous structures) l’énergie noire et la matière noire sont composées d’ondes électromagnétiques, celles ci sont le fruit du mariage de plusieurs ondes jumelles (c’est à dire identiques mais en opposition) qui se sont stabilisées dans l’espace en vibrant sur place (pour faire au plus simple deux ondes se rencontrant en une même phase mais dans deux directions strictements opposées) celles ci ne possèdent pas de sous structures comme les atomes (composés de trois quarks) elles sont donc immobiles et vibrent dans l’espace. Voilà matière et matière noire (ou énergie) sont donc considérées comme un conglomérat d’ondes électromagnétiques.

    Il est donc envisageable et même sensé de penser que celles ci peuvent interagir. La matière contrairement à l’énergie noire ou matière noire possède des sous structures (en particulier les quarks pour les plus grosses) il y en a trois, celles ci permettent donc de faire circuler des ondes excédantes à la structure primaire de l’atome (structure dans laquelle la vitesse est nulle) ces ondes vont tourner autour des quarks selon leur plan, elles vont donc créer un champ tournant qui va réagir avec la matière noire et l’énergie noire, en fait si un atome avance dans l’espace, c’est qu’il y a de l’énergie excédentaire à sa structure stable et donc celui ci se déplace selon un axe perpendiculaire au plan des trois quarks. Nous pouvons donc comprendre que la matière noire et énergie noire sont le support de la matière (car immobiles dans l’espace mais formées d’ondes réagissant avec la matière), ceci explique donc pourquoi une particule ralenti quand elle perd de l’énergie (le champ tournant devient moins intense et donc la réaction avec la matière noire moins grande).

    Mais alors qu’est ce que la gravité??

    Voilà mon hypothèse, j’ai posé l’idée au début de mon explication que les ondes sont formées de deux particules (les électrions et les magnetons) en fait les électrions sont divergents, ils vont tout droit, et les magnetons eux tournent sur eux mêmes…Nous avons aussi vu que selon moi les différentes particules sont formées d’ondes (donc de magnetons et d’électrions), selon moi les magnetons dans les différentes particules se regroupent et tournent, tandis que s’échappe des atomes ou de la matière noire un flux d’électrions. Et voilà, les électrions qui se propagent vont donc rencontrer d’autres particules. Hors la force de Casimir stipule qu’une onde émise rencontrant de la matière à une phase égale créer une force d’attraction. Voila donc vos fameux gravitons, des électrions qui sont forcement toujours à la même phase étant donné qu’ils sont dépourvus de magnetons (un peu comme un signal continu si vous préférez). Et donc voilà la boucle est bouclée. Les ondes électromagnétiques sont composées selon ma théorie de magnetons et d’électrions, la gravité elle juste d’électrions, donc quand ces deux là se rencontrent, il se créé une déviation respective aux deux ondes (électromagnétiques et gravité) et au passage la gravité (qui est une propagation d’électrions) vient capter quelques magnetons d’où la perte de niveau d’énergie des ondes électromagnétiques la rencontrant.

    Voilà je trouve cette explication logique, tout est formé d’ondes libres ou circulant en circuit fermé. Celles ci interagissent entre elles et confèrent à la matière sa vitesse ainsi que sa direction.

    Tandis que les magnetons cherchent à se rassembler sur un point les électrions eux s’échappent et deviennent un signal continu se propageant dans l’espace rencontrant d’autres atomes ou matières noire et énergie noire.

    Merci pour votre lecture, je serais curieux de connaitre votre point de vue sur la question.

    Reply

    Nico 6 months ago

    Pour ce qui est de la physique quantique, c’est juste un outil mathématique permettant de décrire la position hasardeuse d’un électron durant sa propagation, en effet un atome est composé de je ne sais combien de milliards d’ondes, sa structure est plus grande et sa «stabilité inertielle» dans l’immense pression d’énergie noire (qui possède je ne sais combien d’états possibles) est beaucoup plus importante…Pour faire simple l’électron rencontre a chaque instant de son déplacement des particules noires différentes qui changent sa direction de manière plus anarchique..

    Reply

    Nico 6 months ago

    Quant à la masse des particules elle n’est pas proportionnelle à l’énergie qui la structure, elle est liée à la stabilité de la structure de la particule, une particule qui possède beaucoup d’énergie ne va pas forcément avoir un flux d’electrions plus important qu’une particule moins dense en énergie il faut aussi prendre en compte la stabilité de la particule…

    Reply

    Nico 6 months ago

    Et si vous vous demandez pourquoi à proximité d’une etoile les vitesses des planètes sont différentes de ce que l’on est en droit d’attendre (Einstein a fait des équations pour ça…) et bien c’est car l’activité électromagnétique des étoiles est tellement intense que la densité de matière noire et d’énergie noire y est moindre, les étoiles chassent celle ci grâce à leurs émissions d’ondes…donc qui dit moins de matière noire ou énergie noire dit que l’inertie de la matière est plus faible pour une même énergie interne.
    Pour cette derniere remarque je me suis renseigné, la planete va plus vite donc il semblerait que moins il y a de l’energie noire plus l’inertie est importante…ce qui mene aussi a cette reflexion qu’il existe une densité d’energie noire ou l’inertie est maximale… forcement…pas de support pas de vitesse…trop de support et alors plus de difficulté a se deplacer….

    Et du coup il faut penser aux desequilibres ondulatoires…les ondes à magnetons amoindris ou l’inverse…on peut chercher aussi a effacer la gravité en la « magnetisant »…les vitesses relatives…l’apocalypse que provoquerait un nuage de matiere noire (ben moi je vous le dis il vaut mieux rester dans les particules virtuelles a faible densité)…euh quoi d’autre…ah oui recalculer tout en fait…une expension depend de la densité des particules virtuelles…la vitesse de la lumiere ( qui est si petite face à la vitesse des magnetons et electrions) et bien elle change en fonction de la densité de particules virtuelles…ah oui une particule virtuelle c’est quoi: ben en fait c’est l’ensemble des particules sans sous structure, sans inertie…matiere noire et energie noire quoi, elle est omnipresente mais on ne peut pas la toucher, la voir…

    Pour la gravité en fait je suis pas sur que ce ne soit que des electrions ça reviendrait a dire que toutes les particules agissent comme des charges…peut etre que c’est une émission d’ondes electromagnetiques a la longueur d’onde extrêmement longues…quoi qu’il en soit la force de casimir ainsi que le fait qu’il y ai une perte du niveau d’energie des ondes la rencontrant me persuadent de leurs similitudes…la gravité serait une radioactivité a faible densité énergétique mais a forte densité numéraire…

    • Bonjour,

      Si vous voulez évaluer votre théorie, il serait bon que vous fournissiez des résultats quantitatifs afin de pouvoir comparer à l’expérience les prédictions que vous pourriez faire.
      Déjà, une formulation mathématique serait nécessaire.
      Il ne suffit pas d’avancer des propositions qualitativement satisfaisante (pour peu qu’elle soit assez rigoureuse pour être compréhensible par d’autres), encore faut-il donner des résultats concrets.
      Sans cela, sur quel critère évaluer une théorie?
      Si vous voulez qu’on donne du crédit à votre théorie, commencez par la formuler rigoureusement, puis montrez qu’elle permet quantitativement d’expliquer les phénomènes physique qu’elle se veut décrire.

      Cordialement.

  17. Si ma theorie est exact deux laser en opposition generont de l’énergie noire…je commencerais donc par demontrer la perte d’énergie…effectivement si je crée de l’énergie noire a partir de photons alors ils disparaissent et il n’y a pas l’élévation de la température…j’ai pensé generer beaucoup d’énergie noire pour perturber suffisamment (du moins que ce soit detectable) la vitesse d’un objet…mais il faudrait beaucoup d’énergie je pense…de plus selon ma theorie la matiere noire et l’energie noire ne se mobilise pas sauf par gravité et du fait de sa propre pression ce qui du fait de notre mobilité sur terre, de par le soleil et du mouvement de la galaxie rendrait la trajectoire de ma « traînée d’energie noire » completement anarchique…j’ai malheureusement arrêté les cours et la formulation mathématique n’est pas mon fort…si vous voulez vous essayer à décrire la vibration d’un corps sur place…merci pour votre réponse…

    • Je trouve le développement de ta théorie très intéressant. Je crois que tu aurais vu juste à plusieurs égares notamment quand tu évoques une sorte d’équilibre perpétuel entre la matière/énergie noire et l’énergie cinétique des particules ou de la matière visible. Mais, si je puis me permettre, j’aurais voulu évoquer une idée concernant l’univers. et si tout ce que l’on perçois du cosmos, quand on utilise nos télescope par exemple, ne serait que le fruit de quelque chose qui existait avant que le cosmos puisse être visible. Autrement dit, il y aurait nécessairement un principe antérieur avant l’existence même de la matière, une information qui aurait présidé la formation du cosmos et que la matière noire et l’énergie noire serait en fait l’origine de tout ce que l’on peut percevoir. Autrement dit se que l’on perçois n’est rien d’autre que de la matière noire en action et la matière noire que l’on ne peut voir est simplement inutilisée. Je vous laisse avec une idée évocatrice, et si notre Soleil était en fait noire et froid, et que sa lumière et sa chaleur n’étaient le fruit que de l’invisible et de l’inexpliqué. Disons que si la question se pose il y a forcément une réponse.

      • Merci poir ta lecture je m’arrête néanmoins au big bang je pense en fait que notre univers est un trou noir formé comme les siens…avant c’était l’exoexistence…cordialement…

    • Petite rectification…la masse importante des étoiles attiré l’énergie noire et la matière noire…plus d’énergie noire plus de support et donc plus d’appuis et donc plus grande vitesse pour une même énergie interne…plus de réactions quoi….

    • Il suffirait de canoniser un électron deux laser fabriquant de l’énergie noire primaire et j’attends une accélération de mon électron.. .

  18. Bonjour, vidéo super instructive et billets top. Tu as déjà parlé de Alain Aspect dans une de tes vidéos, je pensais que tu en reparlerais ici car il me semble bien que son expérience a aussi mis en évidence ce déterminisme lié au système de mesure non ?
    Merci.

  19. Il me semble que ce serait plus facile expliquer ce phénomène en admettant que, bien que l’électron soit une particule, il pourrait très bien émettre une onde, comme une onde électromagnétique par exemple, l’électron lui-même étant chargé à l’avance. Ce faisant il serait influencé par son environnement et vice-versa. Donc suivant cette logique, l’électron ne serait passé que par une seule fente en fait, mais sa trajectoire est influencée par le fait qu’il y ait deux fentes. l’obstacle contient des électron qui interagissent avec la trajectoire de l’électron. Alors il n’est pas à la fois une onde et et une particule mais une particule qui émet une onde. Un peu comme notre perception de la lumière dépend de la matière sur laquelle elle est réfléchie, ou quel conducteur on choisi pour faire circuler l’électricité. Dans les deux cas, le comportement de l’électron dépend de son environnement. Il n’y aurait donc rien d’aléatoire sur le résultat de l’expérience. J’aimerais pouvoir lire vos commentaires s’il y en a, de la part de notre hôte ou de quiconque voulant s’exprimer.
    Moins

    RÉPONDRE

  20. Salut David,

    Tout d’abord un petit merci : en général, pendant et après avoir vu une de tes vidéos, les réflexions se bousculent dans ma tête et je me sens plus joyeux et plus épanoui, et ça c’est cool. J’aime à la fois comprendre le monde qui m’entoure, me rendre compte à quel point il est éloigné de ce que notre intuition nous laisserait croire (quand je pense qu’on reproche parfois à la science de tuer le merveilleux !) et contempler la part immense d’ignorance et donc de défi qui persiste ; c’est très stimulant.

    Bref.

    Si je tapote présentement sur mon clavier c’est que je voudrais te soumettre une réflexion / proposition de nouvelle vidéo. Depuis que j’entends parler (de très loin) du dualisme onde-corpuscule, je me dis un truc : un électron pourrait-il être une sorte de vague ponctuelle ? Qu’est-ce qui empêche de le penser ? Ça m’intéresserait bien de le savoir.

    Je veux dire : si on se représente le vide comme un gigantesque océan dans lequel tout baigne, un grain de matière pourrait-il être vu comme une perturbation ponctuelle de ce champ d’eau ? Expérimentalement, est-on capable de générer une telle perturbation ponctuelle à partir d’une combinaison de vibrations alentours, par ex. ? Est-ce qu’une telle perturbation ponctuelle pourrait être à la fois persistante et se déplacer à la manière d’une particule… et à la fois adopter un comportement d’onde à proximité d’un obstacle ? Ça me fait penser aux turbulences en mécanique des fluides (auxquelles je ne connais strictement rien non plus !) mais qu’on peut voir se propager très joliment dans une vidéo du projet Lutétium par ex. ; ou aussi aux canons du jeu de la vie, qu’on peux voir dans ta vidéo par ex., etc.

    Si une de tes prochaines vidéos pouvait m’expliquer en quoi cette idée est farfelue et a déjà été invalidée depuis 1875, j’en serai ravi 🙂

    Excellente continuation en tout cas

  21. Si on ne mettait qu’un seul détecteur derrière une seule des 2 fentes (à 12mn dans la vidéo), quel serait le résultat ?
    (A mon avis on obtiendrait la même chose qu’avec 2 détecteurs, absence de franges)

    La suite logique de cette vidéo serait de parler de l’expérience de Wheeler à choix retardé, que je ne suis pas sur d’avoir bien comprise d’ailleurs.

  22. Bonjour David,

    Je suis content d’avoir appris que l’expériences des deux fentes n’avait été quasiment réalisée qu’en 2013 car cela me semble de nature à expliquer certaines zones d’ombre dans les livres de Physique lorsqu’elle est décrite.

    J’aimerais savoir si on déjà essayé de faire cette expérience en plaçant l’écran non pas loin des fentes, dans ce que l’on pourrait appeler peut-être le « champ lointain », mais plus près et surtout en proximité, aussi proche de l’aval des fentes que possible.

    Je suspecte en effet que le résultat pourrait être très différent notamment juste en aval des fentes : pas de figure d’interférences mais la trace plus « large » des deux fentes. Et, je ne serai pas très étonné non plus que l’on obtienne des figures « brouillées », avec des franges très très mal définies entre la très grande proximité et la distance où on place l’écran pour avoir les franges d’interférence les plus nettes.

  23. Bonjour,

    Lorsque l’on place un détecteur pour savoir par quelle fente est passé l’électron, pourquoi l’oblige-t-on à se comporter comme une particule ?
    J’imagine que si onous savons par quelle fente est passé l’électron, ce dernier ne peut qu’être considéré comme une particule, et par conséquent, nous n’obtenons pas d’intérférences. Mais pourquoi l’électron ne peut-il pas « retrouver » son caractère ondulatoire juste après avoir révélé la fente par laquelle il est passé ?
    Comme le dit David dans la vidéo « c’est soit l’un, soit l’autre. »… mais c’est terriblement frustrant (et magnifique à la fois) !

    En tout cas bravo pour tes vidéos, elles sont toutes absolument géniales, continue comme ça !

  24. Une chose est sûre les électrons sont bien une réalité : sans eux, pas de champ autour du noyau atomique, pas d’atomes, pas de liaisons chimiques, pas de bandes valence, pas de conduction électrique, pas de matière solide, ni liquide ni gazeuse. Et pourtant, on ne peut pas y couper, l’expérience de fentes d’Young est bien là, l’électron est à la fois onde et particule. De multiples interprétations ont été proposées ; certaines réalistes, – l’électron, petite bille sautillante d’orbites en orbites, d’autres hautement idéalistes, -l’électron ou « ses traces » n’existant que dans la conscience humaine. On peut aussi ne pas se casser la tête et ne regarder que les équations. Tous ces points de vue sont recevables. Dès lors je pense qu’une synthèse doit être possible.
    Pourquoi ne pas considérer l’électron (ou toute autre particule élémentaire) comme une entité se concrétisant ponctuellement et réellement dans chaque région spatiotemporelle là ou l’onde de probabilité est la plus dense que l’onde soit stationnaire ou non. La position de cette concrétisation est bien sûr aléatoire. La vitesse de propagation de l’onde de probabilité est celle de la vitesse de la lumière mais l’électron inclus dans cette onde peut apparaître spontanément à n’importe quel endroit de cette « onde-enveloppe ». Donc dans le cas simple d’une onde sphérique, un électron peut se concrétiser spontanément à des positions successives pouvant donner l’illusion d’une vitesse de propagation supra luminique. De ce point de vue, le cas de particules corrélées s’explique : les deux particules étant inclues dans la même onde-enveloppe, toute mesure sur l’une affecte immédiatement l’autre, même située à des années lumières.
    Bien sûr les grandes questions ontologiques subsistent : qu’est-ce que cette onde portant en son sein un électron, d’où surgissent ses autres propriétés : spin, charge, etc ( le modèle standard y répond en partie) mais au moins une bonne partie de la dualité onde particule peut être abordée plus sereinement.

  25. Bonjour,
    J’aimerais bien avoir un avis, une critique, sur le point de vue de Gabriel LaFrenière: https://www.collectionscanada.gc.ca/eppp-archive/100/200/300/gabriel_lafreniere/matiere_ondes-e/ondes.htm.
    Pour moi, le « gars » me parait un peu « complotico-paranoiaque » dans le sens où lui aurait tout compris mais personne ne lui laisse dire « la » vérité. Il n’empêche que l’image de la matière comme une « ondulation d’énergie » est à peu près celle que j’ai en tête, même si moi, j’imagine ça plutôt en 3D, c’est-à-dire avec une boule qui oscille selon des harmoniques sphériques; mais bon.
    Mais si c’était ça, il ne devrait pas y avoir d’interférence avec des expériences d’électrons (ou de photons; cf. Alain Aspect) uniques, limités dans l’espace (puisqu’on peut dire qu’ils sont séparés d’intervalles du « genre espace »). Donc j’avoue que je ne comprends rien à tout cela; même les descriptions de physique quantique (avec « onde-enveloppe ») ne me paraissent pas décrire ce qu’il se passe d’un point de vue physique (« concret »).
    Bravo pour la vidéo (claire et bien, comme toutes les autres) et pour le blog.
    Chris-

  26. Bonjour les penseurs, DES QUESTIONS !!! ^^

    ► Est-ce que la matière dans laquelle se trouvent les fentes
    peut créer un champ (qui correspond aux vagues que nous montre David)
    sur lequel passe la particule qui finalement ne fait que suivre et traduire ce champ sur le mur?

    ► Est-il possible que la particule entre en résonance avec ce champs et choisit du coup de suivre la vague plutôt que l’endroit où le champs est nul?

    ► Quand on ajoute la source lumineuse pour détecter par quelle fente est passé l’electron, est-ce qu’il est possible que la perturbation soit telle que le champs préexistant, si il existe, est balayé par un tsunami et devient négligeable?

    ► Si on faisait circuler la lumière du verre plutôt que dans l’air ou dans du vide et que
    la matière dans laquelle se trouvent les fentes est de la même masse que le verre utilisé pour l’expérience,
    est-ce qu’on obtiendrait le même résultat?

    ► Si on faisait circuler des électrons dans du cuivre, ou dans toute autre matière conductrice,
    plutôt que dans de l’air ou du vide et qu’on placerait les fentes dans un métal non conducteur,
    ou même du vide ou de l’air, est-ce qu’on aurait le même résultat?

    Merciiiii ^^

    • Oups, j’ai pourtant pas mal relu avant d’envoyer ^^
      lumière DANS du verre
      ÉTAIT de la même masse
      et qu’on PLAÇAIT

    • Merci pour le lien!
      À 23:57 il précise que:
      La lumière est faite de grains, particules qui ont une énergie proportionnel à la fréquence et une quantité de mouvement qui est la quantité mécanique qui

      • … désolé mauvaise manipulation …
        mécanique qui fait que la lumière peut repousser les obstacles…
        Peut-on en conclure que les obstacles repoussent également la lumière?

  27. Bonjour,
    Désolé de poser une question de béotien…
    On parle soit de particules, soit d’ondes. Comment sait on qu’il n’existe pas un 3ème, 4ème, xème état?

    • parce que jusqu’à présent la science expérimentale n’a constaté que deux états : particule ou onde !

  28. Bonjour,

    Une question de novice qui m’est venu lors du visionnement de la vidéo :
    N’est il pas possible que la différence de résultats entre l’expérience avec et sans détecteur+source de lumière provienne justement du détecteur de lumière lui même (ou de la source) qui « fausse » ce résultat en ayant un impact sur la trajectoire des electrons ?

    En tant que novice c’est vraiment la première pensée qui me vient à l’esprit mais j’imagine que cela a déjà été vérifiée.

    • Bonjour,

      vous avez tout à fait raison, “voir” en mécanique quantique c’est modifier. Lorsque l’on voit la trajectoire d’un ballon de foot, c’est qu’il est bombardé de photons provenant du soleil qui ensuite parviennent à notre œil. Mais la position du ballon n’est pas modifiée par cette mesure et le ballon aura la même trajectoire de jour ou de nuit. Lorsqu’il s’agit d’électrons, c’est différent : la trajectoire de l’électron est perturbée : c’est l’effet Compton.
      Lorsque l’on ajoute le dispositif de détection pour savoir par quelle fente est passé l’électron (2 détecteurs de photons et une source lumineuse juste après les fentes), l’effet Compton explique simplement la disparition des franges d’interférences. Il faut rappeler que les franges d’interférences sont un phénomène statistique : elles n’apparaissent qu’après le passage de millier d’électrons, chacun apportant uniquement un impact. Chaque électron est donc « dévié » par un photon et cette déviation est différente d’un électron à l’autre. Et donc, un électron va toujours interférer avec lui-même mais de façon différente des autres électrons et par conséquent la somme des impacts de tous ces électrons ne fait plus apparaître de franges d’interférence.

      D’ailleurs, il est à noter que si le dispositif de détection pour savoir par quelle fente est passé l’électron utilise une source lumineuse de plus faible énergie (c-à-d de plus grande longueur d’onde) alors les franges réapparaissent. Cependant il ne sera alors plus possible de savoir par quelle fente est passé l’électron car la longueur d’onde du photon étant plus grande, il pourra être détecté indifféremment par le détecteur de la fente de droite ou de gauche. Bernard d’Espagnat parlait de réalité voilée.

      Une dernière précision importante, si on place l’écran de détection des électrons juste après les fentes, alors on n’observe pas de franges d’interférence mais 2 tas d’électrons comme pour les balles d’une mitraillette (c’est dommage que David n’ait pas parlé de cela) ; pour autant, selon l’interprétation actuelle de la mécanique quantique, ce n’est pas parce que l’impact d’un électron se situe dans le tas de droite que l’électron est passé par la fente de droite. En d’autres termes, selon l’interprétation actuelle de la mécanique quantique, peu importe qu’il y ait ou non des franges d’interférence, il ne peut pas exister de dispositif de détection pour savoir par quelle fente est passé l’électron. Pour se sortir de ce non-sens, il est nécessaire d’introduire la théorie de l’onde pilote (ou théorie de de Broglie-Bohm) qui complète la mécanique quantique en ajoutant une position à la description usuelle d’un objet quantique par sa fonction d’onde ; certains commentaires précédents ont évoqué cette théorie.

  29. J’ai une question qui me trotte en tête.
    Que se passe-t-il si après les 2 fentes + détecteur on met 2 autres fentes ?
    Est-ce que la contrainte détecteur fait que dorénavant on aura un schéma corpuscule, ou bien on retrouve nos franges ?
    C’est fascinant.

  30. Article passionnant
    Malgré tout je me pose encore quelques questions
    Que se passe-t-il si on met un détecteur avant et un après les deux fentes ?
    Ou alors si on met le détecteur juste avant l’arrivée des électrons sur leur point d’arrivé ?
    Ou encore plus vicieux, si la surface d’arrivée n’est pas plate et qu’on met le détecteur de façon à ce que certains électrons puisse toucher les bord du panneau d’arrivé sans passer par le détecteur
    Autre question, l’émetteur d’électrons peut il être considéré comme un point d’émission unique ou émet t’il des électrons sur toute sa surface et dans le premier cas quel est l’angle de propagation de l’onde
    À partir de quelle distance entre les deux fentes cela ne marche t’il plus
    Si on met 3 ou 4 fentes cela change t’il le résultat de l’expérience ?
    Et si on met le détecteur sur seulement deux fentes sur les quatre ?
    J’imagine que toutes ces expériences ont déjà été faites mais alors qu’est ce que ça donne comme résultat ?
    Pour le détecteur, à partir de quelle intensité de lumière le résultat change t’il ?
    Est-ce à partir du moment où on ne détecte plus les électrons ?
    Et si on arrive à régler la luminosité pour avoir une chance sur deux de détecter les électrons, se comportent ils tous de la même façon ?
    Voilà, c’est à peut près tout
    À si une dernière question
    Si on éloigné l’arrivée.le nombre de frange augmente t’il à l’infini ou bien les franges sont elles plus larges ?
    Je sais je suis chiant mais en voyant une expérience aussi bizarre et contre intuitive je ne peux m’empêcher de me poser des questions
    Merci d’avance d’avoir eu le courage de me lire jusqu’ici
    Est ce que cette expérience a quelque chose à voir avec la réduction du paquet d’ondes dont j’ai entendu parler sans avoir le courage de faire des recherches dessus m’imaginant que c’était trop complexe pour moi (si c’est le cas, j’ai enfin compris, sinon il va vraiment falloir que je fasse des recherches dessus, bien que ce soit au dessus de mon )

    • Tes questions sont toutes très intéressantes et méritent de s’y attarder.
      Je tente d’y répondre l’une après l’autre.

      « Que se passe-t-il si on met un détecteur avant et un après les deux fentes ? »
      Si on place le détecteur avant les fentes, on obtient des impacts qui forment un unique gros tas (une gaussienne) plus large que l’espace occupé par les 2 fentes.
      Si on place le détecteur juste après les fentes, on obtient 2 tas correspondant aux deux fentes, les franges d’interférence n’apparaissent qu’après une dizaine de centimètre (cela dépend des conditions initiales).

      « Ou alors si on met le détecteur juste avant l’arrivée des électrons sur leur point d’arrivé ? »
      j’ai pas bien compris la question ?
      « Ou encore plus vicieux, si la surface d’arrivée n’est pas plate et qu’on met le détecteur de façon à ce que certains électrons puisse toucher les bord du panneau d’arrivé sans passer par le détecteur »
      Il y a une expérience (je ne sais pas si elle a été réalisée) où l’on place une grille assez loin des fentes qui est percée de fentes correspondant aux franges d’interférence, donc cette grille n’arrête rien et laisse passer les électrons.

      « Autre question, l’émetteur d’électrons peut il être considéré comme un point d’émission unique ou émet t’il des électrons sur toute sa surface et dans le premier cas quel est l’angle de propagation de l’onde »
      En effet, la source d’émission d’électrons n’est évidement pas ponctuelle: une source ponctuelle n’existe pas. Si on met un détecteur juste après la source, on a toujours un petit tas avec une dispersion.

      « À partir de quelle distance entre les deux fentes cela ne marche t’il plus »
      Il y a deux conditions. 1) La source doit émettre un jet d’électrons suffisamment large pour recouvrir les deux fentes. Si la source émet un jet trop fin et/ou que les fentes sont trop espacés, aucun électron ne passent les fentes et aucun électron ne sera détecté après les fentes. 2) Si les fentes sont plus espacées alors les franges d’interférence apparaisseront plus loin, à plusieurs mètres, plusieurs kilomètres ou plus tout dépend des conditions expérimentales. La largeur des fentes joue aussi et le rapport entre largeur des fentes et espacement des fentes donne le nombre de franges significatives.

      « Si on met 3 ou 4 fentes cela change t’il le résultat de l’expérience ? »
      Oui, le nombre de franges changent, la largueur des fentes diminuent et l’espacement entre les franges augmente lorsqu’on augmente le nombre de fentes. Le cas extrême est lorsque l’on met une grille de petite fentes, seuls des rayons assez fins et très espacés les un des autres se forment.

      « Et si on met le détecteur sur seulement deux fentes sur les quatre ? »
      Si les détecteurs sur les deux fentes sont proches des fentes, on observe des impacts correspondant aux 2 fentes. Les deux autres fentes où il n’y a pas de détecteurs vont interférer, on observera des franges d’interférence comme s’il y avait que 2 fentes ouvertes.

      « J’imagine que toutes ces expériences ont déjà été faites mais alors qu’est ce que ça donne comme résultat ? »
      Détrompes toi, nombre d’expériences n’ont toujours pas été faites.

      « Pour le détecteur, à partir de quelle intensité de lumière le résultat change t’il ? »
      Je ne sais pas si j’ai bien compris ta question et les suivantes. Le détecteur peut être simplement un écran qui ‘absorbe’ un électron ou cela peut une source lumineuse dont le flux est dévié si un électron passe et en effet dans ce cas, l’électron est également dévié. Si l’énergie des photons est très faible, les électrons sont peu déviés et les franges d’interférences sont toujours visibles. Mais, en même temps, la précision sur la position diminue avec l’énergie du photon, ce qui a pour conséquence qu’on ne sait plus si c’est l’électron de la fentes 1 ou 2. Quand l’énergie du photon augmente, on gagne en précision et on sait par quelle fente est passé l’électron mais il a été trop dévié et cela a brouillé les franges d’interférence.

      « Est-ce à partir du moment où on ne détecte plus les électrons ? »
      ???

      « Et si on arrive à régler la luminosité pour avoir une chance sur deux de détecter les électrons, se comportent ils tous de la même façon ? »
      Ce n’est pas tant l’intensité de la lumière que l’énergie d’un photon unique qu’il faille considérer.

      « Si on éloigné l’arrivée.le nombre de frange augmente t’il à l’infini ou bien les franges sont elles plus larges ? »
      Non le nombre de frange n’augmente pas mais elles sont plus larges.

      « Est ce que cette expérience a quelque chose à voir avec la réduction du paquet d’ondes »
      En effet certains expliquent que au moment d’une mesure fait par un expérimentateur, la fonction d’onde se réduit instantanément et aléatoirement en un point.

      Pour comprendre ces expériences de façon simple et intuitive, la théorie de de Broglie-Bohm ou théorie de l’onde pilote (qui complète la mécanique quantique en ajoutant la position à la description d’un objet quantique) est la seule à proposer une explication physique. Il faut juste considérer l’électron à la fois comme une onde ET comme une particule. L’onde (ou plutôt sa fonction d’onde) passe par les différentes fentes et guide la particule, comme un bouchon de liège dans une rivière est guidé par le flot; un électron est à la fois le bouchon (avec une position bien déterminée) ET le flot de la rivière (l’équivalent de l’onde). La trajectoire du bouchon est différente si la rivière traverse un pont avec 1, 2, 3 ou 4 pilonnes. En mécanique classique (pour des objets plus gros), l’onde se modifie beaucoup plus lentement, son influence est moins grande comme une barque sera moins sensible que le bouchon.

      J’ai écrit un commentaire plus haut sur cette théorie.

      • Merci pour vos explications et votre patience devant mon pavé, je vais tenter d’approfondir le sujet même si j’ai peu d’espoir de saisir vraiment le sujet au niveau énergétique, je crois (non je suis sûr) que je vais me contenter de vulgarisation sans essayer d’en déduire quoi que ce soit (parce que là, j’irais en aveugle)
        Encore merci pour votre réponse

  31. David, votre chaine youtube n’est pas inscrite sur utip.io? Vous connaissez ce site en beta qui permet de vous aider financièrement?

    Et merci pour vos vidéos.

  32. A tavers les deux trous on obtient une « figure d’interférences » a partir de cette figure (un équilibre je supose)
    peut ont, ou existe t’il une formule qui exprime, le lien entre les deux onde « fusionnées » et qui nous permet de retrouver la somme de l’onde de depart ?

    je formule peut-être mal ma question, mais je cherche a comprendre comment nos yeux «  »fusionne, ajoute, empile » »les deux images plate (oeil droit et oeil gauche) provenant d’un seul objet en 3D, qui se trouve dans notre espace de vie, afin de reconstituer et de visualiser dans notre tete une projection de cette objet en 3D.

    Voyons nous directement le monde extérieur, ou une projection d’ondes reconstitués en nous venant de l’entourage ?

    En espèrent avoir des réponses et de nouvelles pistes de recherche La bise ! 🙂

  33. Merci pour vos explications et votre patience devant mon pavé, je vais tenter d’approfondir le sujet même si j’ai peu d’espoir de saisir vraiment le sujet au niveau énergétique, je crois (non je suis sûr) que je vais me contenter de vulgarisation sans essayer d’en déduire quoi que ce soit (parce que là, j’irais en aveugle)
    Encore merci pour votre réponse

  34. Bonjour,

    Est-ce l’expérience qui va permettre de relier la théorie de la gravitation universelle à celle de la mécanique quantique !
    Je regarde différente chaînes de vulgarisation scientifique, et en regardant cette vidéo je me pose plusieurs questions.
    -est ce qu’il y a une différence entre les resultats obtenu par les japonais (écartement entre les lignes claires et obscures) ?
    si oui ou non le Prisme utilisé etait-il à la même distance que les fentes d’young ?

    -est ce que les test utilisant les fentes d’young ont été realisés avec des fentes dans des matériaux différents?
    -et si ce cher petit électron chargé négativement à l’approche d’un matériaux (fer, cuivre, bois) changeait de direction sous l’impact de ces différentes molécules ou atomes ou ions !
    -et si l’on utilise une fente bicomposant (moitié cuivre moitié fer ou …… )
    -et si l’on charge électriquement la fente ?

    Peut être des questions déjà soulevées !
    Dans ce cas je m’en excuse !

    Cordialement

    • et si au cours de l’expérience on fait varier l’intensité du courant traversant la fente ? la distance entre le clair et l’obscur change t’il ?

  35. et dernières questions ! est ce qu’avec les mêmes paramètres de distances (canon à electron===>fente===>ecran et laser ===>fente===> ecran ) on obtient la même distance entre clair et obscur ?

  36. Bonjour,
    On dit que l’observation force l’électron à se positionner. Que se passe-t-il si un individu A mesure et un individu B ne mesure pas ?

  37. J’ai lu presque tous vos commentaires. Est-ce un pléonasme de dire que quand il y a un paradoxe c’est qu’il y a quelque chose soit qu’on a pas compris ou qui nous échappe ?
    C’est toujours le cas. L’angle de vue que nous avons sur l’univers n’est certes pas le bon, aussi faut-il creuser, et encore creuser avec l’espoir que nous y seront un jour. Pour ceux qui sont motivés je ne dirais qu’un mot : Au travail !

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