Rétrocausalité : comment les effets de retour dans le temps pourraient expliquer la bizarrerie quantique

Depuis les premiers jours de la théorie quantique, les physiciens se sont efforcés de concilier les interactions apparemment non locales et plus rapides que la lumière exigées par la mécanique quantique avec les lois strictes de la relativité.

Le Dr Rod Sutherland, de l'université de Sydney, en Australie, pense que la réponse à ce problème réside dans la "rétrocausalité", un concept qui permettrait aux mesures quantiques d'influencer des événements passés. Grâce à une nouvelle description mathématique détaillée, M. Sutherland entend faire entrer la rétrocausalité dans le courant dominant, ouvrant ainsi la voie à des solutions à certains des mystères les plus anciens de la physique.

La dérivation d'une flèche du temps à partir d'une dynamique microscopique symétrique par rapport au temps est un problème ouvert fondamental dans de nombreux domaines de la physique, allant de la cosmologie à la physique des particules, en passant par la thermodynamique et la mécanique statistique.

Nous nous concentrons ici sur la dérivation de la flèche du temps dans les systèmes quantiques ouverts et étudions précisément comment la symétrie de renversement du temps est brisée.

Cette dérivation implique l'approximation de Markov appliquée à un système interagissant avec un bain de chaleur infini. Nous constatons que l'approximation de Markov n'implique pas une violation de la symétrie de renversement du temps. Nos résultats montrent au contraire que la symétrie de renversement du temps est maintenue dans les équations de mouvement dérivées.

Cela impose une formulation symétrique dans le temps du mouvement brownien quantique, des équations de Lindblad et des équations maîtresses de Pauli, qui décrivent donc la thermalisation qui peut se produire dans deux directions temporelles opposées.

En conséquence, nous soutenons que ces dynamiques sont mieux décrites par une définition de la Markovianité symétrique dans le temps. Nos résultats peuvent avoir une incidence sur les formulations de la flèche du temps en thermodynamique, en cosmologie et en mécanique quantique.

Certaines lois ne sont pas faites pour être enfreintes. Prenons la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que l'entropie - une mesure du désordre - ne diminue jamais dans un système isolé. Le verre se brise, la crème se disperse dans le café, les œufs se brouillent, mais jamais l'inverse. C'est pourquoi la chaleur se déplace toujours du chaud vers le froid : Ce faisant, elle augmente l'entropie globale. Cette loi est si fondamentale pour notre réalité physique que certains physiciens pensent qu'elle est à l'origine de l'écoulement apparent du temps.

Pourtant, les systèmes quantiques, comme toujours, ont une façon d'introduire des exceptions déroutantes à ce qui semble être des règles inviolables. Une équipe de physiciens a réussi à faire circuler spontanément de la chaleur (ouvre un nouvel onglet) d'un objet quantique froid vers un objet chaud. L'expérience souligne les relations intimes entre l'information, l'entropie et l'énergie qui sont explorées dans le domaine naissant de la thermodynamique quantique.

Ces dernières années, la communauté des fondations quantiques s'est intéressée de plus en plus à la possibilité d'utiliser la rétrocausalité comme moyen de rejeter les conclusions du théorème de Bell et de restaurer la localité en physique quantique.

D'un autre côté, il a également été avancé que l'acceptation de la non-localité conduisait à une forme de rétrocausalité. Dans cet article, nous cherchons à élucider la relation entre rétrocausalité et localité.

Nous commençons par présenter un bref schéma des différentes façons dont les violations des inégalités de Bell peuvent nous amener à envisager une forme de rétrocausalité. Nous examinons ensuite quelques motivations possibles pour utiliser la rétrocausalité afin de sauver la localité, en argumentant qu'aucune de ces motivations n'est adéquate et qu'il n'y a donc aucune raison claire pour laquelle nous devrions préférer les modèles rétrocausaux locaux aux modèles rétrocausaux non-locaux.

Ensuite, nous examinons plusieurs conceptions différentes de la rétrocausalité, et nous concluons que la rétrocausalité "tout à la fois" est plus cohérente que l'image dynamique alternative. Nous soutenons ensuite que, puisque l'approche "tout d'un coup" exige que des probabilités soient attribuées à des histoires entières ou à des mosaïques, la localité est quelque peu redondante dans cette image.

Nous concluons donc que l'utilisation de la rétrocausalité comme moyen de sauver la localité n'est peut-être pas la bonne voie vers la rétrocausalité. Enfin, nous démontrons que le fait d'accepter l'existence de la non-localité et d'insister sur l'inexistence de cadres de référence privilégiés conduit naturellement à l'acceptation d'une forme de rétrocausalité, bien qu'elle ne soit pas médiée par des systèmes physiques voyageant à rebours dans le temps. Nous soutenons qu'il s'agit là de la manière la plus naturelle de motiver les modèles rétrocausaux de la mécanique quantique.

Introduction conceptuelle à la mécanique quantique

par Alice van Helden, doctorante en philosophie des sciences

La mécanique quantique est l’un des domaines les plus étonnants et déconcertants de la science contemporaine. Du point de vue d’un physicien, la théorie est complète, cohérente et suffisamment prédictive pour être utilisée à des applications pratiques. Du point de vue philosophique, toutefois, des incohérences et des manquements sur le plan ontologique en font un véritable réservoir à paradoxes. Comment concilier les comportements ondulatoires et corpusculaires des objets quantiques ? Comment comprendre l’absence de position définie ou les relations d’incertitude ? Comment expliquer l’émergence du monde auquel nous sommes habitués ?

Le but de ce cours est d’exposer exactement où résident ces problèmes et quelles sont les solutions proposées par les différentes interprétations existantes de la théorie. Cela requiert toutefois une introduction aux concepts généraux de cette théorie physique, nécessaires à sa compréhension. Cette introduction sera faite en utilisant le moins de mathématiques possible, pour des raisons pédagogiques. Certains concepts fondamentaux de la physique classique comme ceux d’énergie et d’onde seront également rappelés de manière approfondie et le cours prendra appui sur plusieurs expériences célèbres mettant en évidence des comportements quantiques pour ancrer la théorie dans des cas concrets.

https://www.youtube.com/c/UniversitePopulairedeMarseille

Franchement merci beaucoup pour ces vidéos. J'ai maintenant fini de suivre tout le cours et c'est vraiment ce genre de cours que je cherchais depuis longtemps. C'est une explications simple mais très complète de la physique quantique. Il y a 'tout ce qu'il faut, sans être obligé d'apprendre le (ou les) formalisme mathématique qui décrit la mécanique quantique.Trop souvent je vois de la vulgarisation trop simpliste, ou alors il faut carrément fait un cours universitaires complet pour aller plus loin. Là il y a le juste milieu.
J'ai appris beaucoup, notamment des points que je n'avais jamais entendu auparavant, comme le fait que l'énergie n'existe pas vraiment au niveau quantique ! C'est une représentation émergente, avec des conditions de transformation. Wouah. Ça me questionne sur le formalisme mathématique que l'on utilise. On devrait aller au delà des équations et décrire la physique quantique avec du code informatique, comme pour les transformations avec la conservation de l'énergie, on place les conditions pour garantir la conservation de l'énergie.
Puis j'ai découvert avec votre magnifique explication de l'expérience d'Alain Aspect que la non localité n'est pas la seule conclusion que l'on peut faire, mais que la rétro-causalité est aussi envisageable ! Très intéressant. C'est là que l'on voit que la vidéo date d'il y a 5 ans déjà et que depuis Aspect a reçu le prix Nobel.
Depuis j'ai aussi eu l'occasion de creuser la théorie de l'espace temps flexible de Philippe Guillemant, et je dois dire que j'aime bien l'idée du fonctionnement du temps un peu comme la métaphore du GPS avec un futur déjà conçu pour nous mener à une destination, mais modifiable hors de l'espace temps pour changer la destination et bifurquer sur un autre futur possible. On a ici une rétrocausalité qui me semble pas du tout problématique. Je ne vois pas d'obstacle majeur à voir ainsi l'expérience d'Aspect nous ouvrir la voie à la rétrocausalité plutôt qu'à la non localité. (voir les deux !!)
C'est aussi grâce à votre explication que j'ai compris le principe de fonctionnement d'une chambre à brouillard ! merci.
Dans votre cours, j'ai aussi beaucoup aimé la fin avec les différentes explications des interprétations de la mécanique quantique. Ce point n'est jamais abordé dans les vulgarisations ! C'est dommage. On voit ici que LA physique quantique n'existe pas. Mais que l'on a une série d'expériences qui nous montrent des faits. Que l'on a des principes de base comme la quantification. (qui a donné son nom à la "quantique") mais que le sens que l'on donne à tout ces faits ne fait pas consensus. Il y a l'interprétation de Copenhague qui est certes majoritaire. Mais là on comprend le flou autour de la physique quantique, quand la plupart des physiciens ne sont pas d'accord entre eux sur le sens de tout ça !!
Perso, j'ai un faible pour l'interprétation relationnelle de la mécanique quantique. Comme vous jusqu'à la préparation de ce cours, si j'ai bien compris. Vous dites que c'est à cause du "flou" du pourquoi du choix d'une particule ou d'une autre dans ce modèle que finalement cette interprétation ne vous convient plus tant que ça.
Là je rebondis sur l'idée de la rétrocausalité, c'est peut être une cause du futur qui nous influence dans le choix !? A méditer.
En tout cas c'est peut être une déformation professionnelle liées à mes connaissance sur les bases de données relationnelles, mais j'ai l'impression qu'on a ici un fonctionnement relationnel similaire.
Dans une base de données relationnelle on pratique la superposition d'état. Le temps n'existe pas. On a toute les données potentielles en même temps et ce n'est que lorsque l'utilisateur (l'observateur) paramètre et lance une requête SQL que l'on crée des jointures entre les tables qui représentes les objets et qu'on créer un ordre de représentation des données et une contextualisation des donnée en fonction de critères passé en paramètre. On linéarise les données pour les lire, d'une certaine manière on crée le temps. On manifeste une seule réalité à partir d'un énorme ensemble de potentialité. L'ordre dans lequel on fait les jointures entre les tables a aussi son importance comme en physique quantique.
Donc contrairement à ce qui est souvent avancé en vulgarisation, perso avec ce genre d'analogie, la physique quantique me semble intuitive. Ce qui est dur c'est le formalisme mathématique !
A cogiter... merci

L'intrication quantique dans le mouvement des corps solides macroscopiques a des implications à la fois pour les technologies quantiques et pour les études fondamentales de la frontière entre les mondes quantique et classique.

L'intrication est généralement fragile dans les solides à température ambiante, en raison des fortes interactions internes et avec l'environnement bruyant.

Nous avons généré un enchevêtrement de mouvements entre les états vibratoires de deux diamants de taille millimétrique séparés dans l'espace à température ambiante. En mesurant de fortes corrélations non classiques entre les photons diffusés par Raman, nous avons montré que l'état quantique des diamants présente une concurrence positive avec une probabilité de 98 %.

Nos résultats montrent que l'intrication peut persister dans le contexte classique de solides macroscopiques en mouvement dans des conditions ambiantes.