Les bizarreries quantiques remplacées par la dynamique classique des fluides

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Article de William Brown, biophysicien à la Resonance Science Foundation, du 20 Septembre 2016

Une équipe de scientifiques français, dirigée par les physiciens Yves Couder et Emmanuel Fort, a enquêté sur des alternatives possibles à l’interprétation de la dualité onde-particule de l’expérience de la double fente (expérience de Young) en étudiant des gouttelettes rebondissant sur un bain d’huile en vibration.

Les résultats particulièrement remarquables ont attiré l’attention du public car cette approche pourrait remédier à certains des comportements les plus bizarres des particules à l’échelle quantique. Couder et Fort ont démontré dans une expérience des plus simples que la dynamique des fluides pourrait être le mécanisme sous-jacent de l’étrange comportement apparent des particules quantiques, sans avoir besoin de recourir à une interprétation mystérieuse et quasi magique de la théorie quantique moderne.

J’ai la ferme conviction que les sept dernières décennies du XXème siècle seront décrites dans le futur comme les années sombres de la physique théorique. Carver Mead – tiré de son livre L’Electrodynamique Collective

Je ne considère plus cette interprétation [statistique] comme définitivement satisfaisante, bien qu’elle se trouve être utile en pratique. D’après moi ça semble vouloir signifier un renoncement, bien trop fondamental en principe, à toute tentative de comprendre le processus individuel (isolé). Erwin Schrödinger

Bienvenue dans les bizarreries quantiques : dualité onde-particule, non-localité, effet tunnel, mondes multiples, rétro-causalité, téléportation quantique, intrication, indéterminisme, et résultats dépendants de l’observateur.

C’est sans surprise que ça a rendu à moitié fous les physiciens de ces 70 dernières années, depuis le développement de l’interprétation de Copenhague – par Niels Bohr et Werner Heisenberg – dans leur tentative d’expliquer les résultats de l’expérience de la double-fente de Thomas Young. Bien que ce modèle fasse consensus dans le paradigme d’aujourd’hui, Albert Einstein a fortement contesté cette interprétation de la mécanique quantique. Cependant, lors d’un célèbre débat ayant eu lieu en 1929, il a été largement considéré que Bohr l’avait emporté sur Einstein, dans sa capacité à expliquer les phénomènes observés lors des expérimentations quantiques, grâce à la désormais fameuse « interprétation de Copenhague ».

En prenant du recul on voit bien qu’Einstein n’avait pas été battu, mais juste trop en avance sur son temps – voici plusieurs découvertes significatives qui ne seront pas réalisées avant 20 ou 30 ans après et qui auraient permis d’appuyer Einstein et son interprétation :

1933 Courant Persistant dans une Boucle Super-conductrice 1933 Expulsion d’un Champ Magnétique par un Super-conducteur 1954 Maser 1960 Laser Atomique 1961 Flux Quantifiés dans une Boucle Super-conductrice 1962 Laser Semi-conducteur 1964 Appareil à Interférence Quantique Super-conducteur 1980 Effet de Hall Quantique Entier 1981 Effet de Hall Quantique Fractionnaire 1996 Condensat de Bose-Einstein 2001 Intrication Macroscopique

Chacune de ces découvertes a constitué une grande avancée dans la manière dont nous voyons le monde physique. Chacune représente un état de la matière cohérent et collectif. Chacune incarne un principe quantique fondamental, qui est rendu visible à l’échelle macroscopique. Chacune a été explorée uniquement par des moyens électromagnétiques.

Il y a eu, cependant, des explications alternatives pour des phénomènes quantiques, qui à l’encontre de l’Interprétation de Copenhague, conserve le déterminisme et le réalisme - où des événements à l’échelle quantique ne sont pas intrinsèquement stochastiques ou probabilistes, et ne sont pas entièrement contingents de l’acte d’observation – l’observateur n’influence l’expérience que par sa vertu à être lui-même un système quantique macroscopique dans l’expérience.

L’une de ces explications, avec un fort appui théorique et empirique, est la Théorie de l’Onde Pilote, développée par Louis de Broglie en 1927 puis appelée plus tard solution De Broglie-Bohm (puisque développé plus en profondeur par David Bohm) qui propose une interprétation causale de la mécanique quantique.

La théorie de l’onde-pilote inclut la fonction d’onde normale associée à la mécanique quantique (une amplitude de probabilité qui décrit toutes les configurations dans l’espace, qui est vu comme une abstraction purement mathématique) mais aussi une configuration réelle de la fonction d’onde dans l’espace, qui existe indépendamment du fait d’être observé ou non, autrement dit : c’est réel.

« Lorsque les ondes sont confinées dans un corral circulaire, elles reviennent sur elles-mêmes, produisant des motifs complexes (ondulations blanches) qui dirigent la gouttelette le long d’une trajectoire apparemment aléatoire (ligne blanche), mais le mouvement de la gouttelette suit en fait un motif statistique déterminé par la longueur d’onde des vaguelettes. »

  Crédit : Dan Harris

Curieusement, des expériences ont été réalisées récemment, montrant que cette interprétation de la mécanique quantique pourrait avoir un appui empirique. Les physiciens Yves Couder et Emmanuel Fort ont reproduit de nombreux effets observés dans des expériences quantiques, tout cela en utilisant un système expérimental macroscopique. En faisant vibrer un bain d’huile, Couder et Fort ont été capable de faire rebondir des gouttelettes de silice sur sa surface, et au lieu de se noyer dans le fluide, les gouttelettes ont produit des vagues à travers le fluide et elles ont ensuite « marché » le long de ces vagues.

Les chercheurs ont en effet produit un système d’onde-pilote macroscopique capable de reproduire toutes les propriétés précédemment considérées comme étant propre à l’échelle quantique, telles que : diffraction d’une particule seule, effet de tunnelisation, orbites quantifiées et division du niveau orbital. De tels systèmes sont maintenant appelés analogues d’hydrodynamique quantique.

Malgré le succès de ces expériences, et l’apparent retour à la sanité qu’elles semblent procurer, de nombreux physiciens sont encore sceptiques quant à la capacité de la théorie de l’onde-pilote à expliquer avec exactitude tous les phénomènes quantiques. Une de ces zones de friction repose sur le concept de la non-localité. Dans l’Interprétation de De Broglie-Bohm, les événements quantiques sont intrinsèquement non-locaux, parce que le vecteur de n’importe quelle particule est une fonction de l’onde pilote, qui dépend elle-même de la configuration globale de tout l’univers. Mais un problème surgit : de nombreux physiciens revendiquent que la dynamique des fluides des analogues de l’hydrodynamique quantique, tels que les systèmes de Couder et de Fort, ne peut pas expliquer le principe de la non-localité.

C’est là qu’entre en scène le physicien Nassim Haramein, qui a décrit comment la non-localité peut avoir lieu dans un espace-temps analogue à un système hydrodynamique. Pendant des années, Haramein a stipuler que l’expérience de la double fente et l’Interprétation de Copenhague pourraient être réinterprétées en termes de dynamique des fluides, où le fluide est la structure de l’espace-temps, et est composé au niveau quantique de petits oscillateurs électromagnétiques de la taille de Planck, aussi connus sous le nom d’Energie du Point-Zéro, ou Energie du Vide Quantique dans la théorie des champs quantiques.

Dans sa publication avec le Dr. Rauscher, il a décrit la dynamique de fluide de l’espace-temps en incorporant les forces de couple (dynamique toroïdale en rotation) et les effets de Coriolis aux équations de champ d’Einstein, montrant ainsi que la structure de l’espace-temps non seulement se courbe mais se tord également comme un vortex, ou comme l’eau tourbillonnante qui s’écoule dans le drain du bain.

Dans une autre publication (Gravité Quantique et la Masse Holographique), Haramein démontre qu’en calculant un rapport simple entre le nombre d’oscillateurs de Planck présents sur la surface d’une sphère par rapport à ceux présents dans son volume (dans l’analogie avec l’eau, ces oscillateurs seraient les atomes de molécules d’eau qui constituent le fluide), on peut obtenir la valeur exacte de la masse gravitationnelle d’un trou noir, habituellement obtenue en utilisant la relativité générale d’Einstein.

Il a appliqué la même technique au niveau quantique pour les protons et a obtenu les bonnes valeurs, aussi bien pour la masse du proton que pour son rayon de charge, unifiant la gravité avec le monde quantique ; la gravité quantique.

Durant ses calculs de la masse holographique, Haramein a trouvé que toutes les informations de tous les autres protons dans l’univers étaient équivalentes, en terme d’énergie, à toutes les petites fluctuations du vide de Planck au sein du volume d’un proton, comme s’ils étaient tous connectés à travers un champ fluide fondamental via un réseau de micros trous de ver, et en a même discuté publiquement lors de conférences publiques et à la conférence CASYS’11 en Belgique.

Cliquez ici pour voir « Les dynamiques de l’onde pilote des gouttes marcheuses »

Pour mieux comprendre ce qu’il se passe, nous devons regarder plus loin que ce qui tombe sous le sens, nous allons au-delà de la surface visible du bain, et nous plongeons dans ses profondeurs afin d’obtenir un aperçu de la façon dont la non-localité fonctionnerait dans un système hydrodynamique.

Bien qu’il soit vrai qu’au fur et à mesure que la gouttelette rebondit en produisant des vagues nous ne voyions pas de connexion évidente entre les vortex et les tourbillons (appelés « tourbillons de turbulence en dynamique des fluides ») qui sont créés en surface. Mais si nous pouvions voir en-dessous de la surface nous pourrions voir quelque chose de plutôt surprenant.

En dynamique des fluides, on a observé que lorsque 2 vortex - ou tourbillons – sont produits simultanément (comme dans une expérience d’intrication), ils restent connectés en dessous de la surface via un tunnel tourbillonnant – comme un trou de ver !

Ce tunnel tourbillonnant en-dessous de la surface permettrait une sorte de connexion cachée entre l’onde et la particule, et leur permettrait de rester reliées même au-delà du temps et de l’espace. Einstein et Rosenberg ont décrit de tels trous de ver (ponts ER), et plus tard John Wheeler les a décrits comme une conséquence de la géométrodynamique – soit la description topologique de l’espace-temps (son « relief »).

Mais pourraient-elles aussi être utilisées pour décrire le monde quantique ? Dans un de ces derniers papiers, le physicien de renom Leonard Susskind, grand contributeur du principe holographique, a démontré que l’intrication entre les particules pourrait être due aux réseaux de trous de ver dans la structure de l’espace-temps. Avec tout cela en considération, une image complètement nouvelle du monde quantique prend forme dans laquelle les interactions de particule à particule et leur comportement, qui appartenaient autrefois au monde des bizarreries quantiques, se trouvent être fondés sur des mécanismes très clairs de la structure même de l’espace-temps.

Alors que nous continuons d’explorer de manière toujours plus profonde notre univers physique, nous devrions commencer à revenir à un sentiment d’unification – en laissant les visions dichotomiques des mondes quantiques et relativistes derrière –en observant la grande cohérence et l’unité indéniable de notre réalité.

Article traduit par RSF France

Article original en anglais : https://www.resonancescience.org/blog/Quantum-Weirdness-Replaced-by-Classical-Fluid-Dynamics

Lire plus (en anglais) : http://phys.org/news/2013-07-fluid-dynamics-mimic-quantum-mechanics.html#nRlv http://phys.org/news/2013-11-oil-mysteries-quantum-world.html 

     

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