Le bruit de fond Dirac-de-Broglie, et l’impossibilité de délimiter un système quantique
C'est la faille logique de nos ennemis adversaires les anti-transactionnistes : ils s'imaginent tout de bon qu'il suffit d'y croire pour qu'un système quantique soit délimité et isolé du reste du monde.
Prendre les propriétés de nos artefacts pour celles de ce qu'on prétend décrire.
Prendre les propriétés de nos artefacts pour celles de ce qu'on prétend décrire est un piège hélas classique en sciences - et c'est bien pis encore en non-sciences -, et les mésaventures qu'on préfère cacher sous le tapis sont nombreuses. Sans parler de l'aspect du tapis, fort boursouflé.
La langue : premier artefact piégeux.
Certains exemples sont célèbres depuis longtemps. Les grecs de l'antiquité aimaient raisonner, mais ceux dont les écrits nous sont parvenus méprisaient expérimenter, comme ils méprisaient les artisans, eux les aristocrates. Aussi nous ont-ils laissé une belle brochette de bourdes dues à leur adoration pour la langue grecque. Aristote par exemple a projeté les catégories de la langue sur la physique : les graves tombaient car c'est leur nature. Le résultat, la mécanique d'Aristote, n'est vraiment pas bon, c'est une projection d'adjectifs. Zénon d'Elée a brocardé dans des "paradoxes" les contradictions où menait la confusion de la nature avec la langue grecque : Achille ne rattrapera jamais la tortue, car cela peut se décrire par un nombre de phrases grecques infini.
Les pièges des artefacts feuille de papier et ligne de machine à écrire.
Voici quelques cinquante ans, Joseph Davidovits s'était aperçu que nos enseignements et nos manuels de chimie macromoléculaire sont abusés par les propriétés de la machine à écrire : nous écrivons en ligne droite, et des lignes minces, et l'imprimeur aussi travaille ligne à ligne. La croyance commune en déduisait silencieusement que les macromolécules issues d'une synthèse linéaire par addition en bout de chaîne en solution dans un solvant, devaient demeurer déroulées, en ligne droite ou peu s'en faut. Encore de nos jours tous les manuels de chimie macromoléculaire exhibent des dessins de plats de nouilles déroulées. Or Davidovits, en bon chimiste, s'aperçut vite que la molécule déroulée, nécessite beaucoup plus d'énergie dans le solvant que la molécule repliée, puis pelotonnée à mesure de sa croissance ; après quoi, chaque micelle peut bien être déformée lors du passage dans la filière pour obtenir du fil tissable ou tressable, elle demeure micellaire, ne se déroule jamais ; ce sont les contacts entre micelles qui prennent en charge tous les cisaillements. Son modèle était apparemment le seul à prédire nombre de propriétés macroscopiques, dont la plus notable à ses yeux était l'entropie de fusion, mais aussi la viscosité. Après quoi Davidovits eut la malchance d'exagérer la régularité géométrique de la macromolécule pelotonnée, lui aussi entraîné par l'artefact de la feuille de papier par laquelle nous communiquons entre nous, il a donc modélisé les micelles macromoléculaires en raquettes planes ; ce qui était une erreur. Paul John Flory fit l'exagération inverse : pour lui les macromolécules étaient exclusivement statistical dans leur géométrie, donc globalement sphériques, sans distinction entre grand axe, et petits axes. Mon expérience de mécanicien en laboratoire donnait toutefois raison au modèle de micelles ellipsoïdal, avec grand axe bien marqué. De même, les marins à voile achètent des drisses préétirées (plus chères), où les grands axes micellaires sont alignées avec la traction sur la fibre. Tout au contraire, les alpinistes utilisent des cordes dont le polyamide est recuit (les grands axes micellaires sont dans tous les sens), et peut absorber le choc d'une chute, mais une seule fois : quand les grands axes micellaires sont alignés par la contrainte de choc, la corde n'est plus utilisable en alpinisme, bonne à jeter une fois qu'ils sont redescendus dans la vallée. Ou à être recyclée dans des usages qui ne sont plus de l'alpinisme.
Flory eut le Nobel. Davidovits s'était recyclé à faire autre chose, travaillant pour l'industrie.
J'ai eu dans mes rayons un mémoire du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, qui fait la modélisation des bitumes par micelles, globalement sphériques, avec succès. La genèse des bitumes ne réclamait pas une géométrie oblongue, comme celle que nous observons dans les polyamides dont nous nous servons quotidiennement.
Professeur Marmotte :
- Vous noyez le poisson, là ! La chimie et les bitumes, ça n'est que de la basse cuisine ! Ça prouve combien ce savanturier est un krank, nul en maths !
En mécanique à notre échelle, l'économie de variables et d'équations est fondée.
Z'Yeux ouverts :
- Rien qu'en astronomie, le calcul des mouvements par gravité de trois corps est déjà incalculable. On comprend qu'astronomes et ingénieurs soient friands de simplification et d'économie. Sans simplicité ou simplifications, il est juste impossible de faire le travail. En mécanique macroscopique, à notre échelle, il est sensé de penser pouvoir isoler un système. L'artillerie avec résistance de l'air et des vents mal connus et irréguliers, c'est déjà compliqué, mais si on peut supprimer l'air tout est simplifié, et devient bien plus facile à calculer. Telle est la mécanique constatée dans l'espace, qui certes contraste avec nos expériences quotidiennes de terriens, où il y a des frottements partout. Un compas gyroscopique, certes c'est compliqué et coûteux à fabriquer, il faut un vide pour minimiser la perturbation par les frottements fluides, et de grandes précautions aussi contre les frottements solides. Au final ça marche bien, avec une précision et une stabilité sans commune mesure avec ce que donne le compas magnétique de secours.
Si par la pensée et même expérimentalement on peut délimiter et isoler un système mécanique qui est à notre échelle, le danger intellectuel était d'extrapoler aveuglément vers la microphysique, en postulant sans preuves ni vérification, que ça marcherait aussi bien. Ce piège a bien fonctionné, hélas.
Frontières sûres et reconnues ? Quelques mises en garde dans d'autres métiers.
De quoi se compose un système quantique ? Le physicien dans la chapelle dominante n'a aucun doute que sa liste d'objets quantiques qu'il met en équations est une liste sûre et complète. C'est contre cette certitude qui nous semble hâtive et incorrecte que nous allons argumenter. Mais dans ce sous-chapitre préalable, nous allons faire un retour sur les pathologies découlant d'une délimitation psychique défaillante chez des sujets.
Quand on enseigne les premiers rudiments de mécanique, soit la mécanique statique élémentaire, à des élèves de seconde, une de leurs difficultés est frappante : beaucoup ont un mal de chien à délimiter un système mécanique, à poser ses frontières, et lister les actions entrantes et les actions sortantes. Si cette étape n'est pas acquise, le reste du bâtiment est fondé sur de la vase, tout s'écroule bientôt.
Cette pathologie est exacerbée chez les inventeurs de mouvements perpétuels, ou autres machines "surunitaires" : ils ne sont jamais au clair avec les frontières de leur cafouillazibule, avec les intrants et les sortants. Et quand on discute avec eux, ils ne tardent guère à exhiber de nombreux symptômes psychotiques ; leur délire technique est projeté depuis leurs propres malformations et infirmités acquises.
On sera éberlué par le tragique cas "AIXOGEN MOTORS" : http://deonto-ethics.org/impostures/index.php?board=33.0
La célèbre controverse des années trente entre Niels Bohr et Albert Einstein met en évidence le contraste entre un Einstein sûr de ses frontières psychiques, et un Bohr demeuré envahi par les irrationalités maternelles :
A ma gauche, le champion Albert Einstein, qui proclame : « Mon papa, il est rationnel et légaliste, il ne joue pas aux dés, lui ! ».
A ma droite, le champion Niels Bohr, qui lui réplique : « Ma maman, elle n'a jamais été rationnelle ni prévisible. Nous devons nous borner à ne lui poser que les questions qui lui agréent, et qui ne nous valent pas une paire de claques ! », et surtout pas d'où viennent les bébés !
A ma gauche, Einstein reprend : "Mon papa, il n'est pas méchant, mais il est trop subtil pour ta maman !" (Subtle is the Lord).
Vous aurez tous reconnus le débat qui opposait depuis le congrès Solvay de 1927, Albert Einstein à "l'école de Copenhague", initiée par Born et Heisenberg, reprise par Bohr. Point culminant de la controverse en 1935, par l'article d'Einstein, Podoslky et Rosen, connu sous le nom de "paradoxe EPR".
Je pourrais hélas donner d'autres exemples plus tragiques, tels que les dégâts produits sur mon fils à mesure qu'il était envahi par une mère devenue paranoïaque, et de plus en plus envahissante et despotique, alors qu'à moins de trois ans, il était encore autorisé et capable de poser ses frontières : "Toi tu veux que je sois sage, mais moi j'aime pas être sage !". Sous la loi de la corruption, les fruits n'ont pas tenu les promesses des fleurs.
Délimiter un système quantique ?
Dans une note à l'Académie des sciences en septembre 1923, confirmée par sa thèse en 1924, Louis de Broglie établissait son théorème de l'harmonie des phases, où il démontrait que la célérité de phase valait c²/v, où v est la vitesse de groupe, identique à la vitesse usuelle en macrophysique. D'où il découle que dans le repère propre de l'électron, où sa vitesse est évidemment nulle, la vitesse de phase est infinie, dans toute son étendue spatiale, l'électron est partout en phase. Par ailleurs, pour qu'un "observateur" puisse observer la transformation lorentzienne de la fréquence intrinsèque de l'électron mc²/h, il est nécessaire que cette onde, soit l'électron lui-même, ait une étendue non négligeable, à la fois finie et intrinsèquement floue.
De Broglie ne pouvait en déduire les conséquences importantes, car il ne parvenait pas à conclure que cette onde est l'électron, il persistait dans l'illusion corpusculariste, et ne donnait à l'onde qu'un rôle de pilote du mythique corpuscule.
La conséquence de cette étendue spatiale non négligeable et de cette vitesse de phase infinie, est qu'au moins dans de la matière condensée, et probablement en toutes circonstances, tout quanton, tout fermion notamment est constamment baigné par les battements, le clapotis si vous préférez, des ondes brogliennes de tous ses voisins, sans qu'on sache précisément dresser la liste de qui est voisin, et qui ne l'est pas. Tel est le bruit de fond broglien.
En 1928, Dirac a révolutionné tout cela de façon définitive, en prouvant que l'onde électronique n'a pas une seule composante mais quatre, dont deux sont à rebrousse-temps. Du coup, il devenait discutable d'extrapoler vers la microphysique quantique, la propriété d'irréversibilité du temps, pourtant si bien démontrée et vérifiée en physique macroscopique. Non, nous n'allons pas faire ici l'algèbre des tenseurs d'ordre 2 sur un espace de dimension 4 ; nous ne faisons ici que la vulgarisation.
Dans les années 30 et suivantes, Schrödinger a prouvé que selon l'équation de Dirac, pour les interactions électromagnétiques il faut considérer une seconde fréquence intrinsèque, 2 mc²/h, et que la fréquence spatiale Dirac-Schrödinger de l'électron est celle qui ramène les lois quantitatives de la dispersion Compton à la loi de Bragg, fondement de la radiocristallographie.
En 1941, John Archibald Wheeler et Richard Feynman ont exploité ce succès de Dirac et de Schrödinger avec une théorie de l'absorbeur, ils ont calculé que toute la masse de l'électron provenait de sa masse électromagnétique, provenant de toutes ses interactions vers le futur et vers le passé avec toutes les autres charges électriques de l'Univers. Comme s'il pouvait crier "A moi ! La légion ! On m'accélère !"... Ce qui laisse entier le mystère de l'origine du restant de masse des deux électrons lourds : le muon et le tauon.
Lien :
http://authors.library.caltech.edu/11095/1/WHErmp45.pdf
Or peut-on écranter le bruit de fond Broglie-Dirac ? Rien du tout, pas plus qu'on ne peut écranter la gravité. Avec tout ce clapotis d'ondes brogliennes, qu'il est impossible de suivre par aucune instrumentation, il est impossible de prédire quand et quelle transaction émetteur-milieu-absorbeur va se produire. En aucun cas les frontières d'un système quantique réel ne sont à notre disposition : elles sont intrinsèquement lointaines, floues et fluctuantes. La désexcitation d'un atome, ou de son noyau s'il est instable ne peuvent être prédites que de manière statistique, sur les grands nombres. Seul le grand nombre peut statistiquement effacer les fluctuations du bruit de fond broglien. Seuls les grands nombres mettent en évidence que la plupart des très très nombreux absorbeurs potentiels sont d'impédance équivalente, vus des émetteurs, excepté s'ils présentent des résonances fréquentielles précisément accordées sur la fréquence qu'on émet vers eux. Or, malédiction des astronomes (!), la thermodynamique implique que les émetteurs sont beaucoup moins nombreux et bien plus facilement repérables que ne le sont les absorbeurs. C'est ce qui excuse le déni des absorbeurs par la chapelle dominante des anti-transactionnistes. Excuse un peu faible quand même, depuis qu'on connaît avec Fraunhofer les raies sombres ou raies d'absorption dans la couronne solaire, et leur interprétation par Kirchhof, toujours au 19e siècle ; ce qui fut formalisé ultérieurement par les coefficients d'Einstein, en 1916.
Ce débat avait déjà eu lieu sur Usenet avec Bernard Chaverondier et Didier Lauwaert en décembre 2003, mai 2004, janvier 2008, juin 2008...
On résume : fin de l'illusion, vous ne pouvez pas délimiter ni isoler un système à l'échelle microphysique, ou quantique. La complexité sauvage de son environnement persistera à déjouer nos ruses d'expérimentateur. Les espoirs de manipuler suffisamment l'environnement pour au moins mettre en évidence cette affirmation sont minces : les fréquences impliquées dans le bruit de fond broglien sont largement au delà de nos moyens expérimentaux. Une seule mesure directe de la fréquence électromagnétique de l'électron existe, menée à l'ALS de Saclay :
Experimental observation compatible with the particle internal clock,
by M.Gouanère, M.Spighel, N.Cue, M.J.Gaillard, R.Genre, R.Kirsch, J.C.Poizat, J.Remillieux, P.Catillon, L.Roussel.
http://aflb.ensmp.fr/AFLB-331/aflb331m625.pdf
http://aflb.ensmp.fr/AFLB-301/aflb301m416.pdf
Naturellement quand on rappelle ces faits, on est couverts d'insultes et de mépris par les croyants à l'esprit tubé. Exemple :
https://www.researchgate.net/post/Is_a_subquantal_structure_possible_which_is_compatible_with_relativity_and_free_will
Les physiciens sont des animaux territoriaux comme les autres, aussi teigneux et de mauvaise foi que les autres dès qu'ils sont inquiets pour la domination sur leur territoire.
En échange de cette complexification inattendue du domaine théorique de principe, nous obtenons un grand allègement des calculs, quand nous tenons compte du fait que tout fermion a une fréquence intrinsèque mc²/h, donc une longueur d'onde en vol, laquelle contraint sévèrement la largeur du fuseau de Fermat de la propagation. Hors du fuseau de Fermat (fermion ou photon), la contribution est nulle. Evidemment, les configurations interférentielles ménagent plusieurs branches de fuseaux de Fermat, qui diffèrent en longueur optique d'un nombre entier de longueurs d'onde, et cela pour le même quanton, photon, électron ou neutron, voire molécule.
Les fluctuations quantiques du vide.
En général, les croyants nous lancent à la figure que ces fluctuations brogliennes, qu'ils n'enseignent pas, sont donc de l'imaginature (selon le vocabulaire pittoresque de Mathurin Popeye). Sauf que de nombreux autres croyants diplômés travaillent sur les fluctuations quantique du vide, inclusivement l'effet Casimir qui a été expérimentalement prouvé avec une précision de 1 %, qui sont essentiellement la même chose, sauf qu'ils ne les regardent que du point de vue du vide, et pas de celui des émetteurs et absorbeurs potentiels, pouvant transiger grâce à la hasardeuse faveur de quelque rogue wave (vague scélérate, bien plus haute que les autres).
Conclusion : deux sortes de "indétermination".
Il faut distinguer deux faits distincts, qui sont présentés aux étudiants comme un seul principe d'indéterminisme ou d'incertitude.
Le premier est la dissimulation des propriétés de la transformation de Fourier réétiquetées comme principe d'incertitude de Heisenberg. Nous n'avons pas traité cela ici, vous le trouverez dans le livret La microphysique que l'on vous conte n'est pas la bonne.
Le second vous est reproduit ci-dessus : vous ne pouvez pas délimiter ni isoler un système à l'échelle microphysique, ou quantique. La complexité sauvage de son environnement persistera à déjouer nos ruses d'expérimentateur. Le restant de l'Univers persiste à s'inviter sur la paillasse de l'expérimentateur. On peut trouver cela fort désespérant mais le défi demeure posé, et personne l'a relevé encore à ce jour...
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