Chat de Schrödinger

Le chat de Schrödinger est une célèbre expérience théorique imaginée pour mettre en évidence une faille dans l'interprétation de Copenhague de la superposition appliquée à la théorie quantique.

Voici une version quelque peu simplifiée de cette expérience virtuelle : Un chat vivant est enfermé dans une boîte en acier, avec un marteau, une fiole d'acide cyanhydrique et une très petite quantité de substance radioactive. Si un seul atome de la substance radioactive se désintègre pendant la période de test, un mécanisme de relais déclenchera le marteau qui brisera la fiole de gaz empoisonné, entraînant la mort du chat.

Le physicien autrichien Erwin Schrödinger, prix Nobel, a créé cette expérience de pensée en 1935, pour souligner le paradoxe entre ce que les théoriciens quantiques tenaient pour vrai sur la nature et le comportement de la matière au niveau microscopique et ce qu'une personne lambda peut observer à l'œil nu comme vrai au niveau macroscopique.

L'interprétation de Copenhague du mécanisme quantique, qui constituait la théorie dominante à l'époque, suggérait que les atomes ou photons existent dans plusieurs états qui correspondent aux différents résultats possibles, et que ces possibilités, appelées superpositions, n'adoptent un état défini que lorsqu'elles sont observées.

L'expérience de pensée de Schrödinger a été élaborée pour montrer à quoi ressemblerait l'interprétation de Copenhague si la terminologie mathématique utilisée pour expliquer la superposition dans l'univers microscopique était remplacée par des termes macroscopiques qu'un individu moyen pourrait visualiser et appréhender.

Dans l'expérience, l'observateur ne peut pas savoir si un atome de la substance s'est désintégré et, par conséquent, si la fiole s'est brisée et si le chat est mort. Selon l'interprétation de Copenhague de la théorie quantique, le chat sera à la fois mort et vivant jusqu'à ce que quelqu'un regarde dans la boîte.

Dans le jargon de la mécanique quantique, la capacité du chat à être à la fois vivant et mort tant qu'il n'a pas été observé, est appelée principe d'indétermination ou paradoxe de l'observateur. La logique qui sous-tend ce paradoxe est la capacité prouvée de l'observation à influencer les résultats.

Schrödinger reconnaissait l'existence de la superposition, que les scientifiques ont réussi à prouver de son vivant en étudiant l'interférence des ondes lumineuses. Il s'interrogeait toutefois sur le moment auquel la résolution des possibilités a effectivement lieu.

Son expérience de pensée visait à inciter les gens à se demander s'il était logique que l'observation soit le déclencheur. Le chat ne devrait-il pas être soit mort soit vivant, même s'il n'était pas observé ?

Au fil des années, l'analogie du chat de Schrödinger a été utilisée pour illustrer de nouvelles théories sur le fonctionnement de la mécanique quantique. Dans l'interprétation des univers multiples (ou multivers), par exemple, le chat est à la fois vivant et mort. Dans ce cas, l'observateur et le chat existent tout simplement dans deux réalités parallèles : une dans laquelle le chat est mort, l'autre dans laquelle il est vivant.

L'étendue des connaissances acquises par les scientifiques sur la nature de la matière au niveau microscopique et sur sa relation avec l'observation humaine au niveau macroscopique n'a pas encore été entièrement explorée. Le rôle de l'observateur reste une question importante dans l'étude de la physique quantique et constitue une source inépuisable de spéculation et de conjecture en informatique quantique et dans la culture populaire. Selon la légende, Schrödinger lui-même aurait déclaré, à la fin de sa vie, qu'il aurait préféré n'avoir jamais rencontré ce chat.