Le chat de Schrödinger l’expérience, sens et paradoxe

Le chat de Schrödinger est une célèbre hypothèse d’expérience de pensée qui dégénère en paradoxe, aidant à illustrer certaines interprétations contre-intuitives de la mécanique quantique. Dans ce court article, nous allons expliquer en quoi consiste l’expérience, pourquoi et ce que le scientifique a voulu démontrer avec elle.

Qu’est-ce que l’expérience du chat de Schrödinger

En 1935, Erwin Schrödinger, un scientifique autrichien lauréat du prix Nobel de physique en 1933, conçoit une expérience théorique devenue célèbre sous le nom de « paradoxe du chat de Schrödinger ». L’objectif de Schrödinger était de prouver les limites et les faiblesses de la mécanique quantique.

L’expérience ou Paradoxe

L’expérience de Schrödinger est purement théorique. Ce que nous allons décrire dans les lignes suivantes ne s’est donc pas réellement produit. Il suffit de l’imaginer.

À l’intérieur d’une boîte scellée, nous insérons un chat et un mécanisme qui peut – ou non – se déclencher, libérant du poison. Le temps de séjour du chat et du mécanisme dans la boîte est de 1 heure. Pendant ce temps, la probabilité que le mécanisme se déclenche est de 50 %. La probabilité que le mécanisme ne se déclenche pas et donc que rien ne se passe est également de 50 %. Ainsi, pendant cette heure de séjour dans le box, le chat peut mourir ou rester en vie avec des probabilités égales.

Ainsi, à la question de savoir si après 1 heure nous allons extraire le chat vivant ou mort, nous ne pouvons pas avoir de réponse correcte, car les deux situations peuvent se produire ou non dans la même mesure.

Le chat de Schrödinger : psychologie

Sur le plan mental et raisonné, l’expérience de Schrödinger nous place dans un état d’indétermination.

En imaginant regarder la boîte de l’extérieur, on ne peut pas établir si le chat en ressortira vivant ou mort. La seule chose certaine est que chacune de ces deux situations a une probabilité de 50 % de se produire.

Au bout d’une heure, pour dissiper tout doute et découvrir ce qui s’est passé, il suffit d’ouvrir la boîte et de regarder à l’intérieur.

En adoptant un point de vue assez bizarre, on peut dire que le chat est à la fois vivant et mort, avec la même probabilité. Et c’est précisément sur ce concept que repose le paradoxe de Schrödinger.

Ce raisonnement, qui à première vue peut paraître absurde, l’est en réalité si l’on considère le chat comme un animal. Le raisonnement a cependant plus de sens si l’on considère les particules qui composent les atomes. Les électrons et les protons, en effet, au même instant, peuvent se trouver dans de nombreux états différents pour expliquer les phénomènes qui les impliquent..

Les principes de la physique quantique

La physique quantique est la science qui explique les phénomènes des particules subatomiques : électrons, protons, neutrons, photons, etc…

La matière est constituée d’éléments dont font partie les particules quantiques. Ce sont des particules microscopiques de matière qui répondent aux lois de la mécanique quantique. En fait, ces particules ont une double nature : d’une part elles se comportent comme des corpuscules, d’autre part comme des ondes.

Selon la mécanique quantique, jusqu’à ce que nous commencions à chercher exactement où se trouve l’une de ces particules, nous pouvons dire que : potentiellement, ceux-ci peuvent être trouvés n’importe où. En fait, il existe une probabilité statistique que chacune de ces particules se retrouve en différents points et dans toutes les positions possibles.

Les particules sont donc dites en « super-position » : en même temps elles sont partout. Lorsque la particule est ensuite observée et mesurée, les « super-positions » s’effondrent et il n’est possible de définir qu’une seule position précise et bien définie.

Le chat de Schrödinger : explication simple

Sur la base de ce qui vient d’être expliqué, les particules quantiques peuvent être n’importe où, et se matérialiser en un point localisé précis, seulement lorsqu’on va les observer.

À ce stade, pour revenir à l’expérience du chat enfermé dans la boîte, ce n’est que lorsque nous ouvrirons la boîte que le probable « chevauchement d’états » sera résolu, d’une manière ou d’une autre.
Par conséquent, le fait que le chat soit vivant ou mort dépend uniquement de notre observation.

Le paradoxe du chat de Schrödinger

L’expérience théorique de Schrödinger est connue sous le nom de « paradoxe du chat de Schrödinger ». En effet, le scientifique a appliqué les idées qui fonctionnent pour les particules atomiques (dans le soi-disant « monde microscopique ») à des créatures/objets qui font partie du monde ordinaire (le soi-disant « monde macroscopique »).

C’est clairement un paradoxe de parler de chats vivants et morts en même temps. Mais l’absurdité du raisonnement est précisément ce que Schrödinger a voulu démontrer, c’est-à-dire mettre en évidence l’étrangeté du comportement des particules atomiques. Car si un chat se comportait comme de telles particules, on pourrait le considérer à la fois vivant et mort.

La signification de l’expérience du chat de Schrödinger

Le paradoxe du chat de Schrödinger n’est donc qu’une façon bizarre et extrême de critiquer l’interprétation orthodoxe de la mécanique quantique, dépassant les limites des lois probabilistes.

À ce jour, la mécanique quantique est encore interprétée avec des lois probabilistes et le paradoxe de Schrödinger n’a donc pas de solution.