10 oct. 2012

Notre existence a t-elle un sens? 7-1) vous qui entrez ici perdez toute espérance



Notre existence a t-elle un sens? 7-1) vous qui entrez ici perdez toute espérance
...de revenir au monde classique (partie 1)

Cette série d'articles dans la catégorie "notre existence a t-elle un sens"? est  l'expression de  ce que j'ai écrit dans la présentation de mon blog: "Les merveilles de la nature me fascinent. Mes réflexions: le sens de l'Univers et de l'existence. En moi, il y a deux mondes: le monde extérieur du "faire"et le monde de l'intérieur, non conscient, mais tout autant réel. Ma devise: l'essentiel, c'est l'amour, amour du sacré. Mes modèlesJésus (l'amour),Pythagore (la mathématique), Einstein (la physique)".
Je voudrais faire partager la lecture du livre de Jean Staunenotre existence a-t-elle en sens,  avec mes réflexions et les liens qu'elle m'a permis découvrir à travers internet.
Ma quête est de retrouver (avec Jean Staune), le réanchantement du monde au cours des articles.

Mes articles déjà parus dans cette rubrique:
Notre existence a-telle un sens? 1) à propos de la préface du livre par Trinh Xuan Thuan
Notre existence a-t-elle un sens? 2) Le désenchantement du monde (et de l'homme!)
Notre existence a-t-elle un sens? 3) Comment ébaucher un "traité de la condition humaine"?
Notre existence a-t-elle un sens? 4) vers de nouvelles lumières.
Notre existence a-t-elle un sens? 5) première partie: Au-delà de cette limite, notre vision du monde n'est plus valable (naissance de la mécanique quantique).
Notre existence a-t-elle un sens? 5) deuxième partie : Au-delà de cette limite, notre vision du monde n'est plus valable (la non-localité).
Notre existence a-t-elle un sens? 6) première partie) Vers un réalisme non physique...
Notre existence a -t-elle un sens? -6) Vers un réalisme non physique...deuxième partie
Je consulte souvent aussi: astrosurf.com -UNE INTRODUCTION A LA PHILOSOPHIE DES SCIENCES
En exergue: "Théorie sauvage, subversive et dévastatrice, la physique quantique a jeté à bas l'édifice policé échafaudé au cours des siècles par la science traditionnelle. Elle nous fait entrer de plain-pied dans le monde de la science fiction. Les révolutions républicaines, marxistes, islamistes et autres risquent d'apparaître un jour insignifiantes face à la révolution quantique. Notre organisation sociopolitique  et nos modes pensée ont été ou vont être bouleversés, davantage peut-être que par tout autre évènement." Steven Ortoli et Jean-Pierre Pharabod

1) Où en sommes nous? 
Après avoir évoqué le désenchantement du monde, nous sommes partis du cadre conceptuel auquel a abouti l'évolution des connaissances Jusqu'aux années 1900, puis de la naissance de la physique quantique et de son interprétation orthodoxe. Nous avons été amenés à nous poser la question: et... si la science n'avait rien à dire sur la réalité? Nous avons alors examiné diverses interprétations et théories qui veulent aller plus loin que l'interprétation orthodoxe pour expliquer l'apparence de notre monde et donner une chance de survie au réalisme classique, depuis Le réalisme non physique jusqu'à la théorie des mondes parallèles. 
Pascual Jordan écrit: "La situation née des paradoxes de la physique quantique peut être considérée comme la fin des espérances nourries par les générations passées de physiciens: on peut dire qu'une renonciation à la représentation classique de la réalité a été introduite." Plus de 70 ans après ces propos, la situation est pire pour les tenants d'une vision classique du monde que ce qu'ils auraient pu imaginer. Des années 1930 aux années 1980, Les progrès ont été réduits dans le domaine fondamental de la physique malgré les extraordinaires progrès techniques. Mais depuis les expériences de non-localité d'Alain Aspect de 1982, les énergies et les imaginations se sont libérées. Des concepts nouveaux ont été développés et toute une série d'expériences dignes de la science-fiction a été réalisée.

2) La non-localité s'échappe des laboratoires. Dans l'expérience initiale de 1982, les deux particules étaient séparées de 12 m lors de mesures qui étaient faites dans un intervalle de un milliardième de seconde. Cela impliquait que la mystérieuse influence aille au moins quarante fois plus vite que la lumière. Mais la mécanique quantique prédit que l'influence est instantanée quelle que soit la distance qui sépare les deux particules. En effet, on peut considérer qu'il s'agit d'un seul et même objet, même si les deux particules se trouvent dans deux galaxies différentes. Mais on ne peut mesurer un temps nul, par contre, rien n'empêche d'éloigner les deux détecteurs. Nicolas Gisin a réussi, en 1998, à l'université de Genève, l'expérience sur une distance de 10 km avec un résultat de mesures faites dans le même milliardième de seconde. Pour le grand public (et aussi des physiciens non spécialistes), la non-localité était devenue vraiment un phénomène macroscopique qui "sortait du laboratoire". L'influence à distance était dans cette expérience, non plus 40 fois, mais au moins 6 millions de fois supérieure plus rapide que la lumière.


3) La non-localité dans la panoplie des agents secrets?








unige.ch -la seconde révolution quantique
Abner Shimony a un jour écrit que le test du paradoxe EPR est une "expérience de métaphysique pure". Des physiciens théoriciens comme lui ou Bernard d'Espagnat affirmaient dans les années 1980 "qu'il n'y aurait aucune application pratique à la non-localité". Mais rappelons nous qu'en 1960, lors de son invention, le laser était considéré comme une "solution en quête de problème" puisque personne ne semblait pouvoir imaginer d'application à cette invention. Pour la non-localité, il semble maintenant que des applications pratiques pourraient voir le jour dans un avenir proche.
La plus immédiate concerne la cryptographie. On a beaucoup écrit sur la cryptographie: voir Simon Singh (Histoire des codes secrets: de l'Egypte des pharaons à l'ordinateur quantique) ou David Kahn (The Code Breakers: The Compréhensive History of Secret Communication from Ancient Times to the Internet). La question du chiffrement des messages secrets a joué un grand rôle dans l'histoire. Depuis toujours, l'homme cherche à mettre au point des méthodes de communication  qui puissent résister aux oreilles indiscrètes. La cryptographie est l'une des disciplines de la cryptologie s'attachant à protéger des messages (assurant confidentialité, authenticité et intégrité) en s'aidant souvent de secrets ou clésElle est utilisée depuis l'Antiquité, mais certaines de ses méthodes les plus importantes, comme la cryptographie asymétrique, datent de la fin du XXè siécle. Alan Turing, l'un des fondateurs de l'informatique, décrypta le système Enigma par les allemands lors de la Deuxième Guerre Mondiale, ce qui fut l'un des tournants
de cette guerre. La mécanique quantique joue maintenant un rôle fondamental dans la bataille entre celui qui cherche à crypter et la camp adverse qui cherche à comprendre malgré tout la teneur des messages chiffrés. L'informaticien Peter Shor a démontré en 1994 qu'une application judicieuse de la mécanique quantique, "cousine" de la non-localité, permettrait en principe de casser les méthodes cryptographiques actuellement utilisées sur internet pour protéger des informations confidentielles telles que les N° de cartes de crédit. Mais, heureusement(?), nous ne disposons pas encore de la technologie qui serait nécessaire pour réaliser l'ordinateur quantique qui serait en mesure de réaliser en pratique "l'algorithme de Shor". Se pourrait-il que la mécanique quantique marque un jour la victoire définitive du camp des briseurs de code? En fait, c'est exactement l'inverse qui s'est produit. En effet, dix ans avant la découverte de Shor, le physicien américain Charles H. Bennet (IBM) et l'informaticien Gilles Brassard (université de Montréal) ont présenté une utilisation de la mécanique quantique qui permet d'établir une communication dont on peut démontrer qu'elle est inviolable (voir "cryptographie quantique" et "l'art du secret"). Contrairement à l'ordinateur quantique qui demeure encore aujourd'hui de l'ordre du rêve conceptuel, la cryptographie quantique elle, est réelle et disponible commercialement (Sociétés commerciales: hitech.bfh.ch/fr -id_quantique_sa    magictech.com.pk). Ce sont donc bien les faiseurs de code qui gagnent, et ce, pour l'éternité! 
La cryptographie quantique réalise un objectif dont le mathématicien Claude Shannon, père de la théorie de l'information avait démontré l'impossibilité: "permettre à deux individus de communiquer de façon strictement confidentielle même s'ils ne disposent pas au préalable d'un code secret aussi long que le message qu'ils désirent échanger." Shannon ne s'était pas trompé, il avait pris pour acquis que le moyen de communication devait obéir aux lois de la physique classique.
Charles H. Bennet et Gilles Brassard utilisaient en fait, dans leur principe mis au point originellement en 1984, non le principe de non-localité, mais le principe d'incertitude de Heisenberg. C'est le physicien anglais Artur Eckert qui a découvert en 1991 une façon de mettre en oeuvre la principe de non-localité à des fins cryptographiques. La cryptographie, tant classique que quantique, se base sur la notion de clé.




Qu'est-ce que la clé? Commençons par vouloir transmettre un seul bit d'information confidentielle (le message "oui" ou le message "non". Si les participants partagent en secret un bit aléatoire (0 ou 1), une façon de procéder consiste à envoyer le message tel quel si le bit est 0, mais à l'inverser si le bit est 1. Le receveur légitime, qui connait le bit utilisé par l'envoyeur, sera en mesure de déchiffrer le message correctement. Mais un espion qui ne prend connaissance que du "oui" ou du "non", ne saura pas s'il convient d'en inverser le sens. C'est ce bit secret qui est appelé la "clé".  On peut généraliser le processus à un message de longueur arbitraire si l'envoyeur et le receveur disposent au préalable d'une clé secrète aléatoire qui soit aussi longue que le message à transmettre. Ce que Claude Shannon a démontré, c'est qu'il n'y a pas de façon plus économique ... dans un monde classique! Mais on peut se demander de quelle façon une telle clé pourra être échangée sans être comprise par l'ennemi. Par la valise diplomatique? Mais comment s'assurer que le diplomate est incorruptible? De plus, un tel système n'est pas utilisable à l'ère d'internet, vu le très grand nombre de personnes ayant besoin d'échanger des données confidentielles.
C'est l'expérience EPR qui va fournir le moyen de transmette une telle clé. Supposons que je partage une suite de particules EPR avec un correspondant, et que je mesure les miennes, avec ce résultat +--+-+++--+-+--+----. Alors, je sais que mon correspondant, s'il mesure le résultat de son côté, obtiendra lui aussi: +--+-+++--+-+--+----. Alors, nous disposerons d'une clé commune qui peut être utilisée de façon classique pour envoyer un message confidentiel (tout comme si on était sur le téléphone rouge). En effet, ces 0 (- = 0) et ces 1 (+ = 1) sont totalement aléatoires, puisque fournies par la nature elle-même. Comme ils changent tout le temps, notre message est indéchiffrable. Mais d'où vienne ces particules? Je les produis chez moi et je transmets une particule de chaque paire à mon correspondant grâce à une fibre optique si j'utilise des photons pour transmettre l'information quantique. Mais le point faible pourrait être que l'ennemi se branche sur la ligne sur laquelle circulent ces particules quantiques afin d'en soutirer de l'information. C'est là que la loi de la nature nous protège et c'est la meilleure garantie: il est impossible de se brancher sur ma fibre sans détruire la non-séparabilité. Alors, plutôt que d'être gourmand et utiliser toutes les particules pour générer la  clé, il faut en sacrifier quelques unes pour vérifier qu'elle donnent lieu aux corrélations prévues dont Jonh Bell a démontré l'impossibilité dans un monde classique. Si elles ne sont pas maintenues, nous j'aurai la preuve d'une tentative de piratage. Dans le cas contraire, je saurai que je peux utiliser la clé obtenue en mesurant les particules qui n'ont pas été sacrifiées au test de Bell. Un espion pourra certes empêcher le piratage en continu, mais il ne pourra pas apprendre le contenu de mon message confidentiel car je n'essaierai pas de le transmettre tant que je n'aurai pas été certain de l'absence de piratage de ma clé secrète.


4) Le temps n'existe pas.





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strange-univers.over-blog.com -le temps n'existe pas
Il s'agit d'une autre expérience de  Nicolas Gisin  dans le même laboratoire à l'université de Genève d'après une idée de Antoine Suarez. Il s'agit d'une expérience de non-localité avec des appareils en mouvement. Le choix de la valeur de la polarisation d'un photon ("+" ou "-"), se fait dans ce cas dans l'appareil de mesure, au moment de cette dernière (on vu que cette valeur ne préexiste pas). Mais pour établir le moment de l'arrivée du photon, il faut déterminer l'horloge avec laquelle on mesure le temps (Il est naturel d'utiliser l'horloge associée aux appareils où le choix se fait).Si les appareils sont en repos l'un par rapport à l'autre, il n'y a qu'une horloge et le choix d'un côté se fait quelques picosecondes avant le choix de l'autre côté (les fibres qui amènent les photons de la source aux appareils de mesure sont coupées avec une erreur de l'ordre du mm). On peut dire alors que l'évènement ayant eu lieu avant dans le temps est la cause de l'autre. On reste fixé sur un modèle de causalité dans le temps.
mais si en revanche, les appareils de mesure sont en mouvement relatif l'un par rapport à l'autre, alors le temps est mesuré par deux horloges différentes. En choisissant convenablement le mouvement des appareils et les distances, on peut créer une situation où chaque choix se fait avant l'autre, car le temps du choix est mesuré par l'horloge de l'appareil correspondant. Si les corrélations pouvaient être expliquées en termes d'avant et d'après pour un observateur qui accompagnerait l'appareil avec son mouvement, les corrélations devraient disparaître, car chaque choix ayant lieu en premier, ne devrait pas tenir compte de l'autre. Pour chaque appareil, l'autre mesure n'a pas encore eu lieu. Il ne peut être renseigné, même de façon instantanée sur un évènement qui n'existe  pas encore. Mais, même dans cette situation, la non-localité existe toujours. Jusqu'à maintenant, les expériences que nous avons citées prouvaient que l'interaction EPR se jouait de l'espace. Dans celle-ci, elle se joue également du temps. Ce n'est pas surprenant, puisque espace et temps sont liés.Mais ce qui est une surprise, c'est que cette expérience rend impossible toute interprétation en termes de causalité temporelle. Il est maintenant difficile de décrire cette expérience de la façon neutre que nous avons employée jusqu'ici, en parlant d'influence comme le faisait Bell. Quel est l'évènement cause? l'évènement effet? En suivant Jean Staune, "il faut plutôt penser aux corrélations comme un effet dont la cause est un principe ou agent non matériel au-delà de l'espace-temps. Pour ce agent, les particules, bien que localisées à l'intérieur des détecteurs, forment un seul objet au-delà de l'espace. La "non-séparabilité" paraît l'emporter sur le "non-localité". Comme le dit Antoine Suarez, "dans le monde quantique, il y a des choses qui passent, mais le temps, lui, ne passe pas". 


lienswikipedia.org -Histoire des codes secrets. De l'Égypte des pharaons à l'ordinateur quantique
esarchivesdusavoirperdu.over-blog.com
wikipedia.org Machine de Turing
wikipedia.org -Algorithme_de_Shor
video.google.fr Intrication quantique : la distance n'existe pas, rien n'est séparé !
apprendre-en-ligne.net -Prototype de Bennett et Brassard construit en 1989 au laboratoire de IBM
unige.ch -la seconde révolution quantique
bibmath.net -La cryptographie quantique    wikipedia.org -Cryptographie_quantique
iml.univ-mrs.fr -Cryptographie quantique : des concepts aux applications
physique.quantique.free.fr -L'ordinateur et la cryptographie quantique
techno-science.net -Cryptographie quantique       cnrs.fr -Photons uniques et cryptographie quantique
physique.ens-cachan.fr -Cryptographie quantique Réalisations expérimentales (cadres images)
futura-sciences.com -l'ordinateur quantique     astrosurf.com -l'ordinateur quantique
rtflash.fr -L'ordinateur quantique va révolutionner l'informatique
techno-science.net -l'ordinateur quantique
wikipedia.org -Théorie de l'information     wikipedia.org -Mécanique quantique matricielle
strange-univers.over-blog.com Le temps n'existe pas     dialogus2.org -L'existence du temps
espritscience.blogspot.fr -l'espace des mesures (articles de suarez)
impmc.jussieu.fr -acoustique picoseconde
doublecause.net -La Double Causalité Une Théorie de la Synchronicité
unige.ch -les photons dans tous leurs états


5) La téléportation... ça marche!

techno-science.net -la boite à photons (serge haroche)
Lorsque je voyais les épisodes de la série Star Trek, je n'imaginais pas qu'un jour la téléportation soit réalisable.  Bien sûr on n'en n'est pas encore à téléporter des objets de taille macroscopique. Mais en 1993, lorsqu'un groupe de scientifiques, parmi lesquels les canadiens Gilles Brassard et Claude Crépeau publie, dans la prestigieuse Physical Rewiew Letters un article intitulé "Téléportation quantique utilisant les Canaux Einstein-Podolsky-Rosen", il s'avéra que ce qui semblait impossible devint possible. Ils démontrèrent que la connexion non séparable qui relie deux particules peut être utilisée pour téléporter, non pas des particules, mais les propriétés des particules. 
Résumé de l'expérience: 
"-On met deux particules reliées par la non-séparabilité dans deux "boites magiques" (effectué par exemple dans le laboratoire de Jeff Kimble à Caltech): à l'intérieur, un champ retient prisonnière la particule, l'empêchant de rencontrer tout atome pendant plusieurs jours. Cette absence d'interaction préserve la connexion entre les deux deux particules.
-Vous envoyez l'une des boites sur Mars. 
-Vous ouvrez la boite et vous y faites entrer une seule et unique particule de Mars que vous avez sélectionnée au préalable. 
-Vous faites une mesure sur le couple "particule de Mars + particules non séparable venant de le Terre". 
-Le résultat de la mesure est communiqué à la Terre (par un signal normal allant à la vitesse de la lumière.
-On peut alors utiliser sur Terre ce résultat pour faire une opération qui va transformer la particule restée sur Terre en une copie de celle que sa jumelle a rencontrée sur Mars.
-Vous avez maintenant dans votre laboratoire une particule qui a les mêmes propriétés que qu'une particule de Mars et vous pouvez faire des expériences sur elle comme si elle venait de Mars."
Dès 1997, Anton Zeillinger, à Innsbruck et Francesco De Martini à Rome, effectuèrent les premières téléportations quantiques, et en 2004, la téléportation est elle aussi sortie du laboratoire: Anton Zeillinger, désormais à Vienne, a réalisé une téléportation de 600 m. de distance entre des appareils situés sur les deux rives du Danube. Maintenant, (mai 2012), "l’équipe d’Anton Zeilinger (Institut d’optique et d’information quantique à l’université de Vienne) vient de présenter une étude affirmant qu’ils ont démontré une "téléportation quantique" sur une distance de 143 km dans les îles Canaries. Si elle est confirmée, ce record de distance fixe un nouveau palier dans l’univers de la téléportation quantique et ouvre également la voie pour un futur réseau quantique globale destinée aux communications sécurisées par satellite".
La téléportation existe, mais que peut-on faire avec? On ne peut pas l'utiliser pour téléporter des objets, car on ne peut téléporter que les propriétés des objets. Pour le moment, on ne peut donc envisager de l'utiliser pour le voyage dans les étoiles. Mais les applications sont possibles dans le domaine de la sécurisation de l'information.

6) Un virus peut-il être quantique?




La décohérence donne une limite supérieure à la taille des objets pouvant se comporter comme le chat de Schrödinger. Un électron, un atome, sous leur forme ondulatoire, le peuvent comme le montre l'expérience des fentes de Young. En 2001Anton Zeilinger venait de réussir  l'expérience des fentes de Young avec des molécules de fullerène C60. Cela veut dire qu'une molécule de 60 atomes était passée par les deux fentes à la fois.  Puis en 2004, il a réussi avec une molécule de 256 atomes. Plus la taille des objets qu'il s'agit de faire passer par les deux fentes à la fois augmente, plus les difficultés paraissent insurmontables à cause de la décohrérence. Le rêve de Zeilinger serait de réussir l'expérience avec... un virus. S'il y parvenait, cela aurait une portée symbolique et théorique énorme. Symbolique, car il serait démontré qu'une entité quasi-vivante, le virus, peut connaitre un état quantique. Théorique, car la preuve serait faite que la physique quantique a son mot à dire dans le domaine de la biologie. C'est en tout cas une affaire à suivre: futura-sciences.com -Après le chat, voici le virus de Schrödinger !

liens: wikipedia.org -Téléportation quantique    neocobalt.free.fr -Téléportation, science-fiction ou réalité
zerna.free.fr -la téléportation quantique, une révolution physique
online.physics.uiuc.edu -Teleporting an Unknown Quantum State Via Dual Classical and Einstein‐Podolsky‐Rosen Channels
reynal.ensea.fr -la téléportation quantique (anton zeilinger)
college-de-france.fr -serge haroche COURS    techno-science.net -la boite à photons (serge haroche)
Norbert Wiener    Serge Haroche
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