Pour conclure | chatdeschrodinger

Erwin Schrödinger, grâce à son expérience de pensée à donc soulevé de nombreuses interrogations et a su démontrer que certaines lois de la physique quantique émises par l'Ecole de Copenhague, « totalement burlesques » selon le scientifique, posent des paradoxes et ne peuvent particulièrement pas s'appliquer au monde macroscopique. Ainsi, grâce à l'exemple concret et accessible du chat, le physicien nous montre certaines absurdités ; même si son expérience est confrontée à certaines limites et contestations. L'Ecole de Copenhague et les physiciens appartenant au courant de pensée positiviste, comme Niels Bohr ou encore Stephen Hawking, répondent à cette réfutation en déclarant que les lois quantiques n'ont pas à décrire la réalité à notre échelle, elles ne sont que des mathématiques et doivent le rester, afin de calculer et prédire le résultat d'une expérience. La théorie des univers multiples d'Everett apporte une autre interprétation des lois quantiques, qui alors représenteraient totalement la réalité. C'est la théorie avec laquelle la plupart des physiciens, non positivistes et non convaincus par la théorie de la décohérence, sont en accord. Il y a donc confrontation entre anti-réalisme, auquel appartiennent les positivistes, (qui affirment que les lois quantiques ne sont que mathématiques) et Schrödinger (qui lui fait intervenir la pensée) et réalisme, auquel appartient la théorie des univers multiples. Leur point commun reste cependant qu'il n'y a aucune modification des lois quantiques.

Cette expérience intrigue, et, plus de 70 ans après l'imagination du protocole, il n'y a pas de solution à proprement parler ; plutôt des théories, qui subsistent. On a pu montrer ainsi que l'expérience du chat de Schrödinger possède plusieurs solutions et qu'on ne peut pas interpréter les issues de celle-ci d'une seule manière.

CONCLUSION

En outre, le chat de Schrödinger semble aujourd'hui être une icône moderne qui a inspiré plusieurs ouvrages, interrogations et ce, dans de nombreux domaines. Effectivement, de nombreux artistes se sont inspirés du fameux paradoxe, comme Robert Anton qui a écrit le roman de science-fiction Schrödinger's cat trilogy, ou John Gribbin qui a rédigé un autre livre sur la physique quantique : In search of Schrödinger's cat. Aussi, plusieurs musiciens et personnalités du spectacle se sont emparés de l'expérience, comme le groupe français Art Zoyd, qui a écrit une chanson intitulée « Le Chat de Schrödinger », sur laquelle la chorégraphe Karole Armitage a imaginé un ballet. La poésie (Armand Gatti, « Les Chats de Schrödinger ») et le théâtre (Le Chat de Schrödinger, Norbert Aboudarham) ont eux aussi été marqués par le paradoxe créé par le physicien autrichien.

SYNTHÈSES PERSONNELLES

INTRODUCTION

Tout au long de l’année, élèves de première, nous avons été conviés à réaliser des travaux personnels encadrés. Pour ce, j’ai, avec ma camarade Katharina Blum (en classe de 1s2), travaillé sur le sujet du paradoxe du chat de Schrödinger ; s’inscrivant dans le thème de « l’aléatoire et le prévisible ». Ainsi ; nous avons eu l’occasion d’explorer deux matières : la physique-chimie et les mathématiques. Je vais premièrement évoquer la phase de choix du sujet et de la problématique avant de m'intéresser à la démarche de travail et aux difficultés rencontrées puis conclure sur un bilan personnel et collectif.

DIFFÉRENTS CHOIX ENTREPRIS

Nous avons décidé de nous pencher sur ce sujet après que ma camarade l’ait évoqué presque spontanément après avoir réfléchi durant un Brainstorming au thème « l’aléatoire, l'insolite et le prévisible » ; même si nous avons hésité avec d’autres centres d’intérêts, au début, du moins comme les trous noirs, la recherche d'une nouvelle Terre ou les expéditions spatiales. Ainsi, après quelques recherches ; je me suis rendu compte que cette expérience de pensée, presque philosophique, m’a fasciné particulièrement. D’un commun accord nous avons donc décidé d’étudier l’expérience du physicien autrichien. Après de nombreuses recherches, nous avons pu nous apercevoir que l’interrogation la plus adaptée serait la suivante : « En quoi Schrödinger a-t-il tenté de démontrer l'absurdité de la physique quantique dans le monde macroscopique ? », puisqu’elle s’inscrit totalement dans les résultats de nos observations. En effet, nous étions intrigués par la raison derrière cette expérience de pensée, c'est à dire réfuter des théories dominantes à l'époque. Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes d'abord intéressés à l'éminent Erwin Schrödinger, avant d'évoquer l'expérience en détail puis ses conséquences. Ensuite, il nous est paru presque évident de créer un site internet pour qu’il soit le support de notre TPE, puisque même s’il est aujourd’hui fréquemment utilisé, c’est un moyen moderne et assez ludique pour appuyer notre présentation, selon moi.

DÉROULEMENT DU TRAVAIL

Notre travail a principalement consisté en la lecture d’articles sur internet, dans des magazines, des manuels et des livres. En effet ; nos recherches ont abouti en l’étude de ses documents ; documents que nous avons obtenu grâce à l’utilisation de BCDI et de moteurs de recherches sur le net, majoritairement. Malheureusement, nous n’avons pas pu interroger un expert en physique quantique ou une personne passionnée par cette dernière, mais grâce à des vidéos explicatives et à de nombreux articles de presse ; nous avons pu construire un dossier cohérent, petit à petit. Souvent, les documents qui se sont imposés à nous étaient très intéressants et enrichissants mais quelques fois, ils étaient trop détaillés ou ils comportaient des explications trop compliquées et inadaptées à notre capacité de compréhension ; nous avons donc naturellement décidé de ne pas conserver ceux-ci pour la suite du travail. Le but n’étant sûrement pas de recopier les différents articles, il était fondamental pour nous de comprendre les documents pour finalement pouvoir expliquer le paradoxe de façon claire le jour de l’oral. De plus, nous avons partagé le travail et, selon nos capacités, nous avons divisé le plan pour que chacun de nous puisse se concentrer sur des centres d’intérêts plus précis. Ainsi, j’ai pu étudier la biographie d’Erwin Schrödinger, le principe et les différentes interprétations possibles de l’expérience, le paradoxe EPR ou encore les expériences contemporaines inspirées du fameux paradoxe. J’ai aussi su conseiller Katharina et j’ai activement pris parti dans la construction du site internet puisque c’est quelque chose qui m’a beaucoup intéressé, et je suis plutôt fier du résultat final. Selon moi, les principales difficultés rencontrées ont été de comprendre certains aspects techniques de la physique quantique et de ses ambiguïtés ; mais grâce à l’aide de professeurs ; nous avons pu avancer. La gestion du temps a aussi été un problème, mais d’une ampleur moindre.

BILAN

Finalement ; ce travail m’a appris beaucoup de choses non seulement sur la physique quantique (dont j’ignorais presque tout) comme le fait que plusieurs courants de pensées débattaient sur la justesse et l'utilité des lois de la physique quantique notamment par rapport à la notion de superposition d'états ; mais aussi sur la manière d’organiser mon temps en vue de réaliser un projet aussi important. J’ai malgré tout aimé réaliser ce type de travail ; il m’a permis de m’impliquer dans un projet et d’avoir un but. J’ai en effet trouvé dans ce dossier une manière d’apprendre par moi-même, en étant motivé pour finir et rendre un travail de bonne qualité. Je pense que si j’avais à travailler une nouvelle fois sur les TPE, je choisirais peut-être un sujet plus abordable et je réfléchirais davantage à la forme de la production finale pour qu’elle soit peut-être plus originale. Katharina et moi avons apprécié travailler ensemble sur un projet aussi important et, malgré quelques difficultés, nous avons réussi à créer un travail relativement complet, selon nous. Ce dossier nous a appris à nous impliquer en surmontant les différents problèmes rencontrés.

CONCLUSION

Je suis donc assez satisfait et fier du travail que j’ai fourni tout au long de ces deux premiers trimestres durant lesquels nous nous sommes intéressés au Paradoxe du Chat de Schrödinger. J’ai aussi beaucoup apprécié de travailler avec Katharina puisque l’entente dans notre groupe est très appréciable. Je garde finalement un très bon souvenir de cette expérience qui m’a beaucoup appris sur la physique quantique et le microscopique monde qui nous entoure et qui m’a énormément aidé à comprendre le fonctionnement d’un travail de groupe s’étendant sur une longue période.

Lou-Aimé :

Katharina :

Introduction

Lors de la première séance commune de TPE en septembre, le groupe fût déjà constitué. En effet, Lou-Aimé et moi avions déjà décidé de travailler ensemble pour ce projet quelques mois auparavant, au vu de nos affinités. Nous avons décidé de traiter le sujet du chat de Schrödinger, en accord avec le thème « L'aléatoire, l'insolite, le prévisible », dont les disciplines concernées sont les mathématiques et la physique. Ainsi, je vais évoquer dans une première partie la phase de recherche et de choix du sujet, du thème et de la problématique, puis, dans une deuxième partie, m'intéresser à la démarche de travail, afin de conclure dans une troisième partie sur mon bilan personnel et le bilan collectif.

I – La recherche du sujet, du thème et de la problématique.

La recherche du thème et du sujet fut assez efficace : nous avions décidé de travailler sur le thème de « l'aléatoire, l'insolite, le prévisible » car il nous faisait notamment penser à des expériences et recherches scientifiques plus ou moins d'actualité, sur lesquelles nous souhaitions nous pencher. En outre, nous avons réalisé un brainstorming pour décider du sujet. Les différents centres d'intérêts comprenaient les expéditions spatiales récentes ou futures, telles que celle de la sonde Rosetta, de Mars ou de Pluton, ou encore la recherche d'une nouvelle Terre. Puis, j'ai évoqué l'expérience du chat de Schrödinger, dont j'ai plusieurs fois entendu parler dans des articles de presse et sur Internet. L'idée que le chat puisse être « à la fois mort et vivant » selon les lois de la physique quantique, comme le mentionnaient ces articles, m'intriguait, et intéressait aussi mon coéquipier, une fois lui avoir expliqué en quoi consistait cette expérience pour le moins étonnante. Après quelques hésitations entre plusieurs sujets, nous avions retenu celui-ci, et avions alors choisi les disciplines concernées, les mathématiques et la physique. La recherche de la problématique dura plusieurs semaines, et, au bout de celles-ci, nous nous étions arrêtés sur une problématique qui englobait ce que nous voulions traiter : « En quoi Schrödinger a-t-il tenté de démontrer l'absurdité de la physique quantique dans le monde macroscopique ? » En effet, nous étions curieux par rapport à la raison qui a poussé le scientifique a imaginer une telle expérience, c'est-à-dire les différents courants de pensée et théories de l'époque qui se confrontaient. Pour y répondre, nous nous sommes premièrement penchés sur la vie de Schrödinger et les courants de pensée scientifiques de son époque, puis sur l'expérience du chat en elle-même, pour finir sur ses conséquences dans le monde de la science.

II – Les démarches de travail entreprises.

Nous avons premièrement décidé de faire quelques recherches sur le chat de Schrödinger chacun de notre côté, sans répartition de tâches, afin d'avoir une vue d'ensemble sur le sujet. Après avoir mis en commun nos travaux, nous avons trouvé notre problématique, puis dégagé plusieurs axes pour y répondre. Mon travail consistait à lire des articles dans des magazines, sur Internet, et des livres, pour traiter des origines de l'expérience de pensée, qui comprenait des recherches sur les courants de pensée, de ses issues et des notions mathématiques qu'elle soulève et de la théorie des univers parallèles, celle-ci étant intrinsèquement liée au paradoxe du chat. Je me suis vite rendue compte, avec Lou-Aimé, que les différentes informations sur la physique quantique étaient parfois très complexes, donc nous n'avons sélectionné que celles que nous pouvions comprendre. Nous avons également reçu l'aide de nos professeurs. Nous voulions aller interviewer un professeur de physique d'université à Clermont-Ferrand, et peut-être faire des recherches en bibliothèque universitaire, mais par manque de temps, nous n'avons malheureusement pas pu faire cela. En ce qui concerne la forme de notre production finale, nous hésitions entre un magazine, une maquette, des affiches ou un site web. Nous avons finalement décidé de réaliser un site, car c'était une façon de créer une production originale et dynamique. Les principales difficultés rencontrées ont été la gestion du temps et la compréhension de certaines informations. En effet, nous avons mis du temps au début à nous fixer des objectifs chaque séance, mais petit à petit, nous avons su nous répartir les tâches de façon équitable et efficace. En outre, certaines notions de physique quantique, comme la superposition d'états ou la décohérence, ou encore l'essence des courants de pensée de ce domaine au XXe siècle, ont été difficiles à bien cerner pour pouvoir les restituer de façon claire. Je suis revenue plusieurs fois sur mes recherches et ai modifié quelques sous-parties, car après avoir lu de nouveaux articles qui ont approfondi ce que j'avais déjà noté, je me suis rendue compte qu'il manquait souvent l'évocation d'un concept, d'une idée, d'un exemple. J'ai alors découvert la raison pour laquelle Erwin Schrödinger a imaginé son paradoxe, qui résidait essentiellement en la confrontation de plusieurs idées, théories et courants de pensée positivistes imposés par l'Ecole de Copenhague, qui donne une interprétation standardisée de la mécanique quantique. Schrödinger a alors voulu les réfuter en démontrant qu'elle était absurde à notre échelle, même si le parti positiviste stipulait que les les lois quantiques n'avaient pas à décrire la réalité au niveau macroscopique.

III – Bilans personnel et collectif.

Les TPE ont été pour moi une expérience très enrichissante, intéréssante et qui a éveillé ma curiosité par rapport à certains domaines de la physique dont je ne savais que très peu. Les connaissances qu'ils m'ont apporté tout d'abord par rapport au sujet que nous avons, mon camarade et moi, traité me seront, utiles je pense dans mes études, puisque je veux étudier la physique. Ils m'ont également apporté un avant-goût des projets de groupe à réaliser dans un temps imparti, que je vais certainement refaire dans le futur. Ces travaux m'ont, en outre, permis de prendre des initiatives, à m'améliorer dans mon organisation et ma gestion du temps, mais j'ai aussi appris à créer un site web et à utiliser les différentes fonctions d'édition qu'il proposait. Ils m'ont permis de garder un but en tête afin de ne pas me décourager dans mes recherches, en raison de la complexité du sujet, et d'aller jusqu'au bout du projet. Pour conclure, Lou-Aimé et moi avons apprécié réaliser ce travail ensemble, et nous nous sommes très bien entendus tout au long des séances.