Le chat de Schrödinger

Le chat de Schrödinger est une expérience de pensée conçue par Erwin Schrödinger en 1935 pour dénoncer ce qu'il considérait comme une absurdité dans l'interprétation dominante de la mécanique quantique. En enchaînant la vie d'un chat à un seul événement quantique aléatoire, il a forcé une question que les physiciens débattent encore : si des systèmes microscopiques peuvent exister dans superpositions, pourquoi n'y voyons-nous jamais d'objets du quotidien ?

La configuration

Un chat est enfermé dans une boîte contenant un atome radioactif, un compteur Geiger et une fiole de poison. Si l'atome se désintègre, le compteur déclenche un marteau qui brise le flacon et tue le chat ; sinon, le chat vit. La mécanique quantique décrit l'atome non décomposé/décomposé comme une superposition, écrite

|ψ⟩ = (1/√2)( |pas de désintégration⟩|vivant⟩ + |décroissance⟩|mort⟩ )

Pris littéralement, cela couple la superposition de l'atome au chat, ce qui implique que le chat est lui-même dans une superposition de vivants et de morts jusqu'à ce que quelqu'un ouvre la boîte. Le point de vue de Schrödinger était que cette conclusion semble tout simplement ridicule – et que ce ridicule est un problème pour la théorie, pas pour le chat.

Le problème de la mesure

Le puzzle est authentique et porte un nom : le problème de mesure. L’équation de Schrödinger fait évoluer les états en douceur et ne sélectionne jamais, à elle seule, un seul résultat. Pourtant, chaque observation que nous faisons renvoie un résultat défini. Ce qui convertit une superposition de possibilités en un seul fait réel – et à quel point de la chaîne allant de l’atome au compteur, en passant par le chat et l’observateur – est exactement ce que dramatise l’expérience de pensée.

Comment les interprétations y répondent

Différentes interprétations de la mécanique quantique donnent différentes résolutions. Dans le Copenhague Selon ce point de vue, la mesure par un appareil macroscopique réduit la fonction d’onde à un seul résultat. Dans le plusieurs mondes interprétation, aucun effondrement ne se produit ; les deux branches sont également réelles et l'observateur se sépare simplement d'elles. Le cheval de bataille moderne est décohérence: un chat interagit constamment avec ~10²⁷ les molécules d'air, les photons et sa propre chaleur interne, de sorte que toute superposition de « vivants » et de « morts » s'échappe dans l'environnement et devient inobservable en une infime fraction de seconde. La décohérence explique pourquoi nous ne voir la superposition, bien que les interprétations diffèrent encore quant à savoir si un résultat est alors réellement sélectionné.

Une idée fausse courante

Le chat n’est pas « en superposition parce qu’aucun esprit conscient ne le regarde ». La conscience ne joue aucun rôle dans la physique ; une interaction avec tout système suffisamment complexe – le compteur Geiger seul – détruit déjà la délicate superposition par décohérence. Des expériences en laboratoire ont placé des atomes, des molécules et même de petits circuits supraconducteurs dans de véritables superpositions, mais la mise à l'échelle d'un chat macroscopique est empêchée par la décohérence et non par l'absence d'observateur.