Chat de Schrödinger : explication en termes simples

Lorsqu'on entend parler pour la première fois du « chat de Schrödinger », de nombreuses questions se posent : « Est-ce une expérience réelle ? Pourquoi parler d’un chat et d’une boîte en physique ? Un chat peut-il être à la fois vivant et mort ? »

Dans cet article, nous allons expliquer ce qu'est cette célèbre expérience de pensée, pourquoi elle est si importante en physique quantique et comment cette idée peut nous être utile dans la vie quotidienne.

 

En bref : l'auteur et le sens de l'expérience

Le personnage principal de cette histoire est Erwin Schrödinger, un physicien autrichien et l’un des fondateurs de la mécanique quantique. En 1935, il a imaginé une situation hypothétique avec un chat dans une boîte pour démontrer la bizarrerie des lois quantiques lorsqu'on essaie de les appliquer à de grands objets, et pas seulement à de minuscules particules.

Imaginez donc :

1. Il y a une boîte opaque contenant un chat vivant.
2. Dans la boîte se trouve une source radioactive avec une probabilité de 50 % de se désintégrer (c’est-à-dire qu’elle peut fonctionner ou non pendant un certain temps).
3. Un détecteur qui capte la désintégration déclenche un mécanisme : si la désintégration se produit, une fiole de poison se brise et le chat meurt. Si la désintégration ne se produit pas, le chat survit.
4. La boîte est fermée, et personne ne peut regarder à l'intérieur.

Selon les lois de la mécanique quantique (si nous les prenons « littéralement »), à l'intérieur de la boîte, le chat est dans un « état suspendu » — à la fois vivant et mort jusqu'à ce que nous ouvrions le couvercle et regardions. Cela semble absurde, mais c'est précisément là que réside le paradoxe : lorsqu'il s'agit de microparticules, une telle « superposition » (deux états à la fois) est normale. Mais appliquer cela à un chat semble déjà trop étrange.

 

Pourquoi le chat peut-il être à la fois vivant et mort ?

En physique quantique, il existe un concept appelé superposition. Cela signifie qu'une particule (par exemple, un électron) peut se trouver dans plusieurs états en même temps tant que nous ne mesurons pas où elle se trouve et dans quelle configuration. Mais un chat n'est pas une particule microscopique, n'est-ce pas ? En fait, c'est précisément sur ce contraste que repose l'idée de Schrödinger : il voulait montrer à quel point il est illogique d'appliquer les lois quantiques à de grands objets de notre vie quotidienne.

Tant que la boîte est fermée, nous ne savons pas si le mécanisme a fonctionné ou non. Du point de vue des mathématiques de la mécanique quantique, il existe une probabilité que le chat soit vivant et une autre qu’il soit mort. Jusqu'au moment où nous regardons effectivement à l'intérieur, on peut théoriquement dire que le chat « existe » dans les deux états. Mais dès que nous ouvrons la boîte, nous voyons immédiatement un état précis (le chat est soit vivant soit mort).

 

Quel est le paradoxe ?

Dans le monde ordinaire, les choses se produisent ou non. Un chat ne peut pas être « à moitié vivant ». Mais dans le monde quantique, des choses apparemment impossibles — comme la présence d’une particule en deux endroits en même temps — se produisent constamment. Le « paradoxe du chat de Schrödinger » nous rappelle que les effets quantiques ne s'inscrivent pas toujours dans la logique de notre expérience quotidienne.

Les scientifiques expliquent différemment pourquoi nous ne voyons pas de telles « bizarreries » autour de nous :

• L'interprétation de Copenhague affirme : « le système choisit un état défini au moment de l'observation ».
• L'interprétation des mondes multiples suggère que toutes les variantes se réalisent dans des mondes parallèles. Dans l’un, le chat est vivant, dans l’autre — non.
• La décohérence indique que l’interaction avec l’environnement « efface » les effets quantiques, les transformant en événements familiers.

Pas besoin de plonger dans les subtilités — l’important est de comprendre que le chat de Schrödinger a été inventé pour montrer que la physique quantique se comporte très différemment de ce à quoi nous sommes habitués dans la réalité.

 

Que nous apporte-t-il ?

À première vue, il est difficile de comprendre comment un « chat mythique » peut nous aider dans la vie. Pourtant, voici quelques idées intéressantes à ce sujet.

 

Savoir vivre avec l'incertitude

Le chat de Schrödinger symbolise une situation où l’issue est incertaine jusqu'au dernier moment. Dans la vie, nous sommes aussi souvent dans un état « je ne sais pas si ça marchera ou non ». Parfois, il suffit d'accepter que sans action concrète, nous ne saurons jamais si « le chat est vivant ou mort ».

 

Ne pas s'enfermer dans un seul scénario

La mécanique quantique suppose de nombreux chemins possibles d'évolution. Cela nous rappelle que dans la vie aussi, il n'y a souvent pas de « seule option correcte ». Il peut toujours y avoir des alternatives et des plans de secours.

 

Agir plutôt que de réfléchir indéfiniment

Si nous avons constamment peur d’ouvrir la « boîte » par crainte d’un échec, nous resterons suspendus sans connaître le résultat. Parfois, il faut simplement faire un pas en avant, aussi effrayant que cela puisse paraître.

 

Faits intéressants

1. Schrödinger n'aimait pas les chats ? Un mythe répandu dit qu'Erwin Schrödinger « maltraitait » les chats. En réalité, son expérience n'a jamais été réalisée — c'était un modèle purement théorique, conçu pour démontrer les paradoxes de la théorie quantique. Schrödinger a utilisé un chat simplement comme exemple d'une créature bien compréhensible pour tous, dans une situation complètement absurde du point de vue du bon sens.
2. Erwin Schrödinger et sa contribution. Il est connu non seulement pour son chat, mais aussi pour son équation qui décrit le comportement ondulatoire des particules. Elle est considérée comme l’une des « pierres angulaires » de la mécanique quantique.
3. Application dans les technologies quantiques. Le principe de superposition (lorsqu'un système peut être dans de nombreux états à la fois) est activement utilisé dans le développement des ordinateurs quantiques, qui promettent d'être beaucoup plus puissants que les ordinateurs classiques.
4. Lien avec l'interprétation des mondes multiples. Dans l’interprétation « multivers » de la mécanique quantique, proposée par Hugh Everett, on considère qu’à chaque mesure, l’Univers « se divise » en plusieurs réalités parallèles. Ainsi, dans l’un des mondes, le chat sera vivant, et dans l’autre — mort. Cette idée a longtemps été perçue comme de la science-fiction, mais elle est maintenant prise au sérieux, avec des tentatives d’en trouver des preuves expérimentales ou des réfutations.
5. Expériences avec des systèmes macroscopiques. Les scientifiques expérimentent depuis longtemps avec des effets quantiques, en les appliquant non seulement aux photons et aux électrons, mais aussi à des objets plus grands (comme des molécules ou des « petits tambours » en nanomatériaux). Bien qu'aucun chat ne soit enfermé dans une boîte, de telles expériences aident à comprendre jusqu'à quelle taille la « bizarrerie » du monde quantique peut s’étendre.
6. Pop culture et mèmes. Le « chat de Schrödinger » est devenu une véritable icône dans la culture populaire, souvent mentionnée dans les films, séries, mèmes et livres. Par exemple, on peut le voir dans la série scientifique et populaire « The Big Bang Theory », ainsi que dans de nombreuses histoires de science-fiction où il est question d’univers parallèles et de phénomènes quantiques.

 

Extrait de « The Big Bang Theory »

Une des interprétations les plus récentes de l’expérience de pensée de Schrödinger est le récit de Sheldon Cooper, personnage de la série « The Big Bang Theory » (« Théorie du Big Bang »), qu'il explique à sa voisine Penny, moins éduquée.

Dans cet épisode court, les personnages de la série discutent du « chat de Schrödinger » lors d'une conversation détendue — évidemment avec l’humour caractéristique de cette série. À travers ce paradoxe, ils essaient de comprendre les relations et comment l’incertitude peut influencer les décisions importantes dans la vie. Cet extrait montre comment un concept scientifique peut devenir un outil pour parler d’amour, d’amitié et d’expériences personnelles.

 

Le « chat de Schrödinger » est un exemple frappant de la manière dont la science peut bouleverser notre perception habituelle du monde. Il montre que parfois, les faits de la réalité peuvent être plus étranges qu'ils ne le semblent. Pour nous, cela peut devenir un symbole qu’il est parfois impossible de savoir comment les choses se passent tant que nous n’agissons pas concrètement.

Alors, si dans votre vie il y a une « boîte » que vous avez peur d’ouvrir, il est peut-être temps d’arrêter de vous torturer avec des suppositions et de jeter un coup d'œil à l'intérieur. Car c'est ainsi que nous découvrons vraiment quelle option est devenue réalité.

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