Remise en cause de l’interprétation de Copenhague
Dans un article récent, Leonard Susskind, éminent physicien théoricien et directeur de l’Institut de physique théorique de Stanford, aborde une énigme majeure de l’interprétation de Copenhague en s’attaquant de front à l’éléphant dans la pièce du principal modèle de la physique des particules. L’étude commence par identifier l’une des principales lacunes de l’interprétation de Copenhague, à savoir qu’elle nécessite un observateur externe unique qui ne fait pas partie du système étudié. Cette exigence a conduit à une certaine confusion et à des incohérences logiques lorsqu’on tente de comprendre la relation entre la multiplicité des observateurs et le système observé. Il est évident que la situation requise par l’interprétation de Copenhague est intenable, car l’univers est rempli de sous-systèmes capables de jouer le rôle d’observateur, et il n’existe pas de véritable isolement d’un système qui lui permette d’évoluer indépendamment des « mesures ».
Une correspondance intéressante a émergé des recherches en physique impliquant le principe holographique, qui pourrait révéler un moyen pour la géométrie de l’espace-temps — qui est la force effective de la gravité — d’expliquer physiquement certains états de la théorie quantique. Dans la conjecture de la correspondance holographique, on trouve que les éléments d’une théorie quantique des champs de dimension inférieure sont équivalents à un espace volumique de dimension supérieure comportant la gravité. Si l’on considère un espace 5D, il sera délimité par une surface 4D. L’intérieur 5D peut servir de métrique pour décrire un certain type de géométrie de l’espace-temps (appelée espace anti-de Sitter), et la surface 4D peut être utilisée pour décrire une théorie quantique des champs (QFT) comme la théorie conforme des champs (CFT). Il a été découvert que lorsque deux systèmes quantiques, comme des particules, sont intriqués sur la surface de dimension inférieure décrite par la CFT, cela équivaut exactement à deux régions spatio-temporelles reliées par un pont d’Einstein-Rosen (ER) (également connu sous le nom de trou de ver) dans l’espace global de dimension supérieure délimité par cette surface. En QFT, les particules intriquées sont appelées « paires EPR », et la conjecture de la correspondance holographique est donc que les trous de ver ER sous-tendent l’état intriqué des paires EPR : c’est ce qu’on appelle le principe ER = EPR.
ER=EPR nous indique que le réseau immensément complexe de sous-systèmes intriqués qui constitue l’univers est également un réseau immensément complexe de ponts d’Einstein-Rosen.
Cette conjecture, si elle s’avère correcte, a des ramifications considérables pour l’ensemble de la physique, dont la moins négligeable n’est pas une description gravitationnelle quantique de l’intrication, mais elle pourrait aussi avoir le potentiel de résoudre des problèmes tels que celui de l’observateur. Le problème de l’observateur se manifeste à la fois en mécanique quantique, avec l’interprétation de Copenhague selon laquelle un observateur externe doit effectuer une « mesure » pour faire effondrer la superposition quantique d’une particule, et en relativité, car la distance et le temps sont différents pour des observateurs situés dans des cadres de référence inertiels différents. Pourtant, l’univers est rempli de sous-systèmes, dont chacun peut jouer le rôle d’observateur, et lorsque nous observons que le réseau immensément complexe de sous-systèmes intriqués (observateurs) est relié par la géométrie de l’espace-temps, nous pouvons clarifier la relation entre la multiplicité des observateurs et éliminer le solipsisme ainsi que l’anthropocentrisme de la théorie.
Le réseau unifié de mémoire spatiale
Dans l’article de recherche The Unified Spacememory Network, coécrit avec mes collègues Nassim Haramein et l’astrophysicienne Dr. Amira Val Baker, nous approfondissons ce point sur la multiplicité des observateurs, ou « sous-systèmes », afin de poser les bases d’une discussion sur un modèle ontologique de la physique de la conscience, tout en mettant en lumière certaines incohérences logiques de la mécanique quantique de Copenhague.
Dans le manuscrit de l’USN, Haramein et alia déclarent :
Il se trouve que l’étude de la nature de la conscience est inextricablement liée à l’exploration de la nature de la réalité. Cela est illustré par l’adage séculaire : « Si un arbre tombe dans la forêt et que personne n’est là pour l’entendre, fait-il un bruit ? ». Jusqu’à quel point la réalité objective dépend-elle de l’observateur ? Il est clair que la chute de l’arbre génère des ondes de pression mécaniques dans l’air ambiant, qui représentent l’état physique objectif de la sensation que nous appelons « son » et qui existent indépendamment de la présence d’un être humain pour convertir ces ondes de pression en expérience subjective du son.
Modèles ontologiques de la conscience et de la réalité
Pourtant, cette question a refait surface sous la forme du chat de Schrödinger, formulée en partie pour illustrer la nature non physique du modèle de Heisenberg-Bohr de la théorie quantique, également connu sous le nom d’interprétation de Copenhague, qui demeure le modèle prédominant en mécanique quantique. Ces modèles sont nés des tentatives d’interprétation des mécanismes physiques de la célèbre expérience de la double fente, que certains physiciens estimaient inexplicable dans le cadre classique. Cependant, des études expérimentales récentes ont mis en évidence une interprétation différente de l’expérience de la double fente, basée sur la dynamique des fluides dans les systèmes classiques.
L’interprétation de Copenhague a conduit à l’idée typique selon laquelle l’observateur et l’observé peuvent être considérés comme isolés du système auquel ils appartiennent—c’est-à-dire de tous les autres cadres—dans la mesure où leur relation définit la réduction de l’amplitude de probabilité (l’effondrement de la fonction d’onde) en un événement défini. Dans ce modèle, la fonction d’onde décrivant la superposition des valeurs propres est interprétée comme une amplitude de probabilité, et une particule n’a pas d’existence physique réelle tant qu’elle n’est pas observée d’une manière ou d’une autre.
Plus récemment, Susskind a examiné l’interprétation de Copenhague et déclare :
Il est évident que l’interprétation de Copenhague ne peut pas être la dernière parole. L’univers est rempli de sous-systèmes, chacun pouvant jouer le rôle d’observateur. Les lois de la mécanique quantique ne prévoient pas de collapse de la fonction d’onde ; la seule chose qui se produit est que la fonction d’onde globale évolue de manière unitaire et devient de plus en plus entrelacée. L’univers est un réseau immensément compliqué de sous-systèmes entremêlés, et ce n’est que dans certaines approximations que nous pouvons identifier un sous-système particulier comme L’OBSERVATEUR.
– Leonard Susskind, Copenhagen vs Everett, Teleportation, and ER=EPR, 2016.
Ces récentes avancées, issues de Susskind, Haramein et d’autres physiciens de renom, peuvent être vues comme un retour au réalisme. En effet, s’il n’y a pas d’isolement véritable d’un système par rapport à la myriade de sous-systèmes susceptibles d’agir en tant qu’observateurs, l’interprétation de Copenhague, selon laquelle les particules n’existent que lorsqu’elles sont mesurées, devient obsolète. Une particule est toujours, d’une manière ou d’une autre, intriquée avec un autre système. Cette interaction constante signifie que les mesures, ou observations, ont toujours lieu, de sorte qu’il n’existe aucun moment où une particule n’existe que sous la forme d’une superposition abstraite, d’une forme d’onde purement mathématique sans position ni élan définis.
Dans les articles Quantum Gravity and the Holographic Mass, et plus récemment The Electron and the Holographic Mass Solution, le défi centenaire de décrire les solutions d’une théorie physique unifiée est abordé. Dans son essence la plus simple, la solution provient de la structure quantique et de la géométrie multiconnexe de l’espace-temps, où des fluctuations énergétiques discrètes à l’échelle la plus petite courbent l’espace-temps à un tel degré que la gravité quantique les lie en de minuscules trous noirs – qui sont les particules élémentaires qui composent la matière.
Une fois calculés avec les rapports holographiques des oscillateurs énergétiques discrets de l’espace-temps, des paramètres fondamentaux sont générés : c’est la première fois que les caractéristiques fondamentales de la physique sont dérivées des premiers principes. La masse, la charge, le spin, les forces électromagnétiques et de confinement sont toutes des manifestations de la géométrie du réseau de trous de ver à l’échelle de Planck et des rapports holographiques de l’espace-temps courbe – l’univers se déchiffre lui-même. Ces facteurs ne sont pas ajoutés en tant que paramètres libres, sans explication quant à leur source, et il n’est pas nécessaire de disposer de champs électromagnétiques, de Higgs et de couleur (QCD) distincts et indépendants – tous les domaines sont unifiés comme la géométrie quantique de l’espace-temps à connexions multiples ; la gravité quantique.
Nous voyons déjà comment la géométrie quantique de l’espace-temps holographique sous-tend de nombreux mécanismes et propriétés de la physique des particules. Le terrain était désormais prêt à aborder certains des aspects les plus perplexes de la théorie quantique, tels que l’intrication, la superposition et d’autres propriétés non locales de la mécanique quantique. Dans l’article Unified Spacememory Network, Haramein et son équipe de recherche décrivent la géométrie étendue des oscillateurs du vide à l’échelle de Planck et il est montré qu’il s’agit en fait de microtrous de ver.
Ce réseau de micro-trous de ver planckiens forme des réseaux d’enchevêtrement de tous les cadres spatiaux et temporels, liant essentiellement l’espace-temps. Dans cette approche, les particules se manifestent comme des configurations discrètes de l’espace-temps à l’échelle de Planck, enchevêtrées par les réseaux de micro-trous de ver planckiens échangeant des informations à travers les différentes échelles. Cette compréhension révélatrice de la nature intriquée de l’espace-temps et de ses particules discrètes a été appliquée pour comprendre la source de la cohérence et de l’unité remarquables qui permettent aux systèmes auto-organisés de croître en complexité et en synergie organisationnelle. Il est important de noter que, bien que ces concepts puissent sembler extravagants et d’une portée considérable, les mathématiques résultant de ces modèles ont été démontrées par Haramein et al. pour prédire avec une extrême précision les forces fondamentales et les masses des particules élémentaires.
D’autres arrivent à des conclusions tout aussi remarquables. Dans un article de 2013, Susskind et Juan Maldacena (voir notre article « Firewalls or Cool Horizons ») l’ont explicité avec l’équivalence ER=EPR mentionnée plus haut. En substance, ils affirment que lorsqu’il y a intrication quantique entre deux paires de particules, un trou de ver planckien les relie. Beaucoup ont interprété cette idée comme signifiant que la géométrie de l’espace-temps est le résultat de l’intrication quantique, mais Susskind a été encore plus audacieux en affirmant qu’il se pourrait que l’intrication soit le résultat de la géométrie de l’espace-temps, de sorte que là où il y a des trous de ver, il y a de l’intrication (une idée qui suscite des controverses parmi de nombreux physiciens).
Dans l’article le plus récent, Susskind approfondit davantage la nature et les conséquences de l’enchevêtrement du vide. Il montre que l’univers entier doit être traité comme un système unique intriqué, une description déjà présente dans la formulation de l’état relatif d’Everett en mécanique quantique, où il n’y a pas d’effondrement de la fonction d’onde, caractéristique essentielle de l’interprétation de Copenhague.
Cela confère aux particules de la mécanique quantique un nouveau réalisme, car elles existent avec une position et un élan réels avant même d’être mesurées, tout comme dans la théorie de l’onde pilote de Broglie-Bohm, qui a montré qu’elle décrit presque tous les phénomènes quantiques aussi bien que l’interprétation de Copenhague, mais avec une compréhension claire de la cause des effets observés. Cette théorie a particulièrement bien réussi à démontrer les résultats de la célèbre expérience de la double fente, dans laquelle on peut montrer qu’un système analogique hydrodynamique quantique produit des interférences d’ondes résultant de l’interaction d’une « particule » avec sa propre onde pilote dans un milieu fluide.
Pour souligner l’importance de la géométrie quantique de l’espace-temps (en plus de ses propriétés hydrodynamiques démontrées dans la théorie de l’onde pilote), Susskind montre comment d’autres phénomènes mécaniques quantiques non locaux que l’intrication peuvent également être entièrement décrits par des connexions de micro-trous de ver planckiens. Cela inclut notamment les résultats de l’expérience de la double fente et la téléportation quantique. L’un des points saillants de tout cela, que Susskind lui-même a reconnu : « il n’y a pas de séparation nette entre les particules et les trous noirs » (voir la session de questions-réponses de sa conférence sur ER=EPR, qu’y a-t-il derrière l’horizon des trous noirs ?)
À mesure que l’on explore de plus en plus en détail la structure géométrique quantique de l’espace-temps, nous commençons à percevoir qu’il s’agit littéralement de l’univers connecté, une vision que Haramein nourrit depuis plus de trois décennies.
Plus d’informations à explorer
Gravité et intrication, professeur Mark van Raamsdonk
L’intrication et les crochets qui maintiennent l’espace ensemble, professeur Leonard Susskind
Copenhague contre Everett, téléportation et ER=EPR, professeur Leonard Susskind
