Analogies, déterminisme et quantique.

[ThomasCabaret]

Bonjour,
Un article que j'ai choisi de mettre dans microphysique, mais qui pourra être déplacé si nécessaire. Il ne traite pas quantitativement de microphysique mais fait part d'analogies qui me viennent à l'esprit par mon expérience de "mathématicien" et d'informaticien. Il est donc ici dans un cadre de partage interprofessionnel mais est principalement destiné à ceux ayant déjà rencontré les "paradoxes" heurtant le "bon sens" que l'on rencontre dans la physique quantique. Les références que je cite sont bien moins la à titre quantitatif que qualitatif, ce que je souhaite amener dans le fond n'est pas vraiment du domaine des mathématiques ni du domaine de l'algorithmique (même si comme illustration simple je n'ai trouvé que cela).
Je souhaite avant tout souligner ce qu'il est "normal" d'observer dans un univers complexe et déterministe pour un observateur faisant partie intégrante de cette univers. Qu'il y a inévitablement quelque part un serpent qui se mort la queue dans tout raisonnement fait dans ce contexte et que les conséquences vu de l'intérieur semblent contre tout bon sens. Ce qui va suivre est principalement destiné à un lecteur familier des bases de la quantiques, de ce qu'on nomme l'interprétation de Copenhague de celle ci, du paradoxe EPR, et de l'expérience d'Aspect (qui est pour le moment ce que j'ai retenu de plus important sur le siècle dernier dans le domaine).
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_EPR
http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_d%27Aspect

Quelques rappels:
Le paradoxe de Newcomb (1)
La page wiki est très correcte veuillez vous y référer ce n'est pas si long:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_de_Newcomb

« Pour presque tout le monde, le choix à faire est parfaitement clair et évident. Le problème est que les gens semblent se répartir à peu près à part égale en deux groupes, chaque groupe faisant un choix différent, le consensus se limitant à penser que l'autre groupe fait preuve d'un rare aveuglement. »

Il faut impérativement comprendre le point de vu de chaque groupe.

Le problème de l'arrêt (2):
Je préfère en faire le rappel moi même (plus concis)
C'est un problème d'informatique, on vous donne un programme P et une donnée initiale X.
Et on vous demande est ce que si on exécute le programme P sur la donnée X il va un jour s'arrêter, ou tournera t il infiniment en boucle?
On ne vous demande pas de répondre à cette question pour un P et un X en particulier, mais bien de trouver une méthodologie pour répondre à la question quelque soit le couple (P,X) (attention la première idée consisterait à "simuler l'exécution de P sur X, mais cette idée n'est pas recevable dans la mesure ou si ça ne s'arrête pas vous ne répondez jamais à la question).
Vous cherchez donc une méthodologie général pour y répondre, un "programme" qui étant donné un couple P,X vous dira oui il s'arrête un jour ou non. (ie je souligne ici pour les non initiés qu'il est tout a fait possible de trouver un formalisme commun pour écrire un programme et sa donnée, et que donc sans problème on peut considérer une donnée comme un programme et un programme comme une donnée) Supposons qu'il existe un tel programme on va l'appeler Halt(P,X) et considérons le programme suivant:

Break(X):
Si halt(X,X))
tourner en boucle;
Sinon stop;

Un tel programme Break existe si le programme Halt existe.
Que ce passe t'il maintenant si vous exécutez Break(Break)  (le programme Break avec comme donné lui même)
Regardez et vous verrez le paradoxe, impliquant en fait qu'elle n'existe donc pas de tel programme Halt.

Mais pourquoi tous ces rappels? quels rapports? Je vais y venir.

Le paradoxe du devin est un très bonne illustration de ce que le déterminisme peut engendrer comme paradoxe de raisonnement. Il est très important de comprendre que dans un système déterministe grand et complexe une entité faisant partie de se système peut observer en apparence et localement le concept de hasard et le concept de choix. Mais qu'en réalité cette entité fait partie du système, et ce système est un tout indissociable, il en résulte au final qu'il y a des choses que l'entité ne pourra jamais faire, elle se heurtera aux limites du déterminisme de son système lorsqu'elle approchera le fondamental. La discorde usuelle sur la réponse au paradoxe de Newcomb n'est en fait l'écho que de différence de point de vu sur l'existence du déterminisme.

Le problème de l'arrêt est ce que j'ai trouvé de plus simple pour montrer une réalité mathématique relativement folle découverte au cours du siècle dernier. Cette réalité est que lorsqu'on conçoit des objets suffisamment riches et que l'on désire au sein même du formalisme introduit par ces objets déterminer certaines de leur propriétés, il y aura inévitablement des impossibilités cycliques émergentes pour obtenir certaines informations. (ie un des plus grand pas de ce siècle en mathématiques l'incomplétude de Gödel) Il est très important de visualiser ce qu'il se passe ici, si on considère des instances particulières de notre problème, même des milliers il n'y a potentiellement aucun paradoxe, mais des qu'on désire faire l'extension au tout, ceci ne marche plus, car il existe des invariants globaux qui prennent alors tous leur sens et crée un beau mur infranchissable.

Distinction déterminisme et causalité (3):
Je fais ici un petite parabole pour parler d'une distinction entre déterminisme et la notion de causalité, le déterminisme est une notion beaucoup plus vaste en mon sens que celle que la causalité peut introduire. Par exemple, si vous considérez un problème mono-dimensionnel, une quantité définie en tout point d'un segment de droite, une quantité qui vérifie une équation sur ce segment et les conditions limites en ses extrémités, et ceci la définissant sans ambiguïté. Maintenant imaginons que l'on observe cette quantité "temporellement" en considérant que notre axe est l'axe du temps et que l'on scanne donc cette quantité en voyant ceci comme une variation. A l'intérieur du système, la manière dont la quantité varie n'est pas causale, elle semble aléatoire, au moins partiellement, cependant ce qu'il se "passe", cet "univers" est parfaitement déterministe. On ne peut comprendre la "dynamique" de la chose que si on fait un recule pour voir l'objet statiquement dans d'avantage de dimensions, et comprendre que celui ci est en fait totalement déterminé par les lois régissant le système, et que la seule manière de bien comprendre cette chose est de la considérer comme un tout dans sa "durée de vie" en intégralité. Sur ce segment il n'y a pas de causalité dans un sens plus que dans un autre, c'est totalement symétrique.

Mais quel rapport entre tout ceci et la microphysique me direz vous! He bien j'espère qu'à ce stade de la lecture vous, initiés de la quantique, voyez se rapport pointer le bout de son nez, ou même ses deux pieds avec ces gros souliers. Au cours du siècle dernier, d'après ce que j'ai pu lire pour le moment la majorité des "paradoxes" quantiques sont souvent liés à la notion de choix, d'impossibilité cause/effet, d'imprévisibilité.

"Oui mais alors si c'est ondulatoire je pourrais changer ma décision d'observation après et paradoxe causale blabla machin chose"

ou

"il est impossible de prévoir avec certitude que blabla bidule"

mais il faut bien garder tête que cette notion de choix est peut-être (postulat subreptice du déterminisme de l'univers) une totale illusion et n'est que locale, nous faisons en tant qu'expérimentateur partie du système, et par conséquent nous sommes soumis au même déterminisme, et si le hasard tout comme le choix sont dans la grande majorité de nos observations des notions justifiées, peut être que dans les expériences envisagées nous arrivons à des échelles telles, qu'une impossibilité cyclique se crée. Nous faisons partie d'un système suffisamment riche et nous tentons de comprendre ce système avec les mêmes briques qui constituent ce dernier. (2). Et il n'y a plus aucun paradoxe nous faisons juste des sauts d'échelles considérables dans nos expériences en reliant des phénomènes fondamentaux par des concepts d'un niveau d'émergence vertigineux, comme la prise de décision, etc... Les "cycles" sont immenses, les impossibilités restent les mêmes. Quant à l'imprévisibilité des choses elle est peut-être également une manifestation de (3).
Nous somme le "joueur" de l'histoire de Newcomb (1) et la réalité en est le "devin", et il n'y a pas d'échappatoire.
A ce stade germe en vous je l'espère suffisamment de questions pour comprendre à terme ce que j'essaye de transmettre ici à l'écrit, qui se résume en "Si l'univers est déterministe au sens (3) et/ou usuel alors des concepts comme (1) et des réalités comme (2) et (3) rendent, non pas uniquement naturelles mais inévitables, des observations "paradoxales" comme celles que nous avons faites au cours du siècle dernier en microphysique.

Jean-luc Godard aurait dit

"Si vous avez compris ce que j'ai dit, c'est que je me suis mal exprimé."

personnellement je dirais plutôt "Si ce que je viens de vous dire ne vous fait pas un minimum réfléchir, c'est que je me suis mal exprimé" Et je vivrais ceci comme un échec

[JacquesL]

Des deux administrateurs, c'est Matéo qui est le matheux. Pas moi.
Sachant combien l'atmosphère peut être tendue dans un établissement entre la rentrée et les vacances de Toussaint, s'il participe peu ces temps-ci, je ne lui jetterai certainement pas la pierre.

Oui, pour la lisibilité du forum le fil n'est pas vraiment à sa place ici. Il ne le serait pas vraiment non plus en Education. Je suggère à "Structure interprofessionnelle d'abstraction et d'enracinements ?". En ce sens que le rôle et l'encadrement des analogies sont bien un problème interprofessionnel.

[ThomasCabaret]

JacquesL:

Des deux administrateurs, c'est Matéo qui est le matheux. Pas moi.

Je pense que ce que je dis au moins de (3) se rapproche énormément de votre point de vision émetteur/absorbeur, ou ce qui "se passe" "entre" les deux extrémités n'est pas dissociable du segment entier.
Matéo

je ne suis pas expert en algorithmique...

De manière générale, Je me permet de préciser que les références que je cite sont bien moins la à titre quantitatif que qualitatif, ce que je souhaite amener dans le fond n'est pas vraiment du domaine des mathématiques ni du domaine de l'algorithmique (même si comme illustration simple je n'ai trouvé que cela).
Je souhaite avant tout souligner ce qu'il est "normal" d'observer dans un univers complexe et déterministe pour un observateur faisant partie intégrante de cette univers. Qu'il y a inévitablement quelque part un serpent qui se mort la queue dans tout raisonnement fait dans ce contexte et que les conséquences semblent contre tout bon sens. Ma prose monolithique est principalement destiné à un lecteur familier des bases de la quantiques, de ce qu'on nomme l'interprétation de Copenhague de celle ci, du paradoxe EPR, et de l'expérience d'Aspect (qui est pour le moment ce que j'ai retenu de plus important sur le siècle dernier dans le domaine).
Je vais ajouter cette précision dans mon introduction étant donné que ce topic à amené à être déplacé, ça fixera le contexte.
Bonne journée.

[JacquesL]

Ça fait environ quatorze ans que je bute sur la clôture : à l'échelle microphysique les lois ont tout l'air d'être symétriques au temps, mais très vite en grand il n'est plus rien de semblable.
Olivier Costa de Beauregard s'est ridiculisé et a ruiné sa clairvoyance première, en voulant y voir les fondements d'une télépathie. Depuis, il est la risée des autres physiciens - alors que l'idée de départ était bonne, juste extrapolée au delà du raisonnable.
La généralisation qui pourrait sembler immédiate est que si les lois microphysiques sont temps-symétriques, alors "tout est écrit", Mektoub. L'absurdité totale. Vous ne savez jamais ce que va faire l'oiseau que vous observez, ou la biche qui vous aperçoit. Vous ne pouvez jamais prédire l'avenir de vos enfants. Le seul fait qu'on puisse prévoir, est qu'on sera surpris.
Qui aurait prédit la remontée politique que vient de réussir Mahmoud Abbas à partir d'une position désespérée ?
Qui aurait pu prédire le nombre de fois que Charles de Gaulle a trébuché, et a été sauvé tantôt par Anthony Eden, par Georges Catroux, par Harold McMillan, par René Pleven, par Dwight Eisenhower... ?

Mais autant la décohérence a bien été décrite par Zurek, autant on ne sait rien prédire des décisions et des évolutions d'un être vivant. De même que l'évolution se montre imprévisible a posteriori, la contingence y est dominante partout.



Correction : faute d'accord en nombre.

[ThomasCabaret]

Bonjour,
J'ai beaucoup hésité à répondre, étant donné qu'on glisse de plus en plus vers un sujet relativement tabou, et tout autre du but de mon intervention initiale. Mais je répond tout de même, en partie pour ce qui est dit dans l'accueil de ce forum, mais aussi simplement parce que c'est plus fort que moi

Précision importante: Que ce soit sous la forme "Tout est écrit", ou "Dieux ne joue pas au dé" il y a ici une dimension religieuse qui n'a strictement RIEN à faire dans ce débat, de la même manière que les sujet "prémonition" et paranormaux n'ont rien non plus à y faire, voire même seront habilement utilisé comme argument de la partie adverse pour ridiculiser et décrédibiliser son opposant et c'est mal . On parlera de déterminisme au sens logique et scientifique du terme et rien d'autre.

La généralisation qui pourrait sembler immédiate est que si les lois microphysique sont temps-symétriques, alors "tout est écrit", Mektoub. L'absurdité totale.

Ceci je dis non, le déterminisme restera pour toujours du domaine du postulat tout comme son contraire, admettre celui ci tout comme le refuser n'est en aucun cas une absurdité totale, cette hypothèse doit être envisagée sérieusement mais avec précaution. Je pense que c'est l'avis d'une partie non négligeable de la communauté scientifique passé ou contemporaine.

Vous ne savez jamais ce que va faire l'oiseau que vous observez, ou la biche qui vous aperçoit.

Je trouve que ceci est de l'ordre du "gros bon sens macroscopique et local" qu'il faut absolument éviter dans ce genre de débat.
-Macroscopique pour des raisons d'échelle évidente par rapport au fondamental.
-Local car on considère le phénomène en oubliant tout le reste de l'univers aussi bien spatialement que temporellement.
On peut parfaitement ne pas croire au déterminisme comme je l'ai dit dans les quelques lignes de l'introduction, en revanche c'est une erreur de considérer qu'être dans l'incapacité de prévoir un phénomène complexe et en plus avec une connaissance partielle est une argument contre le déterminisme. On gardera toujours cette incapacité mais elle n'est pas incompatible avec le déterminisme.

à l'échelle microphysique les lois ont tout l'air d'être symétriques au temps

D'une certaine manière ceci ne voudrait il pas dire que sur ce "segment temporel symétrique" le phénomène observé n'est pas a priori figé et solution de lois s'appliquant sur toute sa "durée de vie"? Si le phénomène commence en fonction de comment il finira autant que le contraire c'est en mon sens une bonne preuve que, au moins à cette échelle, le déterminisme est tout sauf "absurde", non?

[JacquesL]

à l'échelle microphysique les lois ont tout l'air d'être symétriques au temps

D'une certaine manière ceci ne voudrait il pas dire que sur ce "segment temporel symétrique" le phénomène observé n'est pas a priori figé et solution de lois s'appliquant sur toute sa "durée de vie"? Si le phénomène commence en fonction de comment il finira autant que le contraire c'est en mon sens une bonne preuve que, au moins à cette échelle, le déterminisme est tout sauf "absurde", non ?

Toutefois le problème est qu'il y a un gouffre entre le déterminisme de principe et une expérimentation déterministe.
Il me semble que par principe, il est juste impossible de monter une expérience déterministe.

[ThomasCabaret]

Quelque chose que je voulais poster par curiosité du regard qu'un physicien peut y porter, alors je profite de mon thread un peu fourre tout (qu'on pourra déplacer dans "Structure interprofessionnelle d'abstraction et d'enracinements")
C'est quelque chose d'extrêmement connu des matheux et informaticiens, mais peut être n'est ce pas si universel que je ne l'imagine:

Il s'agit du jeu de la vie de Conway:
http://www.youtube.com/watch?v=ma7dwLIEiYU

Dans cette vidéo on peut donc voir une évolution pseudo chaotique en apparence. On peut remarquer localement parfois une sorte de brouillard chaotique, parfois des structures stables, parfois des oscillateurs stables (qu'on remarque peut sur cette vidéo car l'échantillonnage est douteux), des structures stables qui semblent planer et se déplacer dans différentes directions, voire également des ondes de propagation.

Mais qu'est ce donc? He bien en fait relativement peu de chose, c'est un damier de cellules à état binaire (allumée éteinte) qui n'obéit de manière synchrone qu'a uniquement 2 règles, allumer une cellule éteinte lorsqu'elle touche 3 cellules allumées, laisser allumée une cellule qui touche 2 ou 3 cellules allumées l'éteindre sinon.

J'aime beaucoup cette analogie pour introduire les concepts de phénomènes émergents.
Loin de moi l'idée de dire que l'univers réel est un jeu de la vie de Conway mais la raison de mon analogie n'est pas si anodine.
On remarque bien ici émergence d'un certains chaos macroscopique, le caractère totalement irréversible des choses à cette échelle, qui dans le détail n'est pourtant pas si présent, certains oscillateurs dans ce jeu évoluent de manière symetrique au temps.

Ça ne résoudra pas beaucoup de probleme, mais je suis persuadé que c'est de ce genre d'analogie et d'abstraction qu'on peut avoir de nouvelle idée pour expliquer ce qu'on observe.