Le chat de Schrödinger


L’expérience du chat de Schrödinger fut imaginée en 1935 par l’un des pères fondateurs de la mécanique quantique, Erwin Schrödinger, afin de mettre en évidence des lacunes supposées de cette description du monde.

Une description probabiliste

En mécanique quantique, le monde microscopique est décrit en terme de probabilités et le déterminisme classique n’existe plus. On ne peut plus parler de la position d’une particule, mais seulement de sa probabilité de se trouver en un endroit donné. Ce concept est plutôt étrange, en tout cas très éloigné de notre expérience de la vie quotidienne, mais comme la mécanique quantique a passé avec succès tous les tests expérimentaux inventés à ce jour, nous sommes bien obligés de l’accepter comme description de la réalité.

L’indéterminisme projeté dans le monde macroscopique

S’il est possible d’admettre que le monde microscopique est régi par les lois quantiques, cela devient plus difficile lorsque l’on parle de la vie de tous les jours. L’expérience du chat de Schrödinger a justement été imaginée pour faire surgir l’indéterminisme microscopique dans le monde macroscopique de notre vie quotidienne.

L’idée de Schrödinger consiste à placer un chat dans une boite fermée (il s’agit évidemment d’une expérience de pensée et n’importe quel animal ferait l’affaire !). Cette boite est pourvue d’un système destiné à tuer le chat. Ce système est constitué d’un flacon de poison, d’une petite quantité de matière radioactive et d’un compteur Geiger. Lorsque la première désintégration d’un noyau radioactif se produit, le compteur Geiger réagit en déclenchant un mécanisme qui casse le flacon et libère le poison mortel. Ainsi, la désintégration d’un noyau radioactif, un processus microscopique, se traduit par la mort du chat, un événement macroscopique.

La désintégration d’un noyau radioactif est un processus purement quantique qui se décrit en termes de probabilités. Il est impossible de prévoir quel noyau se transformera en premier ou bien quand la première désintégration se produira. La seule chose que nous puissions calculer est la probabilité qu’un certain nombre de noyaux se soit désintégré après un temps donné. Nous pouvons par exemple choisir une substance radioactive de telle façon qu’après cinq minutes il y a 50 pour cent de chances qu’un noyau se soit désintégré et 50 pour cent de chances que rien ne se soit produit.

Erwin Schrödinger

Erwin Schrödinger : Vienne, 1887 – Vienne, 1961. L’un des pères fondateurs de la mécanique quantique.

Interprétation de l’expérience de Schrödinger

Fermons donc la boite et patientons pendant cinq minutes. Puisque la désintégration radioactive s’exprime en termes de probabilités, le sort du chat ne peut être décrit qu’en termes similaires. Après cinq minutes, il y a donc 50 pour cent de chances que le chat soit mort et 50 pour cent de chances qu’il soit vivant.

Dans l’interprétation traditionnelle de la mécanique quantique, le chat n’est alors ni mort, ni vivant. Il se trouve dans une superposition de ces deux états. Ce n’est que lorsque nous ouvrons finalement la boite que l’un des deux états possibles devient la réalité. Le chat est alors soit vivant, soit mort.

L’interprétation traditionnelle de la mécanique quantique pose donc un problème. Il est possible d’imaginer qu’une particule se trouve dans une superposition d’états, chacun affecté d’une certaine probabilité. Ceci devient en revanche très difficile lorsque l’on considère un objet macroscopique comme le chat en question. L’idée d’un animal ni mort, ni vivant, mais dans une superposition de ces états est plutôt difficile à accepter. C’est à ce problème que la théorie des univers parallèles vient apporter une solution élégante.


Page créée le 27 avril 2011 et mise à jour le 11 juillet 2015 par Olivier Esslinger