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Encyclo

À la fois mort et vivant ?

06-04-2018

photo: sergio.castelli@depositphotos.com

Dans une boîte scellée se trouvent un chat, une source radioactive et un flacon de gaz mortel. Si la radioactivité atteint un certain seuil, un dispositif se déclenche, brise le flacon et le chat meurt intoxiqué. Comme on ne peut voir l’intérieur de la boîte, on ne peut savoir si le chat est mort ou vivant.

Imaginée en 1935 par le physicien autrichien Erwin Schrödinger, l’expérience du chat est une parabole pour mettre en évidence un des paradoxes de la physique quantique. En fait, le chat est à la fois mort et vivant.

Dans l’univers de l’infiniment petit, les choses se passent différemment qu’à notre échelle, ou celle de ton chat. À l’échelle des atomes et des électrons, les lois qui régissent la matière ne sont plus les mêmes . La physique quantique entre en jeu et il se passe des choses qui nous semblent très étranges, mais qui sont pourtant bien réelles : les particules peuvent se retrouver dans deux états en même temps. Dans le cas d’un atome, ces états superposés peuvent correspondre à des niveaux d’énergie. Par exemple, un atome peut être excité et non excité à la fois. Cependant, dès qu’on tente de mesurer le niveau d’énergie, l’atome est perturbé et se fixe instantanément dans l’un des deux états d’excitation.

La parabole du chat de Schrödinger avait pour but de mettre en évidence le caractère paradoxal du concept de superposition à notre échelle. Les propriétés quantiques semblent disparaître dès qu’on dépasse une certaine grosseur. Elles ne s’appliquent donc pas aux choses qui nous entourent, comme les chats.

Dans l’expérience, la source radioactive est un atome. Si celui-ci se désintègre, un compteur Geiger détectera la radioactivité, le dispositif sera activé et le gaz mortel se répandra, tuant le chat. Comme l’atome est une particule quantique qu’on ne peut observer, tant que la boîte est fermée, il est simultanément intact et désintégré. Cet état superposé signifie cependant que le chat est à la fois mort et vivant. Il ne se fixera dans l’un ou l’autre des états que lorsque la boîte sera ouverte. Il existe une dépendance directe entre l’état de la particule et la vie du chat.

S’il est déjà difficile d’admettre qu’une minuscule particule peut se trouver dans des états superposés, le principe nous parait complètement absurde lorsqu’on l’applique à quelque chose de bien connu. C’est justement le but de l’exercice : Schrödinger, comme Einstein, cherchait à montrer les failles de la théorie quantique. Mais est-elle vraiment incomplète ? Les grands esprits de la physique en débattent encore. Les états «vivant» et «mort» sont incompatibles, mais il pourrait exister un 3e état où la vie et la mort ne riment à rien.

Il est important de mentionner que l’expérience de Schrödinger est purement hypothétique. Aucun chat n’a été maltraité dans le cadre de cette réflexion !
 

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