Schrödinger's cat: A thought experiment in quantum mechanics - Chad Orzel

Le chat de Schrödinger : une expérience de la pensée en mécanique quantique - Chad Orzel

Traducteur: gilles damianthe Relecteur: Ariana Bleau Lugo

Le physicien autrichien Erwin Schrödinger

Austrian physicist Erwin Schrödinger is one of the founders of quantum mechanics,

est l'un des pères fondateurs de la mécanique quantique,

but he's most famous for something he never actually did:

mais il est surtout connu pour quelque chose qu'il n'a pas fait :

a thought experiment involving a cat.

une expérience de pensée impliquant un chat.

He imagined taking a cat and placing it in a sealed box

Il a imaginé de placer un chat dans une boîte scellée

with a device that had a 50% chance of killing the cat in the next hour.

avec un dispositif ayant une probabilité de 50%

de tuer le chat dans l'heure suivante.

At the end of that hour, he asked, "What is the state of the cat?"

Au bout d'une heure, il a demandé : « Quel est l'état du chat ? »

Le bon sens suggère que le chat est soit vivant soit mort,

Common sense suggests that the cat is either alive or dead,

but Schrödinger pointed out that according to quantum physics,

mais Schrödinger a souligné que, selon la physique quantique,

at the instant before the box is opened, the cat is equal parts alive and dead,

un instant avant d'ouvrir la boîte, le chat est, à parts égales,

vivant et mort à la fois.

at the same time.

It's only when the box is opened that we see a single definite state.

C'est seulement en ouvrant la boîte que nous voyons un état déterminé.

Until then, the cat is a blur of probability,

Jusque-là, le chat est un flou probabiliste,

half one thing and half the other.

moitié une chose et moitié l'autre.

Cela semble absurde, ce qui était aussi l'avis de Schrödinger.

This seems absurd, which was Schrödinger's point.

He found quantum physics so philosophically disturbing,

Il trouvait la physique quantique si déroutante philosophiquement,

that he abandoned the theory he had helped make

qu'il a abandonné la théorie qu'il avait contribué à construire

and turned to writing about biology.

et se tourna vers la biologie.

As absurd as it may seem, though, Schrödinger's cat is very real.

Aussi absurde que cela puisse paraître,

le chat de Schrödinger est très réel.

In fact, it's essential.

En fait, c'est essentiel.

If it weren't possible for quantum objects to be in two states at once,

S'il n'était pas possible pour les objets quantiques

d'être dans deux états à la fois,

the computer you're using to watch this couldn't exist.

l'ordinateur que vous utilisez pour regarder cette vidéo n'existerait pas.

The quantum phenomenon of superposition

Le phénomène quantique de superposition

is a consequence of the dual particle and wave nature of everything.

est une conséquence directe de la dualité onde-corpuscule de tout ce qui existe.

In order for an object to have a wavelength,

Pour avoir une longueur d'onde,

it must extend over some region of space,

un objet doit s'étendre sur une certaine région de l'espace,

which means it occupies many positions at the same time.

ce qui signifie qu'il occupe de nombreuses positions simultanément.

La longueur d'onde d'un objet limité à une petite région de l'espace

The wavelength of an object limited to a small region of space

can't be perfectly defined, though.

ne peut cependant pas être parfaitement définie.

So it exists in many different wavelengths at the same time.

Il existe donc avec de multiples longueurs d'onde différentes en même temps.

We don't see these wave properties for everyday objects

Nous ne voyons pas ces propriétés ondulatoires pour les objets du quotidien

because the wavelength decreases as the momentum increases.

parce que la longueur d'onde diminue quand la quantité de mouvement augmente.

And a cat is relatively big and heavy.

Et un chat est relativement gros et lourd.

If we took a single atom and blew it up to the size of the Solar System,

Si nous avions pris un seul atome pour le mesurer face au système solaire,

the wavelength of a cat running from a physicist

la longueur d'onde d'un chat fuyant un physicien

would be as small as an atom within that Solar System.

serait aussi petite qu'un atome comparé à la taille du système solaire.

C'est beaucoup trop petit pour être détecté,

That's far too small to detect, so we'll never see wave behavior from a cat.

donc nous ne verrons jamais le comportement ondulatoire d'un chat.

A tiny particle, like an electron, though,

Cependant, une minuscule particule, comme un électron

can show dramatic evidence of its dual nature.

peut montrer une preuve spectaculaire de sa double nature.

If we shoot electrons one at a time at a set of two narrow slits cut in a barrier,

Si nous propulsons un par un des électrons

sur une barrière percée de deux fentes étroites,

each electron on the far side is detected at a single place at a specific instant,

chaque électron est détecté de l'autre côté

à un endroit unique à un instant précis,

like a particle.

comme le serait une particule.

But if you repeat this experiment many times,

Mais si vous recommencez de nombreuses fois,

keeping track of all the individual detections,

en gardant la trace de toutes les détections individuelles,

you'll see them trace out a pattern that's characteristic of wave behavior:

vous verrez la trace d'un modèle caractéristique du comportement des ondes :

a set of stripes - regions with many electrons

un ensemble de franges - avec des régions comptant de nombreux électrons

separated by regions where there are none at all.

séparées par des régions où il n'y en a pas du tout.

Block one of the slits and the stripes go away.

Bloquez une des fentes et les franges disparaissent.

This shows that the pattern is a result of each electron going through both slits

Cela montre que le motif résulte du passage de chaque électron

at the same time.

à travers les deux fentes simultanément.

A single electron isn't choosing to go left or right

Un seul électron ne choisit pas d'aller à gauche ou à droite

but left and right simultaneously.

mais à gauche et à droite simultanément.

This superposition of states also leads to modern technology.

Cette superposition d'états conduit aussi à la technologie moderne.

An electron near the nucleus of an atom exists in a spread out, wave-like orbit.

Un électron près du noyau d'un atome

existe sur une orbite qui s'étend comme une vague.

Rapprochez deux atomes,

Bring two atoms close together,

and the electrons don't need to choose just one atom

et les électrons n'ont pas besoin de choisir un seul atome

but are shared between them.

mais sont mis en commun.

This is how some chemical bonds form.

C'est ainsi que se forment certaines liaisons chimiques.

An electron in a molecule isn't on just atom A or atom B, but A+ B.

Un électron dans une molécule n'est pas sur l'atome A ou l'atome B,

mais sur A + B.

Lorsque vous ajoutez d'autres atomes, les électrons se déploient plus,

As you add more atoms, the electrons spread out more,

shared between vast numbers of atoms at the same time.

partagés par un grand nombre d'atomes simultanément.

The electrons in a solid aren't bound to a particular atom

Les électrons dans un solide ne sont pas liés à un atome particulier

but shared among all of them, extending over a large range of space.

mais partagés entre tous, s'étendant sur une grande région de l'espace.

This gigantic superposition of states

Cette gigantesque superposition d'états

determines the ways electrons move through the material,

détermine comment les électrons se déplacent dans le matériau,

whether it's a conductor or an insulator or a semiconductor.

qu'il s'agisse d'un conducteur, d'un isolant ou un semi-conducteur.

Understanding how electrons are shared among atoms

Comprendre comment les électrons se répartissent parmi les atomes

allows us to precisely control the properties of semiconductor materials,

nous permet de contrôler précisément les propriétés des matériaux semi-conducteurs,

like silicon.

comme le silicium.

Combining different semiconductors in the right way

Combinant différents semi-conducteurs de façon adéquate

allows us to make transistors on a tiny scale,

nous permet de faire des transistors à une échelle minuscule,

millions on a single computer chip.

des millions sur une seule puce d'ordinateur.

Those chips and their spread out electrons

Ces puces et leurs électrons se propageant

power the computer you're using to watch this video.

alimentent l'ordinateur que vous utilisez pour regarder cette vidéo.

An old joke says that the Internet exists to allow the sharing of cat videos.

Une vieille blague dit que l'Internet n'existe que pour permettre

le partage de vidéos de chats.

At a very deep level, though, the Internet owes its existance

À un niveau très profond, cependant, l'Internet doit son existence

to an Austrian physicist and his imaginary cat.

à un physicien autrichien et à son chat imaginaire.