Aux fondements de la physique quantique

Cours d’initiation à la physique quantique
Module I
Aux fondements
de la physique quantique
Laurent Olislager
Année 2015 – 2016

TABLE DES MATIÈRES 3
Table des matières
1 Interprétations de la physique quantique 5
1.1 Postulats de la physique quantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 Points de vue sur la physique quantique . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1 Point de vue instrumentaliste . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.2 Interprétation de Copenhague . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.3 Interprétation statistique (d’ensemble) . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.4 Collapse par la conscience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.5 Collapse objectif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.6 Mondes multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.7 Interprétation des histoires cohérentes . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.8 Théorie de de Broglie–Bohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.9 Point de vue informationnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

CHAPITRE 1. INTERPRÉTATIONS DE LA PHYSIQUE QUANTIQUE 5
Chapitre 1
Interprétations de la physique
quantique
1.1 Postulats de la physique quantique
Dans la première partie du vingtième siècle, l’hypothèse quantique a permis
de dégager le ciel de la physique des nuages qui l’occupaient à l’époque. Nous
rappelons ci-dessous les postulats de base de la théorie qui a émergé.
Postulat 1 À tout temps t, l’état quantique d’un système est défini par un état
normalisé |ψ(t)iappartenant à l’espace des états E.
Postulat 2 Toute quantité physique mesurable Aest décrite par un opérateur A
agissant dans E; cet opérateur est une observable.
Postulat 3 Le résultat d’une mesure d’une quantité physique Aest nécessaire-
ment un état propre de l’observable correspondante.
Postulat 4 Lorsque la quantité physique Aest mesurée sur un système dans
l’état |ψi, la probabilité P(an)d’obtenir comme résultat la valeur propre non dé-
générée anest donnée par P(an) = |hun|ψi|2=hψ|Pn|ψi, où |uniest l’état propre
correspondant, et Pn=|uni hun|est un projecteur. Ce principe peut être généra-
lisé à des valeurs propres dégénérées et à des spectres continus.
Postulat 5 Immédiatement après une mesure de la quantité physique Asur un
système dans l’état |ψi, le système est projeté dans l’état propre correspondant à
la valeur propre mesurée (“collapse” ou “réduction du paquet d’ondes”).