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ERWIN SCHRODINGER 1887-1961

Erwin Schrödinger 1887-1961

   Catégorie : biographie
Mise à jour 01 juin 2013

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger est un physicien autrichien né à Vienne le 12 aout 1887.
Il a reçu avec Paul Dirac, le prix Nobel de physique de 1933 pour l'équation d'onde appelée équation de Schrödinger. C'est un des physiciens à l'origine de la physique quantique. Connu aussi pour l'étonnante expérience de pensée, du Chat de Schrödinger (voir ci-dessous), suite à un correspondance avec Albert Einstein en 1935. Il obtient son doctorat en physique théorique à l'Université de Vienne en 1910.
En 1914, Erwin Schrödinger participe à la première guerre mondiale comme officier d'artillerie.
En 1926, Schrödinger publie un article dans les Annales de Physique sur la "quantification" du problème des vecteurs propres, ce qui devient l'équation de Schrödinger.
En 1933, Schrödinger quitte l'Allemagne et va en Angleterre, à cause du nazisme et de l'antisémitisme.
A l'Université d'Oxford, il reçoit son prix Nobel.
En 1936, Schrödinger revient en Autriche, à l'Université de Graz.

nota : En mécanique quantique, il n'est pas possible de connaitre exactement la valeur d'un paramètre sans la mesurer. La théorie mathématique décrit un état non pas par un couple, vitesse et position précisément, mais par une fonction d'onde qui permet de calculer la probabilité de trouver la particule en un point. D'où le caractère probabiliste de la mécanique quantique qui prédit que les particules sont aussi des ondes et plus seulement des points matériels.

 

« Je suis né dans un environnement, je ne sais pas d’où je suis venu ni où je vais ni qui je suis.
C’est ma situation comme la vôtre, à chacun d’entre vous. Le fait que chaque Homme ait toujours été dans cette même situation et s’y trouvera toujours ne m’apprend rien. Tout ce que nous pouvons observer nous-mêmes à propos de la brulante question relative à notre origine et notre destination, c’est l’environnement présent. C’est pourquoi nous sommes avides de trouver à son sujet tout ce que nous pouvons.
Voilà en quoi consiste la science, le savoir, la connaissance, voilà quelle est la véritable source de tout effort spirituel de l’Homme.
Nous essayons de découvrir tout ce que nous pouvons au sujet du contexte spatial et temporel dans lequel notre naissance nous a situés. Et dans cet effort, nous trouvons de la joie, nous le trouvons extrêmement intéressant (ne serait-ce pas là le but pour lequel nous sommes ici ?). ».
« La connaissance isolée qu’a obtenue un groupe de spécialistes dans un champ étroit n’a en elle-même aucune valeur d’aucune sorte ; elle n’a de valeur que dans la synthèse qui la réunit à tout le reste de la connaissance et seulement dans la mesure où elle contribue réellement, dans cette synthèse, à répondre à la question : Qui sommes-nous ? » Erwin Schrödinger (Extrait de ses conférences).

Image : Qui sommes-nous ? Erwin Schrödinger

 Erwin Schrodinger

Le chat de Schrödinger

    

L'observateur modifie ce qu'il observe !
Certains évènements ne se produisent que parce qu'ils sont observés, s'il n'y avait personne pour les voir ils n'existeraient pas. C'est le sens même de l'expérience dite du "chat de Schrödinger".
En 1935 le physicien Erwin Schrödinger a imaginé une expérience avec un chat du monde réel, enfermé dans une boite opaque et hermétique.
Dans cette boite un dispositif tue l'animal dès qu'il détecte la désintégration d'un atome d'un corps radioactif du monde quantique.
Dans le monde quantique un atome radioactif par exemple, un atome d'uranium peut exister dans deux états superposés: intact et désintégré. Cet état de superposition cesse immédiatement dès qu'il y a observation, on dit alors qu'il y a décohérence lorsqu'un système A et B devient un système A ou B.
Si les probabilités indiquent qu'une désintégration a une chance sur deux d'avoir eu lieu au bout d'une minute, la mécanique quantique indique que, tant que l'observation n'est pas faite, l'atome est simultanément dans deux états: intact et désintégré. Or le mécanisme diabolique, imaginé par Erwin Schrödinger, lie l'état du chat à l'état des particules radioactives, de sorte que le chat serait simultanément dans deux états (l'état mort et l'état vivant), jusqu'à l'ouverture de la boite.

 

Comme l'observation déclenche le choix entre les deux états, on ne peut absolument pas dire si le chat est mort ou non au bout d'une minute.
Notre cerveau n'est pas prêt à accepter ce genre de situation pour un objet macroscopique du monde réel alors que pour une particule, notre esprit accepte de concevoir la fonction d'onde qu'y en résulte.
Historiquement, la fonction d'onde fut introduite par Louis de Broglie dans sa thèse en 1924.
Son nom s'explique par le fait qu'elle donne à toute particule, les propriétés d'interférence d'une onde, généralisant la dualité onde-particule introduite pour la lumière, par Max Planck.
Cette situation  non réalisable est une pure expérience de pensée car on ne pourra jamais mesurer, que le chat est à la fois mort et vivant, le fait d'essayer de connaitre son état provoque nécessairement l'effondrement de la fonction d'onde, inséparable des deux états distincts.
Ces états superposés sont concevables lorsque les systèmes sont définis par des fonctions d'onde. Mais en ce qui concerne le chat de Schrödinger, notre esprit refuse d'admettre que tant que la boite n'est pas ouverte, et que l'on n'a pas constaté l'état du chat, le chat n'est ni mort ni vivant.

 le chat de Schrödinger

Image : Illustration © Mylène Simoès, Art Director.
D'où vient le choix du chat pour cette expérience de pensée ?
Peut-être est-ce une référence de la part de Schrödinger, au chat du Cheshire.

La fonction d'onde est un des concepts fondamentaux de la mécanique quantique.
Elle correspond à la représentation de l'état quantique d'un système dans une base de dimension infinie.
La fonction d'onde donne à toute particule les propriétés d'interférence typiques d'une onde.
En mécanique classique on représente le mouvement par des particules qui se déplacent dans l'espace, en mécanique quantique on représente les particules réelles et imaginaires par des fonctions d'onde.
Ces fonctions d'onde correspondent à des états stationnaires ou non-stationnaires (dépendant du temps) de l'énergie.
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