Fortuna Imperatrix Mundi

🔷Les problèmes historiques du temps

Les problèmes historiques, en particulier liés à l’entropie, ont été déjà abordés dans des articles précédents de la série. Je vous les remets parce qu’ils m’inspirent une piste de mise en scène dramatique, et parce que je trouve les passages de l’article clairs. Dans des sujets aussi obscurs pour les non-spécialistes (dont je fais partie), des reformulations peuvent être utiles pour enfin comprendre tel ou tel concept !

■L’insuffisance de l’entropie

« Il y a une asymétrie entre le passé dont nous nous souvenons et sur lequel nous ne pouvons pas influer et le futur que nous ne connaissons pas mais sur lequel on peut a priori agir. » Ceci pose problème avec les équations de la physique classique, qui sont symétriques par inversion du temps t. Les lois sur l’entropie avec ses processus irréversibles offrent une piste pour décrire la flèche du temps, mais « [appliquées] à l’Univers de sa globalité, on rencontre de nouveaux soucis ». « La flèche du temps peut aussi désigner le “principe de causalité” où “la cause précède toujours l’effet”. »

■Les questions posées par le principe d’incertitude d’Heisenberg

« L’idée selon laquelle en connaissant précisément le présent, on peut prédire le futur ne tient plus, du fait de son principe d’indétermination (aussi nommé principe d’incertitude). »

« Les partisans de l’école de Copenhague, qui adoptent ce même point de vue, aiment dire qu’ils ont abandonné le principe de causalité, car ils ont mis de côté le but absolu de donner des relations de cause à effet aux phénomènes qu’ils observent. La philosophe néo-kantienne Grete Herman, qui a grandement clarifié les points de vue des physiciens de l’école de Copenhague, écrivait qu’au fond ils souhaitent tuer le démon de Laplace – cette entité hypothétique qui, connaissant l’entièreté de l’état du monde actuel, serait capable de prédire avec précision le futur. […] Selon Hermann, la mécanique quantique n’a pas transgressé le principe de causalité, mais l’a affiné, le purifiant de l’hypothèse selon laquelle nous pouvons connaitre le présent avec précision. »

🔷Penser la causalité

« Alice fait une expérience dans son laboratoire et Bob en fait une autre dans le sien. Ces deux expériences sont uniques, elles n’ont lieu qu’une seule fois, et on cherche à comprendre comment elles peuvent être liées causalement.

• Causalement indépendant. Il y a la situation dans laquelle leur expériences ne sont pas reliées par une communication.
• Causalement dépendant. Il y a aussi le cas où, après avoir fait sa mesure, Alice envoie un photon à Bob qui effectue à son tour son expérience. Elle lui communique donc de l’information qui peut l’influencer.
  • Dans ce cas, Bob ne peut pas envoyer d’information à Alice, qui influerait sur son expérience à elle, car elle est dans son passé.

En théorie quantique standard, l’ordre causal est bien déterminé.

■Contrôle quantique et intrication

On procède comme dans le cas du chat de Schrödinger :

• « Chat vivant » ⇔ atome excité ⇔ « Alice envoie à Bob » : une particule quantique est intriquée à cet état
• « Chat mort » ⇔ atome au repos ⇔ « Bob envoie à Alice » : une particule quantique est intriquée à cet état

Tant qu’on observe aucun des deux états cas, l’état formé par le couple « particule/fait » est indéterminé et inséparable.

• Le chat est vivant et mort à la fois ;
• L’atome est excité et au repos ;
• Alice a envoyé l’information à Bob + Bob a envoyé l’information à Alice

On parle plutôt de « contrôle quantique » que « d’intrication » : quand les ordres causaux interfèrent, on parle d’interrupteur quantique, ou quantum switch. C’est l’exemple le plus simple de ce qu’on nomme la « causalité indéterminée » ou « ordres causaux indéfinis ».

■Passer aux méta-opérations

Pour dépasser le cadre causale du calcul quantique standard, l’idée est de développer un calcul quantique d’ordre supérieur. « Dans ce paradigme, l’entrée du calcul n’est plus constituée de simples qubits, mais d’opérations elles-mêmes. Le calcul consiste à appliquer une métaopération (ou superopération), c’est-à-dire une opération agissant directement sur d’autres opérations. »

« Au lieu de faire passer votre qubit par une porte logique A puis par une porte logique B, ou par la porte B puis la porte A, […] le quantum switch [consiste] à mettre ces ordre de passage en superposition : l’état d’un qubit [contrôle] de façon quantique l’ordre de passage d’un autre qubit « cible » à travers les portes A et B. »

■ Recherches en cours

● Passer de l’abstraction mathématique à la réalité physique

Il y a une différence entre les abstractions mathématiques et la réalité physique : on ne sait pas toujours avec certitude si une possibilité (résolution d’une équation par exemple) se traduit dans la réalité. En l’état, par exemple, on ignore si le processus de Lugano est réalisable physiquement.

En vue : le développement d’une théorie quantique d’ordre supérieur, qui permettrait d’aller plus loin, en manipulant la causalité.

■Modifier le passé sans créer de paradoxe temporel

Les paradoxes temporels sont un des problèmes les plus évidents de la manipulation du temps. L’état de la recherche sur les inégalités causales laisse entrevoir des possibilités d’influer sur le passé sans nécessairement causer de paradoxes temporels. Les pistes de réflexion abordées dans l’article évoquent :

• La boucle de Gödel : une analyse des équations d’Einstein aboutissant à un modèle cosmologique avec des trajectoires spatiotemporelles qui permettent de retourner à son point de départ, avec des boucles causales.
• Le principe de cohérence d’Igor Novikov : il est impossible de créer un paradoxe, mais pas de voyager dans le temps
• Les mondes multiples d’Everett et le modèle de David Deutsch : changer le passé se fait avec des univers multiples, mais en enfreignant des principes importants (clonage de l’information quantique et distinction en une mesure d’un état superposé et les états qui le composent)

Sur Wikipédia, l’article sur les boucles causales en aborde certains, avec des liens vers plus de détails.