"'O
0
c
:J
0
lil
~
.-t
""'
0
"
N
=
@
"'
"
"
.......
'"
..c
·C
O'l
0
=
·;::::
"'
>"
a.
0
0
"
"
u
.3
ü
=
""' 2 o..
2
.!:!
=
~
-0
0
" =
Ci
@
15.3. La mesure, lien entre le système physique et l'observateur
• elles peuvent prendre toutes les valeurs réelles dans d'autres cas, par exemple
lorsque A est la position d'une particule, le champ électrique d'une onde;
• le cas intermédiaire peut aussi se présenter, dans lequel les valeurs possibles
peuvent former un (ou plusieurs) intervalles déterminés [amin,amaxl de valeurs
réelles (voir les notions de bandes de conduction et de valence introduites au chapitre 10).
Le caractère intrinsèquement aléatoire des mesures effectuées sur un système
quantique individuel est l'un des aspects les plus fondamentaux, mais aussi les plus
inhabituels, du monde quantique : lorsque le système se trouve dans un état quantique
quelconque, différent des états lù introduits par le postulat (3a), le résultat d'une
mesure unique de la grandeur A n'est en général pas prévisible. Il s'agit donc d'une
limitation fondamentale au pouvoir prédictif de la physique. Fort heureusement, si
on répète un grand nombre de fois la mesure sur un système toujours préparé de la
même manière, ou si la mesure porte simultanément sur un très grand nombre de
systèmes individuels, la probabilité donnée par le postulat (3b), et donc les moyennes
statistiques effectuées sur ces résultats, sont parfaitement déterminées. On retrouve à
ce niveau, plus « macroscopique », le déterminisme de la théorie physique.
Pour mesurer une grandeur sur un objet du monde quantique il faut franchir les huit
ordres de grandeur mentionnés dans le paragraphe d'introduction au monde quantique qui nous séparent de ce monde. C'est le rôle de l'instrument de mesure, par
exemple un compteur de photons ou d'électrons. Il s'agit donc d' un système macroscopique qui est susceptible de perturber fortement l'objet mesuré. Qu'un appareil
de mesure perturbe l'objet mesuré est une caractéristique bien connue en physique
classique : l' insertion d'un ampèremètre dans un circuit électrique modifie le courant
qui y circule, ou bien l' insertion d' un thermomètre modifie la température à mesurer. Mais cette modification peut être calculée, et le résultat de mesure corrigé en
conséquence.
Il n'en va pas de même au niveau quantique, où la mesure perturbe l'objet microscopique d 'une manière incontrôlable et non prévisible au niveau de la mesure
individuelle. En revanche, dès lors qu'on connaît le résultat de la mesure sans que
le système ne soit détruit par cette mesure, la perturbation de l'appareil de mesure
aboutit à un résultat étonnamment simple et universel, puisque, d'après le postulat
(3c) l'état après la mesure est l'état li 0
), indépendamment de l'état avant la mesure.
Ce postulat est appelé parfois principe de réduction du vecteur d 'état. Insistons sur
le fait que si on répète alors la mesure, on aura à coup sûr la même réponse que celle
obtenue lors de la première mesure.
241
0
c
:J
0
lil
~
.-t
""'
0
"
N
=
@
"'
"
"
.......
'"
..c
·C
O'l
0
=
·;::::
"'
>"
a.
0
0
"
"
u
.3
ü
=
""' 2 o..
2
.!:!
=
~
-0
0
" =
Ci
@
15.3. La mesure, lien entre le système physique et l'observateur
• elles peuvent prendre toutes les valeurs réelles dans d'autres cas, par exemple
lorsque A est la position d'une particule, le champ électrique d'une onde;
• le cas intermédiaire peut aussi se présenter, dans lequel les valeurs possibles
peuvent former un (ou plusieurs) intervalles déterminés [amin,amaxl de valeurs
réelles (voir les notions de bandes de conduction et de valence introduites au chapitre 10).
Le caractère intrinsèquement aléatoire des mesures effectuées sur un système
quantique individuel est l'un des aspects les plus fondamentaux, mais aussi les plus
inhabituels, du monde quantique : lorsque le système se trouve dans un état quantique
quelconque, différent des états l
mesure unique de la grandeur A n'est en général pas prévisible. Il s'agit donc d'une
limitation fondamentale au pouvoir prédictif de la physique. Fort heureusement, si
on répète un grand nombre de fois la mesure sur un système toujours préparé de la
même manière, ou si la mesure porte simultanément sur un très grand nombre de
systèmes individuels, la probabilité donnée par le postulat (3b), et donc les moyennes
statistiques effectuées sur ces résultats, sont parfaitement déterminées. On retrouve à
ce niveau, plus « macroscopique », le déterminisme de la théorie physique.
Pour mesurer une grandeur sur un objet du monde quantique il faut franchir les huit
ordres de grandeur mentionnés dans le paragraphe d'introduction au monde quantique qui nous séparent de ce monde. C'est le rôle de l'instrument de mesure, par
exemple un compteur de photons ou d'électrons. Il s'agit donc d' un système macroscopique qui est susceptible de perturber fortement l'objet mesuré. Qu'un appareil
de mesure perturbe l'objet mesuré est une caractéristique bien connue en physique
classique : l' insertion d'un ampèremètre dans un circuit électrique modifie le courant
qui y circule, ou bien l' insertion d' un thermomètre modifie la température à mesurer. Mais cette modification peut être calculée, et le résultat de mesure corrigé en
conséquence.
Il n'en va pas de même au niveau quantique, où la mesure perturbe l'objet microscopique d 'une manière incontrôlable et non prévisible au niveau de la mesure
individuelle. En revanche, dès lors qu'on connaît le résultat de la mesure sans que
le système ne soit détruit par cette mesure, la perturbation de l'appareil de mesure
aboutit à un résultat étonnamment simple et universel, puisque, d'après le postulat
(3c) l'état après la mesure est l'état l
), indépendamment de l'état avant la mesure.
Ce postulat est appelé parfois principe de réduction du vecteur d 'état. Insistons sur
le fait que si on répète alors la mesure, on aura à coup sûr la même réponse que celle
obtenue lors de la première mesure.
241