L’avenir est-il déjà déterminé?

Vikrant Chaudhary

L’avenir est-il déjà déterminé?


Je me suis toujours demandé (et j’ai été ré-inspiré à explorer plus à partir de ces deux vidéos ) que si à un seul moment nous connaissons l’ état complet (position, momentum, spins, tout.) De chaque particule dans un système isolé (par exemple, l’Univers entier), pouvons-nous parfaitement déterminer son avenir? Et par même analogie, aussi le passé?

Je comprends que selon le principe d’incertitude , il est impossible de déterminer toutes les propriétés d’état d’une particule avec précision en même temps.

Ma question est donc la suivante: est-ce que l’avenir d’un système isolé est déjà déterminé mais n’est tout simplement pas parfaitement prévisible par un observateur en raison des limites de l’observabilité?

MISE À JOUR: Pour être plus clair, la question n’est pas de savoir si nous pouvons ou non déterminer l’avenir, mais si oui ou non l’avenir d’un système isolé est déjà fixé. C’est-à-dire, étant donné exactement les mêmes conditions initiales, deux systèmes isolés seront-ils toujours dans le même état avec le temps? Notre avenir est-il déjà fixé même si nous ne le saurons jamais à l’avance?

MISE À JOUR: apprécierait des explications moins techniques et plus accessibles. Je ne suis pas issu de la physique mais je m’y intéresse quand même.

ACuriousMind ♦

Ça dépend. Voulez-vous dire par «déterminer son avenir» que les états futurs sont déterminés ou que les résultats des mesures sont déterminés? Vous pourriez également apprécier telle ou telle question.

Vikrant Chaudhary

@ACuriousMind futurs états .

Steve Jessop

Pour info, « variable cachée » est un terme utilisé pour parler de théories dans lesquelles les incertitudes quantiques ne représentent que les limites de nos mesures / connaissances, mais qu’en réalité il y a une « valeur réelle ». Les mathématiques et l’expérience ont exclu divers types entiers de théorie des variables cachées comme inapplicable ou incompatible avec l’observation, et je pense que ce domaine de recherche vaut votre temps. Cela indique à votre intuition que les choses pourraient être plus prédéterminées que nous ne pouvons le mesurer et montre que certaines des façons dont nous pourrions souhaiter que cela se produise ne sont pas le cas.

Steve Jessop

@bechira: Eh bien, Einstein, bien que cela soit pertinent pour la question du déterminisme (et l’a dit), mais Einstein avait quand même tort sur les variables cachées. En tout cas, je pense que le questionneur ne sait probablement pas assez pour poser sa question précisément (en particulier autour de ce qu’est exactement un « état » qu’il demande), et que la réponse « l’équation de Schroedinger évolue de manière prévisible » ne satisfait pas le demande. Mais bon, si c’est la réponse simple, postez-la, et si le questionneur l’accepte, je me trompe et elle satisfait 🙂

Vikrant Chaudhary

@SteveJessop « l’interrogateur n’en sait probablement pas assez pour poser sa question avec précision ». Oui je suis d’accord. 🙂

Réponses


 Ultima

Il existe plusieurs façons de répondre à votre question et j’essaierai d’en énumérer quelques-unes.

  1. Selon la mécanique quantique, et en raison du principe d’incertitude de Heisenberg, nous ne pouvons pas prédire l’état futur (position et momentum) d’un système. Étant donné l’état d’un système dans l’espace des phases classique

    ( r ( t 0 ) , p ( t 0 ) )

    , nous ne pouvons pas déterminer l’état ultérieurement

    t

    . Cependant, étant donné un état quantique

    | Ψ ( r , t 0 )

    , nous pouvons utiliser l’équation de Schrodinger

    je t | Ψ = H | Ψ

    pour prédire l’évolution de l’état. La différence ici est que nous suivons la probabilité que le système soit dans un état classique

    1

    , pas dans quel état il sera.

  2. Malheureusement, nous n’avons pas de « théorie de tout » pour le moment, seulement des théories efficaces qui couvrent certains domaines (spécifiquement, certains domaines d’énergie et échelles de longueur). Même si on nous donnait l’état quantique de l’Univers, nous n’aurions pas la physique pour déterminer son évolution temporelle. Dans un certain sens, nous n’arriverons peut-être jamais à une telle théorie, et nous n’avons que des théories de mieux en mieux efficaces qui couvrent un plus large éventail de phénomènes naturels.

Edit: Il est important de noter que la mécanique quantique ne fait aucun argument philosophique sur le rôle de l’observateur dans la nature. Ce n’est pas que nous ne disposions pas de suffisamment d’informations pour savoir exactement où se trouve la particule ou quelle est sa dynamique à un moment futur. C’est que la particule n’a même pas une position ou un moment bien défini jusqu’à ce que nous la mesurions. Ce qui se passe lorsque nous interagissons avec la particule est actuellement prêt à être interprété par différentes interprétations, et il n’y a pas de réponse définitive pour le moment.

Edit 2 (Explication moins technique): Il est difficile de répondre à votre question de manière non technique, car nous devons définir ce que vous entendez par «déterminer parfaitement [l’avenir de l’Univers]». Rappelez-vous, par le principe d’incertitude, il est impossible de déterminer la position exacte et la quantité de mouvement d’une particule. Donc, je suppose que vous voulez dire que nous commençons par l’état quantique complet du système en question. Tout ce que nous pouvons faire, cet état est de déterminer les probabilités de chaque particule ayant une position / momentum dans une certaine plage de valeurs. Théoriquement, oui , nous pouvons déterminer l’état quantique futur du système (et donc les probabilités futures). C’est ma réponse dans la partie 1. Dans la partie 2, j’explique que notre compréhension actuelle de l’Univers est incomplète. Pour le moment, nous utilisons nos meilleures estimations d’une théorie de tout ce à quoi ressemblerait. Cependant, ces estimations ne couvrent que certains domaines de la physique, et certaines sont incompatibles pour le moment (par exemple, la relativité générale et la théorie quantique des champs). En ce sens, nous ne pouvons pas déterminer l’avenir, même si nous avions accès à l’état actuel de l’Univers.

1

Plus précisément, en « suivant la probabilité de

état classique, « je veux dire que compte tenu de l’état quantique

| Ψ ( X , t 0 )

a un moment

t 0

, nous pouvons utiliser l’équation de Schrodinger pour déterminer la probabilité que la particule soit située entre certains

X

et

X

(ou entre

p

et

p

dans l’espace de momentum) à

t 0 + Δ t

. La probabilité est donnée par

P = ⟨Ψ ( x , t 0 + Δ t ) | Ψ ( x , t 0 + Δ t ) d x .

P = Ψ ( X , t 0 + Δ t ) | Ψ ( X , t 0 + Δ t ) X .

Awal Garg

Plus ou moins, même si nous obtenons «beaucoup» d’états quantiques différents, la plupart d’entre eux peuvent être annulés car ils ne se produiront probablement pas. Disons, l’un des résultats simplifie un monde où les élèves obtiennent des notes pour dormir plus! Mais ce n’est manifestement pas possible, nous le rejetons donc. De même, la plupart des états quantiques pourraient être rejetés, et si nous regardons ceux qui sont possibles, ils seraient peu nombreux. Alors oui, l’avenir est plus ou moins prévisible.


 Johannes

Un univers déterministe n’est pas nécessairement prévisible. Et même un univers déterministe qui n’est entravé par aucune limite à l’observabilité n’a pas besoin d’être prévisible.

À titre d’exemple, prenons un univers de jouets composé d’une chaîne infinie de

0

‘le sable

1

‘s. Cet univers cellulaire 1D évolue selon la règle 110 des automates cellulaires : l’état d’une cellule devient

1

, sauf si la valeur actuelle de la cellule et de son voisin droit est égale à

0

, ou si la valeur actuelle de la cellule et ses deux voisins sont tous

1

s. Il va sans dire que cet «univers» est entièrement déterministe, chacun de ses états discrets étant défini avec une incertitude nulle.

Il a été prouvé qu’un tel «univers de règle 110» est capable de calcul universel. Maintenant, nous pouvons poser la question: cette capacité de calcul universelle peut-elle être déployée pour prédire les futurs états de cet univers cellulaire? En d’autres termes: existe-t-il un raccourci dans l’univers de la règle 110 qui lui permet d’anticiper son propre état futur?

La réponse est non’. La capacité de calcul universelle ne fournit pas de raccourci. La voie la plus rapide pour atteindre des états génériques futurs est de «  jouer toute l’évolution  » et les prédictions ne sont pas possibles dans cet univers de règle 110.


Ajout suite à la mise à jour de la question: une question comme « Notre avenir est-il déjà fixé même si nous ne le saurons jamais à l’avance? » ne peut avoir de sens que lorsqu’il est opérationnalisé. Cela signifie que le terme «fixe» doit être défini d’une manière qui nous permette de tester si notre avenir est «fixe» . La seule façon viable de le faire est d’interpréter la question « notre avenir est-il fixé? » comme étant synonyme de « les lois de la physique nous permettent-elles – au moins en principe – de prédire notre avenir? » . Le «raisonnement des automates de la règle 110» ci-dessus indique que la réponse à cette question est «non» .

API-Beast

Un raccourci ne devrait pas être nécessaire, il est déterministe lorsque chaque fois que la simulation est exécutée à partir du même état de départ (‘play out the evolution’) le résultat est le même.

David Mulder

@ API-Beast: Exactement cela, la question n’était pas de savoir si l’avenir pouvait être déterminé par nous, mais s’il était « déterminé ».

Johannes

@DavidMulder – la question posée: « Donc ma question est, est-ce que l’avenir d’un système isolé est déjà déterminé mais n’est tout simplement pas parfaitement prévisible par un observateur en raison des limites de l’observabilité? »


 difféomorphisme

Même dans un univers quantique, toute évolution est déterministe si elle est interprétée sous l’interprétation des mondes multiples. Ainsi, tous les futurs possibles pourraient être « déjà déterminés », mais vous ne pourriez toujours pas savoir lequel de ces futurs sera directement vécu par vos qualia, car les expériences qualia sont toujours décrites par des opérateurs de projection probabilistes non unitaires.

Brandon Enright

C’est l’une des raisons pour lesquelles « de nombreux mondes » ne résolvent pas vraiment de problèmes.

difféomorphisme

Le MWI n’est pas censé résoudre un problème particulier: c’est juste la description naturelle, invariante par l’observateur, de la mécanique quantique qui préserve l’unité à tout moment. Ni plus ni moins

Luaan

@diffeomorphism En effet. Il est amusant de voir à quelle vitesse les gens saisissent l’occasion de rejeter des théories bien établies, telles que les informations sur la vitesse finie peuvent se propager. L’interprétation de Copenhague en brise vraiment beaucoup, et MWI ne le fait pas. Donc, vraiment, cela résout un problème – un problème que l’interprétation (encore) dominante de la physique quantique brise catégoriquement les lois et théories physiques bien établies, sans parler du poids absurde qu’elle donne à quelque chose comme l’observation au niveau humain.


 Comte Iblis

Ma question est donc la suivante: est-ce que l’avenir d’un système isolé est déjà déterminé mais n’est tout simplement pas parfaitement prévisible par un observateur en raison des limites de l’observabilité?

En mécanique quantique, le résultat des mesures n’est en général pas déterminé si l’état physique exact du système est donné en général. Mais en dehors de l’incertitude qui en découle, l’avenir est aussi déterminé que le présent. Si l’ensemble du système solaire devait être placé dans une grande boîte parfaitement isolée, vous pourriez en principe effectuer une mesure pour déterminer qui est le président américain en 2017. Cette mesure réduirait la fonction d’onde de la boîte de telle sorte qu’elle évoluerait exactement vers le résultat mesuré.

Si

O

est un observable, puis pour mesurer cet observable dans l’état qui se trouve à une distance t dans le futur, vous devez mesurer l’observable

exp ( je H t ) O exp ( je H t )

dans l’état actuel.


 user1819359

L’univers ne peut pas être prédit à partir d’un seul point de données à un moment donné car l’inertie n’existe pas à un moment donné, mais elle est essentielle à la façon dont un système se développerait.

 

déjà, détermine, Est-il, l’avenir

 

facebook

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *