Pour sauver la physique, les experts suggèrent de supposer que le futur peut affecter le passé


En 2022, le prix Nobel de physique a été décerné pour des travaux expérimentaux montrant que le monde quantique doit rompre avec certaines de nos intuitions fondamentales sur le fonctionnement de l’Univers.

Nombreux sont ceux qui, après avoir examiné ces expériences, concluent qu’elles remettent en cause la “localité”, c’est-à-dire l’intuition selon laquelle des objets distants ont besoin d’un médiateur physique pour interagir. En effet, une connexion mystérieuse entre des particules éloignées serait une façon d’expliquer ces résultats expérimentaux.

D’autres pensent au contraire que ces expériences remettent en cause le “réalisme”, c’est-à-dire l’intuition qu’il existe un état de fait objectif sous-jacent à notre expérience. Après tout, les expériences ne sont difficiles à expliquer que si l’on pense que nos mesures correspondent à quelque chose de réel.

Quoi qu’il en soit, de nombreux physiciens s’accordent sur ce que l’on a appelé “la mort par l’expérience” du réalisme local.

Mais que se passerait-il si ces deux intuitions pouvaient être sauvées au détriment d’une troisième ?

Un nombre croissant d’experts pensent que nous devrions plutôt abandonner l’hypothèse selon laquelle les actions présentes ne peuvent pas affecter les événements passés. Appelée “rétrocausalité”, cette option prétend sauver à la fois la localité et le réalisme.

La causalité

Qu’est-ce que la causalité ? Commençons par la phrase que tout le monde connaît : la corrélation n’est pas la causalité. Certaines corrélations sont des causalités, mais pas toutes. Quelle est la différence ?

Prenons deux exemples. (1) Il existe une corrélation entre l’aiguille d’un baromètre et le temps qu’il fait – c’est pourquoi nous apprenons le temps qu’il fait en regardant le baromètre. Mais personne ne pense que l’aiguille du baromètre est à l’origine du temps qu’il fait. (2) Il existe une corrélation entre la consommation de café fort et l’augmentation du rythme cardiaque. Dans ce cas, il semble juste de dire que la première cause la seconde.

La différence est que si nous “remuons” l’aiguille du baromètre, nous ne changerons pas le temps qu’il fait. Le temps et l’aiguille du baromètre sont tous deux contrôlés par une troisième chose, la pression atmosphérique – c’est pourquoi ils sont corrélés. Lorsque nous contrôlons nous-mêmes l’aiguille, nous rompons le lien avec la pression atmosphérique et la corrélation disparaît.

Mais si nous intervenons pour modifier la consommation de café d’une personne, nous modifierons généralement aussi son rythme cardiaque. Les corrélations causales sont celles qui se maintiennent lorsque l’on modifie l’une des variables.

De nos jours, la science qui consiste à rechercher ces corrélations solides s’appelle la “découverte causale”. Il s’agit d’un grand nom pour une idée simple : découvrir ce qui change lorsque l’on remue les choses autour de soi.

Dans la vie courante, nous tenons généralement pour acquis que les effets d’une agitation se manifesteront plus tard que l’agitation elle-même. Cette hypothèse est tellement naturelle que nous ne nous en rendons pas compte.

Mais rien dans la méthode scientifique n’exige que cela se produise, et il est facile de l’abandonner dans les fictions fantastiques. De même, dans certaines religions, nous prions pour que nos proches soient parmi les survivants du naufrage d’hier, par exemple.

Nous imaginons que quelque chose que nous faisons maintenant peut affecter quelque chose dans le passé. C’est la rétrocausalité.

Rétrocausalité quantique

La menace quantique qui pèse sur la localité (selon laquelle des objets distants ont besoin d’un médiateur physique pour interagir) découle d’un argument avancé par le physicien nord-irlandais John Bell dans les années 1960.

Bell a envisagé des expériences dans lesquelles deux physiciens hypothétiques, Alice et Bob, reçoivent chacun des particules provenant d’une source commune. Chacun d’eux choisit l’un des différents paramètres de mesure, puis enregistre le résultat de la mesure. Répétée de nombreuses fois, l’expérience génère une liste de résultats.

Bell se rend compte que la mécanique quantique prédit l’existence d’étranges corrélations (aujourd’hui confirmées) dans ces données. Ces corrélations semblent impliquer que le choix des paramètres d’Alice a une influence subtile “non locale” sur les résultats de Bob, et vice versa, même si Alice et Bob sont séparés par des années-lumière.

L’argument de Bell est considéré comme une menace pour la théorie de la relativité restreinte d’Albert Einstein, qui est un élément essentiel de la physique moderne.

Mais c’est parce que Bell a supposé que les particules quantiques ne savent pas quelles mesures elles vont rencontrer dans le futur. Les modèles rétrocausaux proposent que les choix de mesure d’Alice et de Bob affectent les particules à la source. Cela peut expliquer les corrélations étranges, sans rompre la relativité restreinte.

Dans des travaux récents, nous avons proposé un mécanisme simple pour la corrélation étrange – il implique un phénomène statistique familier appelé biais de Berkson (voir notre résumé populaire ici).

Il existe aujourd’hui un groupe florissant de chercheurs qui travaillent sur la rétrocausalité quantique. Mais certains experts dans le domaine plus large ne s’en rendent toujours pas compte. Elle est confondue avec un autre point de vue appelé “superdéterminisme”.

Le superdéterminisme

Le superdéterminisme est d’accord avec la rétrocausalité pour dire que les choix de mesure et les propriétés sous-jacentes des particules sont d’une certaine manière corrélés.

Mais le superdéterminisme le traite comme la corrélation entre la météo et l’aiguille du baromètre. Il suppose qu’il existe une troisième chose mystérieuse – un “superdéterminant” – qui contrôle et corrèle à la fois nos choix et les particules, de la même manière que la pression atmosphérique contrôle à la fois le temps et le baromètre.

Le superdéterminisme nie donc que les choix de mesure sont des choses que nous sommes libres d’agiter à notre guise, ils sont prédéterminés. Des modifications libres briseraient la corrélation, comme dans le cas du baromètre.

Ses détracteurs objectent que le superdéterminisme remet ainsi en cause les hypothèses de base nécessaires à la réalisation d’expériences scientifiques. Ils affirment également que cela revient à nier le libre arbitre, car quelque chose contrôle à la fois les choix de mesure et les particules.

Ces objections ne s’appliquent pas à la rétrocausalité. Les rétrocausalistes font des découvertes scientifiques causales de la manière habituelle, libre et agitée. Nous disons que ce sont les gens qui rejettent la rétrocausalité qui oublient la méthode scientifique, s’ils refusent de suivre les preuves là où elles mènent.

La preuve

Quelles sont les preuves de la rétrocausalité ? Les critiques demandent des preuves expérimentales, mais c’est le plus facile : les expériences concernées viennent de recevoir un prix Nobel. Le plus difficile est de montrer que la rétrocausalité est la meilleure explication de ces résultats.

Nous avons mentionné la possibilité d’éliminer la menace qui pèse sur la relativité restreinte d’Einstein. Il s’agit d’un indice important, à notre avis, et il est surprenant qu’il ait fallu tant de temps pour l’explorer. La confusion avec le superdéterminisme semble en être la principale cause.

En outre, nous avons soutenu, avec d’autres, que la rétrocausalité donne un meilleur sens au fait que le micromonde des particules ne se soucie pas de la différence entre le passé et le futur.

Nous ne voulons pas dire que tout va pour le mieux. La plus grande inquiétude concernant la rétrocausalité est la possibilité d’envoyer des signaux vers le passé, ce qui ouvre la porte aux paradoxes du voyage dans le temps.

Mais pour qu’il y ait paradoxe, il faut que l’effet dans le passé soit mesuré. Si notre jeune grand-mère ne peut pas lire notre conseil d’éviter d’épouser grand-père, ce qui signifie que nous n’existerions pas, il n’y a pas de paradoxe. Et dans le cas quantique, il est bien connu qu’on ne peut jamais tout mesurer en même temps.

Il reste cependant du travail à faire pour concevoir des modèles rétrocausaux concrets qui respectent cette restriction selon laquelle on ne peut pas tout mesurer à la fois.

Nous terminerons donc par une conclusion prudente. À ce stade, c’est la rétrocausalité qui a le vent en poupe, et donc la coque vers le plus grand des prix : sauver la localité et le réalisme de la “mort par l’expérience”.

Lire aussi : Les trous de ver expliqués : Comment ces raccourcis spatio-temporels agissent comme des machines à remonter le temps

Source : The Conversation – Traduit par Anguille sous roche


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1 réponse

  1. Bernardo dit :

    Si “le futur peut affecter le passé” qui le fait alors dans ce futur ?????

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