La mesure qui choisit
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La mesure qui choisit : filtres et hasard
L'écran et les lunettes de soleil
À faire chez vous :
regardez l'écran d'un téléphone ou d'un ordinateur à travers des lunettes de soleil polarisantes, puis tournez-les lentement devant vos yeux. À un certain angle, l'écran devient noir ; un quart de tour plus loin, il redevient clair.
regardez l'écran d'un téléphone ou d'un ordinateur à travers des lunettes de soleil polarisantes, puis tournez-les lentement devant vos yeux. À un certain angle, l'écran devient noir ; un quart de tour plus loin, il redevient clair.
- la lumière vibre dans une direction : sa polarisation ;
- la plupart des écrans émettent une lumière polarisée dans une seule direction ;
- le verre polarisant ne laisse passer que ce qui vibre dans sa direction à lui : aligné, tout passe ; en travers, rien.
Photon par photon : tout ou rien, au hasard
Envoyons les photons un par un. Le premier filtre les polarise à 0° ; le suivant est tourné d'un certain angle. Que fait chaque photon ?- il ne passe jamais « à moitié » : il passe en entier, ou il est arrêté ;
- impossible de prédire lequel : seule la proportion est connue ;
- celui qui passe ressort polarisé dans la direction du filtre.
| Écart | 0° | 30° | 45° | 60° | 90° |
|---|---|---|---|---|---|
| Photons qui passent | 100 % | 75 % | 50 % | 25 % | 0 % |
Dernier filtre :
Dernier filtre à 45° du premier : prévu, 50 % des photons sortis du 1er filtre.
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Le troisième filtre qui rallume la lumière
Deux filtres croisés, à 0° et 90° : noir complet. Glissez un troisième filtre entre les deux, à 45°. Un obstacle de plus devrait assombrir encore. Or la lumière revient !L'expérience des trois filtres polarisants
Deux filtres polarisants croisés, à 0 et 90 degrés, arrêtent toute la lumière. En ajoutant un troisième filtre à 45 degrés entre les deux, un quart des photons sortis du premier filtre traversent l'ensemble : la mesure par le filtre du milieu change l'état des photons.
- après le filtre à 0°, chaque photon est polarisé à 0° ;
- le filtre à 45° en laisse passer la moitié, qui ressortent polarisés à 45° : ils ont « oublié » le 0° ;
- le filtre à 90° est à 45° d'eux : il en laisse encore passer la moitié.
À retenir : mesurer n'est pas regarder sans toucher. La mesure pose une question, force une réponse, et laisse l'objet dans l'état de cette réponse.
À faire chez vous :
l'écran sert de premier filtre, deux paires de lunettes polarisantes font les deux autres. Croisez la première paire avec l'écran (noir), puis glissez la seconde entre les deux en la tournant : la lumière revient.
l'écran sert de premier filtre, deux paires de lunettes polarisantes font les deux autres. Croisez la première paire avec l'écran (noir), puis glissez la seconde entre les deux en la tournant : la lumière revient.
Le vrai hasard, et à quoi il sert
Un dé n'est hasardeux que par ignorance : en connaissant parfaitement le lancer, on prédirait la face. Le photon devant le filtre, lui, ne cache aucune réponse toute prête : le chapitre suivant raconte comment on l'a vérifié.Albert Einstein refusait ce hasard. En 1926, il écrit à Max Born, en substance : « Dieu ne joue pas aux dés. »
Ce hasard est le même que celui de la radioactivité : impossible de dire quand un atome donné se désintégrera, mais on sait que la moitié l'aura fait au bout d'une durée fixe, la demi-vie8 jours pour l'iode 131 utilisé en médecine, 5 730 ans pour le carbone 14 qui sert à dater les fossiles..Il sert déjà :
un hasard que personne ne peut prévoir fait d'excellentes clés de chiffrement. En 2020, un téléphone vendu en Corée du Sud embarquait une puce de 2,5 mm qui tire ses nombres au hasard en observant, avec un capteur d'image, les grains de lumière d'une petite LED.
un hasard que personne ne peut prévoir fait d'excellentes clés de chiffrement. En 2020, un téléphone vendu en Corée du Sud embarquait une puce de 2,5 mm qui tire ses nombres au hasard en observant, avec un capteur d'image, les grains de lumière d'une petite LED.
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