Mesure et conservation de l'énergie

Bonjour,

En mécanique quantique, si on ne se place pas dans le cadre des univers multiples, est-ce qu'il se peut que la conservation de l'énergie ne soit pas vérifiée au cours d'une mesure ? Par exemple, si on mesure la position par l'intermédiaire de l'observable $X$, et si l'observable $X$ et l'opérateur hamiltonien $H$ ne commutent pas (ce qui semble normal, par exemple, si $H=\frac{1}{2m}P^2$, et $PX-XP=-i\overline{h}$, alors $P^2X-XP^2=-2i\overline{h}P$, donc $HX-XH=-\frac{i \overline{h}}{m}P \neq 0$).

En effet supposons $H=\pmatrix{ 0 & 0 \\ 0 &1}$, et $X=\pmatrix{0 & 1 \\ 1 & 0}$, si l'état du système avant la mesure est $\psi_1=\pmatrix{0 \\ 1}$, alors $H\psi_1= \psi_1$, donc son énergie est $1$. Après la mesure, $\psi_1$ peut se "projeter" (en tenant compte de la normalisation) en $\psi_2=\pmatrix{\alpha \\ \alpha}$ avec une probabilité de $1/2$, ou en $\psi_3=\pmatrix{-\alpha \\ \alpha}$ avec une probabilité de $1/2$ (j'ai écrit $\alpha=\frac{1}{\sqrt{2}}$).
L'énergie moyenne pour $\psi_2$ est $\alpha^2=\frac{1}{2}$. De même, pour $\psi_3$. Donc elle a diminué dans chacun des cas (et vaut $1/2$ en moyenne).

Il est vrai qu'il y a eu une mesure, donc une interaction, donc le système n'est pas isolé.

Merci d'avance.

Réponses

  • J'ai l'impression que je suis d'accord avec toi. Par contre, qu'est-ce qui se passe si on se place dans les univers multiples ?
  • Dans le cadre des univers multiples, il n'y a pas vraiment de réduction du paquet d'onde (pas de mesure au sens de projection orthogonale sur un sous-espace en tout cas). Donc, une mesure est comme en physique classique une interaction entre un instrument d'observation et un système que l'on étudie. Donc, il est normal que l'énergie du système étudié ne soit pas conservée, car il n'est pas isolé.
    Alors que, dans le cas du monde unique, il faut bien qu'il y ait une mesure (au sens de projection orthogonale) à un moment où à un autre de la chaîne de la perception. Donc cette mesure risque de ne pas conserver l'énergie.
    Cela dit, la chaîne de la perception (je veux dire système étudié -> instrument -> œil de l'expérimentateur -> cerveau) ne concerne pas que le monde microscopique, donc la mécanique quantique n'est peut-être plus valable.
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.