Comment devrions-nous interpréter la théorie quantique?

Il existe diverses interprétations de la théorie quantique. Au risque de trop simplifier, nous pouvons affirmer qu'elles tombent sous deux catégories fondamentales. Il existe des interprétations réalistes/ontologiques et des interprétations positivistes/instrumentales. Le réalisme représente le concept que le monde réel existe indépendamment de nous. Fournir une ontologie signifie fournir une image du monde. Donc, les interprétations réalistes/ontologiques tentent d'obtenir une image d'un monde à existence indépendante qui s'étend au-delà de ce que nous voyons réellement (c'est-à-dire qui s'étend au-delà des cliquetis de détecteurs et lectures d'instruments consignés dans nos carnets de laboratoire). Le positivisme est la doctrine énonçant que rien n'existe au-delà de ce que nous pouvons observer directement. Un instrumentaliste met l'accent sur le rôle des instruments (dans notre cas, l'équipement de laboratoire) dans la description de tout phénomène. Les interprétations positivistes/instrumentales sont moins préoccupées par le développement de l'image d'un monde existant indépendamment. Elles s'efforcent plutôt de développer une manière cohérente d'interpréter les divers cliquetis de détecteurs, lectures d'instruments et autres effets.

Nous pouvons résumer les interprétations réalistes/ontologiques selon où elles se situent dans le tableau suivant :

Dans les modèles de repli, l'évolution d'un état est choisie de manière que l'état se repliera dès que lors que la superposition d'un objet suffisamment important se produit. Cela signifie que le monde macroscopique se compose effectivement d'objets possédant des propriétés distinctes et explique pourquoi, lorsque nous regardons, nous ne voyons pas une balle de baseball à deux endroits à la fois. L'état quantique peut être envisagé sous forme d'objet physique réel qui, dans la limite du monde macroscopique, correspond à notre expérience habituelle. Plusieurs tentatives de concevoir un modèle de repli explicite ont connu un certain succès, mais sans l'aide d'un principe directeur déterminant, de tels modèles relèvent de l'Improvisation. Penrose et d'autres ont émis l'avis que les mécanismes gravitationnels devraient englober le repli, mais cette idée n'a pas encore donnée lieu à un modèle complètement satisfaisant. Si le repli se produit réellement, les instruments devraient alors le détecter, et des efforts en ce sens sont actuellement en cours. Malheureusement, il se peut que beaucoup de temps s'écoule avant que les techniques expérimentales soient suffisamment avancées pour détecter le repli — s'il existe.

Dans le modèle d'onde-pilote, une variable supplémentaire spécifiant réellement les positions des particules s'ajoute à la description quantique habituelle de l'état (à titre de vecteur d'état ou fonction d'onde). Dans l'interféromètre, on peut affirmer qu'une onde parcourt les deux axes alors que la particule n'en parcourt qu'un seul. L'onde recueille des informations relatives aux deux axes et la particule utilise ces informations pour décider quelle direction emprunter lorsqu'elle arrive au second interféromètre (de là l'expression « onde-pilote »). Cette interprétation de la théorie quantique comporte divers avantages. Elle explique, par exemple, pourquoi la particule n'est détectée qu'à un seul endroit à la fois et offre une image presque classique de ce qui se produit au niveau microscopique. Toutefois, afin d'y arriver il est nécessaire d'introduire des variables qui s'étendent au-delà de la théorie quantique et nuisent sensiblement à sa simplicité et son excellence.

La troisième option du tableau représente le cas où nous n'avons ni repli, ni variables cachées. Dans ce cas, nous obtenons réellement des superpositions d'objets macroscopiques. Nous devons développer une manière d'expliquer pourquoi nous ne les voyons pas. La solution proposée par ce qui est parfois nommée l'interprétation plusieurs mondes, l'interprétation Everett (pour son inventeur, Hugh Everett), et l'interprétation état relatif (le nom que lui donnait Everett et qui, quoique moins populaire, est une description plus précise de l'idée d'Everett), est que lorsqu'une superposition macroscopique se produit, nous pouvons envisager le monde comme se séparant. Une des possibilités macroscopiques se produit dans chaque branche. Dans un monde individuel, les objets macroscopiques ont des emplacements définis, mais lorsque vous rassemblez tous les mondes, il demeure quand même des superpositions d'objets macroscopiques. Une façon de voir la séparation est simplement à titre d'artifice inséré pour nous permettre de comprendre l'image d'ensemble. Pensez à l'analogie de tracer une grille sur une carte afin de nous permettre de décrire les caractéristiques de la carte relativement à la grille. En réalité, la grille n'existe pas. De la même manière, nous pouvons argumenter que, dans l'interprétation d'Everett, il n'existe qu'un univers, mais l'insertion d'une séparation nous permet d'expliquer l'aspect du monde relativement à un observateur particulier. Cette interprétation présente divers problèmes. Le plus évident est qu'elle représente un nouveau concept extrêmement différent de l'univers qui crée un malaise chez plusieurs d'entre nous. Mais même si nous l'acceptons, il existe tout de même des problèmes techniques. Un de ceux-ci est qu'il existe différentes façons d'insérer une séparation dans plusieurs mondes, et malgré cela, nous devons choisir une façon privilégiée de le faire. La probabilité est un autre problème encore plus sérieux. Chaque monde découlant de la séparation dispose de valeurs devant en représenter la probabilité. Une probabilité est habituellement envisagée à titre de probabilité qu'un résultat possible particulier se produise réellement. Toutefois, dans l'image Everett tous les résultats se produisent et donc, il est difficile de définir quelle probabilité cette probabilité représente.