Qu'est-ce que le chat de Schrödinger ?

Le chat de Schrödinger est une expérience de pensée imaginée en 1935 par le physicien Erwin Schrödinger pour mettre en évidence les paradoxes apparents de la mécanique quantique. Elle transpose à l’échelle d’un animal une propriété généralement associée aux particules et aux systèmes microscopiques : la superposition. Dans le scénario, l’état du chat dépend d’un événement quantique aléatoire. Tant que la boîte reste fermée, la description idéale du système conduit à considérer le chat comme à la fois vivant et mort.

Le dispositif imaginé par Schrödinger

Le scénario repose sur une boîte hermétiquement fermée contenant un chat et un mécanisme relié à un événement quantique. Un atome radioactif peut, de manière aléatoire, se désintégrer ou ne pas se désintégrer pendant une période donnée. Un détecteur est chargé d’identifier cette désintégration. Si elle se produit, le détecteur déclenche un dispositif mortel, par exemple la libération d’un poison dans la boîte ; si elle ne se produit pas, le mécanisme ne tue pas l’animal. Le sort du chat est donc directement lié au résultat de l’événement quantique, sans qu’une personne puisse le connaître avant d’ouvrir la boîte.

Le rôle de la superposition

En mécanique quantique, un système peut être décrit comme une superposition de plusieurs états possibles avant une mesure. Appliqué au dispositif de Schrödinger, cela signifie que l’atome est décrit comme se trouvant dans une combinaison des états « désintégré » et « non désintégré ». Comme le détecteur et le mécanisme mortel sont liés à cet atome, l’état de l’ensemble associe alors deux possibilités : l’atome ne s’est pas désintégré et le chat est vivant, ou l’atome s’est désintégré et le chat est mort. Dans la formulation de l’expérience, tant que la boîte n’est pas ouverte, le chat est donc considéré comme dans ces deux états à la fois. Cette situation ne décrit pas une observation ordinaire, mais les conséquences déroutantes d’une application littérale du formalisme quantique à un objet macroscopique.

Une expérience de pensée, pas un animal réellement hybride

Schrödinger ne cherchait pas à affirmer qu’un chat réel pourrait être observé durablement comme vivant et mort au sens courant. Il voulait plutôt montrer le caractère problématique d’une interprétation trop directe de la superposition lorsqu’on la prolonge des particules aux objets de la vie quotidienne. À l’ouverture de la boîte, une seule situation est constatée : le chat est vivant ou il est mort. L’expérience met ainsi en scène la difficulté de relier la description quantique d’un système aux résultats définis de notre expérience. Elle ne constitue pas une preuve que la réalité serait subjective ou que toutes les situations imaginables seraient simultanément observables.

Un paradoxe au cœur des interprétations quantiques

Le chat de Schrödinger a nourri les discussions sur la mesure et sur les différentes interprétations de la mécanique quantique. Il est souvent associé à l’interprétation de Copenhague, selon laquelle la mesure conduit à un résultat déterminé, mais l’expérience ne permet pas à elle seule de trancher entre toutes les interprétations possibles. La décohérence quantique explique notamment pourquoi les effets de superposition deviennent très difficiles à observer dans les systèmes macroscopiques lorsqu’ils interagissent avec leur environnement. Elle ne doit toutefois pas être présentée comme une sélection automatique d’un résultat unique. Le chat de Schrödinger reste donc surtout un outil conceptuel : il rend visible, sous une forme spectaculaire, le problème du passage entre le monde quantique et le monde classique.