Harris' blog

Récemment, on m’a posé la question suivante :

“Tu es dans une pièce où chaque surface est composée uniquement de miroirs.

Combien de fois vas-tu voir ton reflet ?”

Voici ma réponse :

Je connais ce concept d’Enantiomorphisme (qui est une propriété du carbone asymétrique, de provoquer dans les molécules qu’il contribue à former, la déviation à droite et à gauche de la lumière polarisée, donc de donner deux substances semblables chimiquement et différentes physiquement, relativement à la lumière)…

Je dirai que la lumière va rebondir jusqu’à pénétrer dans l’œil de l’observateur et ainsi stopper sa course. Si les conditions étaient “parfaites” (si les indices de réfraction sont exactement -1 et les miroirs infiniment grands), les miroirs se réfléchissent jusqu’à l’infini .
Mais l’œil intervient aussi : on ne peut pas voir plus loin qu’une certaine distance : à partir d’une certaine distance, on voit “de la même manière” les distances.
Donc, finalement, on peut créer des conditions complètement “parfaites” (pour l’œil), par exemple en rapprochant les 6 miroirs les uns des autres ; ils n’auraient plus besoin d’avoir une taille infinie. Mais si on exclu l’observateur de l’expérience, on ne peut pas répondre à l’énigme. Dans la pratique, il y a aussi des source d’atténuation de l’intensité lumineuse réfléchie
Une part (même infime) est transmise à chaque rebond, l’air, le verre (ou autre) qui constitue le miroir atténue, … Au bout d’un moment, la lumière serait complètement atténué. Mais rien n’empêche d’imaginer deux plans infinis, miroirs parfait, faces à faces. Donc, imaginons.
Nous avons donc deux plans infinis, parfaitement parallèles. La question est : « que voit-on ? »

Cette question n’est pas complète. Il manque deux informations :

1 : Où est situé l’observateur ?

2 : Où est située la source, s’il y en a une ?

Nous pouvons éliminer déjà deux possibilités : Source OU observateur à l’extérieur. Dans ces cas, la réponse est simple, il ne se produit strictement rien (source à l’extérieur), ou on ne voit que le « cul » d’un des deux miroirs (observateur à l’extérieur). Je traiterai le cas de l’absence de source plus loin.

Nous supposons donc que l’observateur est à l’intérieur. Et là, nous avons un cas extrêmement intéressant, une notion très complexe entre en jeu : l’influence de l’instrument de mesure sur la mesure elle-même. Cette notion a beaucoup été développée en physique quantique (voir mon article sur le chat de Schrödinger). L’idée est simple, mais les conséquence complexe : quelque soit la mesure faite, elle sera faussée par la présence de l’instrument, si bien que lorsque je mesure un phénomène, en réalité, je ne mesure pas le phénomène exactement tel qu’il est en l’absence de l’appareil. Exemple : Je me mets devant un miroir, n’importe lequel. Que vois je ? Moi-même… Mais lorsque je ne suis pas là, le miroir ne renvoie certainement pas ma propre image… Puisque je ne suis pas là…

Tu vas me dire « mais on ne fait pas de mesure ». Si ! que ce soit l’œil, ou un autre capteur (exemple : caméra), ce que nous « voyons » est en fait une mesure. La lumière, c’est un ou plusieurs photons avec chacun une énergie et une quantité de photons donnés ( dans le cas corpusculaire) on « voit » donc, une énergie. Ou alors, la lumière c’est une amplitude et une longueur d’onde (dans le cas ondulatoire) et on « voit » donc une amplitude et une longueur d’onde données. Ces deux conception, d’après la dualité onde corpuscule, sont équivalentes.

Alors, si je me place entre les deux miroir (ou que j’y place une caméra), se demander ce qu’on « voit » est totalement différent de se demander ce qu’il se passe quand l’instrument de mesure n’est pas là…

Il faut donc considérer les deux cas… (ça commence à faire beaucoup là )

Maintenant, parlons un peu de la source… Comme je l’ai dit, une caméra, un œil, … ce sont des capteurs. Ils détectent de la lumière, donc, des photons. Mais pour les détecter, il faut qu’il y en ait déjà !!

Disons qu’il y en a … et qu’il n’y a pas/plus de source pour une raison que tu inventeras !

Ces photons se déplacent. Comme les miroirs sont parfaits, et infinis (on va dire qu’il n’y a pas de diffraction), les photons vont suivre un parcours « régulier », comme un pong géant et infini quoi… On va considérer un seul photon pour le moment. S’il se déplace parfaitement perpendiculaires aux deux plans il fera sans cesse le même parcours, en rebondissant toujours aux deux même points. Aller, retour, aller, retour, à l’infini. Si je ne suis pas en face de ce photon, il n’arrivera jamais dans mon œil, donc, je ne le détecterai pas, donc, je ne saurai même pas qu’il existe… S’il n’est pas parallèle au plan il va suivre un trajet régulier en zig zag entre les deux plans… Là, soit j’ai pas de chance et il se dirige pas vers moi, et c’est pareil que tout à l’heure, soit, il se dirige vers moi, et chance, il tombe à un moment dans mon œil, et là, que vois je ? Un photon… Un photon seul ??

Pas vraiment… En fait, du fait du caractère ondulatoire de la lumière, je ne vois pas vraiment un photon seul, mais lui ainsi que toutes ses images virtuelles… C’est-à-dire une ligne de photons à l’infini qui font là queue-leu-leu… (enfin… C’est imagé hein, parce qu’un photon, on le voit pas en fait :o° :D)

Mais comment un photon a pu se retrouver par miracle entre ces deux miroirs ??

Disons qu’il y a une source… Une source, c’est jolie, mais pas suffisant : source ponctuelle ? source unidirectionnelle ?

La suite au prochain épisode ?