La teoria CSM (per Context, System, Modality) è una teoria sviluppata dai fisici francesi Alexia Auffèves e Philippe Grangier nel 2015 , con l'obiettivo di proporre un approccio realistico alla fisica quantistica , tenendo conto dei risultati dei cosiddetti esperimenti di paradosso EPR . Questa teoria è un nuovo approccio ontologico alla fisica e il realismo quantistico proposto dal CSM differisce notevolmente dal realismo classico.
“Il CSM è all'incrocio tra fisica e filosofia. Sul piano fisico il CSM fornisce un'ontologia e quindi una comprensione dei fenomeni descritti dalla fisica quantistica. Sul piano filosofico, il CSM si propone di ripensare l'epistemologia e l'ontologia nel quadro della nozione di oggettività contestuale ” .
Fin dall'inizio, il dibattito è stato violento tra i due padri della meccanica quantistica, Albert Einstein e Niels Bohr . John Stewart Bell ha introdotto nel 1964 una nozione di determinismo locale con le disuguaglianze di Bell , in accordo con la visione di Einstein. Fu solo negli anni '70 che furono effettuati i primi esperimenti ( esperimenti EPR ) sull'argomento. Dopo il lavoro di Alain Aspect tra gli anni 1974 e 1982, poi esperimenti "senza scappatoie" nel 2015, la conclusione è che le disuguaglianze di Bell non vengono rispettate. La visione di Einstein non è quindi sostenibile: la fisica quantistica non è conforme all'idea di realismo locale, riflessa dalle disuguaglianze di Bell.
L'obiettivo dei fondatori della teoria CSM è quindi quello di trovare un nuovo approccio alla meccanica quantistica tenendo conto dei risultati degli esperimenti EPR. Il loro approccio è partire da concetti e osservazioni per arrivare a un formalismo.
Se consideriamo un sistema nella fisica "classica", è caratterizzato dai suoi stati che sono misurabili. Questi stati del sistema rispondono alle domande che possiamo porci sulla sua natura. Ad esempio: qual è la sua dimensione? Qual è il suo colore? Tutte le risposte a queste domande costituiranno quindi lo stato del sistema. Lo stato del sistema è invariante rispetto al numero di volte che poniamo la stessa domanda o all'ordine in cui poniamo domande diverse. Ciò equivale ad ammettere un'esistenza oggettiva del sistema, il cui stato è indipendente dall'osservazione.
Incertezza quantisticaNella fisica quantistica, lo stato del sistema non è invariante rispetto all'ordine delle domande o al viaggio di andata e ritorno tra domande diverse. Questa incertezza introdotta dalla fisica quantistica ha portato a due grandi movimenti scientifici: da un lato il realismo, sostenuto da Einstein, e dall'altro un movimento intorno a Bohr. Per i realisti, lo stato del sistema come definito dalla fisica classica esiste ma non è completamente misurabile per ragioni pratiche. Per Bohr, lo stato "classico" non deve esistere, rimane solo lo stato quantistico definito da un vettore in uno spazio di Hilbert .
La teoria CSM cerca di unire il realismo di Einstein alla visione di Bohr da 3 postulati:
A differenza della solita interpretazione della meccanica quantistica, la modalità è assegnata congiuntamente al sistema e al contesto, in modo che la modalità sia unica, certa e riproducibile in un dato contesto. Ad esempio, si consideri un fotone e un polarizzatore ad angolo di 45 °. Le due modalità (mutuamente esclusive) sono "trasmesse" o "riflesse". La modalità (ovvero la polarizzazione o non polarizzazione a 45 °) non appartiene al fotone ma all'assieme fotone-polarizzatore. Questo ti permette di conoscere la modalità se conosci il sistema (fotone) e il contesto (polarizzatore). Questa proprietà è stata utilizzata anche per diversi anni nella crittografia quantistica . Questa ontologia si distingue dall'interpretazione "classica" perché lo stato del sistema non esiste indipendentemente dal contesto, il che significa che non si può attribuire uno stato oggettivo (di modalità) al sistema se lo si considera solo.
Paradox EPRSe consideriamo due particelle entangled di spin 1/2 p A ep B , ci sono 4 possibili modalità che si escludono a vicenda. Se una persona A misura lo stato della particella p A , la modalità di p B diventa oggettiva nel contesto di A. Così che se B misura la modalità di p B nello stesso contesto di A, troverà l'opposto del modo di p A (in accordo con lo stato iniziale della coppia p A -p B ). D'altra parte, se B misura p B in un altro contesto, il risultato diventa casuale.