Théorie de l'univers échantillonné
La dualité ondes /
corpuscules
C'est notre première analogie : que ce soit en mécanique
quantique ou en traitement numérique du signal, les ondes sont représentées par
des "particules" : en mécanique quantique la lumière est quantifiée sous la
forme de photons, en traitement numérique du signal les ondes sont représentées
par des échantillons.
Il a fallu aux scientifiques plus de trois siècles pour
accepter la double nature de la lumière, à la fois ondes et particules. De nos
jours encore cette dualité est difficile à comprendre, alors que les techniques
de traitement numérique du signal nous permettent de présenter cette dualité de
façon très simple.
De multiples expériences ont démontré que la lumière est à la fois une
onde et une collection de particules, les photons, et cette dualité n'est pas
aisée à comprendre.
Les images ci-dessus illustrent cette dualité. Les particules de lumière,
les photons, forment en s'accumulant un motif ondulatoire. Pour des nombres
élevés de photons, ce motif est quasiment parfait.
Selon la mécanique quantique, cette onde n'est pas réelle, mais représente
une probabilité de présence des photons.
Si nous étendons l'analogie avec le traitement numérique du signal,
nous voyons alors que les photons de notre monde physique forment une
représentation discrète d'ondes parfaites et continues appartenant à un univers
supérieur.
Les images ci-dessus représentent le processus classique d'échantillonnage
utilisé dans les systèmes de traitement numérique du signal.
Au départ nous avons une onde continue dans notre monde "réel", par exemple
un son. Cette continuité est en fait une illusion, mais lorsque les nombres de
particules sont très élevés cette illusion est presque parfaite.
Cette onde est ensuite convertie par un "convertisseur
analogique/numérique" en séries de nombres qui sont stockés dans un
ordinateur.
En traitement numérique du signal, nous savons que l'ordinateur ne peut pas
représenter à la perfection les ondes du monde réel.
Mais plus important encore, nous savons avec certitude qu'il existe
des ondes réelles en dehors de l'ordinateur.
Les images ci-dessous illustrent la double nature de la lumière, à la
fois onde et corpuscules. Ces images proviennent d'une expérience conduite à
l'université de Princeton.
Les images ci-dessous illustrent la transformation d'une onde continue du
monde "réel", par exemple un son, convertie en série de nombres, les
"échantillons" (analogues des photons.)
Une onde parfaite dans un super-univers ?
Une onde quasi parfaite du monde "réel"
Traitement numérique du signal
5 échantillons dans un ordinateur
5 photons dans l'univers physique
20 échantillons dans un ordinateur
100 échantillons dans un ordinateur
150 photons dans l'univers physique
15000 photons dans l'univers physique
Version 3
December 31, 2007
