Heurs et malheurs de la physique quantique by Jean-Pierre Pharabod & Gérard Klein

Auteur:Jean-Pierre Pharabod & Gérard Klein [Pharabod, Jean-Pierre & Klein, Gérard]
La langue: fra
Format: epub
Tags: A_Poster, Littérature Française
Éditeur: Odile Jacob
Publié: 2017-05-23T22:00:00+00:00

CHAPITRE 5

Contes et légendes de la mer du Nord

* * *

La mécanique quantique

« La noble simplicité dans les œuvres de la nature a souvent sa raison dans la noble myopie de celui qui l’observe. »

LICHTENBERG.

Attention aux révolutions,

même scientifiques

Les révolutions, même scientifiques, suscitent en général des conflits. Ce sont le plus souvent des oppositions externes qui les alimentent. Mais il arrive que celles-ci adviennent même entre les auteurs de ces révolutions.

La révolution introduite dans la physique par les relativités, restreinte et générale, n’a rencontré que des oppositions externes, sous forme d’ignorance, d’incompréhension ou d’indifférence. Mais il en est allé tout différemment pour la révolution apportée par la physique quantique. Ses auteurs, à ses débuts, se sont affrontés vigoureusement jusqu’à ce que leurs conceptions finissent par se trouver réconciliées par deux mathématiciens de génie, Paul Dirac et John von Neumann, sans que cela mette fin aux querelles résiduelles sur l’interprétation physique : par exemple, la réalité des sauts quantiques ne sera démontrée expérimentalement qu’en 1986 (chapitre 6).

La physique quantique allait à l’encontre de trois siècles d’habitudes, mathématiques avec le continu des équations différentielles à dérivées partielles, physiques selon lesquelles l’expérimentation permettait d’observer simultanément et continûment, du moins en principe, un phénomène, et enfin philosophiques sous la forme du réalisme et du déterminisme qu’impliquaient les représentations scientifiques du monde. Les auteurs de la révolution quantique, eux-mêmes, devaient faire avec ces habitudes, soit les renverser et les remplacer par d’autres, soit tenter de les concilier avec d’étranges observations et théories. Leur plus ou moins grande fidélité aux habitudes anciennes promettait déjà de les opposer. De ce point de vue, la portée de la révolution des relativités était beaucoup plus limitée : pourvu que l’on admette une vitesse limite, indépassable, et la cohérence des équations, on demeurait, au fond, dans un contexte classique.

Expérimentateurs et théoriciens se trouvèrent confrontés, en explorant le microcosme, à des questions inattendues dont on n’évoquera ici et pour l’instant que deux exemples en les comparant à la réalité que proposait la physique classique.

Pour celle-ci, il était aisé ou du moins concevable de décrire en sa totalité la trajectoire d’un objet en translation uniforme : il suffisait de connaître sa position à l’instant t, sa direction et sa vitesse. Pourvu que le système d’observation ne soit pas trop perturbateur, ou que la perturbation puisse être estimée à l’intérieur d’un intervalle statistique d’erreur, la description était complète. Il en allait de même pour des objets en interaction ou en accélération.

Mais comme Werner Heisenberg le découvrit rapidement, il n’en allait plus du tout de même dans la réalité quantique. Il commença par considérer que l’imprécision de la mesure était due à la perturbation introduite par le moyen de la mesure, des photons. Si pour définir la position d’un objet microscopique, on employait des photons à faible énergie, donc à longueur d’onde importante, l’observation était peu précise. Mais si on retenait des photons de plus courte longueur d’onde, leur énergie plus importante venait bousculer l’objet observé si bien qu’aucune mesure ultérieure n’était cohérente avec la précédente.

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