Science & Vie HS No. 292

Face à la mécanique quantique, les gens se divisent en général en deux camps: il y a ceux qui ne la comprennent pas… et ceux qui ne cherchent même pas à la comprendre ! Rebutés par la complexité de ses équations mathématiques et l’étrangeté des phénomènes qu’elle décrit. Comment un atome peut-il être simultanément à deux endroits à la fois, comme le propose cette mécanique du bizarre? Comment deux photons peuvent-ils former un tout, même séparés par des milliers de kilomètres? Difficile à comprendre, il est vrai. Mais cela ne devrait pas dissuader de s’y intéresser. Car la chose la plus importante à cerner, c’est que le grand saut dans l’étrangeté quantique vaut le détour. En effet, ces lois de l’infiniment petit ne nous parlent pas seulement des particules: elles décrivent…

“L’émergence de nouvelles technologies, comme la physique quantique [...], est porteuse de nombreuses opportunités, mais également source de futures instabilités” Emmanuel Macron PRÉSIDENT DE LA RÉPUBLIQUE (DISCOURS SUR LA STRATÉGIE DE DÉFENSE ET DE DISSUASION, FÉVRIER 2020) “Ce que la technologie quantique nous permet, c’est de multiplier la complexité des informations tout en les encodant en un seul bit” Justin Trudeau, PREMIER MINISTRE DU CANADA (L’EXPRESS, AVRIL 2016) “Je suis convaincu que Dieu ne joue pas aux dés” Albert Einstein, PHYSICIEN (LETTRE ADRESSÉE À MAX BORN EN 1926) “Quiconque n’est pas choqué par la théorie quantique ne la comprend pas” Niels Bohr PHYSICIEN (CITÉ DANS NIELS BOHR’STIMES, IN PHYSICS, PHILOSOPHY, AND POLITY, PAR A. PAIS, 1991) “La mécanique quantique était plus ardue que toutes les autres matières combinées que j’étudiais, mais si fantastique…” Elon Musk, FONDATEUR DE SPACEX…

La fin du XIXe siècle annonçait un véritable âge d’or pour les physiciens. Rien ne laissait présager qu’ils allaient voir naître l’une des plus puissantes et dérangeantes théories de l’histoire des sciences. Le siècle s’achève en effet sur le triomphe incontesté des “sciences modernes”, fondées en 1687 par la théorie de la gravitation universelle d’Isaac Newton. Le sentiment général est celui d’un achèvement, dont témoigne, en 1894, cette déclaration du futur Nobel de physique Albert Michelson : “Il semble probable que la plupart des grands principes sous-jacents [à la physique] ont été fermement établis et que de nouvelles avancées doivent être recherchées principalement dans l’application rigoureuse de ces principes à tous les phénomènes qui relèvent de notre attention.” Autrement dit, les lois de la physique sont établies, le travail des…

Le grand-père SA DÉCOUVERTE OFFICIELLE Le physicien allemand Max Planck (1858-1947) est le premier à avoir stipulé que l’échange d’énergie entre la lumière et la matière se fait de manière discontinue, par paquets d’énergie indivisibles, les “quanta”. Il est ainsi considéré comme le père de la mécanique quantique. Il n’approuve guère l’idée d’Einstein d’appliquer le principe des quanta à la lumière, et encore moins celle de Bohr de l’appliquer à l’atome. Il finira par admettre la validité de sa propre théorie dans les années 1920. SON RÔLE OFFICIEUX Planck est le “grand-père” de tous ceux qui, à partir de ses quanta, bâtiront la théorie. Il a ouvert la porte mais a laissé ses successeurs y entrer. Figure tutélaire de la physique de l’époque, il était peut-être déjà trop vieux, trop ancré dans la physique…

Le génie incontesté SA DÉCOUVERTE OFFICIELLE Einstein (1879-1955) construit seul la théorie de la relativité et postule, en 1905, la nature granulaire de la lumière sur la base des quanta de Planck. Puis il découvre “involontairement”, en 1935, le phénomène d’intrication. SON RÔLE OFFICIEUX Reconnu par ses pairs comme le génie de l’époque, Einstein est pourtant toujours resté à l’abri des courants et des écoles de pensée. Ni mentor ni disciples (du moins revendiqués). En questionnant sans relâche le sens de la quantique, il en sera l’un des principaux moteurs. Même si la puissance de son bon sens –le coeur de son géniel’empêchera d’admettre jusqu’à sa mort qu’une théorie puisse être séparée de la réalité qu’elle décrit. À tort. SSPL/SCIENCE MUSEUM/LEEMAGE - TOPICAL PRESS AGENCY/GETTY IMAGES…

Le grand gourou SA DÉCOUVERTE OFFICIELLE Le physicien danois Niels Bohr (1885-1962) est le premier à transposer le principe de quantification de Planck et Einstein à la matière : en 1913, il conçoit le premier modèle quantique de l’atome d’hydrogène. Et élaborera la première théorie quantique des éléments chimiques. SON RÔLE OFFICIEUX Forte personnalité, Bohr est le grand gourou du courant rejetant la vision classique et intuitive des théories défendue par Einstein. Le principal génie de cet homme charismatique est d’avoir su repérer et fédérer les plus grands talents de l’époque sur les bancs des universités. Pauli, Heisenberg, Dirac… qui formeront l’École dite “de Copenhague”, où il dirigeait l’Institut de physique. Les physiciens se délectent aujourd’hui encore des réponses talentueuses qu’il faisait à chaque critique soulevée par Einstein.…