Résumé de physique quantique.

Voici un petit texte que j’ai écrit pour présenter mon résumé du livre « Mécanique quantique, une introduction philosophique » de M. Bitbol.

« L’introduction de Bitbol à la mécanique quantique est passionante en ce que sa façon de présenter cette dernière est très différente de celle enseignée à l’université et encourage vivement à réfléchir plus avant sur les fondements de cette partie de la physique. »

La mécanique quantique est la théorie la plus avancée pour expliquer les phénomènes microscopiques. La précision de ses prédictions dépassent de loin celle de toutes les autres théories inventées par l’homme auparavant. Avec la relativité générale, la théorie quantique a révolutionné la vision de la nature qu’avait l’homme du XXième siècle.

Cette théorie physique a été construite à l’aide d’analogies avec la physique classique de l’époque, qui était constituée d’un aspect corpusculaire (théorie de Newton) et d’un aspect ondulatoire (théorie de Maxwell). Ces deux aspects connus de la nature avaient tout pour s’opposer : un boule de billard n’est pas une onde et une onde ne ressemble en rien à une boule de billard. Et pourtant… la mécanique quantique réunit les deux aspects sous un même concept, appelé « fonction d’onde ». En mécanique quantique, une particule de matière peut-être vue comme une onde et réciproquement ! De cette dualité onde-corpuscule nait toute la difficulté pour comprendre la mécanique quantique.

Il parait tout de même invraisemblable que les scientifiques, ceux-là mêmes qui ont créé la mécanique quantique, cette théorie si performante pour prédire le comportement de la nature, sont incapables de la comprendre ! Et c’est pourtant vrai, les équations de la mécanique quantique sont une description de la nature, mais une description que l’on ne comprend pas. Pour preuve, il existe au moins 5 interprétations différentes de la théorie. Nos concepts de tous les jours, lesquels permettaient très bien de comprendre les équations de la physique classique, ne sont pas du tout adaptés pour comprendre le monde microscopique. Chaque interprétation comporte des aspects philosophiques différents et bouleverse notre façon de comprendre le monde qui nous entoure.

Bitbol a essayé de faire table rase de tous les concepts provenant de notre habitude d’un monde classique, en particulier celui de propriété possédée par un objet. Pour cela, il faut revenir aux expériences fondatrices et retrouver une formulation minimale en terme logico-mathématique des résultats de ces expériences. Le résumé du livre de Bitbol est précédé par deux chapitres, le premier rappelant l’état de l’art de la physique classique avant l’apparition de la mécanique quantique (fin du XIXième), le second rappelant quelques expériences conduisant à la naissance de la mécanique quantique.

Ce texte apporte encore une fois la preuve que la science, dans ses branches les plus avancées, pose de sérieux problèmes philosophiques aux chercheurs. Les chercheurs eux-mêmes désirent grandement en débattre avec des philosophes. Cependant, l’utilisation de concepts provenant des interprétations de la mécanique quantique sans toujours revenir aux équations mathématiques (qui forment vraiment la mécanique quantique), peut conduire certains « philosophes » jusqu’à nier l’existence d’une réalité en dehors de nous. Nombre de philosophes se sont permis de discourir à ce sujet mais, ainsi que l’avait montré Sokal a son époque, bien peu ont réellement compris de quoi il retournait. Revenir aux vrais problèmes que pose la mécanique quantique est, sur ce point, toujours bénéfique.

Ce résumé, fait par un physicien de formation, est une introduction à la mécanique quantique, et non à l’une ou l’autre de ses interprétations. Il permet de se rendre compte de l’inadéquation des concepts usuels avec le monde microscopique et fournit des ouvertures vers de nouveaux concepts sans pour autant clore le débat sur l’interprétation de la mécanique quantique. Armé des quelques équations mathématiques nécessaires à la bonne compréhension de la mécanique quantique (à peine plus compliquées que le théorème de Pythagore), chacun est libre de trouver comment comprendre la mécanique quantique.

Ce texte a d’abord été publié ici. Le résumé en question est sur mon site.