La physique quantique dit-elle vraiment ce qu’on lui fait dire ? (2)
3. La dualité onde-particule : ce qu’elle signifie vraiment
L’affirmation
« Puisque la matière est à la fois onde et particule, elle peut se transformer à volonté. La réalité n’est donc qu’une illusion. »
Cette conclusion est fréquente dans certains ouvrages de développement personnel. Pourtant, ce n’est pas ce que dit la physique quantique.
Ce que dit réellement la physique
Au début du XXᵉ siècle, les physiciens ont découvert que les objets du monde microscopique, comme les électrons ou les photons, ne se comportent ni comme de simples petites billes, ni comme de simples vagues.
Selon l’expérience réalisée, ils manifestent parfois un comportement corpusculaire, parfois un comportement ondulatoire.
C’est ce que l’on appelle la dualité onde-particule.
Cela ne signifie pas qu’une particule se transforme continuellement en onde puis redevienne une particule. Les physiciens considèrent aujourd’hui qu’il s’agit d’un seul et même objet quantique, que la science classique peine à décrire.
Les physiciens décrivent cet objet quantique à l’aide d’une fonction d’onde. Malgré son nom, il ne s’agit pas d’une vague de matière, mais d’un outil mathématique qui permet de calculer les probabilités des différents résultats possibles d’une mesure.
Avant que cette mesure soit effectuée, la mécanique quantique ne prédit pas un point précis où la particule sera détectée. Elle décrit un ensemble de positions possibles, chacune avec une certaine probabilité.
Une image
Imaginez les prévisions météo. Le bulletin annonce :
- 80 % de probabilité de pluie à Bruxelles,
- 30 % à Liège,
- 5 % à Arlon.
Cela ne signifie pas qu’il pleuvra « un peu partout à la fois ». Cela indique simplement où la pluie a le plus de chances d’apparaître.
De manière analogue, avant une mesure, la mécanique quantique décrit les différents résultats possibles et leur probabilité. Lorsqu’une mesure est effectuée, un seul résultat est observé.
Où est la confusion ?
Certains en concluent que, puisque la matière possède des propriétés à la fois corpusculaires et ondulatoires, elle pourrait changer de nature à volonté ou que la réalité n’existerait pas avant d’être observée.
La mécanique quantique ne dit rien de tel.
Les objets quantiques obéissent à des lois extrêmement précises, vérifiées expérimentalement depuis plus d’un siècle.
Si la matière pouvait réellement se transformer librement, les atomes ne seraient pas stables.
De même, les molécules ne conserveraient pas leur structure et les technologies fondées sur la mécanique quantique ne fonctionneraient tout simplement pas.
La dualité onde-particule ne montre donc pas que « tout est illusion ». Elle montre simplement que le monde quantique est plus subtil que les catégories de la physique classique opposant les ondes et les particules.
La conclusion selon laquelle « la réalité n’existe pas » est un concept philosophique, pas une réalité scientifique découlant de la physique.
4. Le principe d’incertitude
L’affirmation
« Le principe d’incertitude montre que rien n’est déterminé et que tout dépend de l’observateur. »
Cette affirmation est très répandue, mais elle mélange plusieurs notions différentes.
Le principe d’incertitude ne dit ni que « tout est flou », ni que la conscience crée la réalité. Il décrit une limite fondamentale à ce que la nature permet de connaître simultanément.
Ce que dit réellement la physique
Nous avons vu que les objets quantiques présentent aussi des propriétés ondulatoires.
C’est cette nature particulière qui conduit au principe d’incertitude, formulé en 1927 par le physicien Werner Heisenberg.
Il s’énonce simplement qu’il est impossible de connaître simultanément avec une grande précision la position d’une particule et sa quantité de mouvement (une grandeur liée à sa vitesse).
Plus l’une est connue avec précision, moins l’autre peut l’être.
Cette limite n’est pas due à des instruments imparfaits. Elle découle directement de la nature ondulatoire des particules.
Une image (imparfaite)
Imaginez qu’un peintre projette une goutte de peinture sur une feuille.
Si la tache est minuscule et parfaitement localisée, il est pratiquement impossible de deviner d’où la peinture a été projetée.
À l’inverse, si la peinture laisse une longue traînée, sa direction est évidente, mais il devient beaucoup plus difficile de savoir où commence exactement cette tache de peinture.
Avec les particules quantiques, la situation est comparable : la nature impose un compromis entre la précision de la position et celle de la quantité de mouvement.
Où est la confusion ?
Le principe d’incertitude est parfois présenté comme une preuve que « rien n’est réel » ou que « tout dépend de l’observateur ». Il ne dit rien de tout cela.
Il affirme simplement que certaines propriétés d’une particule ne peuvent pas être connues simultanément avec une précision illimitée.
La question de savoir pourquoi une mesure donne un résultat précis, ou quel rôle joue l’observation, est une autre question. C’est ce qu’on appelle le problème de la mesure, que nous allons maintenant aborder.
(suite de l’article dans quelques jours)
Didier de Buisseret
N’hésitez pas à partager cet article, en le reprenant intégralement, sans modification ni coupure, et en citant sa source (www.presenceasoi.be)