Dossier

“La physique quantique est remplie de choses bizarres ” : interview de Tim James

Science

Par Anne Cagan le

Intrication, voyage dans le temps… la physique quantique est aussi fascinante que mystérieuse. Auteur du livre “Magique Quantique” paru aux éditions Dunod Tim James nous explique comment l’émergence de cette discipline a remis en question toutes les certitudes des physiciens.

Comment la physique quantique a t-elle été inventée ?

Par accident ! Le scientifique Max Planck étudiait les ampoules et a découvert que la manière dont la lumière se comportait n’était pas logique. Il a trouvé cela étrange et commencé à faire des expériences. C’est comme cela qu’il a découvert une toute nouvelle science. D’autres scientifiques tels qu’Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg et Niels Bohr ont commencé à faire leurs propres calculs et expériences. Et en vingt ans, ils se sont retrouvés à devoir composer avec un nouveau type de physique aussi étrange qu’effrayant.

De quelle façon utilisons-nous actuellement la physique quantique ?

La physique quantique étudie la manière dont les particules se comportent et vu que tout est fait de particules… elle est utilisée pour cerner le fonctionnement de toutes sortes de choses. Lasers, circuits électriques, fibre optique, micro-ondes, électroaimants, alarme incendie, rayons X… presque toute la technologie moderne est issue de la physique quantique.

Comment la physique quantique s’articule t-elle avec la physique classique et la relativité générale ?

Elle ne le fait pas ! C’est ce qui la rend si intéressante et drôle. La physique classique (les travaux de scientifiques tels que Isaac Newton) et la relativité générale (travaux d’Einstein) s’articulent très bien. Elles fonctionnent ensemble de manière harmonieuse. Là-dedans, la physique quantique fait figure de fausse note : elle détonne dans le paysage. C’est un peu comme si l’on trouvait un solo de guitare électrique au milieu d’un opéra. C’est un type de musique complètement différent.

Quelles sont les éléments les plus bizarres de la physique quantique et pourquoi ?

Il y en a beaucoup. Parmi ceux que je préfère, il y a le problème de la mesure. Cela désigne le fait que les particules se comportent de manière complètement différente selon qu’on les observe ou non. Lorsque nous ne les mesurons pas, les particules se comportent d’une certaine façon mais lorsqu’on les mesure, elles changent complètement de comportement. Toute la question est de savoir comment elles savent que nous les regardons. Il y a aussi le problème de la superposition. Celui-là est particulièrement bizarre. Les particules peuvent exister dans deux états opposés au même moment. Elles peuvent simultanément être en train d’aller à gauche et à droite. Beaucoup des débats les plus fascinants dans le domaine tentent d’expliquer ce mystère. Il y a également le voyage dans le temps. Les particules ne se comportent pas de manière normale dans le temps. Certaines particules semblent expérimenter le temps à des vitesses différentes, certaines semblent même capables de le remonter. Plusieurs expériences réalisées donnent l’impression que la particule remonte le temps. Mais le fait-elle vraiment ? Citons enfin l’intrication. C’est probablement le point le plus débattu à l’heure actuelle en physique quantique. C’est l’idée que des particules dans des zones opposées de l’Univers pourraient peut-être communiquer à une vitesse plus élevée que celle de la lumière. Personne n’a la moindre idée de la façon dont cela peut fonctionner. Et ces quatre exemples ne sont que quelques-unes des bizarreries que l’on trouve en physique quantique.

A l’heure actuelle, à quels obstacles sont confrontés les chercheurs ?

D’une certaine façon, nous ne comprenons rien à cette physique. Nous savons ce que font les particules mais nous ne pouvons pas expliquer comment cela fonctionne. Nous pouvons proposer des théories astucieuses qui sont peut-être vraies (ma préférée est celle qui implique des univers parallèles). Mais l’essentiel de la physique quantique se résume à un gros point d’interrogation. Le principal point de débat en ce moment est néanmoins sans doute l’intrication.

A plus long terme, de quelle manière pourrions-nous utiliser la physique quantique selon vous ?

C’est une question intéressante mais je n’oserai pas y répondre. Il y a cent ans, tout le monde pensait que la physique était une affaire réglée. Nous avions même affirmé qu’il ne restait rien d’important à découvrir. Là-dessus la physique quantique est arrivée et a prouvé que la nature a toujours ses secrets. Je ne vais pas tenter de deviner l’étape d’après car je vais probablement me tromper. Ce qui rend la physique quantique si belle… c’est que c’est une discipline au sein de laquelle subsiste beaucoup de mystères.

“Magique quantique”, Tim James (éditions Dunod).