La physique quantique, ce domaine difficilement concevable, même pour Einstein

Chat à la fois mort et vivant, électrons traversant un mur, photons unis à jamais quel que soit leur sort individuel... La physique quantique est pleine de situations bien réelles et pourtant inconcevables pour l'esprit humain. Même pour celui d'Einstein !

Cet article est issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n°210 daté juillet/ septembre 2022.

Bienvenue dans un monde où l'on peut se trouver ici et ailleurs, un zoo dans lequel un animal peut être vivant et mort à la fois, un univers où l'on pratique couramment la "téléportation" Cette réalité, c'est celle de la physique quantique, qui décrit lumière et matière à une échelle inaccessible à nos yeux.

Ses concepts sont si étranges que le physicien américain Richard Feynman a dit à son propos en 1964, lors d'une conférence fort sérieuse, devant la salle hilare : "Je pense pouvoir dire sans risque que personne ne la comprend." C'était un an avant de recevoir un Nobel pour sa contribution… à la physique quantique. "On la conçoit très bien sur le plan scientifique, nuance Julien Bobroff, professeur de physique à l'Université Paris-Saclay. En revanche, elle échappe totalement à notre intuition."

Comment savoir ce qui se passe à l'intérieur de la boîte ?

Imaginez par exemple un chat, enfermé dans une boîte bien isolée contenant une fiole de gaz mortel et un atome de radon, dont le noyau est radioactif. Si le radon se désintègre, la particule qu'il émet brise l'ampoule, ce qui tue l'animal. Comment savoir ce qui se passe à l'intérieur de la boîte ? Notre vision classique du monde nous conduit à penser que le chat est mort ou vivant, suivant que le radon s'est désintégré ou pas. Mais si l'on considère cette expérience sous le prisme de la physique quantique, notre cerveau se met en pelote : tout objet quantique peut en effet se trouver dans un état ou un autre, mais aussi dans les deux en même temps.

Dit autrement, un "chat quantique" peut être vivant, mort, ou vivant et mort à la fois ! Ce n'est qu'au moment de l'observation que l'on connaîtra sa destinée. Mais attention : la physique quantique nous dit aussi que l'observation d'un état le perturbe ou le détruit ! De même, elle interdit d'en créer une copie parfaite : impossible de cloner un état. En revanch[...]

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