Étrangeté quantique à Helgoland

La théorie quantique est perturbante

Helgoland’ est un excellent ouvrage de vulgarisation de Carlo Rovelli. À égalité avec Étienne Klein, Carlo est le meilleur pour éclairer les amateurs. Incursions plus saillantes dans le champ philosophique pour Étienne, tandis que Carlo fait de même à la pointe de la physique fondamentale. Auteur d’une des théories de gravité quantique les plus en vues.

L’ouvrage de Carlo est intime. Il fait partager sa stupéfaction de jeunesse devant les phénomènes quantiques. Si l’on n’est pas interloqué, dit-il, on ne les a pas compris. L’histoire débute sur le coup de génie d’Heisenberg à Helgoland. Le physicien de 22 ans s’est isolé dans cette île pour réfléchir au problème insoluble que Niels Bohr lui a demandé de résoudre : trouver un modèle du déplacement de l’électron ne lui permettant d’occuper que des orbites espacées autour du noyau atomique.

Heisenberg se déchausse de ses préconceptions

Personne ne trouve la moindre explication. Heisenberg abandonne toute idée préconçue sur la façon dont quelque chose se déplace. Il prend seulement en compte les positions que peut prendre l’électron. Il construit ainsi une matrice à 2 dimensions remplaçant les coordonnées spatiales classiques d’une particule. L’électron n’est plus à un endroit mais dans une superposition d’endroits possibles, listés par la matrice. Il n’a plus de trajectoire ; il saute de l’une à l’autre de ces possibilités.

La théorie concorde parfaitement avec les mesures. La mécanique quantique est née. Les physiciens ne sont qu’au début de leurs surprises. Les quantons se comportent à la fois comme onde et particule. Propriétés contrastées voire contradictoires. Non seulement le quanton a une présence plus évanescente qu’un feu follet mais il est autant feu que glace !

Ai-je vraiment compris?

Les aveux de Carlo sur l’étrangeté quantique réveillent en moi une vieille inquiétude : n’ayant jamais ressenti une stupéfaction de bon aloi, j’ai longtemps cru n’avoir rien compris à la théorie. Des remarques jaillies spontanément m’avaient protégé de la pétrification.

La première est que la théorie quantique décrit toute la réalité microscopique. Jugeriez-vous que c’est de nature à élargir notre désarroi ? Non. J’aurais été davantage gêné que cette mécanique concerne une partie seulement de son échelle de réalité, produisant des univers aussi incompatibles que mélangés. Mais ce n’est pas le cas. La théorie a l’obligeance d’être universelle, créant une fondation homogène au Tout. Ainsi je me sens à l’aise dans mon niveau macroscopique, sorte de plaque tectonique posée sur le coeur de l’univers en fusion quantique.

Seconde remarque: les quantons ont le droit de s’organiser comme il leur chante. Qui sommes-nous pour leur imposer une partition ? Nous sommes les auditeurs et non le compositeur. La surprise est anthropocentrique. Tiens, les quantons ne se baladent pas comme les humains ! Tant qu’ils n’habitent pas sur mon palier je n’y vois pas scandale.

Quanton cherche logement

Carlo Rovelli apporte incidemment une remarque supplémentaire : Heisenberg est arrivé à son idée géniale en refusant tout a priori téléologique. Pourquoi faire reculer notre propre talent en réintroduisant ces conservatismes ? Mes représentations se cherchent dans le monde, et quand elles ne se trouvent pas c’est à moi de m’agrandir, pas au monde de se réduire.

Surimposium, qui fait de la complexité une dimension concrète de la réalité, ne remet jamais en question la théorie quantique. Celle-ci est simplement contingentée au niveau de réalité des quantons. Fondée sur leurs relations. Les quantons créent entre eux leur mécanique. Ils ne le font ni pour nous (nous n’existons pas à leur échelle) ni pour leur propre constitution, dont ils sont relativement émancipés.

Lorsqu’ils sont observés, l’organisation trouvée avec l’observateur (instrumental et/ou humain) concrétise un niveau de réalité supplémentaire. Comprenez bien : il ne s’agit pas des mêmes quantons ayant changé d’apparence ; il s’agit d’une nouvelle entité résultante de l’observation, qui se surimpose à la précédente. Les multiples potentialités du quanton n’ont pas disparu. Elles sont fusionnées dans l’entité quanton+observateur. Organisation susceptible de s’inverser.

Une autre interprétation quantique

Un niveau de réalité est un attracteur complexe. Tous les quantons auto-définissant leurs relations tels qu’ils le font dans notre univers créent les mêmes organisations macroscopiques. Ces attracteurs sont la plus proche correspondance avec la notion de substance. Les grains de matière qui occupaient ce statut se sont évanouis. La réalité est devenue structure de relations. Cependant la substance n’est pas juxtaposition de structures ; elle est empilement. Nous sommes en bloc quantons, atomes, biomolécules, cellules, organes, réseaux neuraux. Fusion de niveaux de réalité à l’indépendance relative que j’ai essayé de rendre dans le terme ‘surimposition’.

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