La Physique Quantique: (enfin) expliquée simplement

En chimie, et ce depuis que Lavoisier en a fondé les bases, les éléments occupent une place fondamentale. Toute la matière sur Terre est composée d'un mélange de différents éléments, non pas quatre comme Aristote le pensait, mais une multitude (on en connait aujourd'hui plus d'une centaine). Ces éléments sont par exemple le carbone, l'or, le fer, l'hydrogène, etc.
Au XIX* siècle, tous les physiciens s'accordent sur l'existence des différents éléments, mais il existe toujours une lutte pour savoir si la matière est composée, ou non, d'atomes. Les atomes sont d'après les « atomistes » des particules très petites, invisibles à l'oeil nu, et que l'on ne pourrait scinder : les atomes sont indivisibles, insécables (atomos en grec). Ils seraient alors la base de toute matière et tous les objets seraient composés d'un certain nombre d'atomes.
Cette lutte entre ceux qui croyaient à l'existence des atomes et ceux qui n'y croyaient pas durait depuis l'antiquité : si Démocrite avait prédit leur existence, c'est le point de vue d'Aristote, anti-atomiste, qui fut privilégié jusqu'au début du XX° siècle, où tout va changer...

Il semblerait que tout s’arrange : la physique classique est en partie sauvée, une particule ne peut pas se situer à deux endroits distincts en même temps. Néanmoins quelque chose de plus étrange se déroule : on ne retrouve pas des franges d’interférences, mais les traces des fentes, comme si les électrons étaient des particules !
Un seul changement dans cette expérience par rapport à la précédente : l’appareil de mesure. Ce fait est l’un des plus troublants de la physique quantique : lorsque l’on fait des mesures sur un objet « quantique », l’état de l’objet est réduit à la valeur mesurée ou observée. L’électron, lors de sa mesure, a quitté une dualité onde-particule quantique, pour s’assimiler à une particule « classique » : une simple particule localisée à un endroit précis, sans l’intervention de probabilités. La mesure a « forcé » la particule à passer par une seule fente et à adopter des caractéristiques précises : vitesse, direction, etc. L’électron a maintenant exactement les mêmes caractéristiques (fixes, non probabilistes) que celles qui ont été mesurées.

« La théorie, c’est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique, c’est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi. Ici, nous avons réuni théorie et pratique : Rien ne fonctionne… et personne ne sait pourquoi ! »
Albert Einstein.

Si la découverte de la radioactivité est si importante, c'est parce que c'est l'un des premiers phénomènes physiques vraiment aléatoires imprévisibles. L'aléatoire et l'indéterminisme seront des composantes essentielles de la physique quantique qui savérera de plus en plus étrange.

« Après mon exposé, il n’y a eu ni opposition ni questions difficiles ; mais je dois avouer que c’est précisément cela qui m’a le plus choqué. Car si, de prime abord, on n’est pas horrifié par la théorie quantique, on ne l’a certainement pas comprise. Probablement mon exposé était-il si mauvais que personne n’a compris de quoi il était question » Niels Bohr.