La physique quantique pour les nuls en 10 épisodes

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« Il n’y a plus rien à découvrir en physique aujourd’hui, tout ce qui reste est d’améliorer la précision des mesures. »
Citation du physicien Lord Kelvin en 1900.

La physique du 19e siècle, la fin de l’histoire ?

Cette citation de l’un des plus grands physiciens du 19e siècle résume bien l’état d’esprit qui régnait dans le monde scientifique de l’époque. Nul ne s’attendait alors à ce que deux des principales théories admises comme des vérités ultimes allaient être remplacées en moins d’un quart de siècle.
On distinguait alors trois grands piliers théoriques dont un seul d’entre eux a survécu aux révolutions conceptuelles du 20^ième siècle. Le premier pilier était basé sur la théorie de Newton avec la notion de matière possédant une masse et interagissant à distance à travers ce que l’on a appelé des forces. Le second introduisait le concept de champs ondulatoires immatériels dits électromagnétiques se propageant sans support apparent, la lumière visible étant une petite partie de cet ensemble. Enfin le troisième pilier qui de son coté a survécu est la thermodynamique traitant des échanges de chaleur et des conversions d’énergie.

A l’époque, les scientifiques pensaient la matière était de structure particulaire et la lumière ondulatoire comme l’indiquait la célèbre expérience des fentes de Young en 1801 qui montrait des franges d’interférence lors de l’addition de deux rayons lumineux.

Il restait cependant quelques questions en apparence simples à élucider à savoir le mystère du corps noir et l’effet photoélectrique. Et ô surprise, ces dernières, loin d’être mineures ont conduit à la remise en cause de tout l’édifice.

Le mur de la quantique

« Si un physicien prétend comprendre quelque chose aux phénomènes quantiques alors c’est un menteur ! »
Richard Feynman (Prix Nobel de physique 1965)

Lorsqu’il faisait passer les épreuves orales de physique aux élèves de l’école polytechnique, le grand mathématicien et physicien Français Henry Poincaré faisait régner la terreur !
Dès lors où un élève avait brillamment terminé sa démonstration purement mathématique, Poincaré lui demandait d’exprimer en termes simples et compréhensibles les concepts utilisés sur le sujet donné.
Et si l’élève se montrait incapable de synthétiser en langage de tous les jours, c’était le zéro assuré.

Ce brillant esprit qui soit dit en passant fut reconnu comme l’un des pères de la relativité restreinte avait compris à l’époque l’importance de la capacité des scientifiques à faire comprendre à tout un chacun les idées de base qui déterminent les visions conceptuelles de la science.