La Mécanique Quantique pour les Non Physiciens

II La nature du probl`eme de fa¸con tout `a fait remarquable avec l’exp´erience et l’observation. Les choses se compliquent encore lorsqu’on introduit des ondes (dont on peut avoir une certaine intuition `a partir des ondes sur l’eau), surtout des ondes qui, elles aussi, se « propagent dans le vide » , comme les ondes ´electriques ou magn´etiques, ou lorsqu’on « remplace » les forces de gravitation par des contraintes g´eom´etriques, comme on le fait en relativit´e g´en´erale 3 . Mais, mˆeme si les « forces » , les « champs » , les « contraintes g´eom´etriques » qui d´eterminent les trajectoires des corps sont myst´erieuses, il n’en demeure pas moins que ce sur quoi porte la th´eorie, `a savoir ces trajectoires, est intuitivement clair. Une fois que la notion de trajectoire et de mouvement est claire, d’autres notions peuvent ˆetre introduites et acqui`erent indirectement un sens : la notion de vitesse par exemple, ou celle d’´energie ( qui est une fonction, en g´en´eral assez compliqu´ee mais bien d´efinie, des positions et des vitesses) ou encore ce qu’on appelle le moment angulaire, qui est d´etermin´e par la fa¸con dont le corps tourne sur lui-mˆeme. Cependant, comme l’exemple des forces agissant `a distance le montre, on ne peut pas exiger d’une th´eorie physique qu’elle nous donne une compr´ehension intuitive du monde, mais simplement qu’elle en donne une description math´ematique pr´ecise, qu’elle m`ene `a un nombre ´elev´e de pr´edictions v´erifiables et que ces pr´edictions soient confirm´ees par l’observation et l’exp´erience, et cela, la physique classique le fait. Et cette physique rend parfaitement compte de l’exp´erience tant qu’on ne s’int´eresse pas `a des objets trop petits, comme les atomes ou les ´electrons, pour l’´etude desquels on introduit la m´ecanique quantique 4 . En particulier, la physique classique donne une description du monde telle qu’on peut penser `a ce monde comme existant ind´ependamment du fait que des scientifiques 3 J’inclus les th´eories de la relativit´e, restreinte et g´en´erale, dans la physique classique, parce que, mˆeme si elles introduisent des bouleversements conceptuels importants par rapport `a la m´ecanique de Newton, ceux-ci sont diff´erents des bouleversements introduits par la m´ecanique quantique, et les th´eories de la relativit´e s’ins`erent de fa¸con naturelle dans le cadre classique tel qu’il est d´ecrit ici. 4 Notons n´eanmoins que les premi`eres anomalies constat´ees `a l’int´erieur de la physique classique concer- naient des quantit´es macroscopiques telles que les chaleurs sp´ecifiques des corps `a basses temp´eratures ou le rayonnement du corps noir, qui ont men´e `a des mod`eles ad hoc , pr´e-quantiques (de Planck, Einstein, Debye,...), lesquels n’ont acquis qu’ult´erieurement un statut conceptuel satisfaisant, `a l’int´erieur de la physique quantique. 4