Les débuts de la physique quantique

En 1993 et 1994,  j’étudiais à l’université de Lille 1 la physique théorique et je passais en fin d’année 1994 ma Maîtrise de physique théorique. Parmi les disciplines que j’ai suivies, la physique quantique m’avait particulièrement intéressé.

Aujourd’hui je serai bien incapable de résoudre une équation différentielle, de calculer les valeurs propres d’une matrice ou de manipuler « bra »,  « kets », « vecteurs d’état » et autres outils mathématiques pointus associés à la physique quantique.

Et si je n’ai  plus aujourd’hui plus la vision mathématique, il m’ait resté quelques concept fondamentaux de cette discipline qui me permettent de trouver une logique intéressante à ce que produit le Shiatsu ou la réflexologie.

Je vous donne ici ma vision sur le sujet quantique en vous apportant autant que possible quelques petites explications ou repères issus de mon parcours scientifique.

Au commencement….

Les origines de la physique quantique remontent au tout début du 20ième siècle. Quelques grands noms bien connus dans le monde de la physique et des mathématiques s’interrogent sur quelques phénomènes que la physique habituelle – dite classique, ne permet pas d’expliquer. Parmi ces personnages se trouvent  Max Planck, Albert Einstein, Erwin Schrödinger,  Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Louis de Broglie, Max Born, Niels Bohr, Marie Curie et d’autres. Ils se réunissent en 1927 lors de la conférence de Solvay qui porte sur la physique quantique (Solvay est un industriel Belge qui a sponsorisé une série de conférences scientifiques à partir de 1911).

Ces grands noms, les plus connus, mais aussi beaucoup d’autres, participent d’une façon ou d’une autre  à l’élaboration des fondamentaux de la physique quantique.

Le terme « quantique » provient de la théorie du « quantum d’énergie » établie par Max Planck. Ce scientifique fait un vrai pas en avant en créant un modèle mathématique expliquant enfin une anomalie du modèle classique du rayonnement du corps noir appelée « la catastrophe de l’ultraviolet ».

Pour répondre à ce problème, Planck propose en effet  un modèle basé sur la notion de « paquets » d’énergie (les quanta) et non plus sur les  modèles du rayonnement électromagnétique qui prévoyaient un comportement catastrophique dans l’expérience du corps-noir, fort heureusement non observé dans la réalité.

C’est aussi cette théorie des quanta que reprend Einstein pour expliquer l’effet photoélectrique vers 1905. Viendront ensuite en quelques années seulement une série de découvertes extraordinaires qui vont poser une à une les briques fondamentales de la théorie de la physique quantique.

 

Qu’est-ce que la physique Quantique ?

C’est la physique de l’infiniment petit. La physique des particules, sub-atomique s’appuient sur les théories quantiques. Elle complète et se heurte presque sur certains aspects à la physique classique, déterministe et s’appuyant sur des modèles établis et confortés de longue date , sans pouvoir expliquer quelques phénomènes étranges.

Cette physique classique c’est celle de Newton, Maxwell,  Faraday, Kepler, Archimède, Galilée… Elle se base sur des notions de déterminisme, de répétabilité, de causalité, d’indépendance de l’observateur. Entre les lois de Newton et celles de Maxwell, il est admis jusque là que nous avons tout ce qu’il faut pour comprendre la matière et les ondes.

La physique quantique quant à elle, s’appuie sur la théorie des probabilités : un système peut passer d’un état A à un état B selon une certaine probabilité. Elle n’exclut pas qu’un objet puisse être à la fois dans un état et dans un autre (un électron ou un photon est à la fois une onde et une particule, ce que la physique classique exclut). Elle postule que l’observateur et de façon générale le système de mesure font partie du système observé et l’influencent donc de ce fait. Elle considère que nous ne pouvons pas connaître à la fois avec précision la position et la quantité de mouvement d’une particule ce qui amène la remarque intéressante que la notion de trajectoire n’a pas de réalité propre en physique quantique….

 

Pour en savoir un peu plus, J’aborde la physique quantique et le lien avec le shiatsu dans un autre article « Shiatsu et physique quantique« .