C'est en 1900 que Max Planck introduit la théorie des
quantas.
La physique quantique étudie les interactions de particules élémentaires.
À ce niveau, les interactions observées sont d'autant plus rares que l'on "zoome" sur la matière (i.e. si on ne
regarde que 2 particules, il y a moins de chances d'observer des interactions que si l'on en observe 1000). Un état
n'existe qu'à partir du moment où on l'observe (lorsque l'observation est la seule à produire une interaction avec la
particule observée) n1ces interactions créant le temps (en fait, un quota d'espace-temps)
selon une réflexion de l'auteur.
Principes
La physique quantique énonce plusieurs principes qui sont en fait des conséquences les uns des autres :
- la superposition : une particule est réputée pouvoir avoir
plusieurs états à la fois
.
- l'indéterminisme (ou principe d'incertitude): on ne peut savoir quel va être le résultat d'une
mesure (par exemple la vitesse d'une particule). On peut juste dire une probabilité du résultat.
- dualité onde-corpuscule : c'est la conséquence du principe précédent qui assimile le champ de
probabilité précédent à une fonction d'onde : la particule est un corps quand on interagit avec elle (quand on la
mesure par exemple) mais aussi virtuellement une "onde" (une fonction de champ de possibilités) tant qu'elle n'est
pas mesurée.
- intégrale de chemin : c'est l'idée que, parce que la particule a toutes les potentialités de
chemin avant que nous la mesurions, on peut dire qu'en fait elle a pris tous les chemins (i.e. elle a pris chaque
chemin possible dans un univers différent). Cela veut aussi dire que le chemin que l'on observera dépendra des
possibilités offertes à la particule.
- l'effet tunnel : la possibilité qu'une particule parmi beaucoup passe sans intéragir avec les
autres, comme isolée dans un "tunnel". C'est en effet possible aux échelles microscopiques, mais impossible à
notre échelle (nous avons trop de particules pour traverser un mur sans dommages !)
- la quantification : c'est l'observation que les changements d'état ne se font pas de manière
continue, mais par "sauts".
- l'incertitude de Heisenberg : parce que la mesure implique une interaction, on ne peut
connaître qu'un état à la fois : si on mesure la vitesse d'une particule, mesurer sa localisation impliquera une
autre interaction qui changera l'état. Conséquence, on ne peut mesure deux propriétés en même temps.
- l'intrication quantique est le fait que des photons issus d'un même événement (la
désintégration d'une particule typiquement) apparaissent comme "liés" au sens où leurs propriétés sont dépendantes
l'un de l'autre.
Interprétations
Plusieurs interprétations des faits quantiques seront proposées :