Le grand champ des quantiques

Par Erwan Cario et Camille Gévaudan — 20 février 2019




Lévitation d’un aimant avec un supraconducteur refroidi à l’azote liquide. Photo Nicolas Tavernier. Réa

Ce savoir qui nous permet de comprendre la plupart des propriétés du monde reste encore peu compris dans la population. Il est pourtant à la portée de tous d’en saisir les grands principes.

Aucun mot ne porte en lui autant de science et autant d’imaginaire à la fois. En écrivant «quantique», on convoque les plus grandes avancées scientifiques du XXe siècle, qui ont permis d’établir les lois physiques régnant dans le monde des atomes, mais aussi des inventions farfelues de la science-fiction populaire, comme les «portails quantiques», les «propulsions quantiques» et autres «désintégrations quantiques». En cherchant «quantique» sur YouTube, on trouve des vidéos de vulgarisation, des conférences et des expériences auxquelles se mêlent joyeusement des invitations à la «méditation quantique» et des démonstrations sur la «pensée positive» dont la rhétorique fallacieuse s’appuie sans scrupule sur des concepts de physique quantique pour gagner un vernis de crédibilité. Le sujet est à la mode, ouvrant la porte à toutes les récupérations pseudo-scientifiques. La physicienne Blandine Pluchet l’a récemment constaté en publiant la Physique quantique pour les nuls : «Des associations me contactent pour me parler de la quantique et de l’éveil de la conscience. Même dans mon entourage, j’ai entendu : "Oh, tu écris un livre sur la quantique ? J’adore !" Mais on ne parle pas de la même chose. Si on tombe dans l’ésotérisme, c’est que le sujet a été mal abordé et mal compris dans la société.» On connaît tous le mot «quantique», mais ce qui se cache derrière semble plus inaccessible, comme si la vie intime des particules était dissimulée par une muraille théorique infranchissable.

La physique du monde macroscopique se comprend intuitivement car elle se constate au quotidien. Les lois de l’infiniment grand sont moins évidentes, mais au prix de quelques vertiges intellectuels quand on manipule des idées comme le big-bang ou la relativité, elles sont elles aussi observables par tous. «Quand on parle de l’univers, on évoque des concepts quasiment palpables : si on se donne la peine de sortir un soir pour mettre l’œil dans un télescope, on peut voir les objets célestes : les étoiles, les nébuleuses, la Voie lactée,note Blandine Pluchet. Mais l’image n’est pas possible dans le monde de l’infiniment petit ; toutes les images auxquelles on peut faire appel pour le décrire sont finalement fausses.» Est-ce pour cela que la physique quantique échappe encore à la culture générale, parce qu’elle est irrémédiablement abstraite ?

Cacahuète

La physique quantique, c’est d’abord une science qui a révolutionné la compréhension du monde au tout début du XXe siècle. En quelques décennies seulement, elle a chamboulé tout ce qu’on pensait savoir : la lumière, la matière, l’énergie, etc. C’est ce que raconte l’auteur britannique Manjit Kumar dans son best-seller Quantum sorti en 2008 (publié en 2011 en France sous le nom le Grand Roman de la physique quantique). «Il est toujours utile de rappeler que la physique quantique vient à l’origine d’une volonté d’améliorer les ampoules», s’amuse-t-il. A la lecture de cette épopée, on découvre une effervescence intellectuelle qui n’a sans doute pas eu d’équivalent dans l’histoire, car la découverte de l’existence des quanta a joué le rôle du fil qui dépasse de la pelote de laine. Une pelote gigantesque qui est encore loin d’être totalement déroulée.

Plus d’un siècle s’est écoulé, et pourtant, si on se réfère aux regards de nos collègues à la présentation de ce sujet, la physique quantique est un concept qui semble complètement obscur pour une bonne partie de la population. «La théorie quantique nous a permis de comprendre et de prédire le comportement des noyaux, des atomes, des molécules et de la lumière avec un niveau de précision qui aurait semblé miraculeux à des scientifiques des siècles précédents, raconte Manjit Kumar à Libération. Mais elle a aussi remis en question notre capacité à saisir la réalité.» C’est finalement ce qui déroute et, sans doute, effraie un peu. Alors que ce qui se passe à notre échelle est relativement prévisible (si je lâche cette balle, elle tombe), tout part en cacahuète probabiliste dès qu’on s’intéresse à l’infiniment petit (si j’observe cet électron, il sera peut-être là, ou ailleurs, sortez vos calculettes). Pourtant, percevoir cette réalité stupéfiante ne nécessite aucun diplôme supérieur en mathématique. Le physicien Julien Bobroff en est persuadé : «Une heure de conférence grand public sur la physique quantique permet déjà de faire un peu sentir ce qui se passe au niveau de l’atome. C’est suffisant pour développer un imaginaire et construire certaines images mentales de ce qui se passe.»

Mais pourquoi ? Qu’est-ce que ça va m’apporter de savoir que l’électron possède un spin (son petit côté aimant) qui peut avoir en même temps ses deux valeurs possibles, à savoir ½ et - ½, s’il est dans un état superposé ? «Un niveau minimum de connaissances scientifiques est aujourd’hui un impératif pour être un membre actif et conscient dans notre société de plus en plus technologique, insiste Manjit Kumar. Donc, pour moi, tout le monde devrait avoir une base de théorie quantique. C’est devenu un composant vital de notre existence de tous les jours. La physique quantique fait fonctionner nos télévisions, nos systèmes hi-fi, nos machines à laver, nos voitures. Elle explique aussi la chimie dans son ensemble et le cœur de la vie : l’ADN.» Au-delà de cette prise de conscience sur des enjeux bien concrets, c’est aussi notre rapport au monde et au savoir qui est en jeu. «Ces connaissances scientifiques nous permettent de sortir de nos préjugés et de nos idées toutes faites,rappelle Blandine Pluchet. La science en elle-même est une remise en question permanente des connaissances.»

Horizon

Finalement, on sait que la Terre est ronde, mais on continue de penser que la Belgique est un «plat pays», on sait que notre planète tourne autour du Soleil, mais ce dernier continue de «se lever» et de «se coucher» dès que, de notre point de vue, il franchit l’horizon. Ce savoir n’a pas un impact direct sur notre quotidien, ni même sur notre langage, mais il permet de mieux comprendre le monde, et d’avoir quelques armes pour saisir la portée des révolutions scientifiques qui nous attendent. Et il faudra en avoir car, c’est une certitude pour Manjit Kumar, «la théorie quantique a façonné le XXe siècle, et son impact sur le XXIe sera encore plus grand.»