La physique quantique, c’est quoi ?
La physique quantique est la science qui étudie l’infiniment petit : les atomes, les électrons, et même la lumière. Oui, la lumière que l’on voit tous les jours peut aussi être décrite comme faite de minuscules grains d’énergie, appelés photons. À cette échelle minuscule, la nature ne se comporte plus comme dans notre vie de tous les jours. Les objets n’ont plus des positions et des vitesses bien définies. On les décrit plutôt avec des paquets d’énergie, des probabilités, et des comportements souvent qualifiés de “mystérieux” ou “bizarres”. En réalité, c’est simplement parce qu’ils défient notre intuition ou que nous ne les comprenons pas encore complètement.
Et pourtant ce monde étrange est déjà dans notre quotidien : il fait fonctionner nos téléphones, nos ordinateurs, nos caméras, et même certains outils médicaux.
Commençons d’abord par le quand, qui , et surtout pourquoi ?
Entre 1900 et 1930, une génération de physiciens composée de Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, Paul Dirac etc. a bousculé la physique classique c’est-à-dire la physique telle qu’on la connaissait à l’époque. Leur objectif ? Comprendre certains phénomènes que les lois de Newton et de Maxwell n’arrivaient pas à expliquer. Alors, Ils se sont penchés sur :
- La couleur de la lumière émise par les objets chauffés : car oui, tous les objets chauds émettent de la lumière, même si elle n’est pas toujours visible à l’œil nu.
- L’effet photoélectrique : comment la lumière peut arracher des électrons à un métal.
- La stabilité des atomes : pourquoi la matière ne s’effondre pas sur elle-même.
Ils ont découvert que :
– l’énergie et la lumière se transmettent par paquets (quanta),
– la matière peut se comporter comme une onde,
– le monde microscopique se décrit par des probabilités.
C’est ainsi qu’est née la mécanique quantique. Une nouvelle branche de la physique et une nouvelle manière de voir et de penser la nature.
Une question toute simple qui mène à la science
ll y a trois idées-clés pour comprendre la physique quantique :
1. Quanta : L’énergie se transmet par “paquets” bien précis. Par exemple, un atome ne peut absorber ou émettre que certaines valeurs d’énergie, jamais entre deux. La lumière est composée de minuscules grains d’énergie appelés photons, chacun portant un paquet bien défini.
2. Superposition : Avant qu’on ne mesure, une particule peut être dans plusieurs états à la fois. C’est un peu comme une pièce de monnaie qui serait en même temps “pile” et “face” tant qu’on ne la regarde pas.
3. Intrication : Deux particules peuvent rester liées, même séparées par des kilomètres. Mesurer l’une donne instantanément une information sur l’autre.
La quantique dans notre quotidien
Un exemple concret : le transistor
Sans physique quantique, pas de smartphones, pas d’ordinateurs.
Un transistor, c’est un tout petit interrupteur qui contrôle le passage du courant électrique. À l’intérieur, on utilise un semi-conducteur (comme le silicium) dont le comportement électrique obéit aux lois de la physique quantique : les électrons ne peuvent circuler que s’ils possèdent l’énergie exacte pour franchir une sorte de “barrière” invisible. Dans une seule puce de smartphone, on trouve plusieurs milliards de transistors, chacun applique les principes de la quantique sans que nous nous en rendions compte.
Et demain ? Avec l’avancée des technologies, nous pourrions voir apparaître des ordinateurs quantiques, capables de résoudre certains problèmes bien plus vite que les machines actuelles. La révolution quantique ne fait que commencer et elle pourrait s’accélérer avec le développement de l’intelligence artificielle avancée.
Pourquoi la quantique semble “bizarre” ?
Notre intuition vient du monde que nous voyons tous les jours : une balle suit une trajectoire précise, une chaise reste immobile là où on l’a posée.
Dans le monde quantique, c’est différent : on ne peut pas dire exactement où se trouve une particule ou ce qu’elle fait, mais seulement donner les probabilités de la trouver à tel ou tel endroit ou dans tel état.
Ce n’est pas de la magie, mais une autre façon pour la nature de fonctionner à l’échelle de l’infiniment petit, une façon qui défie parfois notre sens commun, mais qui a été vérifiée par des milliers d’expériences.
Leave A Comment