Dans cet article, les deux concepts clés de la théorie quantique, à savoir la complémentarité et l’intrication, sont étudiés en physique et au-delà du domaine de la physique. Est décrite une version faible et axiomatisée de la théorie quantique, plus générale que la théorie quantique ordinaire des systèmes physiques. Sa structure mathématique généralise l’approche algébrique de la théorie quantique ordinaire. Ici, comme dans la théorie quantique ordinaire, la caractéristique formelle cruciale qui conduit à la complémentarité et à l’intrication est la non-commutativité des observables. – [Traduction de l’anglais et adaptation par Michel Bitbol].

L'intention de cet ouvrage est de guider le lecteur dans le monde de la physique quantique et de comprendre la constitution progressive de cette nouvelle branche de la physique dans l'histoire des problèmes rencontrés par la physique moderne. L'ouvrage s'étend des premiers pas de la physique quantique au début du XXe siècle jusqu'à ses application les plus récentes, notamment dans le domaine de la sécurité informatique. Pour ce faire, il est divisé en quatre grandes parties. La première est consacrée aux prémisses et à la genèse de la discipline, depuis les débats sur la nature de la lumière aux XVIIe et XVIIIe siècles (controverses sur la dualité onde/corpuscule, expérience des fentes de Young) en passant par le développement de l'électromagnétisme au XIXe siècle (invention du concept de champ), la manière dont celui-ci a permis de déterminer la structure et la place de la lumière dans l'ensemble des phénomènes physiques (la lumière se révélant être une variété d'onde électromagnétique), son rapport à la thermodynamique, et la façon dont il a conduit à la découverte de la forme exacte du spectre du corps noir par Planck en 1900, marquant ainsi la naissance de la physique quantique, c'est-à-dire l'amorce des découvertes successives qui scandent la genèse de sa formation : découverte du noyau atomique par Thomson et Rutherford en 1911, élaboration du modèle de l'atome d'hydrogène par Bohr, hypothèse de De Broglie sur la coexistence de propriétés ondulatoires et particulaires concernant l'électron, découverte par Schrödinger de l'équation de mouvement à laquelle obéit l'onde accompagnant l'électron de l'atome d'hydrogène. La seconde partie est consacrée à la rupture introduite par la physique quantique dans l'appréhension des phénomènes physiques : la nécessité d'avoir recours aux probabilités pour déterminer les lois de la nature. Il examine ainsi le concept d'état quantique, le principe de superposition, le principe de Heisenberg et son apport majeur à la chimie dans la mesure où la compréhension du mécanisme des orbitales électroniques a permis de constituer la chimie théorique comme une science à part radicalement autonome. La troisième partie revient sur la controverse qui a opposé les membres de l'école de Copenhague et les rédacteurs de l'article EPR (Einstein, Podolsky, Rosen), convaincus que la théorie quantique n'était pas invalide, mais incomplète. Elle se poursuit sur une présentation de l'expérience d'Aspect (venant renforcer l'hypothèse d'une théorie quantique incomplète énoncée par Einstein), les propriétés de polarisation et d'intrication. Enfin, la quatrième partie porte sur une application industrielle de la physique quantique : la cryptographie quantique. – Partie 1 : « La genèse de la physique quantique » ; Partie 2 : « Le hasard et l'incompatibilité » ; Partie 3 : « Dieu pratique-t-il la télépathie ? » ; Partie 4 : « Une retombée de la physique des quanta : la cryptographie quantique » ; Annexes, pp. 245-265 ; Glossaire, pp. 267-281 ; Bibliographie, pp. 283-286.

F. F.

[Texte remanié de : Thèse de doctorat, sous la direction de Ali Benmakhlouf : Philosophie : 1 vol. : Université de Nice : 2010 : 395 p.]. – Un paradoxe ne cesse de suivre la mécanique quantique (MQ) : elle est « incompréhensible » et pourtant hautement efficace. Il y a deux grandes raisons d’espérer une plus grande intelligibilité de cette théorie physique : 1° le nombre d’expériences, toujours plus nombreuses, confirmant des prédictions quantiques ; 2° le nombre des applications technologiques qu’elle rend possible. Dès lors, la stratégie de ce livre est de trouver dans le formalisme mathématique de la MQ un guide menant à sa compréhension épistémologique en l’interrogeant et en le faisant parler, plutôt qu’en l’interprétant, et cela, dans la mesure où ce formalisme est extrêmement robuste et efficace. Il s’agit donc de tirer les enseignements épistémologiques du formalisme standard, en explicitant ses principes directeurs. Deux adversaires sont alors combattus dans le présent ouvrage : l’émergentisme quantique (qui cherche à faire dire au langage de la mécanique quantique ce qu’il ne peut pas dire) et le réductionnisme quantique (qui abandonne son langage pour lui en imposer un autre). Ces deux doctrines opposées ont en effet pris pour exemple paradigmatique – afin de défendre leur position – le phénomène de l’intrication : la première en cherchant à prouver que les systèmes quantiques intriqués sont des systèmes émergents ; la seconde, en cherchant à prouver qu’un système intriqué, en tant que système composé, peut être expliqué par une déduction dérivée des comportements des sous-systèmes qui le constituent. Dans un premier temps, l’auteur fait un retour aux sources historiques des débats sur la MQ, en lisant les textes des pères fondateurs (Bohr, Heisenberg et Schrödinger) afin de saisir précisément les modifications conceptuelles auxquelles elle nous contraint (exclusion de la simultanéité des descriptions causale et spatio-temporelle due à l’existence du quantum d’action, introduction du principe de complémentarité, etc.) sans pour autant renoncer à penser aux liens qui la rattachent à la physique classique (Partie 1 : « Mécanique quantique et langage selon Niels Bohr »). Dans un second temps, il opère un retour aux origines du débat entre émergentisme et réductionnisme dans la philosophie des sciences au XIXe siècle (Partie 2 : « Émergence et réduction dans l’histoire de la philosophie ») pour ensuite analyser son importation dans le cadre de la théorie quantique et examiner le statut de la thèse émergentiste appliquée au cas des systèmes intriqués (Partie 3 : « Émergence et intrication »). Dès lors il examine la position réductionniste, à partir de l’analyse de deux articles de Schrödinger et Einstein, puis de l’article EPR (Einstein-Podolsky-Rosen), pour montrer comment ce dernier a ouvert la voie aux théories à variables cachées, qui se sont révélées difficilement compatibles avec la mécanique quantique, avant d’être mises en échec par les résultats obtenus au sein de l’équipe d’Alain Aspect en 1982 (Partie 4 : « Formalisme quantique et réalité »). Analysant un corpus exhaustif des textes centraux de la MQ, cette étude est l’une des meilleures publiées sur le sujet en France, elle permet d’aller au cœur des problèmes de la MQ en se concentrant méticuleusement sur le formalisme standard. – Préface de Jocelyn Benoist : « Les voies intriquées du réel », pp. 5-10 ; Introduction, pp. 11-37 ; Conclusion, pp. 457-465 ; Annexe, pp. 467-480 ; Bibliographie, pp. 481-501 ; Table des matières, pp. 503-506 ; Remerciements, p. 507.

F. F.