Aux limites de la physique

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 applications 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, p. 245-265 ; Glossaire, p. 267-281 ; Bibliographie, p. 283-286.

F. F.