Les sept merveilles de la mécanique quantique (épisode 1) 🌎

❓ La mécanique quantique regorge de mystères, de surprises et de paradoxes qui nous obligent à revoir la manière dont nous concevons la matière, et même la physique en général.

🙃 Cette théorie est d’ailleurs tellement bizarre que l’un de ses plus fameux contributeurs, le physicien Richard Feynman, disait à son propos:

« Si vous croyez comprendre la mécanique quantique, c’est que vous ne la comprenez pas ».

👉 Au cours des semaines à venir, je te propose un tour d’horizon des 7 merveilles et mystères de la mécanique quantique. Âmes sensibles, je n'emploierai pas de connaissances au delà du lycée !

👉La première merveille...

Quand on étudie le mouvement des objets du quotidien, par exemple un ballon, on considère des quantités bien définies : sa vitesse, sa position, sa vitesse de rotation ou son énergie.

On ne sait pas forcément mesurer très exactement ces quantités mais on sait qu’elles existent et qu’elles ont des valeurs précises.

A un instant donné, le ballon est dans un état bien défini.

C’est la mécanique dite « classique », celle des objets macroscopiques.

👉Mais pour les objets microscopiques, tout change ! Contrairement au ballon de foot, une particule microscopique peut être dans un mélange de plusieurs états. Aussi incroyable que cela paraisse, cela veut dire qu’un électron peut par exemple posséder à la fois deux vitesses ou être à deux endroits différents à la fois. 

Pour désigner le fait qu’en mécanique quantique, les objets peuvent être dans plusieurs états à la fois, on parle du principe de superposition.

👉Les physiciens ont une notation bizarre pour désigner ces états avec des sortes de crochets comme celui-ci |   > 

Pour superposer des états ils les additionnent.

Tu as certainement déjà entendu parler de cette étrange superposition à travers l’exemple du fameux chat de Schrödinger, ce chat « fictif » qui serait à la fois mort et vivant. En utilisant cette notation entre crochets, on peut écrire :

|Chat> = | Mort > + | Vivant >

🫸 L’exemple du chat n’est pas très réaliste car cette situation ne peut se produire que pour les objets microscopiques. 

Imagine si le ballon pouvait se trouver à la fois derrière et devant la ligne de but !