Les sept merveilles de la mécanique quantique (épisode 4). 💫

⌛ Pour ceux qui ont tenu jusque là, continuons ce voyage dans les mystères de la mécanique quantique. 

Le principe d’incertitude de Heisenberg est une des propriétés les plus caractéristiques mais aussi les plus étranges du monde quantique.

👉 Il existe des contraintes pour décrire l’idée de superposition des états. La plus connue est qu’on ne peut pas spécifier à la fois exactement la position et la vitesse d’une particule. Plus sa position est précisément définie, plus sa vitesse est incertaine, et réciproquement. C’est le principe d’incertitude de Heisenberg.

👉Si tu es un peu familier avec certains aspects des ondes acoustiques ou lumineuses, on peut illustrer ce principe. Quand on analyse un son, on peut regarder sa courbe en intensité. Mais on peut aussi décomposer le son sur les différentes fréquences qui le composent (mathématiquement on utilise cette opération qui s’appelle la transformée de Fourier). On obtient alors un spectre de fréquences.

👉Il s’avère que plus le son est court (comme un coup sec sur une batterie), plus il contient un nombre important de fréquences. Et réciproquement plus le son est pur en fréquence, plus il doit être long dans le temps.

👉Dans le son il y a donc une sorte de phénomène d’incertitude : il ne peut pas être à la fois localisé dans le temps (très court) et en fréquence (très pur). 

La situation est analogue pour la lumière : si tu veux créer une onde à une longueur d’onde parfaitement définie, cette onde doit s’étendre partout dans l’espace. Si tu veux la localiser, il faut ajouter des fréquences supplémentaires.

🫸 En mécanique quantique, il se passe exactement la même chose. A partir du moment où l'on décrit les particules par des ondes, alors il faut renoncer à pouvoir spécifier à la fois leur position et leur vitesse.