Sciences

Ces idées fausses qui vous font passer pour un idiot quand vous parlez de physique quantique

Temps de lecture : 4 min

Parce qu'on en entend des vertes et des pas mûres sur cette discipline.

Point important: il est faux de croire que la mécanique quantique est réservée aux génies. | Gerd Altmann via Pixabay 
Point important: il est faux de croire que la mécanique quantique est réservée aux génies. | Gerd Altmann via Pixabay 

Cet article est publié en partenariat avec Quora, plateforme sur laquelle les internautes peuvent poser des questions et où d'autres, spécialistes du sujet, leur répondent.

La question du jour: «Quelles sont les idées fausses sur la physique quantique?»

La réponse de Hadrien Chevalier, doctorant en dynamique quantique contrôlée:

Il y a pas mal d'idées fausses sur la physique quantique… Parce que, bon, «quantique», c'est un mot que les charlatans adorent utiliser puisque la physique quantique est devenue assez populaire pour son côté «tout n'est que probabiliste», et «il se passe des choses qui nous dépassent et qui sont miraculeuses». Aux yeux des amateurs, c'est un peu de la magie noire. En voici quelques belles.

  • La physique quantique concerne l'échelle microscopique

Cela est vrai, mais suggère à tort qu'elle ne s'applique pas aux échelles plus grandes. En réalité, elle s'applique à toutes les échelles. Bien sûr, on n'observe pas vraiment d'effets purement quantiques à notre échelle à cause de la décohérence (la cohérence décroît exponentiellement avec le nombre de particules).

Mais c'est en train de changer avec la recherche en nanotechnologie et en information quantique, domaines dans lesquels on voudrait réussir à préserver les cohérences sur des échelles un peu plus grandes (de temps, de température, d'espace, etc.). Donc la prochaine fois que vous entendez un type prononcer «à l'échelle quantique», vous saurez que c'est quelqu'un qui aime parler pour ne pas dire grand-chose.

  • La physique quantique excède la compréhension et la logique humaine

Là, je vous partage un truc qui m'a été lancé il y a peu. C'est le genre de phrase bien vide que pas mal de fumistes aiment proclamer, ça donne l'impression à la fois d'être cultivé (je sais que je ne sais rien…) et d'être humble. Et on doit cela en partie au prix Nobel de physique Richard Feynman qui affirmait lui-même un truc du genre: «Quiconque croit comprendre la mécanique quantique n'a en fait rien compris à la mécanique quantique.»

Je puis vous dire que, depuis Feynman, la physique quantique a bien avancé, surtout dans sa forme et son expression mathématique. Je vous assure que les experts d'aujourd'hui la comprennent très bien, même s'ils ne savent pas toujours comment l'interpréter. (L'interprétation repose souvent sur notre intuition, qui est mise en défaut dans le cas quantique.)

Dans tous les cas, la physique quantique est une création humaine, qui certes excède souvent de manière spectaculaire notre intuition, fondée sur l'expérience étroite d'un monde mésoscopique, mais qui en aucun cas n'excède notre logique. Au contraire, il n'y a qu'avec notre logique (mathématique) qu'on arrive à la comprendre, et à la construire!

  • La mécanique quantique est réservée aux grands génies

Bon, ça c'est quelque chose qui est devenu assez courant. Dès qu'il y a quantique, c'est dur. Très dur. À tel point que seuls les génies peuvent espérer l'étudier. Mais en fait, non. Ce n'est pas plus dur que la mécanique classique avancée (je pense notamment aux problèmes sur la toupie, par exemple), c'est juste un peu moins intuitif, et ça demande pas mal de maths. Mais, vraiment, il suffit d'avoir les bases et d'y investir du temps.

  • La physique quantique, c'est du n'importe quoi, un pur délire complètement déconnecté de la réalité

En attendant, aucune théorie non quantique ne permet d'expliquer correctement le fonctionnement ou de rendre compte des lasers, des transistors, de la photosynthèse, des corrélations étranges lors de tests de Bell, etc. Et je ne parle pas que de mécanique quantique. Sans la théorie quantique des champs, on n'aurait aucune idée de ce qu'est le photon, et on ne saurait pas quoi faire du LHC, puis l'effet Casimir serait pour les plus pieux une manifestation élégante du fait que Dieu est omniprésent.

Pour ce qui est des tentatives d'établir une théorie de la gravité quantique, il est vrai que cela reste assez spéculatif. Mais pour le reste, je vous assure que la physique quantique, c'est aussi du concret!

  • En physique quantique, l'espace-temps est discret, et est constitué de petits pixels de la taille de la longueur de Planck

Non. En physique quantique, l'espace et le temps sont continus. Sinon on ne pourrait pas utiliser nos équations aux dérivées partielles et appliquer nos approches analytiques. La base propre de l'observable position est une base continue. Il en va de même pour celle des impulsions. En revanche, on ne peut pas trop se fier aux prédictions de la physique quantique à l'échelle de Planck. On peut toujours faire nos calculs, mais on trouve des trucs très bizarres. Et pour éliminer ces bizarreries, il faut trouver une théorie quantique de la gravité qui tienne la route.

  • La physique quantique permet de se téléporter

Non. Il existe un protocole de téléportation quantique mais il faut comprendre que ce qui est téléporté, c'est de l'information quantique. Ce n'est pas de la matière qui est détruite à un endroit pour être recréée à un autre.

  • La superposition des états prouve qu'il y a du libre arbitre

Looool. Vraiment super drôle. Premièrement, le hasard n'implique pas le libre arbitre (si tout est complètement aléatoire, vous ne pouvez plus agir sur rien, et donc vous n'êtes plus libre, il en faut juste assez). Ensuite, il y a aussi la question du chaos classique (et pas quantique) qui peut nuire au libre arbitre. Enfin, et surtout, notre cerveau ne fonctionne pas avec de l'information quantique. Comment voulez-vous préserver de la cohérence dans un milieu moite à une température de 300 Kelvins? L'information quantique se détruit déjà très vite dans des tout petits systèmes pourtant ultra-froids. Faut arrêter…

  • Peut-être qu'il existe des corrélations plus fortes que celles autorisées par le formalisme quantique, qui n'ont pas été encore découvertes

Bah non. Et c'est pas parce que je suis un quanticien hautain qui veut défendre sa théorie. C'est prouvé. Et on peut le prouver, car c'est un énoncé qui appartient à la théorie de l'information. En fait, toute corrélation plus forte que celle autorisée par la mécanique quantique (typiquement avec des taux de gains plus forts que 85% dans le jeu CHSH) viole la causalité de l'information. C'est-à-dire que vous pourriez recevoir m+1 bits d'information dans un message qui en contient m bits.

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