La Mécanique Quantique pour les Non Physiciens

II La nature du probl`eme Avant d’aborder ce probl`eme, il faut souligner que la m´ecanique quantique, plus en- core que la m´ecanique classique, a donn´e lieu `a un nombre spectaculaire de pr´edictions surprenantes, allant des particules ´el´ementaires aux ´etoiles, en passant par la chimie et la physique de l’´etat solide, pr´edictions tout aussi spectaculairement confirm´ees par l’exp´erience et l’observation. Elle est `a la base de toute l’´electronique moderne, c’est-`a- dire de l’informatique et des t´el´ecommunications. Certains en concluent qu’il ne faut pas se poser de questions sur les « fondements » de la m´ecanique quantique, ou se demander ce que cette th´eorie signifie puisque « elle marche » . Mais c’est ´evidemment l’inverse qui est vrai : si la th´eorie ne marchait pas tr`es bien, il n’y aurait aucun sens `a se demander pourquoi elle marche si bien. C’est l’accord spectaculaire avec l’observation et l’exp´erience qui implique que, si la m´ecanique quantique pose des probl`emes conceptuels, il vaut la peine de les aborder et de tenter de les r´esoudre. C’est parce que la th´eorie « marche » si bien qu’on est en droit de se demander : comment se fait-il qu’elle marche ? Finalement, en quoi la m´ecanique quantique, dans sa pr´esentation habituelle, pose- t-elle probl`eme ? Prima facie , de trois fa¸cons : 1. Cette th´eorie ne pr´edit, en g´en´eral, que des fr´equences d’´ev´enements. Quoi que l’on fasse, on est incapable, mˆeme en principe, ´etant donn´e un ´etat quantique et un dispositif exp´erimental, de pr´eparer le « mˆeme » syst`eme dans le « mˆeme » ´etat de fa¸con `a obtenir toujours le mˆeme r´esultat `a la fin de l’exp´erience 6 . Cela ne serait pas un probl`eme si on ne soutenait pas, en mˆeme temps, que la m´ecanique quantique est compl`ete . Ce qui veut dire qu’aucune autre variable que la fonction d’onde ne doit ou ne peut ˆetre introduire pour d´ecrire un syst`eme donn´e, de fa¸con plus d´etaill´ee que ne le fait la fonction d’onde. 2. Le seul sens physique qu’on peut attribuer `a l’objet le plus fondamental de la th´eorie, `a savoir l’´etat du syst`eme, d´epend enti`erement de l’exp´erience, ou, comme on dit souvent, de la « mesure » . La m´ecanique quantique fournit une m´ethode de cal- 6 Sauf ´evidemment dans les cas particuliers o`u la fonction d’onde est un ´etat propre de l’op´erateur repr´esentant la quantit´e mesur´ee. 6