125 ans de mécanique quantique : la percée d'Heisenberg change la physique !

125 ans de mécanique quantique : la percée d'Heisenberg change la physique !

En 2025, la mécanique quantique fêtera ses 100 ans, une étape qui a été initiée par l'article révolutionnaire « Sur la réinterprétation théorique quantique des relations cinématiques et mécaniques » de Werner Heisenberg le 29 juillet 1925 dans le « Magazine for Physics ». Heisenberg, alors âgé de 23 ans seulement et assistant à l’Institut de physique théorique de Göttingen, a révolutionné la compréhension du monde atomique. Selon la Société allemande de physique (DPG), ces travaux représentaient la première étape vers une théorie cohérente qui modifierait fondamentalement notre connaissance des plus petits éléments constitutifs de la matière, alors que les lois classiques échouaient de plus en plus. Le DPG souligne que la mécanique quantique est un « processus mystérieux » dans l’histoire des sciences car elle ne repose pas sur une seule découverte, mais est le résultat d’efforts collectifs.

L'émergence de la mécanique quantique

La théorie développée par Heisenberg n’était pas immédiatement compréhensible. Une comparaison avec un match de football le montre clairement : alors que dans un jeu normal, le flux du ballon est visible, avec l'approche de Heisenberg, la manière dont le ballon entre dans le but reste floue. Sa théorie contournait les concepts de base de la mécanique classique et se concentrait sur des quantités mesurables telles que la fréquence et l'intensité des raies spectrales, cruciales pour la physique quantique. Avec ses collègues Max Born et Pascual Jordan, Heisenberg a formulé une structure mathématique complexe dans le célèbre « travail à trois » qui a constitué la base de la mécanique quantique.

Les théories initiées par Heisenberg ont fait réagir d’autres physiciens éminents, comme Albert Einstein et Niels Bohr. Tandis qu'Einstein parlait de « maçonnerie » pour critiquer la complexité et le manque de fondement de l'approche d'Heisenberg, Louis de Broglie introduisait son hypothèse ondulatoire qui révolutionnait la nature de l'électron. Des progrès significatifs ont également été réalisés dans les années suivantes, comme l'équation de Schrödinger, qui a fondé la mécanique ondulatoire et confirmé l'applicabilité mathématique de la mécanique quantique.

Les enseignements de Heisenberg continuent aujourd’hui d’avoir une influence significative sur les fondements de la physique moderne, même si la mécanique quantique est encore considérée comme mystérieuse par nature. Les physiciens du monde entier s’appuient sur les concepts de la mécanique quantique et les utilisent dans des domaines tels que l’informatique quantique et la cryptographie, ce que l’on appelle la deuxième révolution quantique. Ces technologies, basées sur les règles de la mécanique quantique, ont le potentiel d'engendrer des transformations sociales comparables à celles de la première révolution quantique avec le développement des transistors et des lasers. Fort Nature La mécanique quantique reste l’une des théories physiques les plus testées et en même temps les plus énigmatiques.