Céline Boisserie-Lacroix

Diffractions quantiques

Premières impressions

Il y a une dizaine d’années, j’étudiais les sciences expérimentales à l’École supé-rieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESPCI). Je me souviens avoir été troublée en réalisant que les théories et les expériences scien-tifiques ont une forme, et que celle-ci est particulièrement belle. Cet émerveille-ment était d’autant plus intense que le monde que je découvrais n’est pas notre monde ordinaire. Celui de la science expérimentale est composé d’objets tels que des « franges d’interférences », des « réseaux cristallins », des « précipités », et bien d’autres encore. Le laboratoire m’est apparu comme un cabinet de curiosités peuplé de verreries aux formes étranges et d’appareils électroniques futuristes.

Il était possible de suivre un cours d’introduction à la physique quantique et je m’y suis inscrite. Cette langue concise, peuplée d’équations mathématiques complexes, a suscité en moi une rage de comprendre, redoublée par des travaux pratiques aux intitulés énigmatiques. Dans une salle encombrée de machines, on nous avait demandé de nous pencher sur les fluctuations du vide. Dans un essai paru récemment, la philosophe Joëlle Zask nous rappelle que « la nature dépasse l’imagination, même la plus débridée1 », et c’est un imaginaire infra-matériel qui se déployait sous nos yeux. Traversé de micro-changements, investi de qualités insoupçonnées, le vide décrit par la physique quantique semblait acquérir un statut poétique.

Des désorientations fondatrices

Pourtant, est-ce vraiment la beauté du monde quantique qui frappe d’emblée ceux qui le côtoient ? Les mathématiciens parlent volontiers de la beauté de leurs théories. À y regarder de plus près, cette beauté surprend. Elle étreint celui qui l’appréhende, comme un « étrange saisissement », un « dépaysement soudain2 ». Fortement mathématisée, la physique quantique serait à même de susciter cette sorte de vertige confus auprès des physiciens.

La plongée dans ses débuts fait droit à ces désorientations théoriques. Le physi-cien Carlo Rovelli énonce « qu’il n’y a pas d’émotion comparable à celle d’entre-voir une loi mathématique derrière le désordre des apparences3 », et cite Werner Heisenberg. « Profondément troublé » par les découvertes qu’il fit sur l’île d’Hel-goland en juin 1925, ce père fondateur de la physique théorique déclare avoir eu « la sensation de regarder, à travers la surface des phénomènes, vers un intérieur d’une étrange beauté ».

Ce caractère déroutant de la théorie quantique est à la mesure du bouleversement qu’elle a induit dans notre façon d’envisager la réalité. Niels Bohr, un autre de ses créateurs, a proposé une interprétation classique du formalisme quantique, dite de Copenhague, selon laquelle, de façon surprenante, les mesures expérimentales ont une incidence sur les objets observés. Ce constat distingue fondamentalement le monde quantique du monde classique, où ce « problème de la mesure » ne se pose pas. L’épistémologie classique, qui repose sur la présence d’un observateur neutre, détaché, est mise en faillite, tandis que les conditions de possibilité d’une