Comprendre la mécanique quantique

En 1935, Schrödinger invente une expérience de pensée pour montrer que quelque chose cloche. On enferme un chat dans une boîte avec un atome radioactif, un détecteur, et une fiole de poison. Si l'atome se désintègre — un événement purement quantique, donc superposé — le poison se libère et le chat meurt. Tant que personne n'ouvre, la mécanique quantique, prise au mot, décrit l'atome comme superposé entre désintégré et intact. Donc le chat comme superposé entre mort et vivant. Un chat ni mort ni vivant : c'est absurde, et c'est bien le but de Schrödinger.

Le paradoxe n'est pas un gag. Il pointe la jointure manquante entre le monde des atomes et le nôtre. À quel moment la superposition de l'atome contamine-t-elle le chat ? Au détecteur ? À la fiole ? À l'œil de celui qui ouvre la boîte ? La théorie, telle qu'elle était formulée, ne désignait aucune frontière. Elle disait simplement que la « mesure » fait s'effondrer la fonction d'onde sur une valeur unique — mais sans définir ce qu'est une mesure, ni pourquoi un appareil, voire un regard, aurait ce pouvoir.

La réponse dominante porte un nom : l'interprétation de Copenhague, forgée autour de Niels Bohr et Werner Heisenberg dans les années 1920. Son idée centrale est un partage du monde en deux. D'un côté le système quantique, décrit par la fonction d'onde. De l'autre l'appareil de mesure, forcément classique, qui lui donne un résultat net. La mesure, dans ce cadre, fait passer brutalement de l'un à l'autre : la fonction d'onde « s'effondre », et une seule valeur survit, au hasard, avec la probabilité prévue par le calcul.

Le point fort de Copenhague, c'est qu'elle marche. Elle donne les bons chiffres, elle a permis de construire le laser, le transistor, l'électronique moderne — toute une civilisation technique repose dessus. Mais Omnès pointe sa faiblesse philosophique : elle trace une frontière entre quantique et classique sans jamais dire où elle passe. L'appareil de mesure est fait d'atomes, donc quantique lui aussi. Pourquoi échapperait-il à la superposition ? Copenhague postule la coupure au lieu de l'expliquer. Elle met l'observateur dans une position suspecte, comme si la conscience humaine jouait un rôle dans la physique.

L'idée de la décohérence est à la fois simple et redoutable. Une particule isolée peut rester superposée tant qu'elle veut. Mais rien, à notre échelle, n'est isolé. Un objet macroscopique — un chat, une table, un grain de poussière — est en permanence bombardé de photons, de molécules d'air, de vibrations thermiques. Chacune de ces interactions emporte une trace de son état. La superposition n'est pas détruite, elle fuit : elle se disperse dans l'environnement, se dilue dans un nombre astronomique de particules avec lesquelles l'objet est désormais intriqué.

Le résultat, c'est que les termes qui, dans la fonction d'onde, permettaient l'interférence — le « à la fois ici et là » — s'annulent entre eux à une vitesse foudroyante. Pour un objet visible, la décohérence opère en une fraction de seconde si petite qu'aucune horloge ne la mesure. La superposition existe toujours en droit, mais elle devient inobservable, irrécupérable. Le chat n'est jamais « à moitié mort » pour nous, parce que son contact avec l'air et la lumière a réglé l'affaire bien avant qu'on ouvre la boîte. Il n'y a pas d'effondrement magique ; il y a une fuite d'information dans l'immensité du monde.

Le livre d'Omnès fait un trajet net : il part des paradoxes — les deux fentes, le chat, l'intrication — non pour les résoudre d'un coup de baguette, mais pour montrer qu'ils pointaient tous le même trou, la jointure entre le monde des particules et le nôtre. La réponse de Copenhague bouchait ce trou en interdisant d'y regarder. La décohérence, elle, le comble avec de la physique ordinaire : le monde classique n'est pas un autre royaume, c'est ce qui reste de la superposition quand l'environnement a emporté tout le reste.