En bousculant les lois classiques, la physique quantique a introduit un univers d’étrangetés microscopiques. Elle est au cœur de l’électronique moderne. Elle a aussi permis des progrès majeurs en médecine.
«Dieu ne joue pas aux dés », estimait Albert Einstein (1879-1955), exprimant ainsi son rejet de l’idée que le hasard soit au cœur des lois de la nature, comme le propose la physique quantique.
Max Planck
Le mot quantique est aujourd’hui utilisé à toutes les sauces, mais, derrière ce terme un peu mystérieux se cache une véritable révolution scientifique, née il y a plus d’un siècle. Tout commence en 1900 avec le physicien allemand Max Planck (1858-1947). Il cherche alors à comprendre comment un objet chaud (comme une plaque chauffante) émet de la lumière. Et là, surprise, les calculs classiques ne collent pas à la réalité. Planck propose alors une idée déraisonnable pour l’époque : l’énergie ne s’échange pas de manière continue, comme un filet d’eau, mais par petits paquets discrets. C’est comme si, pour remplir un verre, on ne pouvait verser que des gouttes entières, jamais de demi-gouttes. Le mot quanta désigne ces unités minimales et indivisibles d’énergie, un concept qui a révolutionné la compréhension du monde microscopique.
Tout est bizarre
Car la physique quantique s’intéresse bien au monde de l’infiniment petit : les électrons, les photons, les quarks… Et là, tout devient bizarre. Car les particules peuvent être à plusieurs endroits à la fois (superposition) ou rester liées entre elles à distance (intrication). Il devient aussi impossible de tout prédire avec certitude. On ne peut que calculer des probabilités. Ce qui est très différent de la physique classique, celle de Newton ou de Galilée, qui décrit le mouvement des planètes ou d’une pomme. Cette logique ne fonctionne plus à l’échelle microscopique.
Au cœur de l’électronique
Ce qui n’a pas empêché la physique quantique de profondément transformer notre quotidien. Elle est au cœur de l’électronique moderne. Les ordinateurs, smartphones, tablettes… tous ces appareils fonctionnent grâce à des composants électroniques comme les semi-conducteurs dont le comportement ne peut être expliqué que par la physique quantique. Cette dernière a aussi permis des progrès majeurs en médecine. Les appareils comme l’IRM ou le scanner fonctionnent grâce à des phénomènes très petits et invisibles, que la physique quantique aide à comprendre. Elle explique comment les atomes réagissent à des aimants ou à des rayons, ce qui permet de voir à l’intérieur des corps.
Prédire les maladies
La physique quantique prépare aussi le monde de demain. Parmi les avancées les plus attendues figure l’ordinateur quantique. Contrairement à nos machines actuelles, qui utilisent des bits valant 0 ou 1, ces ordinateurs du futur manipulent des qubits, capables d’être à la fois 0 et 1 grâce au principe de superposition. Résultat ? Une puissance de calcul vertigineuse, capable de résoudre en quelques minutes des problèmes qui prendraient des siècles aux ordinateurs classiques. De quoi modéliser des molécules complexes, et ainsi accélérer la découverte de nouveaux médicaments. D’autres applications sont en vue grâce aux capteurs quantiques, qui pourront détecter des variations infimes de gravité, de champ magnétique ou même de temps. Ce qui pourrait aider à repérer des maladies bien avant l’apparition des… premiers symptômes.
Énigmes de l’univers
Et en associant la physique quantique à la gravité, un domaine encore largement inconnu, les scientifiques espèrent mieux comprendre les grandes énigmes de l’univers, comme les trous noirs ou les origines du Big Bang.
Mais ne nous emballons pas ! Les plus grands spécialistes gardent une certaine humilité face à cette science. Comme le disait avec modestie le prix Nobel de physique Richard Feynman (1918-1988) : « Je pense pouvoir affirmer sans risque que personne ne comprend la mécanique quantique. »
Cet article est paru dans le Télépro du 7/08/2025.