Une théorie Th1 est dite plus complète qu'une théorie Th0 s'il existe une grandeur A de Th1 ignorée de Th0, la théorie Th1 fournissant les mêmes prévisions queTh 0dans le domaine d'adéquation de Th0 à partir des même résultats de mesures initiales. On montre qu'une mécanique ondulatoire, et plus généralement une théorie essentiellement indéterministe, est une théorie ouverte ou incomplète, en ce sens qu'on peut toujours supposer qu'elle laisse échapper des « grandeurs ignorées », grandeurs dont on peut tenir compte dans une théorie plus complète qui aura nécessairement même structure. Une théorie déterministe, au contraire, est complète, et l'on peut y définir des systèmes identiques, ce qui est impossible dans une théorie subjectiviste, où l'on peut seulement définir des systèmes semblables. Ainsi, on ne peut espérer remplacer une théorie essentiellement indéterministe par une théorie plus complète qui serait déterministe. On examine enfin divers essais difficilement acceptables de constrution d'une théorie déterministe pour la microphysique.
Une théorie Th1 est dite plus complète qu'une théorie Th0 s'il existe une grandeur A de Th1 ignorée de Th0, la théorie Th1 fournissant les mêmes prévisions queTh 0dans le domaine d'adéquation de Th0 à partir des même résultats de mesures initiales. On montre qu'une mécanique ondulatoire, et plus généralement une théorie essentiellement indéterministe, est une théorie ouverte ou incomplète, en ce sens qu'on peut toujours supposer qu'elle laisse échapper des « grandeurs ignorées », grandeurs dont on peut tenir compte dans une théorie plus complète qui aura nécessairement même structure. Une théorie déterministe, au contraire, est complète, et l'on peut y définir des systèmes identiques, ce qui est impossible dans une théorie subjectiviste, où l'on peut seulement définir des systèmes semblables. Ainsi, on ne peut espérer remplacer une théorie essentiellement indéterministe par une théorie plus complète qui serait déterministe. On examine enfin divers essais difficilement acceptables de constrution d'une théorie déterministe pour la microphysique.
Pour un système microscopique S et un appareil de mesure αA, on doit distinguer entre le système (microscopique) S + αA formé par la réunion de S et de αA et le conple S/α A formé par le système S en observation au moyen de l'appareil α A. On établit qu'il existe une description objectiviste de α A (faisant appel à des grandeurs cachées fictives) conforme _aux exigences d'une mécanique ponctuelle, fournissant les mêmes prévisions que la Mécanique ondulatoire pour le système S en ce qui concerne la grandeur A. (Par contre, une telle description objectiviste n'existe pas pour S ou pour S + αA). Une description semblable peut être donnée pour une autre grandeur B (même non simultanément mesurable avec A) et dans le même espace de phase que pour A.
En s'appuyant sur un théorème établi précédemment (1), l'interprétation prévisionnelle et l'interprétation réaliste de la mécanique ondulatoire sont discutées : si l'on considère un système microphysique S, celui-ci ne peut être décrit d'une façon objective ou déterministe ; si l'on envisage seulement les couples (S/α) d'un système S engagé dans une opération de mesure au moyen d'un appareil α, une description déterministe et objectiviste peut être fournie faisant intervenir des paramètres cachés inaccessibles à l'expérience. Si l'observateur décide de ne faire aucune mesure, il est dans une situation analogue, mais qui a des répercussions physiques; cette fois, le système S doit être décrit dans l'univers pris dans son ensemble, c'est-à-dire dans une théorie unitaire. Ceci conduit à une complémentarité entre description objective dans l'univers, et description prévisionnelle tenant compte des actions de mesure des observateurs, et fournit une interprétation nouvelle des résultats obtenus par M. Vigier. Une ébauche d'unification des théories unitaires et des théories quantiques sur cette base est proposée.
Étant donnée l'incertitude sur les conditions initiales — due à l'imprécision inévitable des mesures — les prévisions de la mécanique classique ne se rapportent jamais à une trajectoire précise, mais à un ensemble de trajectoires donné par une distribution de probabilités. La tâche réelle de la mécanique est de prédire l'évolution de cette distribution au cours du temps. On montre que, dans tous les cas, sauf celui des oscillateurs harmoniques, cette distribution s'étale et que la prévisibilité s'estompe. Dans le cas des mouvements périodiques et quasi-périodiques, toute prédiction sur la configuration du système considéré devient impossible à partir d'un temps critique calculable en fonction des conditions initiales. Si l'on décrit l'état de ce système par des variables angulaires ϕ et leurs variables conjuguées d'action J, on atteint au bout d'un temps assez long un état-limite où les J sont presque rigoureusement determinés tandis que les ϕ restent totalement indéterminés. Ceci correspond à l'état stationnaire de la théorie quantique de Bohr, mais ici les J ne sont pas nécessairement multiples entiers de h. Ces considérations ne doivent nullement effacer la différence fondamentale entre mécaniques classique et quantique ; leur but unique est de montrer que l'idée de détermination en mécanique classique repose sur une hypothèse dénuée de sens et que l'absence de détermination en mécanique quantique ne peut servir d'objection à cette théorie.
« Sauver les phenomenes » est et reste le but fondamental de toute recherche scientifique. Sous sa forme cartesienne classique, ce but a ete poursuivi avec succes en physique ou theories et experiences ont progressivement abouti a un pouvoir previsionnel de plus en plus pousse. Ceci jusqu'a ce que ces developpements debouchent sur une situation inattendue, leur objet manifestant des proprietes qui semblaient etranges et incomprehensibles dans le cadre de la pensee classique. Deja, des la fin du siecle dernier, les travaux de mathematiciens tels que H. Poincare, J. Hadamard, P. Painleve, J. Boussinesq, J. Chazy1 mettaient en evidence la possibilite formelle d'une indetermination dans l'evolution d'un systeme mecanique. Plus tard, en microphysique, on rencontrait un indeterminisme essentiel qu'aucun resultat decisif n'a encore pu actuellement eliminer de la mecanique quantique. D'autre part, l'impossibilite theorique d'analyser certains resultats de mesures en microphysique est a rapprocher de l'impossibilite experimentale qui interdit d'augmenter indefiniment la precision de toute mesure. On peut essayer de mettre en evidence ces proprietes si contraires aux conceptions auxquelles nous avait habitues la science classique,
La mécanique quantique est à la base de notre compréhension actuelle des lois de la Nature, qu’elles s’appliquent à l’Univers entier, aux objets à notre échelle ou microscopiques. Toujours vérifiée par l’expérience, elle a permis de nombreuses découvertes et la mise au point de dispositifs variés tels que les lasers, les transistors, les capteurs pour la photographie ou la vidéo, etc. Alors, pourquoi se poser la question « comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ? ». C’est qu’une bonne utilisation de la théorie ne signifie pas toujours une véritable compréhension. Le physicien qui prend du recul s’aperçoit que le puissant outil intellectuel créé par les scientifiques semble parfois leur échapper, prenant une vie propre et mettant en lumière maints aspects inattendus que ses inventeurs n’avaient pas soupçonnés. L’objet de ce livre est donc de discuter les fondements de la mécanique quantique. On y trouvera un exposé historique sur la naissance des concepts quantiques, leur développement, l’impact des idées de Bell et de son théorème et leur application récente à de nombreux domaines. Un panorama général des différentes interprétations est présenté en dernière partie. L’ouvrage est accessible à toute personne ayant une formation scientifique générale. Si des équations mathématiques apparaissent parfois, les idées importantes sont contenues dans les commentaires et les figures, l’accent étant mis sur les idées et les concepts généraux. Pour ceux qui ne sont pas très familiers de la mécanique quantique, un dernier chapitre contient un résumé des outils généraux de cette théorie et de leur utilisation. Le spécialiste pourra se reporter à une bibliographie très fournie. Depuis la première parution de l’ouvrage en 2011, la présente édition a été révisée et complétée pour tenir compte de nombreux résultats récents.
La mécanique quantique est à la base de notre compréhension actuelle des lois de la Nature, qu’elles s’appliquent à l’Univers entier, aux objets à notre échelle ou microscopiques. Toujours vérifiée par l’expérience, elle a permis de nombreuses découvertes et la mise au point de dispositifs variés tels que les lasers, les transistors, les capteurs pour la photographie ou la vidéo, etc. Alors, pourquoi se poser la question « comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ? ». C’est qu’une bonne utilisation de la théorie ne signifie pas toujours une véritable compréhension. Le physicien qui prend du recul s’aperçoit que le puissant outil intellectuel créé par les scientifiques semble parfois leur échapper, prenant une vie propre et mettant en lumière maints aspects inattendus que ses inventeurs n’avaient pas soupçonnés. L’objet de ce livre est donc de discuter les fondements de la mécanique quantique. On y trouvera un exposé historique sur la naissance des concepts quantiques, leur développement, l’impact des idées de Bell et de son théorème et leur application récente à de nombreux domaines. Un panorama général des différentes interprétations est présenté en dernière partie. L’ouvrage est accessible à toute personne ayant une formation scientifique générale. Si des équations mathématiques apparaissent parfois, les idées importantes sont contenues dans les commentaires et les figures, l’accent étant mis sur les idées et les concepts généraux. Pour ceux qui ne sont pas très familiers de la mécanique quantique, un dernier chapitre contient un résumé des outils généraux de cette théorie et de leur utilisation. Le spécialiste pourra se reporter à une bibliographie très fournie. Depuis la première parution de l’ouvrage en 2011, la présente édition a été révisée et complétée pour tenir compte de nombreux résultats récents.