Td de philosophie des sciences- S6- Le réalisme scientifique- Jérôme RAVAT

Le réalisme en physique quantique : textes de Werner Heinsenberg dans Physique et philosophie, Albin Michel, 1971.

Texte 1 : La question du déterminisme en mécanique quantique

Pp 35- 37 : L’interprétation de Copenhague de la théorie quantique prend naissance dans un paradoxe. Toute expérience de physique, qu’il s’agisse de phénomènes de la vie quotidienne ou de phénomène atomiques, se décrit forcément en termes de physique classique (…) Or, l’application de ces concepts est limitée par les relations d’incertitude et, quand nous utilisons ces concepts classiques, nous ne devons jamais perdre de vue leur portée limitée, sans pour cela pouvoir ou devoir essayer de les améliorer (…)
Prenons un exemple : en mécanique newtonienne, on peut commencer par mesurer la vitesse et la position d’une planète dont nous allons étudier le mouvement et tirer de cette observation les valeurs à un instant donné des coordonnées et de la quantité de mouvement de cette planète, résultats que l’on fournit à l’appareil mathématique ; puis , utilisant les équations du mouvement, on en tire les valeurs des coordonnées, et des quantités de mouvement ou de toutes les autres propriétés du système à un moment ultérieur. C’est ainsi que l’astronome peut prévoir les propriétés successives du système et, par exemple, le moment exact d’une éclipse de Lune. 
                           En théorie quantique, le processus est légèrement différent. Supposons que nous nous intéressions au mouvement d’un électron  dans une chambre de Wilson et que l’on puisse, par une observation d’un genre quelconque, déterminer la vitesse et la position initiale de cet électron. Or, cette détermination ne sera pas précise ; elle comportera au minimum les imprécisions provenant des relations d’incertitude et comportera des erreurs plus fortes, vu les difficultés de l’expérience. La première de ces imprécisions nous permet de traduire le résultat de notre observation dans le schéma mathématique de la théorie quantique. On écrit une fonction de probabilité qui représente la situation expérimentale au moment de la mesure et qui comprend même les erreurs de mesure possibles (…) »

Texte 2 : L’  objectivité des phénomènes quantiques.

Pp 44- 47: « Que se  passe t-il  « réellement au cours d’un phénomène atomique ? » Nous avons déjà dit que le mécanisme et le résultat d’une observation peuvent toujours s’expliquer à l’aide de concepts classiques. Mais ce qu’on déduit d’une observation,  c’est une fonction de probabilité, une expression mathématique qui combine des énoncés sur des possibilités ou tendances avec des énoncés sur notre connaissance des faits. De sorte que nous ne pouvons rendre complètement objectif le résultat d’une observation, nous ne pouvons décrire ce qui « se passe » entre cette observation et la suivante. Nous semblons donc avoir introduit un élément subjectif dans la théorie, comme si nous voulions dire : ce qui se passe dépend de notre manière de l’observer ou du fait que nous l’observons (…) le concept de la fonction de probabilité ne permet pas de décrire ce qui se passe entre deux observations. Toute tentative pour trouver une telle description mènerait à des contradictions, ce qui signifie forcément que le terme « se passe » est restreint à l’observation. Or, ce résultat est fort étrange, car il semble indiquer que l’observation joue un rôle décisif dans un phénomène et que la réalité n’est pas la même selon que nous l’observons ou non.  »

Texte 3 : Le statut ontologique des particules élémentaires : 

                    « Démocrite se rendait bien compte que même si les atomes, par leur configuration et leur mouvement, devaient expliquer les propriétés de la matière,  (couleur, odeur, saveur), ils ne pouvaient pas avoir eux-mêmes ces propriétés. Par conséquent, il a privé l’atome de ces qualités, ce qui en fait un morceau de matière assez abstrait. Mais Démocrite a laissé à l’atome  la qualité d’ « exister  », d’avoir des dimensions dans l’espace, une forme, un mouvement. Il a laissé subsister ces qualités, car comment parler de l’atome si on les lui avait toutes retirées ?
(…) La position actuelle sur la particule élémentaire semble sur ce point plus cohérente et plus révolutionnaire. Prenons la question suivante : qu’est-ce qu’une particule élémentaire ? Nous parlons par exemple d’un neutron, mais  nous ne pouvons donner aucune image bien définie de ce que nous entendons par ce mot : nous pouvons  utiliser à ce  sujet plusieurs images et le décrire une fois comme une particule, une autre fois comme une onde, une autre fois comme un paquet d’ondes ; mais nous savons qu’aucune de ces descriptions n’est exacte.  Il est certain que le neutron n’a ni couleur, ni odeur, ni saveur ; sur ce point, il ressemble à l’atome de la philosophie grecque ; mais même les autres qualités sont refusées à la particule élémentaire, au moins jusqu’ à un certain point ; les concepts de géométrie et de cinématique comme la forme et le mouvement dans l’espace ne peuvent lui être appliqués de façon cohérente. Si l’on veut donner une description cohérente de la particule élémentaire, -et il faut  mettre là l’accent sur le mot « précise »- la seule chose que l’on puisse donner comme description, c’est une fonction d’onde. L’on s’aperçoit donc que même la qualité d’exister, si l’on peut appeler cela une « qualité » est refusée à ce qu’on décrit. Il s’agit d’une possibilité d’exister ou d’une tendance à exister (…) »