Qu'est ce que la physique quantique ? Avec Alain Aspect, physicien et prix Nobel 2022

France Inter

28/03/2025

Ali Baddou reçoit Alain Aspect, prix Nobel de physique 2022, professeur à l’Institut d’optique et à l’école Polytechnique, directeur de recherche émérite du CNRS, membre de l’Académie des sciences. Auteur de "Si Einstein avait su" paru aux éditions Odile Jacob.

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00:0015 minutes de plus et j'ai donc le bonheur et l'honneur de recevoir d'un de nos plus

00:13grands scientifiques, prix Nobel de physique, bonjour Alain Aspey !

00:18Bonjour Alibadou !

00:19Et bienvenue, vous êtes professeur à l'Institut d'Optique et à l'École Polytechnique,

00:23directeur de recherche et mérite au CNRS, membre de l'Académie des sciences et vous

00:28êtes décrit souvent comme celui qui a donné tort à Einstein, en tout cas, c'est le titre

00:32de votre livre « Si Einstein n'avait su », livre passionnant qui a été publié

00:37aux éditions Odile Jacob et où vous faites un travail formidable de pédagogie, vous le

00:42dédiez dans votre avant-propos à un public non spécialiste qui souhaite en savoir un

00:47peu plus sur la façon dont la physique change notre vision du monde.

00:52Et merci d'avoir accepté de le faire avec nous ce matin Alain Aspey, puisque pour ma

00:57part je suis quasiment un alphabète en physique, ou en tout cas j'en suis resté, je pense,

01:01peut-être au mieux aux lois de Newton, mais il y a deux mots qu'on entend en étant

01:05rarement capable de les expliquer quand on parle de physique, c'est la physique quantique.

01:10Qu'est-ce que la physique quantique Alain Aspey ?

01:13Alors la physique quantique c'est pas facile à expliquer, mais merci de me donner l'occasion

01:18de l'expliquer à un public qui n'est pas forcément familier.

01:22La physique quantique c'est la théorie physique qui permet de décrire le monde de

01:26l'infiniment petit à l'échelle des atomes, des molécules, de la liaison chimique.

01:30Et ce qui est particulier à la physique quantique, c'est que cette description est radicalement

01:35différente de celle que vous avez évoquée, les lois de Newton qui nous permettent de

01:40comprendre le mouvement des planètes, mais aussi tout simplement le mouvement d'une

01:43pierre que vous lancez devant vous.

01:45Une pomme qui tombe d'un arbre.

01:46Une pomme qui tombe d'un arbre, exactement.

01:48Et donc la physique quantique ne s'exprime pas du tout de cette façon, c'est un formalisme

01:53mathématique.

01:54C'est un formalisme mathématique abstrait qui se déroule dans des espaces mathématiques

02:02qu'on appelle des espaces de Hilbert, peu importe, et tout se passe bien dans ces espaces,

02:08mais à la fin, il faut bien poser la question, oui, mais quand je vais faire une mesure dans

02:12mon espace à moi, qu'est-ce qui va se passer ? Et la seule chose que la physique quantique

02:17peut faire, c'est répondre à cette question, mais elle ne vous dit pas ce qui se passe

02:21dans notre espace, entre le moment où vous avez, si j'ose dire, lancé la pomme et le

02:26moment où elle a atterri.

02:28Et c'est ça qui rend la physique quantique extrêmement difficile à représenter par

02:33des images.

02:34Parce que je pourrais vous dire, la pomme d'un certain point de vue, elle va se comporter

02:38comme une onde.

02:39Une onde, vous voyez ce que c'est, une onde sonore.

02:40Mais d'un autre point de vue, elle va se comporter comme une particule, comme un objet

02:44bien concentré.

02:45Les deux à la fois.

02:46Alors vous dites, c'est pas possible les deux à la fois.

02:48Et si, dans le formalisme mathématique, c'est possible ?

02:51C'est possible.

02:52À l'aspect, dans ce monde micro, les lois qui régissent l'évolution, le mouvement

02:55des particules, ne sont pas les mêmes, justement, que celles que j'évoquais avec la pomme

03:02et avec Newton.

03:03La physique quantique, elle explique l'intrication quantique.

03:07C'est une autre expression un peu complexe.

03:09On va faire une expérience de pensée.

03:11Alors je sais que vous venez de dire qu'il ne fallait pas employer d'images, mais on

03:16va essayer quand même.

03:17Imaginons deux pièces de monnaie.

03:19Deux pièces de monnaie qui sont balancées par une machine, et non pas par mon doigt.

03:23Avec Alice et Bob, ils jouent à pile ou face.

03:26Qu'est-ce qui se passe à ce moment-là, Alain Aspect ? Alice à pile et Bob aussi

03:29à pile.

03:30Et au dernier moment, c'est au dernier instant que ça se décide ?

03:34Alors, vous allez vite, vous avez bien lu mon livre apparemment.

03:38Oui, l'intrication, c'est l'expérience que j'ai faite et qui m'a valu d'aller

03:44à Stockholm.

03:45On prend deux photons, on les envoie vers deux partenaires, Alice et Bob, qui font

03:50dessus une mesure.

03:51Et pour chacun d'entre eux, la mesure ne peut donner qu'un résultat parmi deux.

03:56On va appeler plus un et moins un.

03:58D'où l'image des pièces de monnaie.

04:00Donc vous avez une machine au centre qui envoie deux pièces, une à gauche, une à

04:03droite.

04:04Les gens lancent les pièces vers le haut et ça a l'air parfaitement aléatoire.

04:07Sauf que si vous prenez du recul et que vous regardez les deux à la fois, vous apercevez

04:12comme vous l'avez dit que si Alice a pile, Bob a pile et si Alice a face, Bob a face.

04:18Et là, vous dites, il y a un truc, forcément.

04:20Oui, il y a un truc.

04:22Alors, dans le monde normal, il y a un truc.

04:25Et dans le monde normal, si vous réfléchissez un peu, un truc possible consistera à dire

04:29« Ah ouais, mais la machine, elle fabrique des pièces avec deux piles ou des pièces

04:33avec deux faces.

04:34Donc, si elle fait une pièce avec deux piles, elle envoie à Alice et une pièce avec deux

04:37piles, elle l'envoie à Bob.

04:38Forcément, elle va avoir le même résultat.

04:41L'intrication, c'est précisément le fait que le résultat est aléatoire d'un côté,

04:47aléatoire de l'autre, mais fortement corrélé.

04:50C'est-à-dire, si l'un a plus un, l'autre a plus un, si l'un a moins un, l'autre a moins un.

04:54Et Einstein dit, il y a forcément un truc.

04:56Et le truc, c'est que les deux particules, dès le début, avaient la propriété qui

05:01a déterminé le résultat.

05:03Et Bohr lui dit, non, non, non, pas du tout.

05:05Si tu prends au sérieux le formalisme quantique, ce n'est qu'au dernier moment.

05:09Jusqu'au dernier moment.

05:10Nagui.

05:11Bohr, c'est un immense physicien lui aussi, venu du Nord.

05:13Charline Vanhoenacker.

05:14Absolument.

05:15Et donc, vous m'avez interrompu, j'ai perdu le fil.

05:18Nagui.

05:19Non, pas du tout.

05:20Vous disiez que Einstein...

05:21Charline Vanhoenacker.

05:22Et donc, ce que Bohr dit et que j'ai démontré par mon expérience, c'est que jusqu'au dernier

05:27moment, vous imaginez la particule avancée ou la pièce de monnaie fictive, jusqu'au dernier

05:33moment, elle est à la fois pile et face et d'un seul coup, la mesure se fait, elle est

05:38pile et paf, l'autre qui est de l'autre côté est pile aussi.

05:42C'est ça la non-localité quantique dans l'intrication quantique.

05:46C'est ce que j'ai eu le bonheur d'arriver à démontrer dans le laboratoire.

05:50Et c'est ce que Einstein avait du mal à expliquer, si on veut le dire de manière

05:55un peu rapide.

05:56Charline Vanhoenacker.

05:57Non, il n'avait pas du mal.

05:58Einstein pensait que les objets ont une réalité physique indépendante de la façon dont on

06:03observe.

06:04Alors que Bohr disait que la réalité physique des objets n'est pas intrinsèque, elle dépend

06:10de la façon dont on observe.

06:12Et par ce raisonnement que je viens de vous décrire sur les pièces de monnaie, Einstein

06:16disait que vous voyez bien que si vous voulez que ce soit raisonnable, il faut que dès

06:19le départ, les particules aient leur propriété, qu'elles sachent dès le départ si elles

06:25sont piles ou si elles sont face.

06:26Et Bohr disait non, non, c'est au dernier moment.

06:29Donc c'est ce point de vue d'Einstein sur le monde qui est remis en cause par des expériences

06:35comme la mienne.

06:36Et j'ajoute tout de suite, parce que je ne veux pas qu'on dise que j'ai démontré

06:39qu'Einstein avait tort.

06:40J'ajoute immédiatement, oui, mais c'est Einstein qui a découvert cette situation

06:45extraordinaire d'intrication, qui a mis le doigt dessus.

06:48Et aujourd'hui, c'est à la base du développement des technologies quantiques.

06:52Donc honneur à Einstein, une fois de plus, il en avait besoin.

06:56Honneur à Einstein, on va prendre une autre image qui est dans votre livre avant de voir

07:01ce qui se joue aujourd'hui.

07:02Vous vous référez donc à une image qui nous aide à comprendre la différence entre

07:08la physique classique et la physique quantique, celle de deux boules de billard en train de

07:12jouer, elles s'entrechoquent.

07:13Expliquez-nous ce qui se produit.

07:15Dans la physique classique, deux boules de billard, a priori, si on a suffisamment bien

07:21contrôlé les paramètres, on sait dans quelle direction elles vont partir.

07:25Les très bons joueurs de billard anticipent bien le mouvement qu'il va y avoir.

07:29En physique quantique, quand vous avez une collision entre deux particules, la particule

07:34qui émerge va être décrite non pas par une trajectoire précise, mais par une onde.

07:39Et une onde, ça se déplace partout et donc elle peut aller à plusieurs endroits.

07:43Et ce n'est une fois de plus qu'au moment de la mesure qu'on va la trouver ici ou là.

07:49Et c'est au dernier moment que ça se passe.

07:50C'est bizarre la physique quantique.

07:52C'est bizarre la physique quantique, mais c'est absolument passionnant.

07:55C'est-à-dire que c'est un système intriqué.

07:56Et en l'occurrence, les deux boules, elles ne sont pas séparées une fois qu'elles se sont

08:01percutées. Elles sont toujours, allez, je vais le dire d'une manière un peu facile,

08:06elles sont toujours liées l'une à l'autre.

08:08Oui, absolument, on peut le dire comme ça.

08:10Mais de toute façon, les mots sont toujours difficiles.

08:13Ce qui est tout à fait incroyable dans la physique quantique, c'est qu'il n'y a aucune

08:16ambiguïté sur les mathématiques, sur ce qu'on appelle le formalisme mathématique.

08:21Tout le monde est d'accord sur le faire.

08:22Et après, chacun développe sa propre image mentale.

08:26Moi, j'ai une image mentale dans laquelle j'accepte que des choses aillent plus vite

08:30que la lumière, etc.

08:32Vous faites aussi dans ce livre de la pédagogie et une pédagogie absolument

08:36utile parce qu'elle nous permet de comprendre, parfois de toucher du doigt,

08:40d'avoir une lueur en tout cas sur l'émergence de la physique quantique.

08:44Qu'est-ce qu'on lui doit ?

08:45Quels sont les objets du quotidien, par exemple, qui ne seraient pas imaginables

08:50sans la physique quantique ?

08:51Le laser, le GPS ?

08:53Oui, alors merci de me poser la question parce que je ne suis pas sûr que tous

08:57nos auditeurs aient conscience de l'importance de la physique quantique.

09:00Et c'est un peu pour cette raison que j'ai voulu écrire ce livre parce que

09:04j'adore expliquer. Je fais des conférences en public.

09:06Je vois l'intérêt des gens.

09:08Je suis émerveillé par l'intérêt d'une part notable de nos concitoyens qui aiment

09:13la science.

09:14Alors, ce qu'il faut comprendre, c'est que la physique quantique a

09:17totalement bouleversé notre société.

09:19C'est ce que j'appelle la première évolution quantique.

09:22Elle a émergé au début du 20ème siècle.

09:24En 1925, ça y était, on avait les mathématiques.

09:27On avait la fameuse équation de Schrödinger.

09:291947, première utilisation vraiment pratique de l'équation de Schrödinger.

09:35On invente le transistor.

09:371947, il va falloir encore une bonne dizaine d'années pour mettre beaucoup

09:41de transistors sur une seule puce.

09:42C'est le début de l'ordinateur.

09:441960, autre application de la physique quantique, le laser.

09:49Et il faut encore au moins 20 ans, sinon plus, pour qu'on ait des ordinateurs

09:55pour tout le monde, des iPhones et les autoroutes de l'information

09:58à fibre optique.

09:59Résultat, transformation radicale de la société avec la société

10:04de l'information et de la communication.

10:05Dont les gens ne se rendent pas compte que la physique quantique a bouleversé

10:10la société au moins autant que la machine à vapeur au 19ème siècle.

10:13L'Internet au débit, un laser, on voit aussi que ça découpe aussi.

10:17Oui, ça, c'est passionnant.

10:18On s'en sert dans l'industrie.

10:20On s'en sert en microchirurgie.

10:22J'aimerais juste qu'on entende une voix, celle justement de celui

10:26à qui vous rendiez hommage.

10:32Albert Einstein, c'est le 3 octobre 1933.

10:36Il prononce à Londres une conférence de soutien aux réfugiés qui fuyaient

10:39le nazisme.

10:40Nous ne sommes pas seulement préoccupés par les problèmes techniques

10:43pour sécuriser et maintenir la paix, mais aussi par la tâche importante

10:47de l'éducation et de l'éveil spirituel.

10:50Sans cette liberté, il n'y aurait pas eu de Shakespeare, de Goethe,

10:54de Newton, de Faraday, de Pasteur et de Lister.

10:58On en est au même point aujourd'hui ?

11:00Et à mon avis, c'est encore pire parce qu'à l'époque d'Einstein,

11:06on se disait qu'il y avait un phare de la liberté de l'autre côté

11:08de l'Atlantique.

11:10Et je dois dire que je suis absolument effrayé en pensant que,

11:14alors que toute ma vie, je m'étais dit que si le fascisme revenait

11:18en Europe, si les années 30 revenaient en Europe, eh bien,

11:21il faudrait aller à l'ouest en direction des Etats-Unis.

11:24Aujourd'hui, je suis plus sûr que c'est là qu'il faut aller tellement

11:28ce qui se passe est épouvantable.

11:30C'est une attaque contre la science.

11:33C'est pire que le macartisme.

11:34Le macartisme ciblait quelques individus.

11:36Je ne défends pas du tout le macartisme.

11:38S'il voulait quelques individus, là, on cible la science en tant que telle.

11:43La science du climat, la science des vaccinations, la science des épidémies.

11:47Rendez-vous compte, les Etats-Unis étaient l'endroit de référence

11:50pour étudier les épidémies mondiales.

11:52Ils sont en train de virer les chercheurs.

11:54Et ce sont des certitudes qui sont remises en cause aujourd'hui.

11:58Ce sera la morale de l'histoire.

12:00Merci Alain Aspect d'avoir participé à ces 15 minutes de plus.

12:03C'était un honneur de vous recevoir.

12:04Prix Nobel de physique et je rappelle le titre de ce livre.

12:07Si Einstein avait su c'est publié chez Odile Jacob et je le recommande chaleureusement.

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