EINSTEIN ALBERT (1879-1955)

Critique de l'interprétation de la mécanique quantique

Tout en admettant la validité des relations de la mécanique quantique, Einstein formula des critiques sur son interprétation par Niels Bohr et l'École de Copenhague en termes de « philosophie de la complémentarité ». Il refusait d'y voir une théorie définitive et complète (selon les termes de Born et Heisenberg) et contestait qu'elle pût servir de point de départ pour une théorie plus fondamentale qui s'unifierait un jour avec la relativité générale.

Parmi les expériences de pensée qu'il utilisait volontiers pour s'interroger sur la nature et le contenu des théories, l'expérience dite « E.P.R. » (Einstein, Podolski, Rosen, 1935) est restée célèbre : elle fait intervenir des systèmes quantiques corrélés dans un état initial (deux particules issues d'un même atome) et qui le demeurent après leur séparation, quelle que soit leur distance. Cette propriété spécifiquement quantique (non-séparabilité locale) fut éclairée par Einstein, tout en étant refusée par lui ; elle devait être mise en évidence par Bell (1964) et testée expérimentalement (expériences d'Aspect, 1981).

Einstein considérait que l'objectif de la physique était de décrire une réalité – qui se présente, par exemple, sous la forme d'un système individuel – supposée exister indépendamment de l'acte de mesure. Il exprimait, par complétude théorique (dans un sens ici moins fort que celui qui est proposé pour la théorie du champ), la nécessité, pour une théorie fondamentale, de rendre compte de tous les éléments de réalité qu'il est possible de caractériser par la pensée concernant son domaine et d'être en relation biunivoque avec le système réel décrit. Il lui paraissait raisonnable de postuler un « principe de séparabilité locale » – bien qu'il fût étranger aux propositions de la mécanique quantique – pour des systèmes physiques définis dans l'espace et sans interaction entre eux : ce principe lui fournissait un moyen de caractériser un système physique réel indépendamment du fait qu'on l'observe ou non.

La mesure complète des grandeurs (A) caractérisant le premier sous-système (I) donne la connaissance de son état (ψ^A_I) et, en raison de la corrélation initiale, celle (la fonction ψ^A_II) du second système (II), qui n'est pas perturbé. Une autre mesure complète du premier sous-système, sur des grandeurs (B) qui sont incompatibles (au sens de la non-commutation) avec les précédentes, fournirait une autre description des deux sous-systèmes (ψ^B_I et ψ^B_II). Le second système non perturbé, supposé être représenté individuellement par une fonction y, pourrait donc être décrit de deux manières différentes (par ψ^A_II et par ψ^B_II) ; ou alors, il faudrait admettre que son état est déterminé par l'acte de mesure sur le premier, ce qui supposerait une interaction instantanée entre les deux, hypothèse déraisonnable aux yeux d'Einstein. La situation est différente si la fonction y ne décrit que des ensembles de systèmes, mais alors la mécanique quantique est une théorie seulement statistique et les systèmes individuels ne sont pas décrits, bien qu'on puisse les penser : c'est en ce sens qu'il convient d'entendre la formulation fameuse : « Dieu [c'est-à-dire la nature] ne joue pas aux dés. »

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Écrit par

Michel PATY : directeur de recherche émérite au CNRS

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