« Nous considérons la mécanique quantique comme une théorie complète pour laquelle les hypothèses physiques et mathématiques fondamentales ne sont plus susceptibles d’être modifiées. »
-Heisenberg et Max Born, communication présentée au congrès Solvay de 1927
Heisenberg a formulé le principe d’incertitude en février 1927 alors qu’il était employé comme maître de conférences à l’Institut de physique théorique de Bohr à l’université de Copenhague. Bohr, qui était parti en vacances au ski, est revenu à l’institut pour trouver l’article d’Heisenberg déjà en projet. Transmettant l’article à Einstein à la demande d’Heisenberg, Bohr se plaint à Einstein que l’approche d’Heisenberg est trop étroite et que son microscope à rayons gamma est défectueux, bien que le résultat soit correct. Pour Bohr, les relations d’incertitude ne provenaient pas seulement des équations quantiques et de l’utilisation des particules et de la discontinuité. Les ondes et les particules devaient être prises en compte de manière égale, et la diffusion des ondes lumineuses par l’électron était également cruciale. Lorsque Heisenberg a corrigé son expérience de pensée, cela n’a fait que confirmer les résultats.
Dans les mots de Bohr, les images des ondes et des particules, ou les représentations visuelles et causales, sont « complémentaires » les unes des autres. C’est-à-dire qu’elles sont mutuellement exclusives, mais conjointement essentielles pour une description complète des événements quantiques. Il est évident que, lors d’une expérience dans le monde de tous les jours, un objet ne peut être à la fois une onde et une particule ; il doit être l’un ou l’autre, selon la situation. Dans les raffinements ultérieurs de cette interprétation, la fonction d’onde de l’objet non observé est un mélange des deux images, onde et particule, jusqu’à ce que l’expérimentateur choisisse ce qu’il veut observer dans une expérience donnée. (Rappelez-vous que, selon Heisenberg, la trajectoire d’un objet n’existe que lorsque nous l’observons). En choisissant l’image de l’onde ou de la particule, l’expérimentateur perturbe la nature intacte. Un tel favoritisme entraîne une limitation de ce que l’on peut apprendre sur la nature « telle qu’elle est vraiment ». Cette limitation est exprimée par les relations d’incertitude d’Heisenberg, qui, pour Bohr, étaient liées à ce qu’il appelait désormais la « complémentarité ». La complémentarité, l’incertitude et l’interprétation statistique de la fonction d’onde de Schrödinger étaient toutes liées. Ensemble, ils formaient une interprétation logique de la signification physique de la mécanique quantique, connue sous le nom d' »interprétation de Copenhague ». »
:Comme mes discussions avec Bohr se poursuivaient souvent jusqu’à bien après minuit et ne produisaient pas de conclusion satisfaisante, …nous étions tous deux complètement épuisés et plutôt tendus. »
-Heisenberg, souvenir
Heisenberg s’opposa d’abord avec véhémence aux vues de Bohr. Insistant sur l’utilisation première des particules et de la discontinuité, il refusa la suggestion de Bohr de retirer son article, qui était déjà sous presse. Il a cependant ajouté un paragraphe avertissant les lecteurs des vues de Bohr et admettant l’erreur concernant la résolution du microscope. La bataille avec Bohr devient si intense au cours des premiers mois de 1927 qu’Heisenberg éclate en larmes à un moment donné et parvient même à blesser Bohr par ses remarques acerbes. De toute évidence, l’enjeu est de taille pour le jeune homme de 25 ans.
À l’automne 1927, les choses ont complètement changé. La situation professionnelle d’Heisenberg était réglée par sa nomination à l’université de Leipzig. Et Bohr présenta à une conférence au lac de Côme, en Italie, son argument de complémentarité. Un mois plus tard, en octobre 1927, Born et Heisenberg, s’adressant à la conférence de physique Solvay à Bruxelles, en Belgique, vont jusqu’à déclarer que la mécanique quantique est complète et irrévocable.
« La théorie apporte beaucoup, mais elle ne nous rapproche guère du secret de l’Ancien. En tout cas, je suis convaincu qu’Il ne lance pas les dés. »
-Einstein, écrivant à Max Born, le 4 décembre 1926.
Tout le monde n’était pas d’accord avec la nouvelle interprétation, ni avec la déclaration de Born et Heisenberg sur les travaux futurs. Einstein et Schrödinger étaient parmi les dissidents les plus notables. Jusqu’à la fin de leur vie, ils n’ont jamais pleinement accepté la doctrine de Copenhague. Einstein n’était pas satisfait de la confiance accordée aux probabilités. Mais, plus fondamentalement encore, il croyait que la nature existe indépendamment de l’expérimentateur et que les mouvements des particules sont déterminés avec précision. C’est le travail du physicien de découvrir les lois de la nature qui régissent ces mouvements, ce qui, au final, ne nécessitera pas de théories statistiques. Le fait que la mécanique quantique semblait ne correspondre qu’à des résultats statistiques et qu’elle ne pouvait pas décrire complètement chaque mouvement était pour Einstein une indication que la mécanique quantique était encore incomplète. Des interprétations alternatives ont depuis été proposées et sont maintenant sérieusement considérées.
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Les objections d’Einstein et d’autres nonobstant, Bohr, Heisenberg, et leurs collègues ont réussi à assurer l’acceptation de leur interprétation par la majorité des physiciens de l’époque. Ils y parvinrent à la fois en présentant la nouvelle interprétation lors de conférences données dans le monde entier et en démontrant qu’elle fonctionnait. Les succès de la théorie ont naturellement attiré de nombreux étudiants parmi les meilleurs dans des instituts tels que celui d’Heisenberg, certains venant d’aussi loin que l’Amérique, l’Inde et le Japon. Ces étudiants brillants, nourris par la doctrine de Copenhague et formés à la nouvelle mécanique quantique, formèrent une nouvelle génération dominante de physiciens. Ceux d’Allemagne et d’Europe centrale ont emporté avec eux les nouvelles idées en se dispersant dans le monde entier au cours des années 1930 et 1940, dans le sillage de la montée au pouvoir d’Hitler en Allemagne.