Partisan de la théorie quantique, Niels Bohr l’intègre dans sa brillante théorie sur la structure de l’atome et reçoit le prix Nobel de physique en 1922. Dès lors, il participe à de nombreuses conférences à travers le monde pour débattre de l’interprétation de la théorie quantique. Une sélection des textes de ces conférences données par Bohr, dont le thème général porte sur le développement moderne de la physique atomique et son application à l’analyse et à la synthèse en divers domaines de la connaissance, a été regroupée dans le livre Physique atomique et connaissance humaine. Dans l’extrait sélectionné ici, issu de la conférence que Bohr a donnée en 1955 à l’Académie Royale des Sciences de Copenhague, le physicien danois aborde, sous l’angle de la physique quantique, les problèmes liés aux conditions expérimentales et à l’interactivité entre observateur et observations.

Physique atomique et connaissance humaine de Bohr

Tout dispositif expérimental permettant l’enregistrement d’une particule atomique dans un domaine d’espace-temps limité exige des règles graduées fixes et des horloges synchronisées qui, de par leur définition même, excluent le contrôle de l’impulsion et de l’énergie qui leur sont transmises. Réciproquement, pour pouvoir appliquer sans ambiguïté les lois de conservation dynamiques en physique quantique, il faut renoncer en principe, dans la description du phénomène, à une détermination précise des coordonnées dans l’espace-temps. Cette exclusion mutuelle des conditions expérimentales implique qu’il faut tenir compte de la totalité du dispositif de mesure pour décrire le phénomène de façon bien définie. Toute subdivision définissable impliquerait un changement du dispositif avec apparition de nouveaux phénomènes individuels : c’est là l’expression et en même temps la conséquence de l’indivisibilité des phénomènes atomiques. Ainsi s’écroule le fondement même d’une description déterministe, et le caractère statistique des prédictions apparaît avec évidence dans le fait que, dans des conditions expérimentales identiques, les observations que l’on fera pourront correspondre à différents processus individuels.

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Des considérations de ce genre n’ont pas seulement clarifié le dilemme dont nous avons déjà parlé à propos de la propagation de la lumière ; elles ont encore résolu complètement les paradoxes analogues qui se présentaient lorsqu’on cherchait à représenter visuellement le comportement des particules matérielles. Il est évidemment impossible de chercher dans ce cas une explication physique au sens habituel du terme. Tout ce que l’on peut exiger dans un domaine d’expérience nouveau est de pouvoir lever toutes les contradictions apparentes. Quelque différents que soient les phénomènes atomiques observés dans des conditions expérimentales différentes, on peut les dire complémentaires en ce sens que chacun d’eux est bien défini et que, dans leur ensemble, ils épuisent toute connaissance définissable des objets considérés. Le formalisme de la mécanique quantique, dont le seul propos est d’unifier des observations obtenues dans des conditions expérimentales décrites par des concepts physiques simples, donne d’un très vaste domaine d’expérience une description complémentaire exhaustive. Nous ne renonçons à une représentation intuitive que pour l’état des objets atomiques, et nous conservons entièrement les bases d’une description des conditions expérimentales, ainsi que la liberté de choisir celle-ci. Tout ce formalisme qui ne peut s’appliquer qu’à des phénomènes « clos » doit, sous tous ces rapports, être considéré comme une généralisation rationnelle de la physique classique.

Étant donné l’influence de la conception mécaniste de la nature sur la pensée philosophique, il est compréhensible que l’on ait vu parfois dans la notion de complémentarité une référence à l’observateur subjectif, qui serait incompatible avec l’objectivité de la description scientifique. Dans tout domaine d’expérience, il faut évidemment conserver une distinction nette entre observateur et contenu des observations. Mais nous devons aussi nous rappeler que la découverte du quantum d’action a jeté une lumière nouvelle sur les fondements mêmes de la description de la nature, et qu’elle a révélé des conditions préalables, jusqu’alors inaperçues, de l’usage rationnel des concepts sur lesquels repose la communication de l’expérience.

Comme nous l’avons vu, il est indispensable, pour définir les phénomènes en physique quantique, de tenir compte du fonctionnement des instruments de mesure et il faut, pour ainsi dire, établir entre le sujet et l’objet une distinction telle qu’elle assure, dans chaque cas particulier, une application sans ambiguïté des concepts physiques élémentaires servant à sa description. Loin de contenir aucun mysticisme étranger à l’esprit de la science, la notion de complémentarité porte sur les conditions logiques que doivent remplir en physique atomique la description et la compréhension de l’expérience.

Source : Bohr (Niels), Physique atomique et connaissance humaine, trad. par Edmond Bauer et Roland Omnes, Paris, Gauthier-Villars, coll. « Discours de la méthode », 1961.

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Bohr, Niels ; sciences, histoire des