Imprimer l'articleLe principe d’exclusion de Pauli : pas deux électrons identiques dans un même atome
La mécanique quantique recèle des bizarreries et autres phénomènes étranges. Ceux-ci sont très bien expliqués et compris, mais vont parfois à l’encontre de la logique et peuvent dès-lors être complexes à assimiler.
Un de ces principes est le principe d’incertitude d’Heisenberg. Celui-ci affirme qu’on ne peut jamais connaître la position et la vitesse d’un objet de manière exacte à un même instant. Si vous mesurez la position de l’objet avec précision, sa vitesse ne sera que vaguement connue et vice-versa. Cette incertitude est due au comportement ondulatoire qui surgit en mécanique quantique.
Il n’est pas facile de donner une analogie de ce principe, mais essayons tout de même. Imaginez que vous ayez devant vous deux photographies de fourmis. Sur la première, une seule fourmi est présente et sur la deuxième une colonne de fourmis est visible. Si vous deviez dire avec précision où se trouve la « colonie » de fourmis, qu’allez-vous répondre ? Là où la fourmi est seule, la réponse est simple : elle est à cet endroit précis ! Sur la photographie de la colonne de fourmis par contre, la réponse est plus vague étant donné que les fourmis occupent une plus grande zone sur le sol. Votre réponse sera du style : elle est entre ce point ci et celui là.
En utilisant toujours la même analogie, considérez maintenant que vous deviez dire dans quelle direction vont les « colonies ». Cette fois-ci, il sera plus simple de répondre pour la photographie où une colonne de fourmis est visible car il suffira de voir dans quelle direction la colonne pointe. Pour la photographie où la fourmi est seule par contre, il n’est pas facile de répondre étant donné que nous n’avons pas d’informations sur la direction dans laquelle va la fourmi.
Dans cet exemple, vous avez donc une photographie qui permet de dire où se trouve la « colonie » et une qui permet de dire où elle va. Mais aucune des deux ne vous permet d’avoir ces deux informations en une fois.
Voici une autre analogie pour le principe d’incertitude d’Heisenberg. Considérons deux photographies représentant des skieurs en montagne.
La première photographie est un panorama des montagnes et des pistes de skis sur lesquelles se trouvent les skieurs. Sur cette image, vous pourrez localiser les skieurs par rapport au décors et donc les replacer sur une carte. Vous ne pourrez cependant pas dire dans quelle direction ils vont étant donnée qu’ils sont trop petit sur l’image pour obtenir cette information. La position est connue, mais la direction ne l’est pas.
Si nous considérons une seconde photographie qui est un gros plan d’un skieur, vous pourrez cette fois dire dans quelle direction il va. En effet, la direction dans laquelle pointe les skis est la direction dans laquelle ira le skieur. Cependant, la photographie ne contient pas assez d’information sur le décors que pour replacer le skieur dans son environnement. Vous connaissez donc sa direction, mais pas sa position. Aucune des deux photographies ne donne la position et la direction dans laquelle se déplace le skieur en même temps.
