Max Planck, le Messie de la physique quantique

Si les physiciens écrivaient l’histoire, nous serions aujourd’hui au deuxième siècle de notre ère, plus précisément en l’an 116 de Planck, le physicien allemand qui a changé notre vision du monde en posant la pierre angulaire de la théorie quantique en l’an 1900 (de l’ère chrétienne).) Et chose incroyable, certains de ses professeurs lui avaient recommandé de se consacrer aux mathématiques, la physique n’ayant aucun avenir.

Lorsque Max Planck (1858-1947) est entré à l’université, il semblait que dans le domaine de la physique tout avait déjà été découvert. À la fin du XIXe siècle, les physiciens comprenaient très bien le mouvement, la matière, l’énergie, la chaleur, l’électromagnétisme et la lumière lorsqu’ils étaient considérés séparément, mais la façon dont ils étaient liés les uns aux autres était moins claire. Par exemple, les physiciens avaient du mal à expliquer la façon dont les corps chauds rayonnent de l’énergie.

Bien que le corps humain émette un rayonnement infrarouge, il n’est pas assez chaud pour émettre de la lumière visible ; en revanche, le Soleil ou un ongle chauffé au rouge le sont certainement. Si l’ongle est chauffé encore plus, sa lumière sera principalement orange, jaune, verte, bleue et violette. Il était impossible de faire correspondre cette observation à une quelconque formule construite selon les règles de la physique classique. C’est pourquoi, à l’âge de 42 ans, Planck décida de passer outre ces règles et tira de sa manche un nombre fixe contenant 34 zéros, qu’il introduisit entre les inconnues de ses équations. Au début, il n’a utilisé ce minuscule nombre que parce qu’il lui permettait de résoudre le problème, mais quelques mois plus tard, il a compris ce qu’il signifiait. Il avait découvert que le rayonnement n’était pas un flux constant d’énergie, mais que l’énergie était rayonnée et absorbée en petites portions indivisibles, qu’il appelait quanta. Cela semblait aussi ridicule que si quelqu’un appuyant sur une touche du clavier d’un orgue entendait un son intermittent et haché

Planck était un bon musicien. Les concerts qu’il donnait dans sa maison de Berlin servaient de lieu de rencontre paisible pour les scientifiques, théologiens, philosophes et linguistes dévoués. Mettre ce monde intellectuel sens dessus dessous était la chose la plus éloignée de son esprit ; en fait, Planck a été le premier à se méfier de sa théorie quantique et il a essayé très fort de se débarrasser de ce nombre minuscule (et de ses implications révolutionnaires), que nous appelons maintenant la constante de Planck. Mais il a échoué et sa théorie a changé la physique pour toujours, ce qui lui a valu le prix Nobel en 1918. Il n’a pas pu non plus empêcher les nazis, qui sont arrivés au pouvoir dans les années 1930, de contrôler et d’utiliser la Société allemande des sciences pour leurs intérêts belliqueux, une organisation présidée par Planck. Il démissionne donc. Il endura de vivre en Allemagne jusqu’à la fin de la Seconde Guerre mondiale, malgré la perte de toutes ses notes scientifiques dans un bombardement et l’exécution de son fils, accusé d’avoir comploté pour assassiner Hitler.

Malgré une certaine résistance initiale, Einstein d’abord, puis de nombreux autres scientifiques ont adopté les idées quantiques de Planck pour expliquer que les ondes lumineuses se comportent parfois comme un flux de particules, et que les électrons qui tournent autour des atomes sont simultanément des particules et des ondes ; ou pour découvrir qu’il existe d’autres façons de produire de la lumière que de brûler quelque chose ou de chauffer un métal. Les avantages étaient énormes : tubes fluorescents, lasers, électronique…

Grâce à Planck et à sa théorie quantique, la physique pouvait désormais s’appliquer à l’infiniment petit, mais en échange, elle devenait quelque chose qui dépassait notre imagination ; un électron occupe tous les points de son orbite simultanément, peut sauter sur une autre orbite sans passer par un point intermédiaire et sa trajectoire est imprévisible, contrairement à celle d’un objet en mouvement, comme une balle. Au moins, la physique classique a continué à être utile pour les choses que nous pouvons voir de nos propres yeux. Comme l’a dit Niels Bohr, le premier à utiliser la théorie quantique pour décrire l’atome :  » Si rien de tout cela ne vous semble choquant, c’est que vous ne l’avez pas compris « .

Par Francisco Doménech pour Ventana al Conocimiento

@fucolin