Dans l’étude de l’univers, les philosophes, les scientifiques et les penseurs se demandent depuis longtemps si ses opérations sont régies par des lois déterministes ou si un élément de hasard est en jeu. Cette question a pris de l’importance avec l’avènement de la mécanique quantique au début du XXe siècle, qui a remis en question les notions classiques de certitude et de déterminisme. Albert Einstein a exprimé son scepticisme à l’égard du hasard et a déclaré : « Dieu ne joue pas aux dés avec l’univers ».
Le dilemme d’Einstein découlait de sa conviction qu’il pourrait y avoir des raisons cachées au-delà de notre compréhension actuelle qui pourraient expliquer le caractère apparemment aléatoire observé dans les systèmes quantiques. Ce caractère aléatoire a émergé de concepts tels que la dualité onde-particule, dans laquelle des particules comme les électrons peuvent présenter simultanément un comportement ondulatoire et particulaire. Cette dualité contredit les intuitions classiques, puisque les particules ne suivent plus des trajectoires prévisibles mais existent dans un domaine de probabilités.
Deux principes importants de la mécanique quantique soutiennent en outre sa nature probabiliste. Le premier est la superposition, où les particules existent dans une combinaison d’états jusqu’à ce qu’elles soient observées. Le second est le principe d’incertitude, qui fixe des limites à notre capacité à connaître avec précision certaines propriétés des particules. Les recherches connues sous le nom de tests de Bell ont constamment démontré que l’univers n’adhère pas aux principes déterministes, fournissant ainsi une preuve supplémentaire de sa nature probabiliste.
La mécanique quantique introduit également le phénomène d’intrication, dans lequel les particules deviennent inextricablement liées, partageant des propriétés quelle que soit la distance. Cela défie les notions classiques de localité et suggère que les actions effectuées sur une particule affectent instantanément son partenaire intriqué. L’expérimentation a vérifié cette connexion non locale, remettant en question l’idée selon laquelle le déterminisme gouverne l’univers.
La nature probabiliste de la mécanique quantique nous incite à reconsidérer notre compréhension du déterminisme lui-même. Cela suggère que le déterminisme opère dans les limites de l’incertitude et que la structure de l’univers est un mélange d’ordre et d’imprévisibilité.
Cette nouvelle perspective sur le déterminisme a de profondes implications pour le développement des technologies. L’informatique quantique, par exemple, exploite les principes de la mécanique quantique pour effectuer des calculs qui seraient impossibles ou extrêmement lents avec des ordinateurs classiques. Les principes quantiques tels que la superposition, l’intrication et le comportement probabiliste permettent aux ordinateurs quantiques de traiter les informations en parallèle et pourraient potentiellement révolutionner des secteurs tels que la cryptographie, la science des matériaux et l’optimisation.
Adopter l’interaction complexe entre le déterminisme et le hasard nous permet d’acquérir une compréhension plus profonde du cosmos. Alors que nos perceptions sont ancrées dans le monde macroscopique, remettre en question l’expression « Dieu ne joue pas aux dés » nous invite à explorer la nature fondamentale de la réalité. En acceptant l’incertitude et en reconnaissant les mystères de l’existence, nous pourrions éventuellement résoudre l’énigme qui a captivé les physiciens et les philosophes tout au long de l’histoire.
Contribué par M. Vineet Grover, vice-président principal, solutions d’analyse et d’IA, Paxcom
Définitions :
Déterminisme : croyance philosophique selon laquelle chaque événement est causé par des événements antérieurs et par les lois de la nature, ce qui implique que l’avenir est prévisible si toutes les informations sont connues.
Caractère aléatoire : manque de modèle ou de prévisibilité dans les événements.
Mécanique quantique : branche de la physique qui décrit le comportement de la matière et de l’énergie à l’échelle microscopique, notamment concernant les particules quantiques comme les électrons et les photons.
Dualité onde-particule : phénomène de la mécanique quantique dans lequel les particules peuvent présenter simultanément des attributs d’ondes et de particules.
Superposition : État dans lequel un système quantique existe dans une combinaison de plusieurs états jusqu’à ce qu’il soit observé, avec des probabilités associées à chaque état.
Principe d’incertitude : principe de la mécanique quantique selon lequel il existe des limites inhérentes à la précision avec laquelle certaines propriétés des particules peuvent être connues simultanément.
Tests de Bell : expériences conçues pour tester les prédictions de la mécanique quantique par rapport au réalisme local, démontrant souvent la nature probabiliste de l’univers.
Intrication : phénomène de la mécanique quantique dans lequel les particules s’enchevêtrent, partageant des propriétés quelle que soit la distance, remettant en question les notions classiques de localité.
