Incertitudes de Heisenberg – Interprétation qualitative
Les incertitudes de Heisenberg (ou principe d’incertitude) rendent compte de l’incapacité qu’un observateur a,
lorsqu’il désire acquérir de l’information d’un système quantique, de connaître simultanément la position et la
vitesse du système (plus généralement l’impulsion) avec autant de précision qu’il le souhaite sur chacune des
deux grandeurs. Cette incapacité peut être évaluée grâce à l’inégalité suivante :
« Prendre de l’information » signifie mesurer une grandeur. Il faut donc bien prendre conscience qu’aux vues de
la petitesse des objets étudiés en mécanique quantique, la mesure modifie de manière sensible l’état du système
(ce qui n’est évidemment pas le cas pour un objet classique (décrit par la mécanique classique)).
L’information la plus simple qu’un expérimentateur peut vouloir connaître lorsqu’il étudie un système physique
est sa position. Connaître la position d’un objet, c’est recevoir de la lumière de ce dernier permettant ainsi de le
localiser. Mesurer la position d’un objet c’est donc l’éclairer. Le rayonnement à utiliser pour y parvenir et auquel
on peut penser naturellement est la lumière visible. Prenons pour ordre de grandeur pour la longueur d’onde
500 nm = 5 10-7 m.
Imaginons donc dans un premier temps que l’on éclaire (avec de la lumière visible) un objet décrit par la
mécanique classique pour en connaître la position. Cet objet (comme une balle de tennis par exemple) est de
dimension D1 très grande devant la longueur d’onde utilisée pour éclairer l’objet. Il n’y a pas de problème lié à
l’observation, on peut ainsi imaginer que l’on peut connaître la position de l’objet avec autant de précision que
souhaitée.
Si maintenant, au lieu d’éclairer un objet classique, on éclaire un objet quantique. Par définition, il est beaucoup
plus petit que le précédent (dimension D2). Si sa dimension est submicrométrique, des effets de diffraction vont
apparaître. L’éclairage de l’objet pour connaître sa position n’est plus efficace, l’information est perdue.