Institut UTINAM – UMR CNRS 6213 Groupe PhAs

Contacts : Dr. POUTHIER Vincent
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Objet : Travail d’étude : Licence Physique/Chimie 3
ième
année
Le paradoxe de Zénon quantique : comment un "chien de garde" empêche un système
d'évoluer en le "regardant" continument.
La mécanique quantique repose sur des postulats qui, mis les uns ou bout des autres,
forment une recette de cuisine pour appréhender les phénomènes physiques à l’échelle
atomique et/ou moléculaire. Depuis plus d’un siècle, l’utilisation de cette recette fut
couronnée par de nombreux succès et l’on peut citer à titre d’exemple l’explication de la
stabilité atomique, la formation des édifices moléculaires, la super-fluidité, la supra-
conductivité, l’étude des semi-conducteurs, l’effet transistor, le laser… Ces succès ont
bouleversé la société humaine et permis une multitude de progrès dans des domaines tels que
les technologies de l’information (téléphonie, informatique …) et la médecine (IRM).
Dans ces conditions, on pourrait penser que la mécanique quantique ne possède plus
de secrets pour la personne qui connaît les fameuses recettes sur le bout des doigts. Mais ce
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serait oublier le lourd problème que pose l’interprétation des postulats fondamentaux de la
physique quantique. Cachés derrière un cadre mathématique plus ou moins abstrait, ces
postulats montrent qu’une description quantique conduit souvent à des idées non intuitives
apparemment en opposition avec la vision classique du monde qui nous entoure (dualité onde-
corpuscule, principe d’incertitude, superposition, intrication, paradoxe EPR, paradoxe du chat
de Schrödinger). A ce sujet, Richard Feynman, prix Nobel de Physique en 1965 et père de
l’électrodynamique quantique, disait d’ailleurs : « Je crois pouvoir affirmer sans me tromper
que personne ne comprend la mécanique quantique ». Plus récemment, Franck Laloë du
laboratoire Kastler Brossel de l’ENS publia un texte intitulé « Comprenons-nous vraiment la
mécanique quantique ? ». Albert Einstein lui-même n’a jamais admis le caractère probabiliste
de la théorie quantique, ce qu’il exprima à Max Born en lui disant : « Tu crois en un Dieu qui
joue aux dés, et moi en une loi et un ordre complet ».
Dans ce contexte, à travers ce stage de nature plutôt bibliographique, nous proposons
aux étudiants de découvrir un nouveau phénomène appelé le paradoxe de Zénon quantique
(watchdog effect en anglais). Relativement simple à comprendre à partir des postulats, celui-
ci pourrait se résumer de la manière suivante : un système quantique soumis à une succession
de mesures très rapprochées n’évolue pas dans le temps. L'appareil de mesure, tel un chien de
garde, inhibe complètement (ou partiellement) l'évolution de l'état quantique du système rien
qu'en le "regardant" continument. En d'autres termes, et c'est ce qui est paradoxal, observer un
système quantique l'empêche d'évoluer !