Si Einstein avait su…

Alain ASPECT

1947

★★★★☆

79/100

Éditeur / Collection : ODILE JACOB
Date de publication : 8 janvier 2025
Nombre de pages : 368
ISBN : 978-2415007027
Masse : 580g
Dimensions : 15,5cm x 2cm x 24cm

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Mon avis

Ce n’est pas un livre de mathématiques, mais qui s’intéresse à la science a forcément un jour écouté notre Prix Nobel de Physique nous parler de sa découverte fondamentale au sujet de la physique quantique. Les débats philosophiques sur l’interprétation de cette physique sont passionnants. Les mathématiques sous-jacentes sont aussi à étudier. Il est extraordinaire de constater que les équations de la physique quantique et les espaces mathématiques qui y sont liés ont une telle influence sur notre compréhension fine de notre monde.

Dans ce livre, Alain Aspect reprend des thèmes qu’il aborde régulièrement dans ses conférences et sur internet. Il s’agit d’un excellent moyen de s’initier aux prémices de la physique quantique. Pour les amoureux des mathématiques, cette initiation se poursuivra en lisant et en travaillant les théories mathématiques sous-jacentes : espace de Hilbert, probabilités, équations différentielles… Une porte d’entrée vers un univers incroyable !

Table des matières

→ Introduction
→ Contenu du livre
→ Chapitre 1 — Albert Einstein, le pionnier de la physique quantique
→ 1.1. Le rayonnement du corps noir
→ 1.2. Max Planck et le rayonnement du corps noir (1900)
→ 1.3. Einstein le révolutionnaire : le quantum de lumière pour expliquer le corps noir et l’effet photoélectrique (1905)
→ 1.4. Einstein explique le comportement étonnant des capacités calorifiques des solides (1907)
→ 1.5. La dualité onde-particule pour la lumière (1909)
→ 1.6. Le premier congrès Solvay (1911)
→ 1.7. L’atome de Bohr (1913) : un progrès majeur basé sur une « hypothèse horrible »
→ 1.8. La théorie d’Einstein de l’interaction matière-rayonnement (1916) : un progrès spectaculaire
→ 1.9. Le triomphe des quanta lumineux… et l’insatisfaction d’Einstein
→ Chapitre 2 — Le débat Bohr-Einstein, acte I : les congrès Solvay de 1927 et 1930
→ 2.1. La mise en place du formalisme quantique (1925-1926)
→ 2.2. L’interprétation probabiliste de Born
→ 2.3. Le formalisme de Dirac
→ 2.4. Premières escarmouches
→ 2.5. Hasard classique ou hasard quantique : une divergence irréductible
→ 2.6. Le congrès Solvay de 1927
→ 2.7. Le congrès Solvay de 1930 : la « boîte à photons »
→ 2.8. Fin de partie ou nouveau départ ?
→ Chapitre 3 — Le débat Bohr-Einstein, acte II : l’argument d’Einstein, Podolsky et Rosen
→ 3.1. L’intrication quantique
→ 3.2. L’expérience de pensée d’Einstein, Podolsky et Rosen (1935) et le réalisme local
→ 3.3. La réponse de Niels Bohr
→ 3.4. De la première à la deuxième révolution quantique : des concepts différents, des images différentes
→ Chapitre 4 — John Bell : la possibilité d’une expérience
→ 4.1. John Bell et l’interprétation de la mécanique quantique
→ 4.2. Photon, polarisation, polariseur
→ 4.3. L’expérience de pensée d’Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm (EPRB) avec des photons polarisés
→ 4.4. Le théorème de Bell (1964)
→ 4.5. La possibilité d’une expérience
→ Complément C4.1 — Le théorème de Bell : une question de corrélations
→ Chapitre 5 — Des inégalités de Bell aux premières expériences
→ 5.1. De la théorie aux expériences
→ 5.2. Un schéma de principe réaliste
→ 5.3. Les inégalités BCHSH
→ 5.4. Détecteurs imparfaits et polariseurs à une voie : l’hypothèse de l’échantillonnage non biaisé
→ 5.5. Berkeley contre Harvard
→ 5.6. L’irruption du laser
→ 5.7. Fin du premier round
→ Complément C5.1 – Principe d’un polariseur à pile de glaces
→ Chapitre 6 — Institut d’Optique, acte I : des débuts prometteurs
→ 6.1. Un coup de foudre pour un projet de longue haleine
→ 6.2. La visite à Genève
→ 6.3. Au commencement était le vide
→ 6.4. Échappée à Erice
→ 6.5. Deux lasers sinon rien
→ 6.6. Que la lumière soit
→ 6.7. Les paires de photons, enfin !
→ 6.8. Des moyens limités, mais un environnement exceptionnel
→ 6.9. Premier test des inégalités de Bell : la confirmation
→ 6.10. Deuxième test des inégalités de Bell : un résultat époustouflant avec des polariseurs à deux voies
→ 6.11. Prêts pour des polariseurs variables
→ Complément C6.1 – Fiabilité d’un résultat scientifique, écart-type
→ Complément C6.2 – Observation des paires de photons : détections en coïncidence
→ Chapitre 7 — Institut d’Optique, acte II : la non-localité quantique à l’épreuve de l’expérience
→ 7.1. Tourner les polariseurs
→ 7.2. Commuter plutôt que tourner
→ 7.3. L’idée d’un commutateur acousto-optique
→ 7.4. Le dos au mur
→ 7.5. Un commutateur « fait maison »
→ 7.6. L’optique classique au cœur des expériences d’optique quantique
→ 7.7. Et à la fin, c’est la mécanique quantique qui gagne
→ 7.8. Publication et thèse : une certaine prudence
→ 7.9. La soutenance
→ 7.10. Après deux photons, un seul
→ 7.11. Vers de nouvelles aventures
→ Complément C7.1 – De la corde de Melde au commutateur acousto-optique
→ Chapitre 8 — La non-localité quantique
→ 8.1. Des tests sans échappatoire
→ 8.2. Le raisonnement par l’absurde d’Einstein : une erreur fructueuse
→ 8.3. Une vision du monde bouleversée par la non-localité
→ 8.4. La non-localité quantique : une violation de la causalité relativiste d’Einstein ?
→ 8.5. Si Einstein avait su
→ Complément C8.1 – Impossibilité de déterminer par la mesure l’état quantique d’un système unique
→ Complément C8.2 – Théorème de non-clonage quantique
→ Complément C8.3 – Technologies quantiques basées sur l’intrication, les tests des inégalités de Bell et la non-localité quantique
→ C8.3.1. Cryptographie quantique par la méthode d’Ekert
→ C8.3.2. Téléportation quantique
→ C8.3.3. Générateur de nombres aléatoires intrinsèquement sûr
→ Épilogue – D’Astaffort à Stockholm, des leçons de choses aux technologies quantiques
→ Bibliographie
→ Remerciements
→ Cahier photos

Quatrième de couverture

Alain Aspect a voulu écrire ce livre pour nous faire partager sa fascination pour le débat entre deux géants de la physique, Niels Bohr
et Albert Einstein, portant sur l’interprétation de la mécanique quantique.
Presque un demi-siècle après ses propres expériences, Alain Aspect
a reçu le prix Nobel de physique pour avoir montré que l’on doit renoncer à la vision du monde quantique défendue par Einstein.
Alain Aspect replace le débat dans l’incroyable histoire de la physique quantique. Ne cachant pas son admiration pour Einstein, il nous montre comment la controverse quasi philosophique que celui-ci a engagée avec Niels Bohr a conduit à des expériences bien réelles et à l’invention de nouvelles technologies quantiques.
Tout en faisant le récit de son parcours, Alain Aspect nous explique avec passion et clarté comment il a mis en évidence l’une des propriétés les plus extraordinaires de l’intrication quantique, et il tente d’imaginer la réaction d’Einstein à ses résultats expérimentaux.

Biographie de l’auteur

Alain Aspect est un physicien français né le 15 juin 1947 à Agen, dans le Lot-et-Garonne. Dès son enfance, il se passionne pour les sciences et les phénomènes techniques. Il poursuit des études scientifiques brillantes et devient ancien élève de l’École normale supérieure de Cachan, aujourd’hui ENS Paris-Saclay.

Au cours de sa carrière, Alain Aspect se spécialise dans la physique quantique, notamment dans l’étude de la lumière et des particules. Ses recherches portent en particulier sur l’intrication quantique, un phénomène étonnant dans lequel deux particules peuvent rester liées, même lorsqu’elles sont très éloignées l’une de l’autre.

Entre 1981 et 1982, il réalise des expériences majeures sur des photons intriqués. Ces expériences permettent de tester les inégalités de Bell et apportent une confirmation expérimentale importante des prédictions de la mécanique quantique. Elles contribuent également au développement de la future science de l’information quantique.

Alain Aspect poursuit ensuite ses recherches sur le refroidissement des atomes par laser, les atomes ultrafroids et les simulateurs quantiques. Il travaille notamment avec le physicien Claude Cohen-Tannoudji, lui-même lauréat du prix Nobel de physique.

En 2022, Alain Aspect reçoit le prix Nobel de physique, qu’il partage avec l’Américain John Clauser et l’Autrichien Anton Zeilinger. Ils sont récompensés pour leurs expériences sur les photons intriqués, la violation des inégalités de Bell et leurs travaux pionniers en science de l’information quantique.

Alain Aspect est également membre de l’Académie des sciences et, depuis 2025, membre de l’Académie française. Il est aujourd’hui professeur à l’Institut d’optique et à l’École polytechnique, ainsi que directeur de recherche émérite au CNRS.

En résumé, Alain Aspect est l’un des scientifiques français les plus importants dans le domaine de la physique quantique. Ses expériences ont permis de mieux comprendre l’intrication quantique et ont contribué à ouvrir la voie à des technologies nouvelles comme l’informatique et les communications quantiques.

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