Alain Aspect déambule avec brio, en compagnie de ses pairs en physique théorique et en expérimentations pour une fresque de plus de cent trente années. Cet ouvrage se tient en permanence sur la ligne de crête étroite entre théorie quantique et savoir-faire d’expérimentateurs tout au long d’un périple auprès des mémoires des grands noms de la mécanique quantique du début du XXe siècle puis lors des rencontres personnelles qu’il a pu avoir lui-même avec les physiciens de sa génération après 1965.
Le voyage commence avec les quanta de Planck, simple artifice de calcul pour réconcilier théorie et observations, il se continue avec les étapes de l’abstraction quantique : le quanta de lumière existe, dans la matière aussi à l’échelon de l’atome, la dualité onde corpuscule, les formalismes quantiques de Schrödinger et Heisenberg, les relations d’incertitude jusqu’aux expériences réfutant les inégalités de Bell dont les siennes aux débuts des années 1980. À chaque étape, la discussion fait dialoguer théories avancées, observations et nouveaux dispositifs expérimentaux. Au grand dam des scientifiques, la mesure perturbe le système observé que l’on ne peut donc complètement caractériser. Faute de dispositifs expérimentaux accessibles, le deuxième quart du XXe voit les deux géants Bohr et Einstein s’affronter à de multiples reprises dans des expériences de pensée auxquelles ni l’un ni l’autre ne peuvent apporter de réponses définitives et convaincantes : pour Einstein, il doit y avoir des variables cachées exprimant la réalité, et pour Bohr, le monde est résolument aléatoire, la réalité connaissable n’est que celle de l’objet observé et du dispositif de mesure. Lors du débat autour de la dernière expérience de pensée exposée par Einstein, Podolski et Rosen en 1935 à propos de l’intrication quantique (deux particules émises simultanément), Bohr semble gagner mais sans vraiment convaincre. Tout scientifique se résout ensuite in fine à calculer selon le formalisme quantique aussi insatisfaisant soit-il dans ses principes, car le calcul reproduit alors parfaitement les observations.
La deuxième moitié du siècle voit arriver progressivement des dispositifs technologiques nouveaux permettant de tester la validité de l’une ou l’autre des positions. Cette partie de l’ouvrage est celle la plus vivante puisque c’est celle des contributions d’Alain Aspect. On y découvre un scientifique passionné tout autant que prudent et humble qui réalise une longue quête pour construire une expérimentation hors normes. Pour départager Bohr et Einstein, il faut formuler une expérience de pensée et concevoir un test numérique qui permettrait de tester les hypothèses de l’un et de l’autre. Tâche résolue par John Bell et ses inégalités en 1965 et qui déclenche la passion insatiable d’Alain Aspect en 1974. À partir de là, les talents d’expérimentateur d’Aspect font merveille, d’autant qu’il a une compréhension très fine de l’exposé théorique de Bell et qu’il sait développer progressivement les conditions expérimentales qui obtiendront des résultats quasiment irréfutables. D’autres expériences précédent les siennes comme celles du physicien américain Clauser en 1972 mais les siennes réalisent un très grand pas de validation numérique pour réfuter les objections possibles du fait d’erreurs expérimentales. Anton Zeilinger a poursuivi ce type d’expériences dans des configurations à trois photons et a abordé également la téléportation. C’est ainsi que Clauser, Aspect et Zeilinger ont été récompensés par le Prix Nobel en 2022. C’est dans cette partie qu’Alain aspect fait des allers et retours très convaincants, car personnels, entre théorie et pratique, sciences et technologies et montre combien le scientifique, pour progresser, a besoin de ses pairs pour échanger, pour débattre avec ses contradicteurs, pour trouver de nouvelles idées, pour trouver de nouveaux dispositifs expérimentaux, pour être encouragé. Le contradicteur n’est pas le moindre de ces aides au progrès car lui seul permet d’affuter les arguments et prévoir les embuches: Einstein avait tort, mais par sa puissance intellectuelle à revenir aux fondements il a permis l’émergence de la preuve lui donnant tort.
La dernière partie de l’ouvrage va au-delà de la simple réfutation des inégalités de Bell et aborde d’autres aspects théoriques moins connus comme le cryptage quantique, la preuve expérimentale de la dualité onde-corpuscule, le non clonage, la non violation de l’impossibilité de transmissions plus rapides que la vitesse de la lumière. Alain Aspect aborde ces thèmes souvent plus théoriques et dérangeants avec beaucoup de simplicité et d’humilité. Il n’en est que plus convaincant dans sa conviction que la réalité existe bien mais que c’est la non localité quantique qu’il faut admettre comme nouveau principe fondateur.
Un bijoux, une perle de clarté et de cohérence ; une belle histoire de science et de technologies, de scientifiques surtout débattant, se contestant, s’épaulant, se rendant service ! Le livre reste toujours clair, les équations ne sont pas proscrites mais toujours d’emploi limité et utiles à la compréhension, les développements par trop ardus sont repoussés en compléments dans certains chapitres, et des résumés très didactiques sont en encadrés à la fin de chaque chapitre. De nombreux schémas très clairs sont présents, de même pour les photos de laboratoire et le lecteur dispose de tout pour comprendre les explications. Tout lecteur un tant soit peu intéressé aux sciences physiques doit pouvoir satisfaire sa curiosité et arriver à une compréhension intuitive du contenu.
Alain Aspect, Odile Jacob (Sciences)
