- il y a 2 jours
La naissance de la physique quantique marque un tournant dans notre compréhension du monde. Comment est-elle née, puis comment s’est-elle structurée ? Comment la quantique change notre vision du monde ? En quoi est-ce une révolution ?
Retrouvez "La terre au carré" sur https://www.radiofrance.fr/franceinter/podcasts/la-terre-au-carre
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00:00Musique
00:00Aujourd'hui, 100 ans de physique quantique raconté par
00:21Julien Beaubrof, physicien et professeur à l'université Paris-Saclay.
00:25France Inter, la Terre au carré,
00:30à la fin du XIXe siècle, les rues des grandes villes s'illuminent peu à peu de la lueur fragile des premières ampoules électriques.
00:39Ces globes de verre dans lesquelles un filament incandescent rougeois fascine littéralement le public.
00:45Mais derrière cette lumière familière se cache une énigme qui va bouleverser la physique.
00:49Car comment exactement fonctionne ce rayonnement ?
00:52Les ingénieurs veulent des lampes plus efficaces, moins gourmandes en énergie, plus durables.
00:57Les physiciens veulent comprendre la loi universelle qui semble se cacher derrière cette lueur.
01:02Le problème paraît simple, chauffer un objet et observer la lumière qu'il émet.
01:06On appelle cela le rayonnement du corps noir.
01:08Mais à l'époque, les équations de la physique classique échouent lamentablement.
01:13Elles prédisent qu'à mesure que la lumière devient plus bleue vers l'ultraviolet,
01:16l'énergie émise devrait croître jusqu'à l'infini.
01:19C'est la fameuse catastrophe ultraviolette.
01:22Or, les expériences, menées notamment dans un institut berlinois, disent tout autre chose.
01:27Le spectre de lumière atteint un maximum, puis retombe.
01:31La théorie et l'expérience ne collent pas.
01:34C'est alors qu'intervient un physicien allemand, Max Planck.
01:37En 1900, il se penche sur ce casse-tête.
01:40Et pour le résoudre, ose une hypothèse que lui-même juge presque absurde.
01:44Et si l'énergie n'était pas continue ?
01:47Et si elle ne pouvait s'échanger qu'en petits paquets indivisibles
01:51des quantats d'énergie proportionnels à la fréquence de la lumière ?
01:54Ce n'était d'abord qu'un artifice mathématique,
01:57une astuce pour faire coller la théorie à l'expérience.
02:00Mais cette idée allait saper les fondements de la physique classique.
02:04Elle ouvrait une brèche par laquelle allaient s'engouffrer Einstein, Bohr, Heisenberg et tant d'autres,
02:09donnant naissance à une nouvelle physique, la physique quantique.
02:12Et tout cela, rappelons-le, est parti d'une question très concrète.
02:15Pourquoi les ampoules ne rayonnent-elles pas comme prévu ?
02:18Alors que cette année est célébrée le centenaire de la mécanique quantique,
02:21née véritablement en 1925 avec les travaux d'Heisenberg et Schrödinger,
02:26il est assez fascinant de se souvenir que sa première étincelle est sortie
02:29d'un filament chauffé dans une modeste ampoule électrique.
02:33La physique moderne progresse et s'articule selon deux grandes théories.
02:43La théorie quantique, formulée en 1925 par Louis de Broglie,
02:48et la théorie de la relativité, formulée en deux temps,
02:51la relativité restreinte en 1905 et la relativité générale en 1915,
02:55par Albert Einstein.
02:56Bien entendu, dans de très nombreux cas, elle se complète
03:00et donc qu'aucune de ces deux théories ne l'emporte sur l'autre.
03:05La voix d'un journaliste français en 1962, son nom Jacques Bloch-Morange.
03:09Bonjour Julien Bobroff.
03:10Bonjour.
03:11Vous confirmez qu'aucune des deux théories ne l'emporte sur l'autre ?
03:14Oui, les deux théories sont incroyablement robustes,
03:16mais ne s'entendent pas bien entre elles.
03:17Ah bon ?
03:18Non, ça ne marche pas très bien.
03:19Il y a conflit, ça s'engueule ?
03:21C'est un des grands sujets actuels.
03:22C'est vrai ?
03:23Est-ce que l'on peut dire que l'ampoule électrique a donné naissance à la physique quantique ?
03:27Oui, elle et plein d'autres problèmes.
03:28À la fin du 19e siècle, on accumulait les problèmes.
03:31Fondamentalement, on ne comprenait pas bien ce que c'était que la matière,
03:33la lumière et même l'énergie.
03:35Il y a eu ce premier choc avec la découverte, l'invention, la théorie de Planck
03:39qui dit que les choses ne sont plus continues.
03:42Elles vont fonctionner par petits paquets.
03:43Pouf, pouf, pouf, pouf, c'est un peu son idée.
03:45Il ne croit pas trop lui-même,
03:47mais c'est la seule manière de résoudre ce problème expérimental.
03:49Et puis, il y en avait plein d'autres.
03:50On ne comprenait pas, par exemple, quand on envoie de la lumière sur un métal,
03:53ce qui se passait.
03:54Pourquoi ça arrachait les électrons parfois, mais pas tout le temps ?
03:56On ne comprenait pas les atomes, on ne comprenait pas les spectres de lumière.
03:59Et donc, on était là à essayer de patauger un peu
04:01jusqu'à ce que quelques physiciens un peu audacieux se disent
04:04« Allez, on fait la révolution et on réinvente toute une façon de comprendre le monde. »
04:07Et donc, au départ, la physique quantique est née d'un besoin pratique, c'est ça ?
04:10Celui de s'émanciper aussi des lois de la physique classique ?
04:14Oui, on était vraiment sur des questions technologiques.
04:17C'est souvent ça en science.
04:18On imagine souvent qu'on se pose des grandes questions théoriques fondamentales.
04:20On part en général de problèmes très concrets.
04:22Galilée se posait plein de questions militaires sur les missiles, les catapultes, des choses comme ça.
04:26C'est un peu pareil au début du XXe siècle.
04:27Et donc, c'est un défi très concret, on pourrait dire presque industriel,
04:31qui a donné naissance à une révolution théorique ?
04:34Oui, et ce qui est assez amusant, c'est qu'au début, on est vraiment sur des questions d'ingénieurs.
04:38Et puis, très vite, les physiciens s'en emparent.
04:39Et là, ils partent dans des délires complets qu'on va raconter.
04:41La physique quantique, une des plus belles théories, plus fondamentales, mais aussi une des plus abstraites.
04:45Et là, les industriels, ils voient ça au loin et se disent « Ça ne nous sert plus du tout à rien. »
04:48Et ça va revenir à l'industrie, en fait, dans les années 30, 40, 50.
04:51Et ça va faire la révolution industrielle du XXe siècle.
04:53Alors, Max Planck est souvent cité comme le père de cette nouvelle physique.
04:57Qu'est-ce qu'il a proposé de si audacieux ? Donc, en 1900, c'est ça ?
05:00Oui, c'est le père au sens où c'est le premier, mais je dirais que quand même, ils sont une bonne dizaine de pères de la physique quantique.
05:06Max Planck, il a franchi cette première étape de dire « L'énergie a l'air de se transférer, de s'échanger par petits paquets
05:11entre l'ampoule électrique que vous avez décrite et le reste du monde. »
05:14Donc, c'est ça, ce n'est pas continu.
05:15Ce n'est pas continu, oui.
05:16Et lui, il s'arrête un petit peu là et c'est vraiment Einstein qui va franchir l'étape suivante.
05:20Einstein, toujours Einstein, on est en 1905, il est tout jeune, il est au bureau des brevets en Suisse.
05:25Et là, il écrit une théorie géniale pour expliquer un effet là encore hyper concret qui était
05:29« J'envoie de la lumière sur un métal et ça arrache des électrons, mais que pour certaines couleurs. »
05:33Ce qui n'avait aucun sens.
05:34On se disait « Mais si on met beaucoup de lumière, au bout d'un moment, ça va arracher des électrons, quelle que soit la couleur. »
05:39Et Einstein comprend dans un coup de génie incroyable qu'en fait, la seule manière de comprendre ce phénomène,
05:43c'est que la lumière soit composée, alors non pas de petits paquets d'énergie,
05:46mais carrément de particules individuelles, des photons, on appellera ça après.
05:50Et ces petits photons, eux-mêmes, sont quantifiés et ont des énergies par petits paquets.
05:54Qui sont synonymes de lumière aujourd'hui.
05:56Oui, la lumière qui m'éclaire dans son studio, elle est composée de photons quantiques.
05:59Donc ça, c'est l'effet photoélectrique, c'est ça ?
06:02C'est ça.
06:02Et d'ailleurs, Einstein aura son prix Nobel pour ça et pas du tout pour la relativité générale.
06:06Alors, il aurait mérité 10 prix Nobel, Einstein.
06:08Qu'est-ce qu'on appelle la dualité onde-corpuscule, toujours dans cette histoire de la physique quantique, Julien Bobreuf ?
06:13Ce qu'on voit, c'est qu'Einstein, lui, il dit « Ce qu'on pensait être une onde, au 19e siècle, la lumière, c'est une onde.
06:18En fait, moi, je dis que c'est des particules. »
06:20Et l'étape suivante, c'est un jeune Français qui l'a franchi pendant sa thèse, en fait, c'est Louis de Broglie, qui dans les années 20 dit « Moi, je vous propose l'inverse.
06:28N'importe quel objet dont vous pensez que c'est une particule, je vous dis que c'est une onde. »
06:32Donc, une onde de matière.
06:32Donc, vous prenez un atome, en fait, c'est une onde.
06:34Vous prenez une molécule, en fait, c'est une onde.
06:36Il va décrire cette onde, il va donner ses caractéristiques, sa forme, en fonction de toutes les particules de l'univers.
06:41Mais il contredit Einstein, là, ou pas ?
06:42Non, il complète Einstein.
06:43Il complète.
06:44Il dit « Ce que Einstein a dit pour la lumière, moi, je le dis pour la matière. »
06:47Donc, en fait, Einstein et de Broglie, à eux deux, sont en train de dire « Le monde entier est composé d'objets qui sont un peu intermédiaires entre des ondes et des particules. »
06:56La voix de Louis de Broglie, figurez-vous qu'on a retrouvé une archive des actualités françaises de 1967.
07:01Et il raconte justement cette histoire et ce qu'il a apporté par rapport à ce qu'Einstein disait.
07:06C'est en 1929 que j'ai reçu le prix Nobel de physique pour la découverte de l'aspect ondulatoire des électrons.
07:15En 1905, quand j'avais 13 ans, M. Einstein avait découvert que dans la lumière, il y a non seulement des ondes, comme on le savait depuis longtemps,
07:24mais aussi des corpuscules, ce qui lui avait permis d'expliquer l'effet photoélectrique.
07:28Et puis, j'avais étudié aussi beaucoup la théorie de la relativité.
07:31C'est à la suite de toutes ces études que j'ai eu l'idée qu'il fallait éteindre à toutes les particules matérielles, et en particulier aux électrons,
07:39l'idée que la particule est accompagnée d'une onde.
07:42Ceci changeait profondément la mécanique des particules,
07:46de telle sorte que certaines apparences modulatoires apparaissaient, même dans le cas des particules comme des électrons.
07:53Voilà, dans les actualités françaises de 1967, la voix de Louis de Broglie, qui aura le Nobel de physique en 1929.
07:58Pourquoi d'ailleurs exactement ?
07:59Alors exactement, pour avoir compris fondamentalement que la matière pouvait se comporter comme des ondes quantiques.
08:04Alors cette histoire d'ailleurs de physique quantique, c'est une histoire humaine aussi, un vrai collectif de pensée et de physiciens.
08:11Il y a énormément de noms qui traversent cette histoire.
08:14Il y a Niels Bohr par exemple, qui lui aussi va apporter sa pierre à l'édifice.
08:17Oui, on a une espèce de moment vraiment historique, incroyable dans l'histoire des sciences.
08:21Une espèce de brassage collectif, ils sont peut-être 20, 30 pour la plupart Européens.
08:25Et ils vont se balader les uns chez les autres.
08:27Bohr va être un des endroits où on va le plus accueillir les physiciens.
08:30Mais ça va être aussi en Allemagne, en France, en Angleterre.
08:32Ils vont pas arrêter de correspondre entre eux, de s'engueuler, de s'écharper, de discuter.
08:36Et cet échange humain va faire qu'en 10 ans, en gros, entre 1915 et 1925,
08:40ils vont arriver à construire la physique quantique telle qu'on la connaît aujourd'hui.
08:43C'est absolument prodigieux ce qui s'est passé.
08:45Mais ils étaient tous géniaux en plus.
08:46Ils étaient tous géniaux.
08:47Il y a quand même quelque chose d'incroyable.
08:48Ils étaient plus incroyables les uns que les autres.
08:49Et ce qu'il y a de formidable, c'est que c'est pas une seule personne.
08:51C'est pas comme la relativité générale.
08:52C'est vraiment Einstein qui a fait le grand pas.
08:54Là, vraiment, c'est chacun a ramené un truc.
08:56Et puis ça allait tous les mois.
08:58C'est-à-dire, chaque mois, on faisait une découverte supplémentaire
08:59pour dire que l'autre avait tort ou raison et se compléter
09:02et construire ensemble cet édifice incroyable.
09:04Ça existe encore, ça, en physique ?
09:05Un collectif de pensées, comme ça, réunir autant de cerveaux pour résoudre un problème ?
09:10Alors oui, mais peut-être pas sur des problèmes aussi généraux.
09:12C'est-à-dire qu'il arrive évidemment que quand soudain vont être découverts
09:14les condensats de Bose-Einstein,
09:19et créer une communauté autour de ça.
09:22Mais sur un sujet aussi fondamental que comprendre toute la matière et la lumière,
09:25ça, c'était quand même unique.
09:26Donc, pour créer une nouvelle théorie, il faut être quand même très nombreux.
09:30Non, on peut être seul et vraiment génial, ça arrive.
09:32Mais dans ce cas-là, justement, c'était vraiment collectif.
09:34Alors, Niels Bohr, lui, il apporte quoi dans cette histoire ?
09:36Niels Bohr, il se dit « Moi, je m'attaque à l'atome ».
09:38C'est-à-dire qu'Einstein, il a fait la lumière, en gros.
09:40Planck, il a fait l'énergie.
09:41Et Bohr, il attaque le vrai problème, c'est « C'est quoi, fondamentalement, un atome ? »
09:44On savait que l'atome existait grâce à Jean Perrin,
09:46mais on ne comprenait pas bien comment ça marchait.
09:48Et donc, il va commencer à proposer des modèles qui s'inspirent un peu des planètes,
09:50mais pas tout à fait, qui sont quantifiés.
09:52Il garde cette idée de discontinuité très forte.
09:54Et il va proposer un modèle qui est faux, en fait, depuis,
09:56dont lui-même s'est rendu compte qu'il était faux,
09:58mais qui va être la première brique.
09:59Et donc, souvent, il faut un peu se planter au début
10:01pour aider les autres à s'en emparer,
10:02à l'améliorer, à finalement arriver au bon modèle
10:04de ce qu'on connaît de l'atome maintenant.
10:06Ah, ça, c'est génial, parce qu'on peut retenir votre nom,
10:08même si vous avez eu faux au départ.
10:10Oui, et même, on dit toujours que c'est vraiment
10:12un des deux, trois plus grands physiciens de la quantique,
10:13parce qu'il a accompagné toute cette aventure intellectuelle
10:16de façon incroyable.
10:16Il a vraiment échangé et challengé chacun des physiciens
10:19qui étaient dans la bande à l'époque
10:20pour les pousser jusqu'au bout
10:22à comprendre fondamentalement ce qu'était la matière
10:24et ce qu'était l'atome.
10:25Donc, tout le monde peut apporter quelque chose, finalement,
10:27à cet édifice.
10:28Alors, il y a d'autres noms comme Schrödinger, Heisenberg.
10:32Qu'est-ce qu'ils apportent, eux, Julien Bobroff ?
10:34Alors, chacun apporte sa petite pierre.
10:35Schrödinger, par exemple, il vous donne l'équation
10:37qui permet de comprendre comment cette onde
10:39se comporte au cours du temps.
10:40Si vous me dites où elle est, ce qui lui arrive,
10:41je vous dis ce qu'elle devient, grâce à cette équation.
10:44Heisenberg, alors Heisenberg, il fait des tas de trucs incroyables,
10:46mais notamment, il va proposer une nouvelle façon
10:48d'écrire les mathématiques.
10:49C'est-à-dire que cette physique-là,
10:51on avait envie de la traiter comme on faisait au XIXe siècle
10:53et Heisenberg, avec d'autres, avec Born et avec Jordan notamment,
10:55ils disent, on abandonne ça et on va utiliser les matrices.
10:58Et donc, ils utilisent un nouveau langage mathématique
11:00pour comprendre la nature.
11:02Donc, en plus, il va déborder sur les maths.
11:03Ah oui, oui, c'était tous des matheux remarquables.
11:06Et en échangeant avec les meilleurs matheux de l'époque,
11:08ils vont arriver à construire ce nouvel édifice
11:09à la fois physique et mathématique.
11:11Le nom de Schrödinger, il est toujours associé
11:13pour le grand public au chat.
11:15Qu'est-ce que ça va avoir avec la physique quantique ?
11:17Alors, le chat de Schrödinger, ça vient d'une discussion
11:18entre Schrödinger et Einstein.
11:20Encore une correspondance, on en parlait.
11:22Et où il se titillait l'un l'autre à essayer d'imaginer
11:23les expériences les plus folles, des expériences de pensée.
11:25L'expérience du chat de Schrödinger, c'était de dire
11:27mon équation, l'équation de Schrödinger,
11:29qui prévoit qu'un objet pourrait être dans deux états à la fois.
11:32Un atome pourrait être à la fois à un endroit et à un autre endroit.
11:35Et eux, ça leur semblait vraiment curieux à Einstein et à Schrödinger.
11:37Et donc, ils essayaient d'imaginer les expériences les plus folles
11:39pour montrer que ça n'avait aucun sens.
11:40Donc, ils imaginaient un truc avec un chat qu'on coince dans une boîte.
11:43On lui accroche un bout de poison qu'on va déclencher avec un atome.
11:46Et si à la fin, on pourrait vraiment mettre cet atome dans les deux états,
11:49le chat sera à la fois mort et vivant.
11:50Mais c'est quoi le poison alors ?
11:52N'importe quel poison, on s'en fiche.
11:53Ce qui comptait, c'était la façon dont on allait casser la fiole de poison,
11:56en la reliant à un atome qui serait dans deux états à la fois.
11:58Alors, c'est un paradoxe qu'on a compris depuis.
11:59En fait, on a bien compris que le chat ne sera jamais mort et vivant à la fois.
12:03Par contre, à l'échelle quantique,
12:04on peut vraiment mettre des objets dans deux états à la fois.
12:06Maintenant, on sait le faire en laboratoire.
12:07Donc, ils auraient pu choisir une fourmi ou une souris, ça aurait été pareil.
12:10C'est très marrant parce qu'au début, Einstein, il avait choisi une bombe.
12:13On était à l'époque des années 30-40 où commençait à y avoir la montée du nazisme.
12:16Et lui, il était déjà dans ces idées-là.
12:18Et Schrödinger a ramené ça vers un chat et je pense qu'il a bien fait.
12:21Pourquoi 1925, alors ? Il est considéré comme le centenaire de la quantique ?
12:24Parce que ça nous arrange.
12:25En fait, on a du mal à donner une date précise.
12:27Soyez honnête, les années d'or, c'est le déclic qu'il a lu en 1925.
12:30Parce qu'en 1925, coup sur coup, on a l'équation de Schrödinger,
12:33on a le principe d'incertitude, on a le principe d'exclusion.
12:35On a toutes les briques qui ne vont plus bouger depuis
12:37et qui vont vraiment établir ce qu'est la quantique et à quel point elle est étrange.
12:41Et ça, ça a lieu en 1925.
12:43Donc, en 10 ou 15 ans, quand même, on passe de la physique classique
12:46à un monde, un nouveau monde conceptuel qui n'a plus rien à voir.
12:50Oui, c'est étonnant.
12:52Une telle révolution, je ne vois pas beaucoup dans l'histoire des sciences,
12:54en tous les cas dans l'histoire de la physique.
12:55Et tout le monde va devoir se reconvertir.
12:57Et c'est ça qu'on va voir ensuite.
12:58Il va y avoir les anciens qui vont dire « mais non, on ne peut pas ».
13:00Et puis progressivement, les gens n'ont plus le choix.
13:01Ils voient que ça marche tellement bien,
13:03que ça décrit tellement bien les expériences qu'il faut s'y mettre.
13:06Et donc, ça va être un basculement
13:07et qui va emmener progressivement aussi vers les applications industrielles.
13:09Oui, on va en parler évidemment dans un instant.
13:11D'ailleurs, est-ce que cette révolution, elle est née à la croisée de l'industrie, de la philosophie ou pas ?
13:15Non, moi je ne trouve pas.
13:16Je pense que vraiment, c'est des physiciens qui, entre eux, se sont excités autour de la physique.
13:19Même les liens avec l'art ne sont pas très évidents.
13:21On en a cherché, on n'en a pas trouvé des très clairs.
13:23Je crois que c'est vraiment une bulle qui s'est formée intellectuelle à un moment donné dans l'histoire.
13:26Et si vous deviez vous résumer cette première phase,
13:28donc, de l'histoire de la physique quantique,
13:30Julien Bobroff, est-ce que vous pourriez nous en dire ?
13:33C'est un brassage intellectuel incroyable
13:35pour repenser le monde complètement différemment.
13:37Soudain, tout ce qu'on pensait établi n'a plus de sens.
13:39Le sens de la trajectoire, maintenant, elle devient floue.
13:41Maintenant, il y a du hasard, il y a de l'incertitude.
13:43Donc, ça n'oblige pas seulement à faire de la physique différemment,
13:46mais à penser la nature différemment.
13:48En tout cas, un siècle plus tard, ça s'est structuré en plusieurs branches.
13:51On va le voir, aux frontières parfois très très différentes.
13:54Et puis, vous répondrez aux questions, aux messages des auditeurs et auditrices,
13:57Julien Bobroff, pour parler physique quantique à l'occasion du centenaire de cette théorie.
14:07Sous-titrage Société Radio-Canada
16:09Le ballon
16:11S'élève enfin
16:15Le ballon
16:51Et Thierry
17:41Physiciens purs et durs, ils n'expliquaient pas grand-chose.
17:43Vous êtes donc physicien, on vous reçoit à l'occasion des 100 ans de la physique quantique.
17:48On parlait donc de ce centenaire avec cette date de 1925.
17:51D'ailleurs, il est fait allusion dans cet extrait qu'on vient d'entendre d'Oppenheimer
17:55au fait que certains physiciens ont refusé cette révolution conceptuelle.
18:00C'était compliqué aussi de remettre en cause ce cadre de la physique classique ?
18:06C'était incroyablement compliqué, à la fois du point de vue des concepts
18:08et même techniquement, il fallait apprendre une nouvelle mathématique.
18:11Quand on apprend à nos étudiants la physique quantique, c'est douloureux.
18:14Donc il y avait quelque chose de très violent à devoir abandonner tous ces paradigmes habituels
18:17et réapprendre des nouveaux outils.
18:19Et donc, ça a laissé pas mal de gens sur le bord de la route ou pas ?
18:22Ben oui, mais un peu comme à toute révolution scientifique, j'ai tendance à dire,
18:25on les a un peu oubliés dans l'histoire.
18:26Donc moi, je connais en fait les vainqueurs, ceux qui sont sortis et qui ont eu les prix Nobel
18:29parce que cette bande de physiciens dont on parle ont absolument tous eu le prix Nobel.
18:33Alors après 1925, qu'est-ce qui se passe exactement, Julien Beaubreuf ?
18:36Comment s'organise la physique quantique ?
18:38Alors la physique quantique ne reste pas en un bloc, en fait, elle va se diviser
18:41et chacun va se prendre un peu sa spécialité.
18:43Il suffit de regarder en échelle et on comprend tout de suite ce qui se passe.
18:45Il y a ceux qui veulent regarder les choses les plus petites,
18:47ce qui se passe à l'intérieur du noyau des atomes.
18:49Donc ça, c'est les physiciens des particules.
18:51Leurs héritiers maintenant, c'est le CERN par exemple et les grands accélérateurs de particules.
18:54Et puis c'est aussi évidemment la bombe nucléaire.
18:56Et donc ces gens-là, ils ont vraiment cherché à comprendre les concepts les plus fondamentaux
19:00et les particules et les objets les plus fondamentaux de l'univers, les plus petits.
19:03Qu'est-ce que ça a permis de découvrir par exemple ?
19:04Par exemple, on a pu comprendre en fait ce qui constituait l'univers.
19:07C'est-à-dire tout le modèle standard, cette espèce de zoologie qui vous dit
19:10toutes les particules qui nous composent, elle a été comprise par ces gens-là.
19:14Donc c'est vraiment ce qu'il y a de plus fondamental qu'on puisse imaginer
19:16quand on casse un objet en deux, puis en deux, puis en deux.
19:18Eux vous disent ce qui vous reste à la fin dans les mains.
19:20Le boson de Higgs, est-ce qu'on doit à ça ?
19:21Le boson de Higgs, c'est exactement ça.
19:22C'est l'héritage de ça.
19:24Et puis il y a ceux qui s'intéressaient à des choses un peu plus grosses
19:26qui se sont dit, nous on va rester au niveau de l'atome.
19:27On va garder l'atome parce qu'on le connaît bien, on va le maîtriser, le gouverner, le contrôler.
19:31Et peut-être même la molécule, ou peut-être un tout petit objet.
19:33Mais on reste à l'échelle du nanomètre.
19:35Donc là, c'est la physique atomique, la physique moléculaire, c'est l'optique quantique.
19:39Et ces gens-là vont apprendre à gouverner la matière et la lumière
19:41à toute petite échelle de façon incroyable.
19:43Et donc ça, on peut manipuler individuellement des atomes ?
19:46Maintenant, on sait manipuler un atome, le faire bouger, dessiner des objets avec des atomes.
19:50On sait les accrocher entre eux et fabriquer une molécule
19:52avec des pinces de laser, par exemple, des pinces optiques.
19:55Et donc tout ce savoir-faire s'est développé, c'est eux qui ont inventé le laser, par exemple.
19:58C'est eux qui ont compris fondamentalement ce qu'est la chimie au XXIe siècle et au XXe siècle.
20:02Là aussi, il y a eu des Nobels, d'ailleurs, pour toutes ces découvertes.
20:04Beaucoup de Nobels, bien sûr.
20:05Et là, on est en train de parler de dizaines de Nobels à chaque fois.
20:07Il faut se rendre compte que de toute façon, le domaine dont on parle,
20:09c'est à peu près 70-80% des chercheurs dans le monde aujourd'hui en physique.
20:16Le domaine dans lequel travaillent le plus grand nombre de physiciens aujourd'hui,
20:19c'est le domaine de la matière quantique.
20:20C'est-à-dire que là, je m'intéresse vraiment au bois dans cette table,
20:23mais avec un point de vue quantique.
20:24Vous voyez, je vais regarder ce bois et je vais dire,
20:26je vais comprendre sa couleur ou je vais comprendre ses propriétés
20:28en allant regarder ce qui se passe à l'intérieur au niveau des atomes et des électrons.
20:31Donc vous voyez, on fait le chemin inverse, j'ai compris ce qu'est un atome,
20:33je vais faire grossir la matière pour finalement comprendre le monde qui m'entoure.
20:37Et dans cette table en bois, sur laquelle vos mains sont posées,
20:40je viens au bref, qu'est-ce qui se passe au niveau des atomes ?
20:42Ce qui se passe au niveau des atomes, c'est qu'ils se tiennent les uns les autres.
20:44On n'a pas besoin de physique quantique pour le comprendre.
20:46Mais la couleur de cette table, par exemple, le fait qu'elle soit beige,
20:48ça veut dire qu'en fait, les atomes, ils récupèrent la lumière de la pièce
20:50et ils absorbent avec des processus quantiques, un peu cher à Niels Bohr par exemple,
20:55toutes les couleurs sauf le beige et ils me renvoient le beige.
20:57Puis le fait que ma main ne traverse pas cette table,
20:58c'est lié au principe d'exclusion de poli.
21:00Alors que ma main, c'est essentiellement du vide et cette table aussi,
21:02mais elles ne peuvent pas se traverser parce que les électrons
21:04n'arrivent pas à aller là où il y a déjà des électrons, etc.
21:06C'est à ça qu'on doit la stabilité de cette table ?
21:09Oui, la solidité et la stabilité de cette table, on la doit à la physique quantique.
21:12Avant, on ne comprenait pas pourquoi une table pouvait être une table.
21:15Donc cette compréhension du monde, ça va être la première étape.
21:17Puis la deuxième étape, une fois qu'on a compris, c'est qu'on invente.
21:19On fabrique des nouveaux matériaux, on fabrique des nouveaux composés,
21:22des nouveaux alliages et on gouverne la matière
21:24et on lui fait faire ce qu'on veut, évidemment dans la limite du possible.
21:27Ce qu'ils vont faire en premier, c'est contrôler les électrons.
21:29Et avec ça, ils vont inventer toute l'électronique moderne.
21:31Donc on va en parler effectivement, mais pour continuer un tout petit peu sur cette table,
21:35est-ce qu'on pourrait imaginer qu'un jour, justement, ces atomes se désolidarisent
21:39et fassent que cette matière devienne très mouvant, très molle ?
21:43Non, je peux l'évaporer, ça deviendrait un gaz.
21:44Je suis un peu limité par les limites de la physique.
21:46C'est-à-dire qu'à un moment donné, les atomes ont une certaine taille,
21:48ça s'accroche d'une certaine manière.
21:50Par contre, je vais pouvoir m'amuser à essayer de changer les atomes,
21:52à essayer de choisir d'autres atomes, à créer une matière qui n'existerait pas à l'état naturel.
21:55Donc je ne vais pas lui faire faire n'importe quoi.
21:56Il y a quand même les lois de la physique qui vont me rattraper.
21:58Mais je vais quand même pouvoir inventer des nouveaux matériaux absolument incroyables.
22:02Alors justement, les applications, parce qu'il y en a beaucoup.
22:05Quand on vous écoute, finalement, on se dit qu'il y a de la quantique partout, non ?
22:07Oui, oui, oui.
22:08Tout ce qui nous entoure est quasiment quantique ou quoi ?
22:10Si on veut comprendre les propriétés de ce qui nous entoure,
22:12la chaleur, la métallicité, le magnétisme, tout ça, c'est quantique.
22:15Oui.
22:15Les applications, donc, du côté des inventions,
22:18elles vont avoir lieu déjà dans les années 50-60.
22:20Il va y avoir une grande révolution quantique,
22:21quand on va commencer à miniaturiser et surtout à inventer les premiers transistors.
22:25Le transistor, c'est une sorte d'interrupteur, mais qu'on peut rendre tout petit
22:28et qui va être inventé par les physiciens de la quantique.
22:30Et derrière ce transistor, on va être l'arrivée de l'électronique,
22:33des microprocesseurs et de tout ce qu'on connaît aujourd'hui,
22:35du smartphone à l'ordinateur et à tout ce qui nous entoure.
22:37Puis la deuxième révolution, elle a lieu en parallèle du côté de la lumière.
22:40On va inventer coup sur coup les lasers et les LED.
22:42Et donc, on va révolutionner la façon d'illuminer le monde.
22:45Et ça, ça va être vraiment les deux grands pans.
22:47Puis il y aura évidemment plein d'autres applications derrière.
22:49Par exemple, dans le champ médical, on va inventer plein de façons de regarder dans l'être humain.
22:52L'IRM, les rayons X, les scanners, etc.
22:55Tout ça, c'est de la quantique aussi ?
22:56Tout ça, c'est de la quantique.
22:57C'est des phénomènes quantiques pour aller voir à l'intérieur de vous sans vous découper, en gros.
23:01Exactement.
23:01Et ça, c'est tout à fait pratique.
23:02Et alors, nos génies de la physique quantique dans les années 20,
23:05est-ce qu'ils avaient déjà mis en place des applications ?
23:07C'est venu quand même un peu plus tard.
23:09Est-ce que ça n'était que théorique au départ ?
23:11Alors, c'était que théorique au départ, mais ils y pensaient déjà.
23:13Et c'est arrivé assez vite.
23:14Par exemple, quand ils ont compris que l'électron était une onde,
23:17ils ont inventé les microscopes électroniques,
23:18qui ont révolutionné l'art de faire de la microscopie et de voir les objets à petite échelle.
23:23Et ils ont pensé très très vite à des nouvelles techniques médicales.
23:25Et puis, ils ont pensé très vite à la bombe atomique.
23:27Il ne faut quand même pas le nier.
23:28Donc, la physique quantique a aussi sa part d'ombre.
23:30Donc, ça veut dire que les chercheurs de cette époque, de 1925-30,
23:34auraient pu imaginer quand même des développements assez fulgurants
23:37et des applications aussi de leurs travaux théoriques ?
23:40Oui, et certains les imaginaient déjà et pensaient déjà à l'application dans les solides.
23:44Mais ils n'avaient pas encore la maîtrise technologique qu'il a fallu avoir.
23:46Et en fait, la guerre a beaucoup fait progresser un certain nombre de technologies
23:49qui, à la sortie de la guerre, se sont révélées utiles justement pour inventer, par exemple, l'IRM dans les hôpitaux.
23:54La bombe atomique, évidemment, c'était un moment d'histoire tout à fait particulier
23:58et ça le reste encore d'ailleurs aujourd'hui,
24:00qui a posé aussi beaucoup de problèmes de conscience à ces physiciens.
24:04Oui, tous ont dû se prononcer à un moment donné et se demander s'ils y allaient ou pas.
24:08Parce que toute cette bande-là dont je suis en train de parler
24:10s'est retrouvée évidemment impliquée de premiers chefs dans le projet Los Alamos.
24:13Et puis les générations suivantes, on pense à Feynman par exemple ou à d'autres physiciens comme ça.
24:17Et donc tous ont été face à ce problème moral.
24:19Qu'est-ce qu'on fait ?
24:20Si Hitler est en train d'avoir la bombe selon les informations, est-ce qu'on se lance aussi ou pas ?
24:23Et derrière, arrive Hiroshima et Nagasaki.
24:26Et donc je crois que ça a façonné une génération et les générations suivantes.
24:29C'est-à-dire que je pense que tout physicien ou physicienne qui se respecte
24:31ne peut pas ne pas penser à ce qu'il aurait fait à cette époque-là
24:34et ne peut pas en tous les cas se poser la question de
24:36est-ce qu'il doit s'impliquer par exemple dans des développements militaires ou pas.
24:38Donc ça veut dire qu'il y a un pan éthique aussi qui est accolé à la physique quantique ?
24:43Oui, mais ça je dirais que c'est accolé à toutes les sciences en général.
24:45Et la physique quantique évidemment, on a créé un paroxysme
24:48avec le pouvoir qu'elle a donné de façon décuplée aux êtres humains de détruire le monde, il faut bien le dire.
24:52Et donc tout ce qui s'est joué autour du nucléaire militaire évidemment a secoué les consciences
24:56et les gens ont dû se positionner pour ou contre.
24:59Donc Julien Broboff, on comprend bien que ça a bouleversé complètement notre rapport à la matière,
25:03la physique quantique, mais aussi donc aux sociétés.
25:06C'est tout à fait lié ?
25:08Oui, on peut aussi dire que la grande révolution du XXIe siècle,
25:11qui est la révolution des télécommunications et de l'informatique, on la doit à la physique quantique.
25:15Donc fondamentalement tout ce qu'on vit aujourd'hui, en bien ou en moins bien,
25:18je ne veux pas me prononcer là-dessus, on le doit à la physique quantique.
25:21Les télécommunications dans les fibres optiques, tout ce qui m'entoure à peu près dans ce studio
25:24a été inventé grâce à la physique quantique.
25:27Est-ce que vous avez une invention emblématique pour vous, née de la quantique,
25:30qui vraiment vous tient particulièrement à cœur, que vous aimez beaucoup ?
25:32Moi c'est l'IRM, parce que moi j'ai pendant 20 ans de ma vie travaillé dans un laboratoire
25:36où on faisait l'équivalent de l'IRM chez les physiciens.
25:38Donc c'est une espèce de grosse citerne, vous savez quand vous allez dans une IRM dans un hôpital
25:41pour rentrer dans un machin qui fait un peu la trouille.
25:42Ce n'est pas très agréable.
25:43Ce n'est pas agréable, alors ça n'a aucun effet sur votre corps, je vous rassure.
25:46Mais c'était vraiment pour la quintessence de la quantique,
25:47c'est-à-dire qu'on va manipuler les aimants des noyaux de vos atomes
25:51pour essayer de lire en gros ce qui se passe dans votre corps.
25:54Et je trouve que c'est prodigieux d'arriver à quelque chose d'aussi fondamental et abstrait
25:57pour finalement sauver les vies.
25:59Et ça c'est devenu très banal maintenant.
26:01C'est devenu très banal, il en a fallu des efforts et des physiciens et des prix Nobel
26:04pour arriver à ce prodige qu'on a commencé à découvrir à peu près dans les années 70.
26:07C'est ça, et on le croise maintenant absolument partout, dans les hôpitaux en particulier,
26:11sans se rendre compte qu'on a affaire là aussi à de la physique quantique.
26:14Au-delà des technologies, la quantique soulève des espoirs, des incertitudes,
26:19des questions philosophiques aussi pour le futur.
26:21On va en parler dans un instant, Julien Beaubreuf.
26:24Et puis vous converserez, vous répondrez en tout cas aux messages et aux questions
26:27qui arrivent pour vous sur la page de la Terre au Carré, nos réseaux sociaux.
26:30Et puis également, on peut vous entendre avec vos notes vocales sur l'application Radio France.
31:43de la physique quantique. C'est-à-dire qu'on comprend très bien
31:44tant qu'elle n'est pas tirée au sort, comment elle se comporte.
31:46Grâce à Schrödinger, on en a parlé. La façon
31:49dont elle tire au sort, on le contrôle bien,
31:51mais on ne sait pas pourquoi. Fondamentalement, on ne comprend pas
31:53bien pourquoi soudain, elle choisit de se réduire
31:55brutalement en un état plutôt qu'un autre état.
31:57Donc le hasard, c'est une notion importante en quantique ?
31:59C'est une notion cruciale en quantique, oui.
32:01On a compris que la nature, fondamentalement,
32:03est aléatoire.
32:04Le XXIe siècle sera quantique. On entend
32:07souvent dire ça. Est-ce que vous partagez cette idée,
32:09Julien Bobroff ?
32:10C'est compliqué. Le XXIe siècle va être plein de choses. Il sera
32:13autant quantique que le XXe siècle, je dirais. C'est-à-dire que
32:14du point de vue de la physique, en tous les cas,
32:16il est clair qu'une grande partie des grands
32:18problèmes et des grands sujets actuels se jouent
32:21encore en physique quantique. On pourrait se dire que vu
32:22qu'elle a 100 ans, c'est un peu fini, qu'il faut passer à autre chose.
32:25Et ce n'est pas du tout le cas. Il y a encore
32:26beaucoup de sujets complètement ouverts
32:28qu'on essaie de traiter grâce à la physique quantique.
32:30Alors, par exemple, qu'est-ce qui se joue en ce moment ?
32:33Ah, alors par exemple.
32:34Le sujet peut-être dont on parle le plus facilement
32:37en général au grand public, c'est la gravité quantique.
32:39La gravité quantique, on est quand même
32:41un peu embêté en physique quantique. Je vous ai vendu un monde un peu
32:43rose, on ne comprend pas la gravité. C'est quand même
32:45un peu embêtant parce que la gravité, c'est un peu la base
32:47de tout ce qu'on connaît en physique. Et cette gravité
32:49qu'on comprend très bien avec la relativité
32:51générale d'Einstein,
32:53on ne la comprend pas en physique quantique.
32:54Donc c'est à quoi qu'on n'arrive pas à réconcilier précisément ?
32:56Oui, on n'arrive pas à réconcilier les deux, mais on n'a pas du tout une vision
32:58quantique de la gravité. On ne sait même pas si elle est quantique, cette gravité.
33:01Vous m'avez parlé d'une particule qui pourrait être
33:03à deux endroits à la fois. Est-ce que quand elle est à deux endroits
33:05à la fois, elle fait une gravité à deux endroits à la fois ?
33:07Eh bien, on ne sait pas. C'est un des grands mystères
33:09actuels. On se bagarre beaucoup autour de ça.
33:11On commence à arriver
33:13à trouver les expériences
33:14qui pourraient permettre de répondre.
33:16Donc c'est ça, déjà trouver le...
33:19Trouver une expérience qui me dise déjà si cette gravité
33:21elle est quantique ou pas. Vous vous souvenez de cet objet
33:23qu'on pourrait mettre à deux endroits à la fois ? On aimerait bien
33:25justement le mettre à deux endroits à la fois, puis le mélanger avec
33:27d'autres objets, on dit qu'on l'intrigue, et voir si la gravité
33:29elle fait pareil ou pas au même moment. Et on
33:31commence à arriver à faire ça en laboratoire, alors on n'y est
33:33pas encore, mais on a des pistes de comment
33:35s'y prendre, notamment avec des particules qu'on fait léviter.
33:37Oh, ça sent un Nobel ça encore, quand ça
33:39va parvenir. Parce qu'il faudra
33:41du temps. Il y a beaucoup d'équipes qui
33:43travaillent sur ce genre de sujet.
33:44Il y a beaucoup d'équipes qui travaillent sur ces questions d'intrication,
33:47de superposition d'états et de gravité quantique
33:49parce qu'on touche vraiment au fondement de la quantique
33:51et à la fois à des applications très concrètes, on parlera
33:53peut-être après d'ordinateurs quantiques, qui reposent un peu
33:55sur les mêmes mécanismes. Donc il y a cette question
33:57fondamentale, il y en a une ou deux autres fondamentales, par exemple
33:59pourquoi cette onde se réduit. Et puis alors il y a des
34:01questions, moi, que j'adore, auxquelles on ne pense pas souvent
34:03dans les solides. Vous vous souvenez, on parlait de la table
34:05là et on parlait des solides. Il y a plein de solides
34:07qui nous présentent des nouveaux états incroyables
34:09auxquels on ne comprend pas grand-chose ou qu'on commence
34:11à comprendre. En gros, on se rend compte que quand on met
34:13des électrons ensemble, parfois
34:14ils forment une sorte de collectif d'où émergent
34:17des nouveaux états. Vous voyez, le tout est plus que la
34:19somme des parties. Et donc il y a ce truc
34:20d'émergence qui apparaît et qui soudain vous crée
34:22des états absolument incroyables. Par exemple ?
34:25Alors par exemple, il y a la supraconductivité, qui est un espèce d'état
34:27collectif que moi j'adore parce que je l'ai beaucoup étudié.
34:29Et puis il y en a des plus récents, il y en a un très à la mode en ce moment.
34:31Alors tenez-vous bien, la topologie
34:32quantique. Qu'est-ce que c'est que ça ?
34:34On voit soudain dans des métaux un peu particuliers
34:36apparaître des états qui se protègent.
34:39Qui forment des sortes de boucliers qui font que vous pouvez essayer de les perturber,
34:41de mettre des défauts, de rajouter d'autres atomes.
34:42Ils s'en fichent complètement. Ils ont des sortes de propriétés
34:45qui restent là hyper solides. On parle de topologie
34:47parce que c'est comme en maths la topologie, c'est la science des nœuds.
34:49Quand vous faites un nœud d'une certaine manière,
34:51ça peut être avec n'importe quelle ficelle, de n'importe quelle manière,
34:53c'est toujours le même nœud.
34:54Il se protège un peu ce nœud. Et bien on arrive
34:56à faire ça maintenant dans les solides, à faire des sortes
34:59de nœuds quantiques.
35:00Et ça, ça se passe comment en fait ? C'est une propriété
35:03intrinsèque ? Oui, c'est une propriété des électrons.
35:05On façonne les solides un peu sur mesure,
35:07notamment par exemple avec du bismuth. Il y a des gens dans mon laboratoire
35:09qui font ça. Pour arriver à leur donner
35:11des propriétés qui font que soudain les électrons, en se déplaçant,
35:13vous font des trajets topologiques
35:15quantiques en se protègeant. Par exemple, ils vont soudain
35:17se mettre à se balader le long des bords du matériau
35:19et à plus vous laisser perturber le matériau
35:21d'aucune manière que ce soit. Et ça, c'est un sujet
35:23en pleine explosion parce qu'on peut faire plein de choses
35:25très marrantes avec ça. Alors justement, on pourrait faire quoi
35:27si on va jusqu'au bout des applications ?
35:28En électronique, on pourrait faire des composants un peu nouveaux
35:30et on pourrait notamment fabriquer des ordinateurs
35:33quantiques. Ça, c'est un des Graal actuellement
35:35dans mon domaine. Alors ces ordinateurs quantiques,
35:37on en entend beaucoup parler. Mais c'est ça, j'ai l'impression qu'on en parle
35:39depuis 20 ans, quasiment. Oui, on en parle depuis 10 ans.
35:43Ça prend du temps. Et donc espérer qu'une
35:45technologie va déboucher en 6 mois ou en 1 an,
35:47c'est complètement absurde à l'échelle de temps de la science.
35:49Mais ces ordinateurs quantiques, en gros, l'idée...
35:51Donc ils n'existent pas encore ? Ils existent, mais ils marchent mal.
35:54Voilà. Pour l'instant, c'est des prototypes
35:55en laboratoire qui fonctionnent pas très bien
35:57mais qu'on améliore en permanence.
35:59Le principe, c'est d'utiliser des objets quantiques
36:01et toutes les astuces de la quantique. On va les mettre
36:03dans plusieurs états à la fois. On va les intriquer
36:05ensemble. On va en mettre un grand nombre.
36:07Et en faisant ça, on peut trouver des nouvelles
36:09manières de calculer, bien plus efficaces
36:11qu'avec un ordinateur normal, seulement dans certains cas.
36:13Et on pourrait même, et ça c'est vraiment le rêve absolu,
36:15simuler la nature.
36:17En fait, la nature, elle est régie par les lois de la quantique.
36:19C'est ce qu'on s'est dit. Et donc on pourrait s'inventer
36:21une sorte de calculatrice quantique, de simulateur quantique
36:23qui permettrait d'imiter la nature
36:25et donc pour nous, physiciens, qui permettrait de répondre
36:27à des tas de questions qu'on se pose sur la nature.
36:29Par exemple, on va rentrer dans du très concret.
36:31Quand on fabrique des engrais azotés,
36:32on utilise une réaction chimique qui demande aux usines
36:35de chauffer à 500 degrés. Et ça, je crois que c'est 2 ou 3%
36:37de la facture CO2 actuelle mondiale.
36:39Absolument. C'est une catastrophe.
36:41Et le procédé Haber-Bosch. Mais on n'a rien d'autre.
36:43Et si on arrête ça, on tue assez vite
36:44quelques milliards de personnes sur Terre pour cause de famine.
36:47Et donc, remplacer cette réaction
36:49par une réaction qu'on pourrait faire à température ambiante,
36:50il se trouve qu'il y a des objets biologiques qui savent le faire,
36:52on ne comprend pas comment ça marche.
36:54Si on arrivait à simuler les réactions chimiques à l'origine de ça,
36:57on pourrait mieux les contrôler et trouver quel catalyseur
36:59permettrait de mieux les faire marcher ou pas.
37:00C'est un des rêves des gens qui fabriquent des ordinateurs quantiques.
37:03Donc tout ça, recréer la nature dans des labos ?
37:05Exactement. Essayer de tricher un petit peu
37:07avec la nature pour inventer d'autres façons
37:08plus économes, notamment en CO2,
37:11pour par exemple faire des engrais auteux, ou même, pourquoi pas,
37:13pour capturer le CO2.
37:14Mais ce n'est pas pour la remplacer, on est d'accord.
37:16Non, non, non. C'est en général pour la singer et limiter.
37:18C'est pour comprendre les mécanismes.
37:19Oui, on ne saura pas la remplacer, évidemment.
37:20C'est pour essayer de faire une chimie un peu plus maligne
37:23et moins polluante, par exemple.
37:23Parce que là, on a une grosse question éthique aussi,
37:25qui pourrait arriver là-dessus.
37:27Est-ce que vous avez un ordinateur quantique
37:29ou dans votre bureau, Julien Bobroff ?
37:30Non, non, non.
37:31Il est où l'ordinateur quantique qui existe ?
37:33Il y en a plusieurs.
37:33En gros, vous allez dans maintenant
37:34n'importe quel gros labo de physique quantique
37:36ou start-up de physique quantique
37:37et vous aurez un ordinateur quantique.
37:38Alors, il peut avoir des têtes très différentes.
37:40Souvent, c'est une espèce de gros truc de plomberie
37:42comme ça qui descend du plafond.
37:43Parce que l'essentiel de l'ordinateur,
37:44c'est juste pour refroidir.
37:45La quantique, elle marche bien à basse température.
37:47Et l'ordinateur lui-même,
37:47il tient dans un tout petit microprocesseur
37:49en bas de cette grosse machine
37:50qui s'appelle un cryostat à dilution.
37:52A quelle température il faut que ça fonctionne ?
37:54Ah, ceux-là, ils doivent marcher à 10 mK.
37:56C'est-à-dire qu'on est à 0,01 degré du zéro absolu.
37:59Donc, moins de 270 degrés.
38:01Oui, c'est-à-dire qu'on est plus de 10 000 fois plus froid
38:03que cette pièce.
38:03Oui, c'est ça.
38:04C'est prodigieux.
38:05Donc, on arrive à recréer ça ?
38:06On arrive à recréer ça en laboratoire, oui.
38:08On est 1 000 fois plus froid que n'importe quoi dans l'univers.
38:11Et on pourrait imaginer avoir un petit ordinateur quantique
38:13à la maison dans quelques années ?
38:14Non, ça n'a aucun intérêt.
38:15Par contre, on peut imaginer être sur le cloud
38:16et utiliser.
38:16Ça, c'est déjà le cas.
38:17C'est-à-dire qu'il y a plusieurs universités et sociétés
38:20qui ont des ordinateurs quantiques en ligne
38:21et qui vous permettent de les utiliser
38:22pour tester un peu et pour apprendre à programmer quantique
38:25parce que c'est aussi une nouvelle façon de programmer.
38:27Donc, il y a encore pas mal de choses à résoudre,
38:29si je vous comprends bien dans ce domaine.
38:30Oui, il y a beaucoup de choses
38:31dans le champ des ordinateurs quantiques,
38:33dans le champ de la physique de la matière,
38:34dans le champ des nanosciences aussi.
38:35On invente maintenant des nouveaux matériaux
38:36en faisant couche sur couche
38:37qui ont des propriétés absolument exceptionnelles.
38:39Et puis tout ça, ça rejoint quand même
38:40des vraies questions de société.
38:41Par exemple, prenez les photopiles,
38:43les panneaux solaires.
38:44Comment on va améliorer les panneaux solaires
38:46dans l'avenir et leur rendement ?
38:47Ça, c'est une question purement quantique.
38:48Le principe même du panneau solaire,
38:50c'est de la physique quantique.
38:50C'est transformer des photons
38:52en électrons et en électricité.
38:54Et ça, c'est les physiciens de la quantique
38:55qui sont à l'œuvre pour les améliorer actuellement.
38:56Et est-ce qu'on pourrait faire quelque chose
38:58pour l'écologie justement avec la quantique
39:00pour remplacer par exemple des métaux rares ?
39:02Oui, c'est une vraie question.
39:04Alors moi, je n'ai pas envie de répondre
39:04que la quantique va tout nous résoudre.
39:06Moi, je ne crois pas du tout à ça.
39:07Je pense que la quantique,
39:08elle peut aider sur certaines technologies
39:09à la marge.
39:10Par exemple, on parlait des panneaux solaires.
39:12On peut parler aussi des batteries au lithium.
39:14Mais je pense qu'essentiellement,
39:15la physique en général
39:16et la physique quantique en particulier
39:17ne vont pas résoudre le problème climatique
39:19ou écologique demain.
39:20Elles vont juste aider à la marge
39:21à mieux le comprendre
39:22et à essayer de le contrôler un peu par endroit.
39:24En tout cas, les physiciens s'interrogent
39:26sur la crise climatique aussi.
39:27Oui, bien sûr, ça, c'est un sujet
39:28très chaud actuellement dans les laboratoires.
39:30Un peu comme toute la société
39:31et peut-être même encore plus
39:32parce qu'on a peut-être encore plus
39:33conscience du problème
39:34que le commun des mortels.
39:36Et c'est une question
39:36que vous aborderez d'ailleurs
39:37à l'Académie du Climat
39:38la semaine prochaine.
39:39Oui, on va faire une expo
39:40qui s'appelle
39:40Sachauve chez les scientifiques
39:41à l'Académie du Climat
39:42et après, elle sera au Musée des Arts et Métiers
39:43en novembre.
39:44Allez, on passe aux questions pour vous,
39:45Julien Bobroff.
39:50Gilles, vous voulez savoir
39:51comment fonctionne un ordinateur quantique?
39:52Bon, vous nous l'avez expliqué.
39:54Je n'ai pas beaucoup expliqué.
39:55Alors, on peut lui dire peut-être
39:55en 30 secondes
39:56pour faire un ordinateur quantique,
39:58vous prenez des objets quantiques,
39:59par exemple des atomes
40:00que vous pouvez mettre
40:00dans deux états à la fois,
40:02un petit peu comme
40:02notre chaîne de Schrödinger
40:03tout à l'heure.
40:03Puis après, vous allez les accrocher
40:05entre eux pour qu'ils s'intriquent.
40:06Et là, vous avez une sorte
40:06de soupe quantique
40:07et si vous faites
40:08les bonnes maths quantiques,
40:08vous arriverez à le programmer.
40:10Très bien, ça a l'air très simple
40:11comme ça sur le papier.
40:12Benoît, à l'échelle d'une particule,
40:13l'espace-temps existe-t-il ?
40:15Ne faut-il pas un très grand nombre
40:16de particules en interaction
40:17pour qu'un début d'espace-temps existe ?
40:20C'est rigolo, il parle d'espace-temps.
40:22L'espace-temps, c'est la notion même
40:23au cœur de la relativité générale.
40:25Moi, je vous ai dit qu'en quantique,
40:26on ne comprend rien
40:26à la relativité générale.
40:28Les deux sont un peu incompatibles.
40:29Donc, je ne sais pas bien
40:30vous parler d'espace-temps
40:31en physique quantique.
40:32En fait, je laisse ça
40:32aux gens de la relativité générale.
40:34Très bien, vous avez fait
40:34une grimace d'ailleurs
40:35quand je vous ai posé la question.
40:37Ne faudrait-il pas plutôt
40:38penser phénomène d'interaction
40:39plutôt que penser
40:40de manière très anthropocentrée
40:42via des objets
40:43comme les particules ?
40:44Est-ce que vous comprenez
40:46la question ?
40:46Non, je ne comprends pas la question.
40:47Mais derrière cette question
40:49quand même se cache la question
40:50de quel concept
40:51on peut raccrocher ?
40:51Comment on peut s'imaginer
40:52les choses alors qu'elles sont
40:53très impalpables et abstraites ?
40:54Et ça, c'est vraiment
40:54une question au cœur de la quantique.
40:55Comment on peut s'imaginer
40:57les choses ?
40:57Moi, c'est une question
40:58au cœur de mon travail.
40:59Moi, je travaille avec des designers
40:59et on passe notre journée
41:00à essayer de se dire
41:01ce phénomène quantique
41:02que moi, physicien,
41:03j'ai dans ma tête,
41:03est-ce qu'on peut le traduire
41:05autrement ?
41:06Est-ce qu'on peut le traduire
41:06avec des pliages ?
41:07Est-ce qu'on peut le traduire
41:07avec de l'image ?
41:08Est-ce qu'on peut le traduire
41:09avec de la forme ?
41:10Oui, et on a beaucoup de biais
41:11parce que justement,
41:11on est très anthropocentré
41:12aussi de la nature.
41:13On adorerait imaginer
41:14que c'est des petites billes
41:15les électrons.
41:15Il faut les penser autrement.
41:17Alain dit,
41:17l'électron n'est pas une onde
41:18ou une particule,
41:19mais se comporte
41:20comme une onde
41:21ou une particule
41:21suivant les expériences
41:23qu'on lui impose.
41:24Oui, Alain a tout à fait raison.
41:25Il est bien plus rigoureux que moi.
41:26Donc moi, je me laisse aller
41:27par des glissements de langage
41:28parce que ça va vite ici
41:29en disant qu'il y a
41:30cette dualité en particule.
41:31En fait, effectivement,
41:31c'est selon ce qu'on lui fait subir,
41:34il va se comporter
41:34comme une onde
41:35ou comme une particule.
41:36Ah tiens, une question écolo de Florence.
41:38La physique quantique
41:39a fortement contribué
41:40à l'augmentation
41:41de l'exploitation minière.
41:42Alors, de quelle façon ?
41:44Je ne sais pas.
41:44Je pense que c'est à travers
41:45tout ce qu'elle a permis
41:46de développer industriellement
41:47autour notamment de l'électronique.
41:48La question des ressources
41:49demande Florence.
41:50Est-elle discutée
41:51au sein de la communauté
41:51de la physique quantique
41:52ou pas d'ailleurs ?
41:53Oui, je pense que plus généralement
41:55au sein de la physique,
41:56la question de l'écologie
41:57et des impacts écologiques
41:58est discutée.
41:59Et donc là,
41:59on est en train de parler
41:59du transfert industriel.
42:00C'est-à-dire que le physicien
42:01dans son labo,
42:02quand il se fait son équation
42:03de Schrödinger,
42:04il s'en fiche un petit peu
42:04et ça ne va pas avoir
42:05de gros effets
42:05sur les mines dans le monde.
42:07Quand après les industriels
42:07s'en emparent pour construire
42:08des technologies
42:09et des applications,
42:10là arrivent évidemment
42:11tous les problèmes
42:12qui sont mentionnés ici
42:13dans la question de l'auditrie.
42:13C'est quand on passe
42:14du fondamental aux applications.
42:16Pierre Rémy,
42:17aimerait bien que vous nous parliez
42:18de l'intrication quantique
42:19et des travaux du prix Nobel.
42:20Encore un, Alain Aspect.
42:22Oui, Alain Aspect
42:23qui est de l'université
42:25Paris-Saclay
42:26donc moi j'en suis encore plus fier.
42:28L'idée en deux mots
42:28c'est que si vous prenez
42:29deux grains de lumière par exemple
42:30et que vous les intriguez,
42:31c'est-à-dire que vous les mélangez
42:32de façon un peu astucieuse
42:33ou que vous les produisez ensemble
42:34et puis qu'après
42:35vous les séparez délicatement
42:36et bien quand vous mesurez
42:38les propriétés de l'un
42:39vous allez vous rendre compte
42:40qu'elles sont reliées à distance
42:41instantanément aux propriétés de l'autre.
42:43Comme s'ils se parlaient à distance
42:44mais ils ne se parlent pas.
42:45Ils se partagent en quelque sorte
42:46à distance
42:47et cette distance
42:48elle peut être jusqu'à
42:48des milliers de kilomètres.
42:50Dernière question,
42:55pour les matières en tous les cas
42:57on passe notre temps à le faire.
42:58Les énergies c'est plus compliqué
42:59parce qu'on est un peu limité
43:00quand même par les lois de la physique
43:01mais les matières
43:02oui on passe notre temps
43:03à le faire en laboratoire.
43:04A partir de vendredi
43:05donc c'est la fête de la science
43:06jusqu'au 13 octobre
43:06Julien Bobroff à cette occasion
43:08vous serez à partir de vendredi ?
43:09Ah oui alors vendredi soir
43:10venez tous nombreux
43:11au musée des arts et métiers
43:12je vais vous faire des quarts d'heure
43:13à Paris
43:13je vais vous faire des quarts d'heure quantique
43:14ça va être assez drôle
43:15on va improviser tous ensemble
43:16des quarts d'heure de physique quantique
43:17et je serai le lendemain
43:18à l'ENS Paris-Saclay
43:19pour faire la même chose
43:20l'après-midi.
43:20Et puis je renvoie également
43:21sur votre dernier ouvrage
43:22La physique de l'extrême
43:24c'est aux éditions Albin Michel
43:25vous aviez publié sur la quantique
43:26autrement d'ailleurs en 2020
43:28également chez Flammarion.
43:29Merci beaucoup
43:30d'être venu fêter
43:31ces 100 ans de la physique quantique
43:33avec nous.
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