On ne peut pas connaître précisément à la fois la position et la vitesse d'une particule. En fait, ce principe va beaucoup plus loin: en général, une particule ne possède pas de position et de vitesse bien définies. N'étant pas l'équivalent d'une minuscule bille, une particule ne se déplace pas en suivant une trajectoire ordinaire et elle n'a donc pas simultanément de positions et de vitesse précises. Tirées de la vie courante, les concepts de position et de vitesse sont des notions classiques qui perdent leur sens dans le monde quantique.
Outre le fait que le physicien allemand Werner Heisenberg est le père de cette loi (parfois aussi nommée principe d'incertitude), que nous dit ce principe ? qu'il est impossible de déterminer avec précision et simultanément la position et la vitesse d'une particule comme l'électron. La notion de trajectoire exacte n'a pas de sens pour les particules. Ce paradoxe quantique (encore un !) est lié à la difficulté d'observer un électron...
Comment observer un électron ?
On ne peut observer quelque chose qu'en l'éclairant avec de la lumière. Or à l'échelle de l'infiniment petit, cela pose un problème tout à fait nouveau. Le moindre photon qui percute ou interagit avec un électron va modifier la trajectoire initiale de ce dernier ou le faire changer d'orbitale. A cette échelle, le photon devient un projectile qui pourra déterminer la position de l'électron, mais qui aura en même temps modifié sa vitesse et sa trajectoire; celle ci ne pourra donc pas être connue en même temps. La moindre mesure interfère avec l'objet de la mesure... et la change!
Pt'Hibou le hibou quantique
L' image (animé) illustre ce principe: La nuit au fond des
bois, un amoureux de la nature entend le hululement d'un hibou. S'il veut, en même
temps, voir le volatile, il devra braquer sur lui une lampe torche: Il est à
parier que le hibou, ébloui, arrêtera son chant. D'où le dilemme insoluble:
On ne peut pas à la fois entendre et voir le hibou... Hélas!