Le théoricien quantique autrichien Erwin Schrödinger a utilisé pour la première fois le terme « intrication, " en 1935, pour décrire le phénomène hallucinant dans lequel les actions de deux particules distantes sont liées l'une à l'autre. L'enchevêtrement était le genre de chose qui pouvait garder Schrödinger éveillé la nuit; comme son ami Albert Einstein, il pensait que cela mettait en doute la mécanique quantique en tant que description viable du monde. Comment cela pourrait-il être réel ?

Et encore, les preuves continuent de s'accumuler que l'enchevêtrement existe. Il y a deux ans, le professeur David Kaiser du MIT et une équipe internationale ont utilisé des lasers, détecteurs monophotoniques, horloges atomiques, et d'énormes télescopes recueillant la lumière qui avait été libérée par des quasars lointains il y a 8 milliards d'années pour affiner davantage les tests d'intrication quantique. Les chercheurs ont ainsi efficacement écarté une objection potentielle, que l'apparition d'un enchevêtrement pourrait provenir d'une certaine corrélation entre le choix des mesures à effectuer et le comportement des particules testées.

Oui, l'enchevêtrement défie notre intuition, mais au moins les scientifiques peuvent continuer à en apprendre davantage, Notes de Kaiser.

"Schrödinger ne pouvait rester éveillé que toute la nuit, " dit Kaiser, ce qui signifie que les théoriciens des années 1930 n'avaient qu'un « crayon et du papier et des calculs très réfléchis et des analogies convaincantes » pour les guider, mais peu de preuves physiques. Aujourd'hui, par contre, "nous avons des instruments pour étudier ces questions d'une manière qui n'était même pas possible expérimentalement ou empiriquement jusqu'à récemment."

Maintenant Kaiser, professeur de physique au MIT et professeur Germeshausen d'histoire des sciences dans le programme scientifique du MIT, La technologie, et société, a écrit une nouvelle histoire du sujet, « Legacies quantiques :Dépêches d'un monde incertain, " publié ce mois-ci par l'University of Chicago Press. Se déplaçant entre des vignettes de physiciens clés, des recherches originales sur l'essor du domaine, et des comptes rendus de son propre travail en cosmologie, Kaiser souligne les vastes changements dans le domaine au fil du temps.

"Il y a eu des changements vraiment assez dramatiques dans le sort de la discipline, " dit Kaiser, qui dit qu'il visait à présenter aux lecteurs "un autre genre d'histoire, avec différents passages, au cours d'un siècle très mouvementé."

Le boom de la physique et le crash

En effet, de nombreuses histoires de la physique quantique ont été de forme télescopique, en se concentrant sur les étoiles les plus connues du domaine :les théoriciens quantiques fondateurs Niels Bohr, Paul Dirac, Werner Heisenberg, et Schrödinger, avec Einstein généralement présenté comme un célèbre sceptique quantique. Avant que la communauté des physiciens ne soit bouleversée par la guerre mondiale, ces scientifiques ont développé la mécanique quantique et identifié ses caractéristiques les plus déconcertantes, notamment l'intrication et le principe d'incertitude (le compromis de précision lors de la mesure de choses comme la position et la quantité de mouvement d'une particule).

Nous avons encore du mal à interpréter ces concepts, mais bien d'autres choses ont changé. En particulier, Kaiser souligne, la physique a connu un quart de siècle de croissance sans précédent à partir des années 1940, surtout lorsque les étudiants ont afflué dans les universités américaines après la Seconde Guerre mondiale.

"Nous avons formé plus de personnes en physique dans ce quart de siècle après la guerre qu'il n'en avait été formé auparavant, cumulativement, depuis l'aube des temps, " dit Kaiser à propos de cette phase de croissance.

Pendant ce temps, les collisionneurs de particules massives ont changé les méthodes de la physique et ont apporté de nouvelles connaissances sur les structures subatomiques. D'énormes équipes ont collaboré sur des expériences, strictement déterminés à affiner les avancées empiriques. Plus de gens que jamais devenaient physiciens, mais apparemment moins que jamais se sont penchés sur les problèmes « philosophiques » soulevés par la physique quantique, qui est devenu démodé.

"C'était plus qu'une balançoire, " dit Kaiser. " La physique a vu ces changements assez dramatiques dans ce qui comptait même comme une vraie question. "

Kaiser documente soigneusement ce changement à travers des lectures attentives de manuels de physique, montrant comment un ethos de calcul pragmatique est devenu dominant. Auteurs de manuels, il ajoute, font « toujours une gamme de jugements de valeur :quel est le sujet approprié, quelle est une méthode appropriée? Sur quoi doit-on se poser des questions ? Qu'est-ce qui est « simplement » philosophique ? »

Et puis la bulle de la physique a éclaté :le financement, numéros d'inscription, et les emplois dans le domaine ont tous chuté abruptement au début des années 1970, en raison d'un ralentissement de l'économie et d'une diminution du financement fédéral.

"Ces chiffres se sont effondrés pour pratiquement tous les domaines d'études de l'académie, mais aucun n'est tombé plus vite que la physique, " dit Kaiser.

Le Tao des grands collisionneurs

Peut-être étonnamment, ce resserrement du marché du travail des années 1970 a contribué à raviver l'intérêt pour les curiosités quantiques des années 1930. Comme Kaiser l'a détaillé dans son livre de 2011 "How the Hippies Saved Physics" - qui est né de ce projet de livre - certaines avancées clés vers la compréhension de l'enchevêtrement sont venues de physiciens alors marginaux qui, manque d'opportunités de recherche accélérée, avait une liberté relative pour explorer les questions négligées.

Une telle pensée non conventionnelle a rapidement commencé à influencer l'enseignement également, Notes de Kaiser dans "Quantum Legacies". Le best-seller d'époque de Fritjof Capra "Le Tao de la physique, " liant religion orientale et mystères quantiques, est connu aujourd'hui comme un incontournable du New Age, mais il a atterri dans les programmes universitaires dans les années 1970, grâce aux professeurs de physique désireux de ramener les étudiants dans leurs classes.

Depuis les années 1970, la physique quantique a vu défiler plusieurs mini-ères. Les dépenses de défense ont stimulé une reprise de la physique dans les années 1980, mais lorsque le Congrès américain a tué le projet de supercollisionneur supraconducteur en 1993, les physiciens de certaines branches de la discipline n'ont pas pu générer beaucoup de nouveaux résultats expérimentaux jusqu'à ce que le Grand collisionneur de hadrons soit mis en ligne en 2008. Plusieurs générations universitaires récentes ont ainsi vécu la physique comme une discipline turbulente, avec ses fortunes liées à une politique lointaine.

"Parfois, les gens se sont retrouvés désynchronisés, ils sont entrés en physique pendant les périodes de boom et, sans faute de leur part, les opportunités ont disparu avant qu'ils n'obtiennent leurs diplômes, " dit Kaiser. " Et nous avons vu cela se produire deux fois dans ce pays au cours du dernier demi-siècle. "

Ainsi, alors que Schrödinger pouvait progresser avec un crayon et du papier, les conditions matérielles de la physique importent énormément pour les progrès contemporains de la discipline.

"Les idées comptent beaucoup, ", dit Kaiser. "Mais les idées sont ancrées dans un monde en évolution."

"Quantum Legacies" a attiré les éloges des érudits; Le physicien lauréat du prix Nobel Kip Thorne de Caltech fait l'éloge de "l'ensemble remarquable de vignettes sur les développements majeurs de la physique et de la cosmologie du siècle dernier, " qui " intègrent magnifiquement la science à l'histoire de l'humanité ". " lequel, elle continue, fait "un guide tout simplement envoûtant des mystères de l'univers."

Pour sa part, Kaiser espère que les lecteurs réfléchiront au "doublement" des scientifiques - ils espèrent trouver des réponses éternelles, en dépit d'être lié par les outils et les hypothèses de leur époque. Et tandis que "Quantum Legacies" explore la vie de certains physiciens, comme Dirac, Kaiser espère également que les lecteurs apprécieront à quel point la physique quantique a été une entreprise collaborative.

"En science, il existe une tradition d'écrire sur le génie unique, mais la mécanique quantique depuis le premier jour a nécessité une distribution d'ensemble, " Kaiser dit, ajouter, "Quand nous étudions les institutions, générations, et cohortes, Je trouve cela plus précieux que de penser à ces génies inaccessibles au sommet de la montagne - ce qui est toujours une fable, mais c'est une fable particulièrement mal adaptée à cet ensemble de développements."

Envisager, il dit, que plus de 15, 000 physiciens ont publié des articles sur le boson de Higgs, explorant comment les particules subatomiques acquièrent de la masse sur une période de 50 ans. Mais ce n'est qu'après que le Grand collisionneur de hadrons a commencé à fonctionner que les scientifiques ont pu en trouver des preuves.

"Cela me fait penser à mon propre [travail] d'une manière différente, " dit Kaiser. " A quoi n'ai-je pas pu penser, que la prochaine génération s'ouvrira ? Je trouve ça beaucoup plus excitant, comme une histoire humaine, comme une histoire conceptuelle, que de se concentrer sur un seul génie solitaire."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.