3. La complémentarité
C'est l'application du principe de correspondance à la théorie de la dispersion du rayonnement, développée par Kramers et Heisenberg, qui mit ce dernier sur la voie d'une formulation mathématique logiquement cohérente de toute la théorie, comprenant à la fois les conditions quantiques et le principe de correspondance (1925). L'élément essentiellement nouveau de ce formalisme est le remplacement des grandeurs de la théorie classique par des opérateurs, dont l'algèbre est non commutative. Les conditions quantiques prennent la forme simple de relations de non-commutation entre les variables canoniques de chaque électron.
Une des conséquences les plus générales de la théorie quantique est que, dans un état quelconque d'un système atomique, les valeurs que peuvent prendre les grandeurs physiques ne sont pas déterminées comme pour un système classique, mais sont distribuées statistiquement. Ces distributions présentent de remarquables relations de réciprocité pour tout couple de grandeurs dont les opérateurs A, B ne commutent pas : entre les fluctuations statistiques moyennes ΔA, ΔB des déterminations de telles grandeurs on a l'inégalité ΔA.ΔB>hC, où C représente la valeur moyenne de l'opérateur AB-BA dans l'état considéré du système. En particulier, la détermination exacte d'une des grandeurs entraîne une indétermination complète de l'autre.
Afin d'élucider cette situation, Bohr analysa avec soin les conditions dans lesquelles les déterminations des grandeurs en question peuvent s'effectuer, du moins en principe, par des mesures physiques, et il décela ainsi la source des indéterminations réciproques dans le fonctionnement même de l'appareil de mesure. Ce dernier, qui est nécessairement un système macroscopique, à notre échelle, « enregistre » son interaction avec le système atomique sur lequel porte la mesure par une marque permanente directement observable (trace sur une plaque photographique, position d'une aiguille sur un cadran). La formation de cett […]
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