Le chat de Schrödinger n'a jamais été vivant et mort

Vous connaissez l'histoire. Un chat dans une boîte, un atome radioactif, une fiole de poison. Tant que personne n'ouvre la boîte, le chat est à la fois vivant et mort. C'est devenu le symbole de la physique quantique, imprimé sur des tee-shirts, cité dans des séries, brandi dans les dîners pour expliquer que « tout est possible tant qu'on ne regarde pas ».

Il y a juste un problème. Schrödinger n'a jamais cru à ce chat. Il l'a inventé pour montrer que quelque chose clochait.

1935, une lettre et une mauvaise humeur

Nous sommes en 1935. La mécanique quantique a dix ans et elle marche terriblement bien. Elle prédit les spectres des atomes, la chimie, la lumière. Mais son interprétation officielle, celle de Bohr et Heisenberg à Copenhague, dit une chose qui dérange Erwin Schrödinger : avant la mesure, un système n'a pas de propriété définie. Il est dans une « superposition » d'états. L'électron n'est ni ici ni là. Il est les deux, pondérés par des probabilités.

Schrödinger trouve ça absurde. Pas faux, absurde. Et pour le montrer, il fait ce que font les philosophes depuis Zénon : il pousse l'idée jusqu'à ce qu'elle casse. Si un atome peut être désintégré et non désintégré en même temps, alors branchons un chat dessus. Si l'atome se désintègre, un marteau brise une fiole d'acide et le chat meurt. Sinon, il vit. Selon Copenhague, tant qu'on n'a pas ouvert la boîte, l'atome est dans les deux états. Donc le chat aussi.

Dans son article, Schrödinger appelle ça un « cas burlesque ». Son but n'est pas de dire que le chat est vivant et mort. C'est de dire : regardez où mène votre interprétation si on la prend au sérieux. Einstein, avec qui il correspond cet été-là, adore. Il avait proposé la même chose avec un baril de poudre.

Ce que la blague a raté

Pendant cinquante ans, la question est restée ouverte. Puis les physiciens ont compris un détail que Schrödinger n'avait pas : la boîte n'est jamais fermée.

Un chat, ce sont des milliards de milliards d'atomes qui échangent en permanence de la chaleur, de la lumière, des vibrations avec tout ce qui les entoure. Chaque photon qui rebondit sur son poil, chaque molécule d'air qui le frôle, agit comme une petite mesure. Ce phénomène s'appelle la décohérence. Il a été décrit à partir des années 1970 et mesuré en laboratoire depuis. Pour un objet de la taille d'un chat, une superposition s'effondre en un temps si court qu'aucun instrument ne pourra jamais l'observer. Bien avant que vous ouvriez la boîte, l'univers l'a déjà ouverte pour vous.

Le chat n'est donc jamais vivant et mort. L'atome, lui, peut l'être. La frontière entre les deux n'est pas une question de regard humain. C'est une question d'isolement. Et un chat n'est jamais isolé.

La boîte n'a jamais été fermée. L'univers l'ouvre en permanence.

Ce qui reste vrai

Alors tout est réglé ? Non, et c'est ça qui est beau. La décohérence explique pourquoi on ne voit pas de chats flous. Elle n'explique pas pourquoi, à la fin, on observe un résultat et un seul. Pourquoi ce chat-là, vivant, et pas l'autre ? C'est ce qu'on appelle le problème de la mesure, et il n'a toujours pas de réponse qui fasse l'unanimité.

Certains disent que les deux chats existent, chacun dans sa branche d'univers. C'est l'interprétation des mondes multiples, proposée par Hugh Everett en 1957. D'autres pensent que la fonction d'onde n'est qu'un outil de calcul qui décrit ce que nous savons, pas ce qui est. D'autres encore cherchent une physique plus profonde qui ferait le tri. Un siècle après, les meilleurs physiciens du monde ne sont pas d'accord entre eux. Richard Feynman disait qu'il pouvait affirmer sans risque que personne ne comprenait la mécanique quantique. Il ne plaisantait qu'à moitié.

Pourquoi ça compte

Le chat de Schrödinger est utilisé partout comme une permission : rien n'est vrai tant qu'on ne regarde pas, la réalité dépend de l'observateur, chacun sa vérité. C'est exactement l'inverse de ce que dit la physique. La décohérence montre que le monde macroscopique est robuste, défini, indépendant de qui le regarde. Le flou quantique existe, mais il vit à l'échelle des atomes et il disparaît dès qu'on monte d'un étage.

Schrödinger a donc gagné et perdu en même temps. Il a perdu parce que la mécanique quantique qu'il voulait ridiculiser est aujourd'hui la théorie la mieux vérifiée de l'histoire. Il a gagné parce que sa blague a forcé tout le monde à réfléchir à ce que « mesurer » veut dire, et que cette question tient encore debout.

La prochaine fois que quelqu'un vous sort le chat vivant et mort pour justifier une idée vague, vous pourrez répondre, verre à la main : le chat n'est pas vivant et mort. C'est nous qui ne savons pas encore pourquoi il est l'un ou l'autre. Et la différence entre ces deux phrases, c'est toute la physique du XXe siècle.