Principe d’exclusion ; «degré de liberté pour l’électron »

 

En ignorant les règles communément acceptées de la physique quantique, Heisenberg pouvait aller là où d'autres, prisonniers d'une démarche plus prudente et plus rationnelle, hésitaient à se risquer.

Ce qui frappa Heisenberg, c'est à quel point Bohr était précis dans le choix de son vocabulaire. « Chacune de ses phrases soigneusement formulées révélait un long enchaînement de pensées sous-jacentes, de réflexions philosophiques, qui étaient sous-entendues, mais jamais complètement exprimées » Heisenberg n'était pas le seul à deviner que Bohr aboutissait à ses conclusions grâce à son intuition et à son inspiration plutôt que par des calculs détaillés.

 

Pauli estimait que, pour triompher des problèmes affectant la physique atomique, il était indispensable de cesser d'émettre des hypothèses ad hoc arbitraires chaque fois que des expériences produisaient des données en désaccord avec la théorie existante. Pareille démarche ne pourrait que masquer les problèmes sans jamais conduire à leur solution.

 

Il fallait cesser de faire des compromis et d'essayer d'héberger les concepts quantiques dans le cadre confortable et familier de la physique classique. Il fallait que les physiciens se libèrent. Le premier à le faire fut Heisenberg, lorsqu'il adopta pragmatiquement le credo positiviste que la science devrait se fonder sur des faits observables et tenta d'élaborer une théorie qui se fondait seulement sur les grandeurs observables.

 

Dans sa quête d'une nouvelle mécanique pour l'univers quantifié de l'atome, Heisenberg se concentra sur les fréquences et les intensités relatives des raies produites lorsqu'un électron saute instantanément d'un niveau d'énergie à un autre. Il n'avait pas d'autre choix; c'étaient les seules données disponibles sur ce qui se passait à l'intérieur de l'atome. En dépit des images suscitées par l'évocation de bonds ou sauts quantiques, un électron ne «sautait» pas dans l'espace d'un niveau d'énergie à l'autre comme un garçonnet sautant d'un mur sur le trottoir en dessous. Il était simplement à un endroit et, l'instant suivant, il apparaissait à un autre endroit sans avoir été ailleurs entre-temps. Heisenberg admettait que toutes les observables, ou tout ce qui leur était associé, relevaient du mystère et de la magie du saut quantique d'un électron d'un niveau d'énergie à un autre. Le pittoresque système solaire miniature dans lequel chaque électron gravitait autour d'un astre nucléaire était définitivement périmé.