La mécanique quantique,
cinq expériences à faire tourner

Chaque particule arrive seule et laisse un point unique. La figure n'existe nulle part dans un impact : elle se construit dans la statistique de plusieurs milliers.

Ce que fait l'interrupteur. Tant qu'aucun dispositif ne dit par où la particule est passée, les deux chemins s'additionnent en amplitudes : ψ = ψ_haut + ψ_bas, et le terme croisé produit les franges. Dès qu'un détecteur rend les chemins distinguables, ce sont les probabilités qui s'additionnent : |ψ_haut|² + |ψ_bas|². Le terme croisé disparaît, les franges avec lui — il ne reste que l'enveloppe de diffraction, deux fois moins haute au centre mais de même flux total. Rien n'a été « perturbé » mécaniquement : c'est la disponibilité de l'information qui décide.

Enfermez une onde entre deux murs : seules survivent celles qui bouclent sur elles-mêmes. La quantification n'est pas un postulat exotique, c'est la condition d'une corde vibrante.

À lire sur la planche. Un état pur (dosage tout à gauche ou tout à droite) a une densité |ψ|² immobile : c'est un état stationnaire, seule la phase tourne. Mélangez-en deux et la densité se met à battre à la pulsation (E_B − E_A)/ℏ : le mouvement, en quantique, naît toujours d'une superposition d'énergies différentes. Notez aussi que si n_A + n_B est pair, ⟨x⟩ reste cloué au milieu : les deux fonctions ont alors la même symétrie et l'intégrale croisée s'annule.

Pour localiser une onde, il faut en empiler beaucoup, de longueurs d'onde différentes. Serrer le paquet dans l'espace, c'est élargir son spectre : le produit des deux largeurs a un plancher.

Le plancher. Avec ℏ = 1, on lit σ_x·σ_k ≥ ½, c'est-à-dire σ_x·σ_p ≥ ℏ/2. La gaussienne est le seul profil qui atteint exactement l'égalité : c'est le paquet d'ondes « optimal ». Tout autre profil (une porte, deux bosses) reste au-dessus. Rien ici n'évoque un appareil de mesure : c'est une propriété du couple onde ↔ spectre, la même qui interdit à un son d'être à la fois très bref et très pur.

Le même problème de corde vibrante, mais en trois dimensions et dans un puits en 1/r. Les solutions portent des noms que la chimie utilise tous les jours.

Ce que le dessin n'est pas. Ce n'est pas une trajectoire ni un nuage de matière étalée : c'est une carte de probabilité de présence, |ψ|². Les surfaces claires sont des nœuds, où la probabilité est rigoureusement nulle — l'électron ne les « traverse » pas, la question n'a pas de sens. Le compte est immuable : n − ℓ − 1 nœuds radiaux, ℓ nœuds angulaires, et l'énergie E_n = −13,6 eV / n² ne dépend que de n. C'est cette dégénérescence, propre au potentiel en 1/r, qui donne à la table périodique sa forme en blocs.