Avec l’avènement de la mécanique quantique au début du XXe siècle, un vent de liberté souffla aussi sur le monde des atomes. Et à l’ennuyeuse certitude déterministe se substitua la stimulante incertitude du flou quantique.
Le physicien Werner Heisenberg découvrit que la nature suit un « principe d’incertitude » à l’échelle atomique et subatomique : l’information que nous pourrons recueillir d’une particule élémentaire ne pourra jamais être complète. Soit nous mesurons la position d’un électron avec une grande précision, auquel cas nous renonçons à connaître précisément sa vitesse, soit nous observons sa vitesse et acceptons que sa position reste imprécise, mais nous ne pouvons connaître avec exactitude à la fois sa vitesse et sa position. Cette indétermination ne vient pas du fait que nous manquions d’imagination dans nos calculs, ou de ce que nos appareils de mesure ne soient pas assez sophistiqués, c’est une propriété fondamentale de la nature. Parce que l’information que nous pourrons recueillir d’une particule sera toujours incomplète, son avenir exact, qui dépend de cette information, nous sera à tout jamais inaccessible. Encore une fois, la vision de Laplace d’un univers à la mécanique parfaitement huilée, où le passé, le présent et le futur de chaque atome peuvent être appréhendés par l’intelligence humaine, se brise. Il y aura toujours une part de flou et de hasard dans le destin des atomes. À l’échelle atomique, la nature nous demande d’être tolérants et de renoncer au vieux rêve humain du savoir absolu.
Parce qu’une particule ne pourra jamais nous livrer simultanément le secret de sa position et celui de son mouvement, nous ne pourrons jamais parler d’une trajectoire d’une particule comme nous parlons de l’orbite de la Lune autour de la Terre. Dans un atome, un électron ne se contente pas de suivre sagement une seule orbite, mais peut être partout à la fois. Par quel prodige ? En revêtant son autre visage, car l’électron, le photon, ou toute autre particule, possèdent une double personnalité : ils sont à la fois particule et onde. La particule, quand elle est onde, peut se propager et occuper tout entier l’espace vide de l’atome, comme des ondes circulaires causées par une pierre qu’on lance se propagent et occupent toute la surface d’un étang. L’onde de la particule, telles les vagues de l’océan, possède une très grande amplitude aux crêtes et une amplitude bien moindre aux creux. Elle peut être considérée comme une onde de probabilité : j’ai beaucoup plus de chances de rencontrer l’électron aux crêtes qu’aux creux, mais, même aux crêtes, je ne serai jamais certain qu’il sera au rendez-vous. Peut-être deux fois sur trois (une probabilité de 66%) ou quatre fois sur cinq (une probabilité de 80%) l’électron sera-t-il là. Mais la probabilité n’atteindra jamais 100%. La certitude est expulsée du monde atomique et subatomique et le hasard entre en force. Les prédictions de la mécanique quantique, qui accorde un rôle majeur au hasard, ont été invariablement confirmées par les expériences en laboratoire. C’est le fait qu’elle soit efficiente qui permet à votre ordinateur portable ou à votre équipement stéréo de fonctionner.