Les limites de la physique classique

Au début des années 1900, la physique est à la croisée des chemins. Les fondements théoriques de la discipline, héritées de Galilée et de Newton, ne permettent plus d’expliquer certaines découvertes récentes.

C’est le cas de la loi du rayonnement noir, présentée par Max Planck aux membres de la Société allemande de physique en 1900. Cherchant à expliquer les changements de couleur de la lumière émise par un métal chauffé à blanc, en fonction de la température, la démonstration de Planck est brillante mais se place à rebours des lois de la mécanique en vigueur.

Pour y parvenir, Planck a du en effet postuler l’existence d’« unités indivisibles d’énergie » qui n’entrent dans aucun modèle théorique : les quanta. Une hypothèse invraisemblable à laquelle il demeure opposé.

Planck n’est pas le seul à se heurter aux limites de la physique classique. En 1905, Albert Einstein, alors encore méconnu, signe une série d’articles dans la revue Annalen der Physik, qui attirent l’attention. Il y critique le raisonnement de Planck mais constate que sa loi, si elle ne colle pas aux modèles théoriques existants, est en accord avec l’expérience.

Einstein n’en reste pas là et propose sa propre théorie, reposant sur l’existence de « quanta de lumière ». Une lumière constituée de particules appelées photons, et non plus une onde électromagnétique comme dans la théorie classique, de nouveau mise à mal. Mais l’hypothèse des quanta doit encore être prouvée expérimentalement, en plus d’être acceptée par la communauté scientifique. ↠