4. Des développements supplémentaires

La période mouvementée de la découverte fondamentale des quanta au milieu des années 1920 a été suivie d’une longue période de développements au cours de laquelle les implications de la nouvelle théorie ont été explorées et exploitées. Nous devons, à présent, noter certaines des idées issues de ces développements supplémentaires.
Les relations d’incertitude du type Heisenberg ne s’appliquent pas seulement aux positions et aux moments. Elles s’appliquent également au temps et à l’énergie. Bien que l’énergie soit, au sens large, une quantité préservée dans la théorie quantique – tout comme dans la théorie classique – elle ne l’est que jusqu’au niveau de l’incertitude pertinente. En d’autres termes, la mécanique quantique offre la possibilité « d’emprunter » de l’énergie supplémentaire, à condition qu’elle soit « remboursée » avec une rapidité appropriée. Cet argument quelque peu original (qui peut être rendu plus précis et plus convaincant par des calculs détaillés) permet à la mécanique quantique de réaliser des choses qui seraient rigoureusement interdites en physique classique. Le premier exemple de processus de ce type à être reconnu concernait la possibilité de creuser un tunnel à travers une barrière potentielle.
Le prototype est décrit dans la figure 7, où la « colline » carrée représente une région dont l’entrée nécessite le paiement d’un tarif énergétique (appelé énergie potentielle) équivalent à la hauteur de la colline. Une particule en mouvement emportera avec elle l’énergie de son mouvement, ce que les physiciens appellent énergie cinétique…