Règle fondatrice de la mécanique quantique selon laquelle certaines paires de descriptions expérimentales ou propriétés (notamment les aspects « onde » et « particule ») sont mutuellement exclusives : obtenir l'information complète sur un aspect exige un dispositif expérimental qui empêche d'obtenir simultanément l'information complète sur l'aspect complémentaire.

Principe

Les phénomènes physiques doivent être décrits en tenant compte du contexte expérimental ; des observables non commutatives ou des dispositifs de mesure incompatibles révèlent des aspects différents et mutuellement exclusifs d'un même système, de sorte que le compte rendu total est contextuel plutôt que simultanément exhaustif.

Démonstration

La double fente illustre classiquement le principe : un dispositif qui enregistre par quelle fente une particule est passée (information de type particule) détruit le motif d'interférence (information de type onde) ; retirer les détecteurs de chemin restaure l'interférence.

Mauvaise application

Interpréter la complémentarité comme une interdiction métaphysique selon laquelle les deux aspects ne pourraient en aucun sens être réels simultanément, ou prétendre qu'elle explique toutes les corrélations non classiques sans se référer au contexte de mesure ou à la non-commutativité formelle.

Conséquence

Il faut choisir le dispositif de mesure en fonction de l'aspect que l'on veut révéler ; les résultats expérimentaux et leur interprétation dépendent de ce choix, créant des compromis (par exemple entre la visibilité d'interférence et la distinguabilité des chemins).

Inversion

Le concept inversé est une description classique où toutes les propriétés pertinentes peuvent être assignées et mesurées conjointement sans contraintes contextuelles, fournissant des descriptions à la fois corpusculaires et ondulatoires simultanées.

Limite

S'applique aux observables incompatibles et aux descriptions liées à des montages expérimentaux mutuellement exclusifs ; il n'apporte pas de mécanisme dynamique (comme la décohérence) et n'implique pas qu'on ne puisse pas rechercher une théorie unificatrice plus profonde.

Tension sémantique

Étroitement lié mais distinct du principe d'incertitude et de la décohérence : l'incertitude est une borne formelle sur les dispersions d'observables, tandis que la complémentarité insiste sur des manifestations expérimentales incompatibles ; la décohérence est un processus dynamique qui peut rendre une manifestation pratiquement dominante.

Synthèse

La complémentarité est l'idée organisatrice selon laquelle les systèmes quantiques présentent des aspects différents révélés expérimentalement et non simultanément ; comprendre un phénomène exige de préciser le contexte de mesure qui sélectionne l'aspect accessible.