A la fin du 19ème siècle, la physique dite classique formait un tout cohérent qui suffisait à expliquer la plupart des phénomènes physiques observés notamment de l’échelle macroscopique à l’échelle céleste. Les lois de Newton régissent le mouvement des corps tandis que le rayonnement est décrit par la théorie de Maxwell de l’électromagnétisme (dès 1865) intégrant la notion de champs introduite par Faraday. La thermodynamique formalisée par Clausius (1850) puis la physique statistique introduite par la théorie cinétique des gaz de Maxwell et Botzmann explique le comportement et l’évolution de systèmes physiques composés d’un très grand nombre de particules.
L’idée selon laquelle la matière est composée de constituants premiers de très petite taille appelés atome (a exprime la négation en grec et tomos sécable) au regard de la matière à son échelle macroscopique remonte à l’antiquité grecque (Démocrite). Cependant cette hypothèse n’avait aucun fondement expérimental et correspondait à une manière conceptuelle d’appréhender la matière en constituants premiers. L’hypothèse atomique chemine du 18ème au 19ème siècle notamment par les travaux de la chimie pour être confortée par la théorie cinétique des gaz dans laquelle des grandeurs physiques macroscopiques en nombre limité telles que la pression, la température et le volume sont le reflet des caractéristiques des mouvements chaotiques des particules individualisées (atomes, molécules) qui composent le gaz. Ces particules étaient trop petites pour être vues. C’est bien les grands nombres (chocs par seconde) relatifs à ces particules qui produisent des effets macroscopiques mesurables tout en masquant le caractère fondamental individuel d’une particule constituant le gaz.
Malgré la conviction de l’existence des atomes, il a fallu attendre le début du 20ème siècle pour voir publier les premières propositions de modèle d’atomes par Joseph John Thomson (découverte de l’électron en 1897 et prix Nobel en 1906) Jean Perrin (modèle planétaire de l’atome et prix Nobel en 1926).
A la fin du 19ème siècle, l’étude des échanges d’énergie entre la matière et le rayonnement produit l’hypothèse de la quantification des échanges d’énergie produit par Planck en 1900.
Les travaux d’Einstein (quantification de l’énergie électromagnétique et prix Nobel en 1921) notamment sur l’effet photoélectrique, de Niels Bohr (quantification de Bohr et prix Nobel en 1922) puis de Louis de Broglie (longueur d’onde de la matière et prix Nobel en 1929), d’Erwin Schrödinger (équation d’évolution temporelle et prix Nobel en 1933), de Wolfgang Pauli (principe d’exclusion de Pauli et prix Nobel en 1945) et de Max Born (interprétation probabiliste du module au carré de la fonction d’onde et prix Nobel en 1954) établirent les bases d’une théorie nouvelle connue aujourd’hui sous le nom de mécanique quantique (ou physique quantique).
L’échelle des expériences et phénomènes décrit par la physique quantique est celle de l’atome, de la molécule ou plus petit (échelle sub-atomique). La matière étant constituée d’atomes, toute la physique fondamentale découle plus ou moins directement des concepts fondamentaux de la physique quantique.
Le terme quantique se dit de ce qui se rapporte aux quanta [1] pluriel du mot quantum exprimant à la fois une quantité déterminée et également la plus petite quantité physique susceptible d’être échangée.
Il est parfois tentant d’assimiler la théorie classique à l’étude des objets de l’infiniment grand à l’échelle macroscopique et de limiter la nécessité de la théorie quantique à l’étude de phénomènes "exotiques" ayant lieu à l’échelle microscopique. Cette idée abusivement simplificatrice irait à l’encontre de ce qu’est la place de la physique quantique dans notre monde moderne aussi bien au travers d’objets et de technologies courantes (lasers, transistors, supraconducteur) qu’au travers d’instruments de diagnostic et d’investigation modernes (RMN [2], RPE [3], IRM [4], microscope à effet Tunnel pour ne citer que les plus connus).