La science normale, cette activité consistant comme nous venons de le voir à résoudre des énigmes, est une entreprise fortement cumulative qui réussit éminemment à remplir son but : étendre régulièrement, en portée et en précision, la connaissance scientifique. À tous ces points de vue, elle correspond très exactement à l’image la plus courante que l’on se fait du travail scientifique. Nous n’y voyons pourtant pas figurer l’un des éléments habituels de l’entreprise scientifique. La science normale ne se propose pas de découvrir des nouveautés, ni en matière de théorie ni en ce qui concerne les faits, et, quand elle réussit dans sa recherche, elle n’en découvre pas. Pourtant la recherche scientifique découvre très souvent des phénomènes nouveaux et insoupçonnés, et les savants inventent continuellement des théories radicalement nouvelles. […]

 La découverte commence avec la conscience d’une anomalie, c’est‑à‑dire l’impression que la nature, d’une manière ou d’une autre, contredit les résultats attendus dans le cadre du paradigme qui gouverne la science normale. Il y a ensuite une exploration, plus ou moins prolongée, du domaine de l’anomalie. Et l’épisode n’est clos que lorsque la théorie du paradigme¹ est réajustée afin que le phénomène anormal devienne attendu. L’assimilation d’un nouveau type de faits est donc beaucoup plus qu’un complément qui s’ajouterait simplement à la théorie et, jusqu’à ce que le réajustement qu’elle exige soit achevé – jusqu’à ce que l’homme de science ait appris à voir la nature d’une manière différente –, le fait nouveau n’est pas tout à fait un fait scientifique.

 […] Bien que le monde ne change pas après un changement de paradigme, l’homme de science travaille désormais dans un monde différent. […] Il n’est pas possible de réduire ce qui se passe durant une révolution scientifique à une réinterprétation de données stables et indépendantes.

 La physique classique décrit parfaitement notre environnement quotidien, mais devient inopérante à l’échelle microscopique des atomes et des particules. Les scientifiques doivent alors utiliser la mécanique « quantique » pour laquelle les quantités de matière ou d’énergie échangées ne peuvent plus prendre n’importe quelles valeurs mais seulement des valeurs discrètes ou « quanta ».

 Par ailleurs, la physique classique décrit différemment un corpuscule (atome, particule) et une onde (lumière, électricité) tandis que la mécanique quantique ne les distingue plus. Pour elle, un photon, un électron ou même un atome sont à la fois une onde et un corpuscule.

 Une onde‑corpuscule peut se trouver dans une superposition d’états qui est une sorte de potentialité de tous ses états possibles. Un objet quantique peut ainsi avoir des probabilités différentes d’être ici ou là et on ne peut être certain qu’il est en un seul lieu que lorsqu’on effectue une mesure. Le processus de mesure impose à l’onde-corpuscule un état bien défini.