{"id":193,"date":"2007-10-28T08:50:26","date_gmt":"2007-10-28T07:50:26","guid":{"rendered":"http:\/\/www.francois-roddier.fr\/wordpress\/?p=193"},"modified":"2014-11-26T15:29:05","modified_gmt":"2014-11-26T14:29:05","slug":"24-la-caverne-de-platon","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/?p=193","title":{"rendered":"24 &#8211; La caverne de Platon."},"content":{"rendered":"<p>Dans cet article nous ferons un pas de plus vers l\u2019abstraction. Que le lecteur peu port\u00e9 vers les notions abstraites me pardonne. Ce sera mon dernier pas dans ce sens. Je reviendrai ensuite peu \u00e0 peu \u00e0 des notions plus concr\u00e8tes, en d\u00e9crivant ce qui me para\u00eet \u00eatre les cons\u00e9quences mat\u00e9rielles de tout ceci.<\/p>\n<p>J\u2019ai compar\u00e9 (<a href=\"..\/nouveau?p=22\">article 19<\/a>) les flux d\u2019\u00e9nergie au flux d\u2019une rivi\u00e8re. C\u2019est plus qu\u2019une simple m\u00e9taphore. L\u2019\u00e9nergie s\u2019\u00e9coule effectivement comme un fluide, mais dans un espace abstrait ayant un tr\u00e8s grand nombre de dimensions appel\u00e9 l\u2019<a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Espace_des_phases\">espace des phases<\/a>. Tel que nous le percevons,  l\u2019espace dans lequel nous vivons a trois dimensions. Cela veut dire que pour pr\u00e9ciser la position d\u2019un point dans cet espace il faut donner trois nombres ou coordonn\u00e9es, par exemple sa latitude, sa longitude et son altitude. Pour pr\u00e9ciser l\u2019\u00e9tat d\u2019un syst\u00e8me m\u00e9canique, il faut en g\u00e9n\u00e9ral beaucoup plus que trois nombres. La m\u00e9canique newtonienne nous apprend que l\u2019\u00e9volution d\u2019une masse ponctuelle est enti\u00e8rement d\u00e9termin\u00e9e par sa position et sa vitesse. Aux trois nombres donnant sa position, il faut donc ajouter trois autres nombres donnant sa vitesse en grandeur et en direction. Ainsi pour pr\u00e9ciser l\u2019\u00e9tat d\u2019un syst\u00e8me m\u00e9canique limit\u00e9 \u00e0 une seule masse ponctuelle il faut 6 nombres, ce qui veut dire que cet \u00e9tat peut \u00eatre repr\u00e9sent\u00e9 par un point dans un espace \u00e0 6 dimensions. C\u2019est l\u2019espace des phases qui d\u00e9crit l\u2019\u00e9volution d\u2019une masse ponctuelle.<\/p>\n<p>Si l\u2019on consid\u00e8re les atomes d\u2019un gaz comme des masses ponctuelles, et si ce gaz contient N  atomes, son \u00e9tat sera repr\u00e9sent\u00e9 par un point dans un espace des phases \u00e0 6N dimensions. Il est bien entendu impossible de conna\u00eetre les 6N coordonn\u00e9es de ce point. On peut tout au plus mesurer une distribution grossi\u00e8re des vitesses et des temp\u00e9ratures \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du gaz. C\u2019est ce qu\u2019on appelle son \u00e9tat macroscopique. De fa\u00e7on g\u00e9n\u00e9rale, \u00e0 un \u00e9tat macroscopique donn\u00e9 correspond toujours un grand nombre d\u2019\u00e9tats dits microscopiques dont chacun est repr\u00e9sent\u00e9 par un point de l\u2019espace des phases.<\/p>\n<p>L\u2019ensemble de ces points \u00e9volue au cours du temps suivant les lois de la m\u00e9canique, en particulier la loi de conservation de l\u2019\u00e9nergie. Cette loi implique que les trajectoires de ces points sont comparables \u00e0 celles des gouttes d\u2019eau dans une rivi\u00e8re. Un th\u00e9or\u00e8me d\u00fb au math\u00e9maticien fran\u00e7ais <a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Joseph_Liouville\">Joseph Liouville<\/a> nous dit en effet que ces points se d\u00e9placent comme les particules d\u2019un fluide incompressible. Tandis qu\u2019une rivi\u00e8re suit la ligne de plus grande pente, notre fluide incompressible n\u2019a pas de direction privil\u00e9gi\u00e9e vers laquelle se diriger. Que va-t-il faire? Comme une rivi\u00e8re dans une plaine, il va s\u2019\u00e9taler. La rivi\u00e8re y fait des m\u00e9andres. Notre fluide en fait de m\u00eame.<\/p>\n<p>Reprenons l\u2019exemple de notre gaz repr\u00e9sent\u00e9 par un point dans un espace \u00e0 6N dimensions. L\u2019ensemble des points repr\u00e9sentatifs de ce gaz correspondant \u00e0 une m\u00eame \u00e9nergie U  se trouvent sur une \u201chypersurface\u201d de dimension 6N -1. A cause des interactions entre les atomes du gaz, cette hypersurface \u00e9volue au cours du temps. On peut montrer qu\u2019elle \u00e9volue comme la p\u00e2te d\u2019un boulanger qui p\u00e9trit son pain, c\u2019est-\u00e0-dire par repliement et \u00e9tirage successifs. Deux points de la p\u00e2te initialement proches se retrouvent ainsi rapidement \u00e9loign\u00e9s. C\u2019est pourquoi des conditions initiales suffisamment voisines pour \u00eatre indiscernables \u00e0 l\u2019observation, conduisent rapidement \u00e0 des \u00e9volutions tr\u00e8s diff\u00e9rentes, d\u2019o\u00f9 par exemple la difficult\u00e9 des pr\u00e9visions m\u00e9t\u00e9orologiques.<\/p>\n<table width=\"650\" >\n<tr>\n<td><a href=\"http:\/\/www.francois-roddier.fr\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2014\/11\/bifurcation2.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/www.francois-roddier.fr\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2014\/11\/bifurcation2-300x246.jpg\" alt=\"bifurcation2\" width=\"300\" height=\"246\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-194\" \/><\/a><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align:center\">\nBifurcation\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/table>\n<p>Tir\u00e9e du livre de <a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Steven_Strogatz\">Steven Strogatz<\/a> (1), la figure ci-dessus montre une telle surface dans un espace limit\u00e9 \u00e0 trois dimensions. Le param\u00e8tre x  est inobservable. Les param\u00e8tres r  et h  sont les param\u00e8tres observ\u00e9s. On peut les modifier, c\u2019est-\u00e0-dire se d\u00e9placer dans le plan horizontal r, h . Prenons comme exemple le d\u00e9placement indiqu\u00e9 par la fl\u00e8che. Au cours de ce d\u00e9placement les param\u00e8tres r, h  varient de fa\u00e7on continue, tandis que le param\u00e8tre x peut varier de fa\u00e7on discontinue (saut en pointill\u00e9), indiquant un changement brutal et irr\u00e9versible de notre syst\u00e8me. C\u2019est ce que nous avons appel\u00e9 une bifurcation.<\/p>\n<p>La figure ci-dessus correspond \u00e0 un type particulier de bifurcation repr\u00e9sent\u00e9 par la courbe en V trac\u00e9e dans le plan r, h. On doit au math\u00e9maticien fran\u00e7ais <a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Ren\u00e9_Thom\">Ren\u00e9 Thom<\/a> une classification des bifurcations sous le nom de <a href=\"http:\/\/pst.chez-alice.fr\/TCIvarEk.htm\">th\u00e9orie des catastrophes<\/a>, les restructurations brutales de notre syst\u00e8me y \u00e9tant assimil\u00e9es \u00e0 des catastrophes. En \u00e9voluant avec le temps, la surface repr\u00e9sent\u00e9e sur la figure va continuer \u00e0 se replier sur elle-m\u00eame formant une stucture fractale (<a href=\"http:\/\/www.comite83.org\/agora_astronome?p=19\">(article 18)<\/a>). Les plis successifs de cette surface engendrent les cascades de bifurcations que nous venons d\u2019\u00e9tudier. <\/p>\n<p>Ainsi le monde observ\u00e9 ressemble \u00e9trangement aux ombres projet\u00e9es par le feu sur la paroi de la <a href=\"http:\/\/virtualistes.org\/platon.htm\">caverne de Platon<\/a>. Pour comprendre le monde, il faut \u00eatre capable de reconstituer ce qui se passe dans cet immense espace des phases que nous venons de d\u00e9crire. La m\u00e9canique statistique nous aide \u00e0 le faire gr\u00e2ce aux lois des grands nombres.<\/p>\n<p>(1) Steven H. Strogatz, Non-linear dynamics and chaos, Westview Press, Perseus, 1994.<\/p>\n<p>Liens internet:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Espace_des_phases\">http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Espace_des_phases<\/a><br \/>\n<a href=\"\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Joseph_Liouville\">http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Joseph_Liouville<\/a><br \/>\n<a href=http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Steven_Strogatz\">http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Steven_Strogatz<\/a><br \/>\n<a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Ren\u00e9_Thom\">http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Ren\u00e9_Thom<\/a><br \/>\n<a href=\"http:\/\/pst.chez-alice.fr\/TCIvarEk.htm\">http:\/\/pst.chez-alice.fr\/TCIvarEk.htm<\/a><br \/>\n<a href=\"http:\/\/virtualistes.org\/platon.htm\">http:\/\/virtualistes.org\/platon.htm<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Dans cet article nous ferons un pas de plus vers l\u2019abstraction. Que le lecteur peu port\u00e9 vers les notions abstraites me pardonne. Ce sera mon dernier pas dans ce sens. Je reviendrai ensuite peu \u00e0 peu \u00e0 des notions plus concr\u00e8tes, en d\u00e9crivant ce qui me para\u00eet \u00eatre les cons\u00e9quences mat\u00e9rielles de tout ceci. 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