La théorie du Chaos - Experimentarium

La théorie du Chaos
O
livier Sapin est
chercheur en
mathématiques au
laboratoire de
physique de
l’Université de
Bourgogne. Son travail
consiste à comprendre
et à adapter de
nouvelles théories
mathématiques pour
répondre à des
problèmes de physique
théorique.
En particulier, il étudie le domaine de la physique qui décrit le comportement
des atomes, des électrons ou encore de la lumière: la mécanique quantique.
Olivier Sapin tente d’adapter la théorie du chaos aux particules dont le
comportement obéit aux lois de la physique quantique.
« La théorie du chaos, c’est la théorie qui cherche de l’ordre dans le désordre!»
Olivier Sapin
Experimentarium
La théorie du chaos est l’étude des systèmes qui ont une évolution extrêmement
complexe et qui paraissent désordonnés. Cette théorie fut développée à
partir des années soixante, lorsque Edward Lorenz montra le caractère
chaotique de l’atmosphère terrestre. Ce météorologue avait construit un modèle
mathématique simple pour prédire le déplacement des grandes masses d’air
dans l’atmosphère. En faisant des simulations sur son ordinateur, il s’aperçut
qu’une modification infime des données initiales pouvait changer radicalement
l’évolution météorologique. Lorenz venait de mettre en évidence l’une des
principales caractéristiques du chaos : l’extrême sensibilité aux conditions
initiales.
Dans les mesures des physiciens et les simulations sur ordinateur, les
erreurs d’approximations sont inéluctables. L’évolution au cours du temps
d’un système chaotique est donc imprévisible à long terme, même si son
comportement est déterminé par des lois connues.
L’observation de ces phénomènes marqua la fin du dogme de la physique
postulant que « tout peut se calculer ».
Cependant la science n’est pas restée impuissante face à de tels phénomènes.
Pour comprendre les systèmes chaotiques, les scientifiques ont changé
d’approche en étudiant le comportement global des trajectoires. Ils découvrirent
qu’il peut exister un ordre sous-jacent au désordre apparent du chaos.
Deux pendules identiques, lancés en même temps, du «même endroit», ont finalement deux comportements très différents...
Applications
La théorie du chaos intervient pour l’étude du système solaire, de la
météorologie, de l’écoulement de l’eau, du rythme cardiaque, de la variation
des populations animales, des cours de la bourse et même de l’apprentissage
humain.
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