Cat1 | Dr. Goulu

Un temps pour l'éternité

Sun, 19 Aug 2018 00:00:00 +0000

Frédéric Leclerc m’a fait parvenir un exemplaire de son livre tout neuf consacré au . Petit par la taille (80 pages + les 25 pages de l’article qui l’a motivé ), ce livre est une remarquable synthèse de l’état de la recherche sur la nature du temps, que l’auteur préfère nommer la .

“Aficionado de cosmologie déguisé pour la circonstance en chroniqueur scientifique”, Frédéric Leclerc s’adresse à ses amis lecteurs en les tutoyant et les emmène dans sa propre quête au travers des scientifiques contemporains qui l’ont marqué, principalement , , , (qui a en grande partie ) (dont j’ai ), Sir (celui des et d’un nombre incroyable d’autres choses), ( grâce à qui j’avais découvert le concours fxQi sur ) et (dont l’essai a gagné ce concours).

Inutile de dire que je me suis retrouvé dans la curiosité de Frédéric Leclerc pour le temps et dans certains points de vues tirés de lectures communes :

que les cosmologistes sont pour la plupart des gens non seulement remarquables au plan scientifique, mais aussi des communicateurs accessibles
que la semble sans issue, et que la devrait prendre le relais…
que des expériences comme celle du ou celle mentionnée dans montrent que le temps “microscopique” ne correspond pas à notre perception du temps à notre échelle
que le temps “macroscopique” a un lien intime avec la . Pour ma part, plus j’y pense plus je me dis que notre mesure du temps en secondes pourrait être à la “nature du temps” ce que la est à la , et qu’il y ait un zéro absolu du temps…

Pourtant, je n’ai pas vraiment réussi à voir si Frédéric Leclerc est , ce qui serait normal vu l’importance de la mécanique quantique dans son livre, ou plutôt comme je persiste à l’être sous l’influence de notre compatriote commun, Albert Einstein. Car comme dans d’autres textes inspirés par la mécanique quantique, je trouve que la Relativité est traitée un peu légèrement dans “Un temps pour l’éternité”. Il ne me semble un peu rapide de dire que puisque le temps dépend de l’observateur, il n’y a pas de temps absolu, donc que le temps n’existe pas mais “émerge” d’autres notions. Le livre mentionne pourtant la possibilité de qui me semble injustifiables sans admettre une forme d’ dans lequel le passé existe au même titre que le présent, mais surtout que le futur.

Mais peut-être que je me trompe et que nos positions sont plus proches, car il y a cette phrase:

La temporalité a pour effet de continuellement transformer directement le futur en passé sans jamais s’arrêter par la case présent.

ce qui est assez proche de mon intuition actuelle (qui ne vaut certainement pas tripette, comme très souvent les intuitions en physique), selon laquelle le présent serait une sorte de transition de phase entre un futur “gazeux”, probabiliste et quantique et un passé “solide”, déterministe et relativiste. C’est le point de vue “No Futuriste” du “ ”

Mais trêve de philosophie, le livre de Frédéric Leclerc se “concentre sur la physique, celle qu’on qualifie de théorique… avant-gardiste, corsée, musclée, aérienne, téméraire, exigeante, surprenante, bousculante, rêveuse et lumineuse”. Malgré un discours très clair et des notes détaillées sur les théories et expériences mentionnées, il y a quand même des passages difficiles dans le livre, qui ne se destine probablement pas au néophyte complet, mais plutôt aux personnes ayant déjà une bonne culture générale en physique. A ceux-là, ou aux néophytes qui ne veulent plus l’être, je conseille vivement ce livre.

En passant, si Frédéric Leclerc peine à situer la position de Sean Carroll, je le vois un peu comme un provocateur depuis son article dans lequel il fait “émerger” l’espace du temps, alors que plusieurs articles font le contraire. Le message sous-jacent me semble être : avec un bon niveau en maths, on peut sans trop de difficultés créer des univers théoriques, mais ça ne leur donne aucune légitimité en physique. Je continue à penser qu’en définitive, ce seront des expériences qui nous diront ce qu’est le temps.

Sinon, j’ai adoré la remarque de à propos du refus de de toucher le million de dollars pour avoir résolu la :

Avec moi, il ne faut pas toucher à Perelmann. Tout le monde peut refuser un million de dollars, moi aussi je peux le faire, mais démontrer la Conjecture de Poincaré, alors ça ! …

J’ai aussi écouté , conseillé dans le livre pour toucher l’éternité, mais bien que j’adore la guitare, c’est trop calme pour moi. Je vois plutôt l’éternité comme “ ” de Van Halen : une séquence d’étapes explosives, bruyantes, un rythme si rapide qu’on le perçoit à peine à travers le chaos , puis une envolée vers la complexité, puis tout s’éteint dans un froid grave, et le silence…

Frédéric m’a aussi envoyé par mail deux articles de [4,5] que j’ai lus, mais pas encore pleinement digérés. Notamment le second, qui quantifie les systèmes dynamiques (ma spécialité dans une autre vie) avec un point de vue qui me semble venir de l’informatique théorique. Quand la digestion sera terminée, on en reparlera ici, promis.

Merci Frédéric !

Références :

Frédéric Leclerc (2018) : Un temps pour l’éternité. Éd livre, 2018, ISBN: 978-2414258000.
A Connes and C Rovelli (1994) : . Dans: Class. Quantum Grav., vol. 11, no. 12, p. 2899–2917, 1994, ISSN: 1361-6382.
ChunJun Cao and Sean M. Carroll and Spyridon Michalakis : . Dans: Phys. Rev. D, vol. 95, no. 2, 2017, ISSN: 2470-0029.
. Springer International Publishing, 2017, ISBN: 9783319686554.
Nicolas Gisin : . Dans: Erkenntnis, vol. 86, no. 6, p. 1469–1481, 2021, ISSN: 1572-8420.

Le Théorème de Noether a un siècle

Sat, 23 Jun 2018 00:00:00 +0000

Emmy Noether

Il y a pile un siècle, en 1918, la mathématicienne Emmy Noether publia un résultat si important pour la physique qu’Einstein le qualifia de “monument de la pensée mathématique”.

En deux mots, le théorème de Noether relie les lois de conservation à la symétrie des lois de la physique.

Les lois de conservation

Depuis quelques siècles, les scientifiques se sont aperçus que certaines propriétés d’un système physique restent constantes lors de ses transformations, donnant naissance à autant de .

La plus connue est certainement le :

… car rien ne se crée, ni dans les opérations de l’art, ni dans celles de la nature, et l’on peut poser en principe que, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant et après l’opération ; que la qualité et la quantité des principes est la même, et qu’il n’y a que des changements, des modifications.

mais il n’est pas exact. Il semblait très valable jusqu’à la découverte de la radioactivité et de la relativité, qui permettent à la masse de varier. Mais en y incorporant le fameux E=m.c² , c’est devenu le fameux principe de .

Le principe de conservation de la est encore plus ancien, déjà mentionné par Galilée au XVIIème siècle. On l’appelle plutôt “ actuellement : en l’absence de forces, les corps tendent à poursuivre leur trajectoire en ligne droite, à vitesse constante.

Le principe de est encore moins intuitif, mais tout aussi réel:

A ces trois lois de la mécanique classique s’ajoutent la et celle du en électromagnétisme, et en physique des particules, la et celles du et du décrivent les transformations “autorisées” des particules.

Ce paragraphe, mais aussi le jargon courant des physiciens, mélange allègrement les notions de “ ” et de “ ”. C’est un premier effet du théorème de Noether : historiquement un principe est une “loi apparente qu’aucune expérience n’a invalidée jusque-là bien qu’elle n’ait pas été démontrée.” Mais justement, Emmy Noether a démontré que ces principes découlent de la symétrie, et peuvent donc être considérés comme des lois.

La symétrie en physique

En mathématiques, la est une notion : elle inclut toutes les transformations qui préservent la “structure” d’un objet. En géométrie, les translations et rotations sont aussi des symétries, et comme l’avait pressenti en 1894, cette notion peut être étendue à la physique :

Je pense qu’il y aurait intérêt à introduire dans l’étude des phénomènes physiques les considérations sur la symétrie familières aux cristallographes.
\[…\]
Les physiciens utilisent souvent les conditions données par la symétrie, mais négligent généralement de définir la symétrie dans un phénomène.
\[…\]
Deux milieux de même dissymétrie ont entre eux un lien particulier, dont on peut tirer des conséquences physiques.

En effet, une symétrie correspond mathématiquement à un , qui est une généralisation d’une d’un ensemble dans lui-même. Quand cet ensemble est l’ , on retrouve les symétries géométriques, mais on peut aussi considérer comme ensemble le champ électrique ou l’ dans lequel les définissent des symétries.

Ainsi par exemple la “symétrie par translation dans le temps” est la façon scientifique de dire que si on ne lui fait rien subir pendant une seconde, une patate reste une patate.

Emmy et son théorème

Née en 1882, est la fille du mathématicien , très connu alors. Très douée, elle renonce à devenir enseignante de français ou d’anglais pour étudier les maths. Après une thèse en 1907, elle travaille bénévolement à l’Université d’Erlangen car les femmes ne peuvent y obtenir un poste. Repérée par LE (né à …), elle le rejoint à l’Université de Göttingen (où là non plus, elle n’est pas acceptée comme professeur(e)…) en 1915.

En fait Hilbert l’a invitée pour profiter de son expertise en pour l’aider à éclaircir certains aspects mathématiques de la d’Einstein, publiée également en 1915. Hilbert avait remarqué la relativité semblait violer le principe de la conservation de l’énergie, l’énergie gravitationnelle pouvant elle-même créer une force d’attraction*. Noether fournit une explication de ce paradoxe, et développa à cette occasion son fameux qu’elle en 1915, mais ne publia qu’en 1918 .

À la réception de son travail, Einstein écrivit à Hilbert :

J’ai reçu hier de Mademoiselle Noether un article fort intéressant sur les invariants. J’ai été impressionné par le degré de généralité apporté par cette analyse. La vieille garde à Göttingen devrait prendre des leçons de Mademoiselle Noether ; elle semble maîtriser le sujet !

Après ça, elle a finalement été nommée , mais toujours pas professeur(e) …

Alors que dit-il finalement, ce fameux théorème ? Il dit :

À toute transformation infinitésimale qui laisse le d’un système invariant à une dérivée temporelle totale près correspond une grandeur physique conservée.

Autrement dit : si une transformation ne change pas les lois de la physique (qui peuvent s’écrire sous la forme d’un **), alors il existe une valeur mesurable qui reste constante quelle que soit cette transformation.

Le théorème de Noether démontre donc mathématiquement l’équivalence entre le fait que les lois de la physique restent constantes selon certaines transformations et l’existence de lois de conservation correspondantes !

Par exemple, puisque nous pouvons faire des expériences qui donnent le même résultat quelle que soit notre orientation dans l’espace (c’est le cas car l’espace est , alors il existe une grandeur qui se conserve lorsqu’un système est en rotation. Cette grandeur bien connue des patineuses est le

Voici toutes les lois de conservation et leurs symétries correspondantes:

Propriété du	Symétrie	Invariant
Espace homogène	Invariance par dans l’espace	Conservation de l’ ,
Espace isotrope	Invariance par rotation dans l’espace
Système indépendant du temps	Invariance par translation dans le temps (les lois sont les mêmes tout le temps)
Pas d’identité propre des particules	Permutation de particules identiques	,
Pas de référence absolue pour la phase des particules chargées	Invariance par changement de phase	Conservation de la

L’héritage

Chassée par les nazis, Emmy Noether a poursuivi sa carrière aux Etats-Unis où elle décède en 1935 déjà, à 53 ans, des suites d’une opération. Elle n’a donc pas vu la notoriété de son résultat augmenter spectaculairement dès les années 1970. Comme souvent, il faut quelques temps aux travaux géniaux pour être reconnus :

Nombre de mentions d’Emmy Noether dans la littérature (Google NGrams)

C’est que le théorème de Noether est devenu un outil fondamental de la physique théorique, non seulement à cause de l’éclairage qu’il apporte aux lois de conservation, mais aussi comme une méthode de calcul effective. De plus, il facilite l’étude de nouvelles théories : si une telle théorie possède une symétrie, le théorème garantit l’existence d’un invariant, lequel doit être expérimentalement observable.

Pour “la vie de tous les jours” la leçon à retenir est qu’Emmy Noether a démontré que ! “L’énergie pure”, ça n’existe pas. L’ est juste un nombre qui reste constant lors de toutes les transformations possibles d’un système, et ce nombre existe parce que les lois de la physique ne varient pas dans le temps (= “invariance par translation dans le temps”).

Voilà donc une 4ème et excellente raison de et à tous les doux rêveurs de systèmes “surunitaires” qui produiraient (conditionnel) plus d’énergie qu’ils en consomment (présent):

Si ! Le est démontré depuis un siècle, et par une dame en plus !

Notes :

* j’ai repris plusieurs passages de n’ayant pas pu mieux dire…

** le théorème de Noether a été “facilement” étendu aux plus utilisés en mécanique quantique, physique statistique etc.

Références

Lavoisier, Traité élémentaire de chimie , 1789
Pierre Curie, « Sur la symétrie dans les phénomènes physiques : Symétrie d’un champ électrique et d’un champ magnétique », Journal de Physique théorique et appliquée, 3e série, vol. 3,‎ septembre 1894, p. 393-417 DOI>
Noether, E.. “Invariante Variationsprobleme.” Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse 1918 (1918): 235-257. .
Kosman-Schwarzbach, Y. (2004). Les théorèmes de Noether : invariance et lois de conservation au XXe siècle (avec une traduction de l’article original : “ Invariante Variationsprobleme ”). _Book. Éd. de l’École polytechnique. Retrieved from
Noether, E., & Tavel, M. A. (2005). Invariant Variation Problems. DOI>
Kosmann-Schwarzbach, Y. (2011). The Noether Theorems. (J. Z. Buchwald, J. L. Berggren, C. Fraser, T. Sauer, & A. Shapiro, Eds.), _Book. Springer.DOI>
Philippe Etchecopar, “Emmy Noether, mathématicienne (1882-1935)”
Irène, “ ” sur Podcast Science

Bon anniversaire, Richard Feynman!

Fri, 11 May 2018 00:00:00 +0000

aurait eu 100 ans aujourd’hui. Il aurait pu devenir un spécialiste des fourmis, un percussionniste renommé ou un peintre fameux dans les bordels californiens , mais il a préféré la physique.

Du projet Manhattan à la commission d’enquête sur l’accident de la navette spatiale Challenger en passant par le prix Nobel de physique en 1965, la vie de Feynman à été remplie de contributions de très haut niveau.

Mais Feynman était aussi un vulgarisateur scientifique passionné et passionnant. J’ai traduit en français , sa conférence sur la science et sa pédagogie, et , sa vision prémonitoire de la miniaturisation.

Pour ses 100 ans je voulais lui+vous offrir la traduction d’un interview où il est très emprunté pour répondre à une question apparemment toute simple pour un physicien de son niveau : pourquoi deux aimants se repoussent.

Mais je n’ai pas eu le temps de la terminer… Ça viendra dans les prochains jours…

Il y explique que les questions commençant par “pourquoi” sont difficiles car la réponse dépend énormément de ce que la personne posant la question connait déjà. Et que si on n’a pas étudié la physique, on ne peut que comprendre des réponses fausses comme “c’est comme s’il y avait un bloc de caoutchouc entre les deux”. Dans ces conditions il préfère ne pas répondre à la question.

J’ai été très troublé en voyant cette interview : quoi ? Le grand Feynman refuse de répondre à une simple question sur les aimants ? Et puis j’ ai trouvé qu’il était courageux de préférer passer pour un incapable que de donner une réponse fausse car trop vulgarisée.

Une bonne leçon de plus. Merci Richard !

Références :

Richard Feynman (2000) : Vous voulez rire, monsieur Feynman !, Odile Jacob, 2000, ISBN: 978-2738107879.

La fonction dont la réciproque est sa dérivée

Sun, 11 Mar 2018 00:00:00 +0000

Quora, c’est vraiment bien. Je ne regrette pas d’y être que sur ce blog ces temps-ci. Il y a beaucoup de questions de niveaux très variés, mais les plus intéressantes sont évidemment celles dont on ne trouve pas la réponse facilement sur le web ou Wikipédia. Et parfois, par la magie d’internet, une collaboration efficace et désintéressée débouche sur une réponse vraiment originale.

Par exemple:

, mathématicien a très bien résumé mon propre sentiment “Cette question est géniale ! J’ai aucune idée si c’est possible ou pas…”

Puis il a posé le problème en langage mathématique :

Soit $f$ une fonction dérivable définie sur un $U$ de $\mathbb R$ de $g$. Supposons que $g = f’$, on a $f’(f(x)) = x$ pour tout $x\in U$.

En développant il arrive à l’équation que doit satisfaire la fonction $f : x^3 = x^2+f'(f'(x))(f(x)-f'(x))$, mais “ne voit pas trop quelle fonction vérifie ça”.

Là dessus passe la nuit sur ce problème avec la collaboration d’une mystérieuse “drama

\[list\]

” et :

$$f(x) = \left(\frac{1}{\varphi}\right)^{\frac{1}{\varphi}} x^\varphi$$

définie de $\mathbb R^+$ dans $\mathbb R^+$, où $\varphi = \frac{1+\sqrt 5}{2}$ est le !

On a bien $g(x) = \varphi^{\frac{1}{\varphi^2}} x^{\frac{1}{\varphi}}$, et $f'(x) = \left(\frac{1}{\varphi}\right)^{\frac{1}{\varphi}}\varphi x^{\varphi-1} = \varphi^{\frac{\varphi-1}{\varphi}} x^{\varphi-1}$

C’est là que le nombre d’or aide grâce à la célèbre relation : $\varphi -1 = \frac{1}{\varphi}$. En l’introduisant, on obtient $f'(x) = \varphi^{\frac{1}{\varphi^2}} x^{\frac{1}{\varphi}} = g(x)$

Un autre Quoriste, , est parvenu au même résultat quasi simultanément, :

Je me suis dit : sachant que la réciproque d’une fonction puissance est une autre puissance, et que sa dérivée est encore proportionnelle à une autre puissance, un truc genre $f(x) = a.x^n$ a des chances de marcher. Après il n’y a plus qu’à faire les calculs : la réciproque est $(x/a)^{1/n}$ et la dérivée est $n.a x^{n-1}$. D’où $1/n = n-1$, donc n est le nombre d’or $n= \varphi = (1+\sqrt{5})/2$ ou son conjugué algébrique $(1-\sqrt{5})/2$, et $n.a=a^{-1/n}$ soit $n = a^{-n}$ et $a = n^{-1/n}$.

En revanche, je ne vois pas d’autre genre de fonctions dont la dérivée et la réciproque appartiennent à la même classe générale.

Alors, y’a-t-il d’autres solutions ?

, chercheur au CNRS, estime que la question est trop pointue pour Quora (peut-être, mais ce n’est pas évident à première vue) et indique une conversation sur MathOverflow intitulée

On y trouve de José Hernandez Santiago qui:

fournit la référence du problème original : “ in Elementary Problems”, 1968, The American Mathematical Monthly vol: 75(7) page 779 DOI> . Il semblerait que soit une mine de jolis problèmes de maths depuis quelques décennies…
démontre qu’il n’y a pas d’autres solutions, mais la démonstration dépasse mon modeste niveau…

Ce n’est pas grâce à cette question que j’ai reçu le badge “meilleur auteur 2018” sur Quora puisque je n’y ai pas contribué, mais cette petite histoire m’a convaincu que Quora est un site “sain” et constructif. J’y retourne …

Combien de marée

Tue, 15 Aug 2017 00:00:00 +0000

Cet été, les Goulus ont exploré le pays des grandes marées : la Bretagne et la Normandie. Notre périple a d’ailleurs commencé aux , un des rares endroits au monde où l’amplitude des marées peut atteindre 14 m, changeant le paysage de manière spectaculaire en quelques heures. Devant un tel spectacle on ne peut que se demander “mais comment donc est-ce possible” ?

Iles Chausey à pleine mer et à basse mer . Photos d’Éric Guillemot extraites du livre “Marée basse”

Les marées pour les nuls.

Le mécanisme des est habituellement expliqué comme ceci :

L’attraction de la Lune déforme les océans en créant une “bosse d’eau” dans la région qu’elle survole. Comme la Terre tourne sur elle-même en 24h et que la Lune tourne autour de la Terre en 27 jours, la Lune repasse au dessus de la même région* toutes les 24h et 50 minutes environ.
Mais puisque la Terre est ronde** et que le système Terre+Lune tourne en réalité autour d’un centre de gravité qui n’est pas au centre de la Terre, la force centrifuge crée une deuxième bosse à l’opposé de la première, ce qui fait qu’il y a deux marées par jour, plus précisément toutes les 12h et 25 minutes environ. On appelle cette marée “semi diurne lunaire”, notée M2 (M pour Moon)
L’attraction du Soleil crée aussi deux bosses plus petites***, là où le Soleil est au zénith (forcément à midi) et au (à minuit), donc avec une période de 12h. C’est la “semi-diurne solaire”, S2
Comme ces deux périodes sont proches, la somme des marées M2+S2 varie avec les phases de la Lune. En effet, à la Nouvelle Lune, la Lune est approximativement alignée dans la direction du Soleil, à la Pleine Lune elle est alignée à l’opposé du Soleil, et aux quartiers elle est dans une direction perpendiculaire à celle du Soleil, donc M2 et S2 sont en opposition de phase et leur effet se soustrait plutôt que de s’additionner:

illustration SHOM

Comme la Lune ne tourne pas autour de la Terre dans le plan de l’ , que l’axe de la Terre est incliné, et que les orbites de la Terre et de la Lune ne sont pas des cercles mais des ellipses, d’autres phénomènes astronomiques à longue période viennent encore moduler ceci, produisant par exemple les grandes marées d’équinoxe .

Tout ceci a été expliqué par le grand en 1687 déjà dans son génial livre sur la gravitation universelle.

En réalité, c’est plus compliqué …

Il y a juste un léger détail : ça ne colle pas du tout à la réalité ! Il y a notamment deux gros problèmes :

Selon Newton, quand la Lune est à son point le plus haut dans le ciel ce devrait être la pleine mer. Mais en réalité, à ce moment là c’est plutôt la marée basse !
Les amplitudes des ondes M2 et S2 calculées par Newton valent respectivement 34 cm et 16 cm . Son modèle n’explique donc pas les marées supérieures à 50 cm, sans parler de celles de plus de 10 mètres …

En 1747, **** se pose une question qui survient tout naturellement lorsqu’on se balance dans sa baignoire : quelle est la des océans ? Il la calcule comme si la Terre n’avait aucun continent et était recouverte d’un océan d’une profondeur uniforme de 4000m, et trouve une période d’environ 23 heures. Or nous avons vu que S2 force l’océan à osciller avec une période plus courte, de 12h25. Dans un tel cas, comme très bien expliqué dans , l’oscillation se produit en sens inverse de l’excitation, ce qui résout le premier problème.

résolut le second dans son “Traité de Mécanique Céleste” en 1799. Le modèle “statique” de Newton considère que l’eau de l’océan se dilate verticalement, se gonfle quasi instantanément pour former les “bosses”. C’est évidemment faux pour l’eau des marées qui se déplace à la surface des océans en créant des courants. Mais la vague de d’Alembert n’est pas possible non plus car elle devrait se déplacer de 40000km en 23h soit à environ 1700 km/h. Laplace considère les marées comme un phénomène “dynamique” : l’attraction de la Lune et du Soleil excitent la surface de l’océan en créant des vagues qui se propagent, rebondissent contre les côtes, et se combinent pour provoquer à certains endroits d’énormes marées par .

Le modèle dynamique

L’animation ci-dessous montre comment la marée se propage réellement dans les océans du monde :

Remarquez qu’il n’y a PAS de “bosses” et de “creux” espacés régulièrement de 90° ! Il faut bien retenir que l’explication de Newton décrit correctement les forces qui excitent l’océan, mais pas du tout sa réponse dynamique qui donne l’amplitude des marées.

La figure ci-dessous est une autre représentation de ceci :

Amplitude et phase de la marée M2 selon mesures Topex Poseidon.
image CC Wikipedia

On voit qu’il y a très peu d’endroits sur Terre (en noir) où les marées dépassent 1m30, mais aussi qu’il y a des endroits où les marées sont quasi nulles (en bleu foncé). Ce sont d’une part des mers fermées comme la Méditerranée ou la mer des Caraïbes qui ne sont pas assez vastes pour qu’un phénomène de résonance s’établisse, et d’autre part les . Ces “nœuds” de la vibration des océans se trouvent à plusieurs exemplaires dans le Pacifique et l’Atlantique, mais curieusement près des côtes de l’Indien. Entre ces nœuds sont tracées les qui indiquent les lieux où les pleine mers ont lieu simultanément.

Comment calculer les marées

La mésaventure du “débutant” de ma photo fait rigoler, mais les rois européens riaient moins lorsqu’un vaisseau revenant chargé de richesses d’une de leurs colonies se fracassait sur des rochers invisibles à cause de la marée. Ils ont vivement encouragé leurs scientifiques à trouver une solution, mais la prédiction de la marée est un problème très difficile.

Comme on l’a vu, la marée en un endroit donnée est influencée par la forme des côtes à 10'000 km de là, le relief des fonds marins qui freine les courants, la direction des vents dominants qui peut amplifier le flux et freiner le reflux ou vice-versa etc.. Pour prédire correctement la marée, on doit avoir recours à pour obtenir le de la marée à cet endroit à partir de sur de longues périodes.

(source )

A Brest par exemple on connait désormais plus d’une centaine de fréquences et harmoniques de la marée que l’on additionne pour au millimètre près !

Aujourd’hui on fait ça sur n’importe quel ordinateur, mais en 1873 c’était si important que himself avait construit cette au Centre de l’Univers, Londres :

Les trains d’engrenages en bas déplacent verticalement des poulies au rythmes des 15 harmoniques les plus importantes, et la ficelle serpentant entre ces poulies effectue l’addition.

L’énergie marémotrice

L’ datant de 1966 et quelques nouveaux notamment tentent d’utiliser l’ pour produire de l’électricité. C’est très bien, mais il ne faut pas oublier que les fortes marées (et leurs courants) sont produits par un phénomène de résonance qui accumule une puissance relativement faible fournie par la mécanique céleste. En absorbant de l’énergie à certains endroits on risque de modifier les marées, et à l’extrême d’amortir carrément la résonance en créant de nouveaux points amphidromiques…

Car le potentiel n’est pas aussi élevé que l’on peut croire:

L’ordre de grandeur de l’énergie naturellement dissipée annuellement par les marées est évalué à 22 000 TWh soit l’équivalent de la combustion de moins de 2 . Ce chiffre est à comparer à la consommation d’énergie de l’humanité, de l’ordre de 10 Gtep .

Seule une fraction de l’énergie des marées étant récupérable, l’énergie marémotrice ne pourra fournir, à l’avenir, qu’une faible part des besoins mondiaux.
\[[Wikipedia](https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_mar%C3%A9motrice#Potentiel_de_l.27.C3.A9nergie_mar.C3.A9motrice)\]

Les marées solides

Newton avait un peu trop simplifié les marées océaniques, mais pour le reste il avait raison : la Lune et le Soleil déforment non seulement les océans, mais toute la Terre ! Vous montez et descendez d’environ 30 cm deux fois par jour, et cette fois en phase avec la Lune sous l’effet de cette marée “solide” qui a des effets plus ou moins sensibles:

L’énergie dissipée ! Je ne parle pas de l’atmosphère, mais de l’entier du volume solide ou pâteux de notre globe. Je n’ai pas trouvé la puissance de ce chauffage, mais ça doit être beaucoup plus que celle de la marée liquide. Et nous ne sommes pas une exception : , est l’astre le plus volcaniquement actif de notre Système Solaire et il est chauffé par environ 130 TW d’effet de marée.
La marée ralentit la rotation des lunes et planètes. Ainsi le jour terrestre se rallonge d’environ 2.3 microsecondes par siècle. Le même effet eu le temps d’arrêter totalement la Lune par rapport à nous: elle est désormais en avec la Terre. C’est le cas d’autres petites lunes du Système Solaire, mais pas de Mercure comme je le croyais. Mercure est en , mais je n’ai pas compris si c’est un effet de la marée du Soleil.
Mais si la rotation de la Terre ralentit, comment le peut-il se conserver ? Et bien la Lune accélère en proportion ! Et en accélérant, elle “monte” dans le de la Terre, et donc s’éloigne de nous de 3.8 cm par an.
La marée solide perturbe même les mesures du CERN, qui ont du en tenir compte!

C’est quand même surprenant que les énormes marées des îles Chausey et le fait que la Lune nous montre toujours la même face ont la même cause, non ? La science est comme ça : elle unifie, elle décrit de manière cohérente des faits apparemment distincts. J’y vois une différence fondamentale avec les pseudo sciences dont on parle beaucoup (trop) ces temps-ci : il me semble qu’elles ont plutôt tendance à formuler au moins une hypothèse (chacune…) pour chaque fait **. Mais ceci est une autre histoire…

Bonne rentrée à tous, et surtout : restez curieux !

Notes:

* Plus précisément au dessus du même méridien, mais en deux passages successifs l’élévation ne change pas beaucoup…

** Viens de découvrir que les platistes doivent inventer des phénomènes électromagnétiques pour expliquer les marées… (arf arf arf ! … et désespoir…)

*** Pas vraiment compris pourquoi la marée solaire est plus faible que la lunaire… d’après l’attraction solaire est plus forte…

**** Voilà ce qui arrive quand votre mère vous abandonne devant l’ …

Références :

Eric Fottorino and Eric Guillemot (2006) : Marée basse. 2006, ISBN: 2742416552.
Dominique Bourgeois (2015) : . Voiles & Voiliers (Ed.): 2015.
Frédéric Chambat (2015) : . CultureSciences Physique (Ed.): 2015.
S. Speich, B. Blanke, V. Thierry, G. Roullet, E. Da Costa, T. Huck, L. Hua, Ph. Le Bot (2015) : . Laboratoire de Physique des Océans (DRO/LPO) Unité mixte de recherche CNRS-IFREMER-UBO n° 6523 (Ed.): 2015.
P. Rocher and B. Mosser : . IMCCE - Observatoire de Paris (Ed.).

Pourquoi on ne peut plus mesurer la vitesse de la lumière

Fri, 26 May 2017 00:00:00 +0000

Sur Quora, il y a souvent des questions stupides. Par exemple, quelqu’un a récemment demandé “ ”. Au moment où j’hésitais entre “downvoter” la question ou répondre “pfff, ben bien sur qu’on peut!” en étalant ma science sur (découvert grâce au livre “ ”) puisque tout le monde connait déjà l’ , je suis tombé sur qui me colle une baffe : depuis 1983, on ne peut effectivement plus mesurer la vitesse de la lumière !

Car en 1983, la a défini le comme étant 1/299'792'458 ème de la distance parcourue par la lumière dans le vide en une seconde. Depuis, la vitesse de la lumière dans le vide est forcément et très exactement égale à 299'792'458 m/s, sans aucune marge d’erreur. Si une expérience donnait un résultat différent, ce serait obligatoirement à cause d’une erreur expérimentale sur la mesure de la distance et/ou du temps. La vitesse de la lumière est devenue une constante, une définition.

Et si comme moi vous avez de la peine à vous souvenir de cette constante et avez tendance à l’arrondir à 300'000 km/s, voici la phrase mnémotechnique ad-hoc:

La constante lumineuse restera désormais là, dans votre cervelle

On compte les lettres de chaque mot : 2 9 9 7 9 2 4 5 8 !

Peut mieux faire

Je me suis demandé si la CGPM n’aurait pas du en profiter pour mettre un peu d’ordre dans tout ça, parce que la étant définie comme la durée de 9192631770 oscillations d’une horloge à césium, il n’est pas très pratique de faire un mètre étalon en comptant 9192631770/299792458 =30.663318988498369762190615254354779665604529650976076256… oscillations. Ce n’est pas une jolie fraction* car le de 9192631770 et de 299792458 n’est que 14. S’il est désormais très difficile de changer la durée de la seconde, peut-être aurait-on pu redéfinir légèrement le mètre en utilisant un dénominateur légèrement supérieur à 299792458 (pour se rapprocher des 300'000 km/s) donnant un pgcd plus grand.

En , je trouve que 299901462 aurait bien convenu. Le pgcd vaut alors 13039194, ce qui permettrait de mesurer 23 “nouveaux mètres” comme étant la distance parcourue par la lumière en 705 oscillations de césium pile poil. Mais cela aurait raccourci le mètre de 0.4 mm soit 0.04% environ… Où aurait-ce causé des problèmes ?

Note * : exercice pour la prochaine fois : trouver le de cette fraction.

La politique française dans la 2ème dimension ?

Sun, 14 May 2017 00:00:00 +0000

Et si la photo allait dans ce sens ?

Parmi les questions que je me suis posées lors du traditionnel raout quinquennal de mes voisins français, il en est une qui me turlupine d’autant plus que je n’ai pas trouvé les données permettant d’y répondre : se pourrait-il que l’axe “libéral / conservateur” * soit devenu prépondérant par rapport au traditionnel “gauche / droite ?”

Le deuxième axe politique

J’ai découvert la “ il y a 10 ans grâce à Smartvote.ch, dont je reparlerai plus bas : plusieurs politologues considèrent que le positionnement “ ” n’est pas suffisant pour représenter la variété des opinions politiques et ont proposé des représentations bidimensionnelle comme le ou le .

Mais dans ces représentations, le deuxième axe est défini a priori : “Libertarien / Populiste” pour certains, “Progressiste / Conservateur” pour d’autres, “Autoritaire / Libertaire” pour d’autres encore, le deuxième axe est moins bien défini, moins clair que l’axe gauche / droite.

De plus, il paraît difficile d’éviter une certaine subjectivité lorsqu’on représente le positionnement politique de personnes et de partis, comme on le devine dans la carte ci-dessous, la seule que j’ai pu trouver pour la France :

(edit du 9.1.2018 : notez que les directions verticales sont nommées “ancienne définition de la gauche/droite”, ce qui suggère que l’axe principal a tourné de 90° au cours du temps…)

Smartvote et la science des axes

Ces problèmes ont été traités en profondeur en Suisse, je dirais même résolus par grâce à une approche beaucoup plus rationnelle

La plateforme Smartvote propose aux candidats à chaque élection en Suisse de remplir un questionnaire sur quelques dizaines de questions de l’actualité politique, puis permet aux électeurs de répondre aux mêmes questions pour trouver les candidats ayant les opinions les plus proches. Smartvote doit donc pouvoir calculer des “distances” dans un espace ayant autant de dimensions que de questions, mais comme ces questions/dimensions ne sont pas indépendantes/orthogonales, on ne peut pas utiliser valablement une simple par exemple.

Smartvote réduit donc le nombres de dimensions de N à 2 , en utilisant une méthode purement mathématique décrite dans , et dont voici quelques passages clé :

Le calcul du système de coordonnées politiques est effectué à l’aide d’une méthode statistique appelée « », connue également sous le nom d’ « qualitatives»

En règle générale, les deux dimensions les plus importantes de l’analyse à base multidimensionnelle sont représentées. En raison de l’application de l’analyse factorielle des correspondances, l’attribution manuelle des questions, sur les axes prédéfinis de la smartmap, est supprimée.

La qualification des deux axes (gauche/droite, libéral/conservateur) est effectuée ici a posteriori et est subjective. D’autres désignations – notamment au regard de la deuxième dimension – sont alors possibles et pertinentes

Autrement dit, les deux axes sont déterminés automatiquement à partir de réponses à des questions qui ne doivent pas être positionnées a priori sur ces axes !

smartmap des candidats au Grand Conseil Vaudois 2017, colorés par parti

Outre la correspondance électeur/candidat déjà mentionnée, il devient possible :

De produire très facilement des cartes du “paysage politique” comme celle-ci contre
D’appliquer une approche similaire aux consignes de vote des partis lors des nombreux référendums en Suisse, pour obtenir une du “positionnement marketing” des partis sur 30 ans a été produite . On y voit en particulier le spectaculaire repositionnement de l’UDC (SVP en allemand) comme parti conservateur.
De vérifier que le positionnement habituel des votants de chaque circonscription ne varie pas brutalement lors d’un vote, ce qui donne une méthode de (peu) connue sous le nom de “test du modèle binomial robuste sur-dispersé”. J’ai eu l’occasion de la découvrir lors de mon passage à la Commission Electorale Centrale du Canton de Genève.

Axe principal, secondaire, et 3ème axe

Un point important est que ces méthodes déterminent “toutes seules” les axes politiques “statistiquement significatifs”, l’un après l’autre. Elles déterminent d’abord le principal un peu comme dans une , puis le secondaire à partir des “résidus” que l’axe principal ne modélise pas bien, et ainsi de suite. Peut-être qu’avec beaucoup de données dans un grand pays, un troisième axe (religieux, culturel, linguistique, écologiste …) apparaîtrait comme significatif, mais à Genève en tout cas, le troisième axe est non significatif, et smartvote laisse entendre que c’est le cas en Suisse. Et dans les autres pays, il n’y a pas assez de données pour le mesurer.

Car l’essentiel est là : il faut beaucoup de données pour faire de la “politique statistique”© . Les sondages sur les intentions de vote ne suffisent pas, il faut que de nombreux candidats répondent à de nombreuses questions pour pouvoir cartographier leur positionnement valablement.

Retour en France

A ma connaissance, il n’existe pas de telles données en France, donc pas de moyen de vérifier mon hypothèse selon laquelle l’axe secondaire* est devenu le principal, éclipsant le “gauche / droite” lors de cette élection présidentielle. Donc voilà, je n’ai aucune preuve de ce que j’avance. Mais voici les quelques indices qui m’ont conduit à cette idée:

Evidemment, le second tour entre 2 candidats qui n’appartiennent ni au PS ni à l’UMPRPRépublicains
L’article qui montre qu’il y a dix ans déjà, il fallait distinguer plusieurs droites et plusieurs gauches pour décrire le paysage politique valablement. Malheureusement les auteurs ne vont pas jusqu’à établir un positionnement 2D alors qu’ils évoquent pourtant “deux dimensions structurantes des valeurs - libéralisme économique et libéralisme culturel” qui rappellent celles du
Le fait documenté par de nombreuses sources que des électeurs traditionnels de la gauche sont devenus électeurs du FN. Selon ils appartiennent à la “gauche conservatrice”, ce qui soutient l’idée que le FN est désormais perçu par ces électeurs comme conservateur plutôt que d’extrême droite. **

Notes:

* J’ai nommé le 2ème axe “libéral / conservateur” dans l’introduction pour qu’il ne soit pas trop abstrait, mais comme l’indique smartvote “D’autres désignations sont possibles et pertinentes”. Ne voulant pas m’avancer sur le cas français par manque de données, j’en suis resté à “axe secondaire”

** En aucun cas je ne suggère que le FN n’est pas le parti français le plus à droite. Mais je suspecte qu’il se distingue des autres partis de droite plutôt par son conservatisme, d’une manière similaire à celle de l’ (SVP en allemand sur la ).

Références:

Alain Cohen-Dumouchel, février 2014
" “, Smartvote
" ”, Sotomo ( !)
TA Korrektorat, “ ”, Tages Anzeiger 21. April 2014
S. Brouard, H.Rey “ ” , Février 2007, Sciences Po,

Merci Hans Rosling !

Wed, 08 Feb 2017 00:00:00 +0000

C’est avec une grande tristesse que j’ai appris le décès de . Si vous ne le connaissez pas encore, je vous encourage vivement à voir n’importe laquelle de ou . Ce professeur de statistiques suédois , son charisme, son franc parler et son génial aux désormais célèbres bulles multicolores.

Il vous convaincra par exemple:

que vos préjugés sur le monde vous en donnent une idée plus fausse que des chimpanzés.
que le fossé entre pays développés et tiers-monde n’existe plus
que la pauvreté et les inégalités sont en diminution rapide dans le monde
que l’accroissement de la population mondiale n’est plus du à la natalité mais à l’amélioration spectaculaire de l’espérance de vie

Se définissant comme un “possibilisite” plutôt qu’optimiste ou pessimiste, Hans Rosling nous quitte à 68 ans déjà, à cause d’un cancer du pancréas qui nous prive de ce cerveau remarquable bien trop tôt.

Apprenant son décès, j’ai regardé cette vidéo d’une heure dont j’avais procrastiné le visionnement. Elle résume les points essentiels de ses conférences, illustrés par des reportages souvent surprenants:

Merci Hans d’avoir changé ma vision du monde, merci de m’avoir appris tant de choses, et merci d’avoir mis ton “ ” à la disposition de tous les curieux du monde.

Références:

Amy Maxmen “ ”, Nature.com 14 December 2016

La Beall's List des publications prédatrices a disparu !

Tue, 24 Jan 2017 00:00:00 +0000

Quelque chose d’inquiétant vient de se produire dans le monde de la publication scientifique : la “Beall’s List” a été vidée par son auteur, sans explications.

( ) est un “associate professor” et bibliothécaire de l’Université du Colorado connu pour avoir établi et maintenu depuis 2010 une liste de “publications prédatrices, potentielles, possibles ou probables” sur son site

Les “publications prédatrices” sont des journaux qui n’ont de scientifique que l’apparence visuelle, car les articles y sont publiés pratiquement sans conditions, notamment sans . Il suffit à l’auteur de payer. Ceci permet à n’importe quel chercheur plus ou moins autoproclamé de se faire une réputations via une liste de publications, disponibles qui plus est en puisque évidemment, aucune bibliothèque universitaire ne s’abaisserait à payer un abonnement à un de ces torchons.

Le 12 janvier, de . Je l’ai parfois consultée pour vérifier le sérieux de références avancées dans certaines discussions, sur l’homéopathie notamment.

Et aujourd’hui, : “this service is no longer available”. C’est tout. Jeff Beal n’a fourni aucune explication. Selon son Université, il a fait ça pour des raisons personnelles , . Sa page facebook aussi a disparu . Dans le meilleur des cas il a eu marre d’être pratiquement tout seul à affronter les menaces de poursuites de certains des “éditeurs” incriminés. Pourtant il indiquait clairement et au bas de sa liste on trouvait un lien vers un formulaire permettant aux éditeurs de contester leur inclusion dans la liste.

Dans le pire des cas, certains éditeurs ont réussi à lui faire suffisamment peur pour qu’il bâche tout. Ce serait très grave, et j’espère qu’un bel “ ” les attende.

D’ici là, je pourrai toujours utiliser les sur l’ , qui va peut-être devoir émigrer au Canada .

Mais comme des centaines de nouvelles publications prédatrices apparaissent chaque année, ces listes seront rapidement dépassées, et peut-être qu’il faudra se contenter de la liste “positive” qu’est le en partant de l’idée peut être trop réductrice que journal pas répertorié dans DOAJ = journal prédateur …

Références:

" ", Université de Rennes 1
" " sur Retraction Watch
Andrew Silver “ ", 18 January 2017, Nature doi:10.1038/nature.2017.21328
Emil Karlsson “ ", January 16, 2017 sur debunkingdenialism.com
" ” 13 novembre 2016, Le Monde

La mathématique du Chat

Fri, 20 Jan 2017 00:00:00 +0000

Mais comment ai-je pu rater ce livre ? Fan du j’aurais du tomber dessus 100 fois, depuis 2008. Mais ce n’est qu’aujourd’hui que je vois en librairie ce que j’ai d’abord cru être un nouvel album.

Mais ce n’est pas ça. “La mathématique du Chat” est un livre de vulgarisation sur les mathématiques*, illustré par des dessins de .

Ou plutôt l’inverse : Daniel Justens introduit une branche des mathématiques par chapitre (arithmétique, géométrie, théorie des ensembles, analyse, statistiques et logique) au travers de nombreux dessins de Geluck et autant de pensées profondes du type :

Logiquement je devrais dire le double de ce que je pense, vu que je ne pense pas la moitié de ce que je dis.

Bien que j’en conusse ** déjà la plupart, je n’avais pas réalisé l’abondance de références mathématiques dans l’oeuvre de Geluck, ni l’attention portée à l’exactitude des formules et de bons nombres d’énoncés. Ses dessins peuvent donc effectivement servir à illustrer un cours ou à motiver certains élèves, comme le propose Daniel Justens.

))%5E2%2F(1%2B(4-2sqrt(4))))(((100%2F4)-1)%2F2%5E3))%2F(3%5E2sqrt(10%5E2%2B(37))) Le Chat calcule vite et bien : ça donne bien 33, j’ai vérifié (cliquez pour la preuve)

Mais l’objectif affiché de l’auteur est plutôt de transmettre ce que sont les mathématiques, à quoi elles servent. Et pour ma part c’est le Chapitre 1 consacré à la que j’ai préféré. Justens propose une définition des mathématiques que je ne vais pas spoiler ici, mais c’est le passage suivant qui correspond le mieux à ma perception actuelle:

Les mathématiques (sont) une réserve conceptuelle de structures invariantes dans lesquelles nous pouvons puiser pour mieux concevoir et appréhender l’univers réel.

“La mathématique du Chat” peut faire découvrir les maths aux amateurs du Chat, ou faire découvrir le Chat aux amateurs de maths. Mais si vous faites partie des deux catégories, vous risquez d’être un peu déçu…

Référence:

Daniel Justens (2008). La mathématique du Chat: de Philippe Geluck. Delagrave + Casterman.

Notes :

* LA mathématique ou LES ? Selon la Wikipedia, le singulier est un peu présomptueux, archaïque ou vise à souligner l’unité de disciplines souvent perçues comme distinctes (algèbre, géométrie, …). J’ai donc choisi le pluriel…

** oui c’est bien le troisième imparfait du subjonctif de ce blog, mais je ne suis pas certain qu’il soit bien utilisé…

Bye bye Pour la Science :-(

Mon, 12 Dec 2016 00:00:00 +0000

Mon nouveau mensuel. Un point de francophonie en moins, mais au moins je le reçois…

Il n’y a qu’un patron : le client. Et il peut licencier tout le personnel, depuis le directeur jusqu’à l’employé, tout simplement en allant dépenser son argent ailleurs. ( )

a beau être un excellent journal, il a oublié ce principe essentiel au point que je n’y suis plus abonné. Je recevrai désormais à la place.

Mon père était abonné à Pour la science depuis le Numéro 2, en 1977. Grâce à eux, mon père et cet excellent journal, je suis “tombé dans la science quand j’étais petit”, comme je l’écris parfois sur mes profils numériques. Vers 1988 je me suis abonné aussi et aujourd’hui, le numéro 1 est le seul qui manque à notre collection stockée avec amour dans le galetas. Mais le No 468 d’octobre 2016 sera probablement le dernier à y figurer.

Les lamentables services clients et abonnements de cet excellent journal font tout pour que je ne me réabonne pas. Et quand j’y parviens tout de même, ils “terminent” unilatéralement mon abonnement.

Le 5 juillet, sachant que mon abonnement arrivait à échéance, j’ai tenté de me réabonner sur leur site, mais un truc m’a fait bondir. J’ai immédiatement envoyé l’e-mail suivant à l’adresse indiquée sur :

Bonjour, en remplissant mon adresse sous je constate que vous forcez les lecteurs suisses à introduire un champ sous Etat/Region (alors que nous avons des Cantons), mais PIRE que les noms des Cantons francophones sont en allemand ! NON Madame ou Monsieur, je ne veux pas habiter le Canton du Wallis, de Genf ou de Waadt ! Né en Valais, j’ai quitté Genève pour Vaud. Et ailleurs en Suisse je me serais abonné à , pas à Pour la Science. Je renouvellerai mon abonnement quand vous aurez corrigé ça ;-)

Le petit smiley clin d’oeil n’a pas aidé : je n’ai jamais reçu de réponse. Alors le 22 juillet j’ai craqué et me suis abonné quand-même, avec une adresse pourrie :

et j’ai envoyé cet e-mail à l’adresse indiquée pour les “questions sur votre commande” :

Bonjour, sans nouvelles de vous suite à mon mail ci-dessous, je me suis résigné à renouveler mon abonnement germanisé. Mais si vous faites figurer “Waadt” sur l’adresse d’expédition de mon journal préféré depuis, il y a des chances non négligeables qu’un postier suisse vous le renvoie pour adresse inconnue, et votre barbarisme fera à coup sur l’objet de mon premier article négatif sur votre journal (les autres sont là : ) Oui c’est une menace ;-) Bon été, Franzosen.

Pas de réponse non plus… Mais bon au moins j’étais réabonné. Du moins je le croyais. Car je n’ai reçu aucun numéro !

Bon, en relisant le bulletin ci-dessus, je me suis aperçu que j’avais l’ “Offre 100% web”. Je suis persuadé avoir choisi la version papier+web, mais bon, peut-être ai-je cliqué au mauvais endroit… Par contre “Durée libre” est clairement défini et ci-contre: “Vous ne payez pas en une fois … vous n’avez pas besoin de vous réabonner”.

Mais là, avec le numéro d’octobre, je reçois un papier me disant que c’est le dernier numéro de mon abonnement. Et je constate que je ne peux plus accéder aux archives web que j’utilise abondamment et qui sont incluses dans les . Alors je vais consulter mon compte et je vois ceci :

Mon abonnement “durée libre” est étrangement “terminé”… Alors j’envoie un 3ème mail le 1er novembre:

Cher Pour la Science, je suis abonné depuis très très longtemps et très très content jusqu’ici mais là permettez-moi de vous dire que là, c’est le chenil chez vous, comme on dit en Suisse. Comme mon abonnement “Passion” arrivait à échéance au No 468, j’ai tenté de me réabonner le 5 juillet mais ai découvert avec horreur un “impair culturel” sur votre site dont je vous ai fait part par un mail auquel vous n’avez pas daigné répondre. Le 22 juillet, tout en protestant contre votre tentative de germanisation de la Suisse Romande dans un second mail, j’ai fini par m’abonner quand même à votre “Offre 100% web - Durée libre " (en fait je suis persuadé d’avoir sélectionné la version web+papier car je tiens au papier) mais je découvre aujourd’hui que le statut de cette commande N°100001008 (cf ci-dessous) est “Terminée” alors que la “durée libre” signifie, si je ne me trompe, que cet abonnement est renouvelé automatiquement jusqu’à ce que JE l’annule, ce que je n’ai pas fait. Je vous prie de bien vouloir m’indiquer comment procéder pour être ré-abonné dès le numéro 469 aux versions web+papier et que la version papier me soit délivrée dans le canton de VAUD (ou pas de canton du tout, cette mention n’est pas nécessaire en Suisse)

Cette fois je l’adresse aux deux adresses ci-dessus + à la responsable des abonnements dont le nom figure sur le bulletin d’abonnement “papier” que j’ai reçu en octobre. Toujours pas de réponse… Dernière chance : twitter. La conversation complète se trouve ci-dessous:

La réactivité est bonne, mais le twitteur n’a visiblement pas accès à mes mails (jamais confirmés), et ne lit pas ce que je lui écris puisqu’il me redemande mon No d’abonné qui figurait clairement dans mon premier tweet… Et un mois après, je n’ai toujours pas reçu de réponse. Mais j’ai reçu encore une lettre de réabonnement de la “dernière chance” adressée sans numéro postal (alors qu’il figure clairement sur mes données), preuve que Pour la Science a décidé de ne plus s’intéresser aux abonnés dépassant de l’hexagone.

En terminant cet article le 21 novembre je me suis encore dit que je devais laisser encore un chance à mon journal préféré d’éclaircir un éventuel malentendu et j’ai envoyé ce mail à la directrice de la rédaction et à la responsable des abonnements:

Mesdames, je vous transmets ci-joint l’article que je publierai à grand regret sur mon blog d’ici une semaine. En signe de reconnaissance pour les presque 40 ans où votre excellent journal a grandement contribué à ma culture et ma formation, je vous laisse ainsi l’occasion d’y réagir rapidement. Ou pas.

3 semaines plus tard je n’ai toujours aucune réponse.

Mais j’ai reçu mon premier numéro de “Scientific American”…

L'abstraction mathématique gravée dans le marbre

Fri, 02 Dec 2016 00:00:00 +0000

Urs Würgler, ancien recteur de l’Université de Berne et ou mathématicien est décédé il y a un an. Sur sa tombe, son épouse a fait graver la formule dont il était le plus fier* qu’il avait trouvée :

Mais comme elle ne savait pas ce que ça signifie, j’ai été appelé à la rescousse par maman interposée. Ce fut l’occasion d’une intéressante plongée, ou plutôt ascension dans l’abstraction mathématique.

Au début je me suis dit qu’un problème de avait transformé un symbole bizarre en tofu**, mais même sans ça cette formule ne ressemble pas du tout à une équation d’ingénieur.

En cherchant un peu dans les publications scientifiques d’Urs Würgler, j’ai découvert que sa formule est celle du Théorème 3.1 p. 121 de son (long) article qui cause de .

Vous ne savez pas ce que c’est ? Moi non plus. J’ai eu beau parcourir pas mal de pages Wikipédia et d’abstracts d’articles, je n’ai absolument pas réussi à saisir de quoi il s’agissait, sauf qu’apparemment les K(n) de la formule correspondent carrément à des “théories” mathématiques.

Alors je me suis dit que Lê, le jeune et fringant mathématicien de pourrait peut-être y voir plus clair, mais sa réponse m’a confirmé que ça vole très très haut dans les nuages de l’abstraction mathématique :

J’ai bien peur que ça me dépasse très, très, très largement. J’estime à des années le temps qu’il me faudrait pour comprendre quelques éléments de cette K-théorie de Morava…
Je crois comprendre que ça a quelque chose à voir avec que j’ai faite (or cette vidéo fait déjà 1 heure et est Hardcore…).

Je confirme : la vidéo est hardcore. Mais elle vaut le détour ne serait-ce que pour l’enthousiasme légendaire de Lê :-) Et aussi pour cette citation d’ qui y est mentionnée:

la mathématique est l’art de donner le même nom à des choses différentes

En effet, ce qui m’a surpris lors de cette immersion en maths inconnues, c’est d’y trouver ça et là des îlots connus au moins par leur nom (nombres premiers, , ), des récifs aux noms trompeusement rassurants ( , ) et des monstres comme les .

Toutes ces choses semblent donc connectées dans le monde abstrait des mathématiques, mais que vient donc faire la fameuse formule là-dedans ?

J’ai alors cherché des pistes sur , un site de questions/réponses souvent pointues. Je n’y ai trouvé qu’une seule référence à Urs Würgler dans la seule et unique réponse à une question intitulée “ ” qui se réfère à un autre de ses articles .

Une figure ayant un très lointain rapport avec la K-theorie de Morava

On trouve aussi sur MathOverflow une , mais elles n’ont qu’une réponse, voire moins ce qui confirme qu’il s’agit là d’un domaine très très pointu…

Mais j’y ai quand même trouvé une figure décorant une question (intéressante) où la K-théorie de Morava est mentionnée : . Aucune idée de ce qu’elle représente, mais comme elle est un peu colorée, elle va au moins servir à égayer un peu cet article.

Les maths sont elles encore vulgarisables ?

A ce stade, je me suis demandé si les maths échappaient désormais à la vulgarisation, si les chercheurs avaient atteint un tel niveau d’abstraction qu’il ne leur était plus possible d’expliquer leur travail en langage humain.

Comme j’avais gagné une sur MathOverflow grâce à sur , j’y ai posé une question que j’ai intitulée “ ”. Et à ma grande surprise j’ai reçu des réponses lisibles.

Ce qui m’a été le plus utile est un commentaire de , doctorant en au MIT:

Ici K(n) et B(n) sont des , et la formule dit qu’on peut calculer l’homologie B(n) de X en termes de la K(n)-homologie de X (…). En termes intuitifs, ça dit que la K(n)-homologie donne l’information nécessaire pour aller du niveau n-1 au niveau n dans la tour chromatique. Mais je ne crois pas être capable d’expliquer pourquoi c’est un résultat important sans décrire toute la “chromatic homotopy theory”.

Fort heureusement il y a une avec un lien vers dans laquelle on trouve ce tableau:

chromatic level	complex oriented cohomology theory	E-∞ ring / A-∞ ring	real oriented cohomology theory
0	ordinary cohomology	Eilenberg-MacLane spectrum	HZR-theory
	0th Morava K-theory	K(0)
1	complex K-theory	complex K-theory spectrum KU	KR-theory
	first Morava K-theory	K(1)
	first Morava E-theory	E(1)
2	elliptic cohomology	elliptic spectrum $Ell_E$
	second Morava K-theory	K(2)
	second Morava E-theory	E(2)
	algebraic K-theory of KU	K(KU)
3 …10	K3 cohomology	K3 spectrum
n	nth Morava K-theory	K(n)
	nth Morava E-theory	E(n)	BPR-theory
n+1	algebraic K-theory applied to chrom. level n	$K(E_n)$ (red-shift conjecture)
$\inf$	complex cobordism cohomology	MU	MR-theory

Un petit mail à plus tard, j’avais la confirmation que cette table est bien la “tour chromatique”, à l’envers car le niveau 0 est en haut, et le niveau infini en bas (aucun matheux ne peut s’arrêter au niveau n s’il peut apercevoir le niveau n+1 …)

Donc voilà, Hélène : ce que je crois avoir compris, c’est que la formule d’Urs dit comment passer d’une ligne de ce tableau à l’autre, ce qui permet en quelque sorte de “donner le même nom aux choses différentes” qui se trouvent dans les cases du tableau.

C’est donc du grand art mathématique. De l’art très abstrait, mais désormais gravé dans le marbre pour l’éternité.

Références

Urs Würgler “ ” 2006, in Lecture Notes in Mathematics Vol. 1474 (pp. 111–138). Springer Berlin Heidelberg. DOI :
Urs Würgler “Commutative ring-spectra of characteristic 2”, 1986. Commentarii Mathematici Helvetici, 61(1), 33–45 DOI:

Notes

* édité le 7.12.16 après un e-mail de Mme Würgler disant:

Une remarque cependant concernant " une formule dont il était le plus fier " avez - vous écrit , c’est comme je l’avais compris , mais Urs n’était jamais content , il en voulait encore plus , donc tout est resté bien relatif . Très discret et humble , il ne se serait jamais vanté ayant trop de respect pour " les plus grands " .

(…)

Il voulait avancer toujours plus loin et ça s’est arrêté quand il a dû choisir " recteur ou chercheur " et pas … recteur et chercheur ! Vous pourriez peut - être écrire : " la formule trouvée par … "

** en informatique, le “tofu” est ce carré blanc que les ordinateurs affichent à la place d’un caractère spécial qu’ils ne savent pas afficher

Réseaux de neurones et loi de Schneier

Mon, 07 Nov 2016 00:00:00 +0000

Des chercheurs de Google viennent de nous rapprocher un peu plus de la en permettant à deux réseaux de neurones, de développer entre eux une méthode de cryptage qu’un troisième réseau de neurone, Eve, ne soit pas capable de décrypter

Le schéma utilisé est celui de la , illustré ci-dessus. Alice doit apprendre à crypter le message P, et Bob et Eve doivent apprendre à décrypter le message C. Le mot “adversial” dans le titre de l’article peut se traduire par “carotte et bâton numériques”: à chaque essai, l’apprentissage d’Alice et Bob est récompensé si plus de la moitié* des bits de PBob correspondent à P, et puni si plus de la moitié de PEve correspond à P. Et Eve est récompensée si PEve correspond à P. Le seul avantage de Bob est qu’il reçoit également une “clé” K qu’Alice peut utiliser pour le cryptage, alors qu’Eve ne possède pas cette clé.

Les résultats se trouvent ci-dessous : pendant les 7000 premières itérations, Bob et Eve ne comprennent rien aux messages d’Alice. Puis tout à coup, en 2000 itérations supplémentaires, Bob “comprend” le cryptage d’Alice, mais Eve fait des progrès également. Alors, après 10000 étapes environ, Alice change un peu son cryptage, probablement en y intégrant mieux la clé, et Alice Eve n’y comprend presque plus rien, alors que Bob, après une petite hésitation, arrive à décrypter parfaitement les messages d’Alice après 15000 étapes. Beau match !

Ce qui pourrait faire peur, c’est qu’aucun humain ne sait vraiment quelle méthode de cryptage Alice et Bob ont ainsi mis au point entre eux. On peut imaginer qu’un de ces jours Google pourra dire à la NSA : “désolés, on ne sait pas nous-mêmes comment décrypter les messages que vous voulez…”. Mais ça prendra encore du temps, parce que ça ne marche pas (encore) pour la , mais aussi à cause de la “loi de Schneier”.

La loi de Schneier

est mon gourou de sécurité informatique, et de sécurité tout court. Je suis assidument depuis que j’ai lu son excellent bouquin “ ”. Et à propos de la nouvelle ci-dessus, il s’est fendu d’un tout petit article pour le moins critique que je vous traduis intégralement :

Cette histoire concerne plus l’intelligence artificielle et les réseaux de neurones que la cryptographie. L’algorithme ne vaut rien mais est un parfait exemple de ce que j’ai entendu nommer “la loi de Schneier”: n’importe qui peut concevoir un qu’il n’est pas capable de casser lui-même.

Son lien vers “Schneier’s Law” mène à un de ses article datant de 2011 , où il relève que l’origine de cette idée remonte en fait au moins jusqu’à 1864, lorsque (oui, celui d’ !) écrivit dans son autobiographie :

Une des caractéristiques les plus singulières dans l’art du déchiffrage est la forte conviction de chaque personne, même si elle n’est que modérément familiarisé avec cet art, qu’elle est capable de construire un chiffrement que personne d’autre ne peut décrypter.

En 1998, Schneier l’a reformulée ainsi:

Tout le monde, de l’amateur le plus ingénu au meilleur cryptographe, peut créer un chiffrement qu’il n’est pas capable de casser. Ce n’est même pas difficile. Ce qui est difficile est de créer un algorithme que personne d’autre ne peut casser, même après des années d’analyse. Et la seule manière de prouver ceci est de soumettre l’algorithme à des années d’analyse par les meilleurs cryptographes disponibles.

C’est cette version que a nommé “Loi de Schneier” dans une conférence en 2004 . Schneier considère aujourd’hui que “sa” loi est un exemple de l’ , le selon lequel les moins qualifiés dans un domaine surestiment leur compétence…

Reste à voir si ce biais ne touche que les humains, ou aussi les réseaux de neurones artificiels…

Note* : en tirant les bits à pile ou face, on obtient la moitié des bits du message original par hasard…

Références:

Martin Abadi and David G. Andersen “ ”, 2016, arxiv=1610.06918v1
Bruce Schneier “ ” 2016
Bruce Schneier “ ” 2011
Charles Babbage “Passages from the Life of a Philosopher”, 1864 (extrait “ ”)
Cory Doctorow, “ ”, June 17, 2004
Kruger, J., & Dunning, D. “ ”, 1999. Journal of Personality and Social Psychology, 77(6), 121–1134. DOI:10.1.1.64.2655 PMID:10626367

Ce sont des "dykes"

Fri, 04 Nov 2016 00:00:00 +0000

En ballade sur l’île de au Cap-Vert j’ai remarqué des structures géologiques surprenantes : des murs de quasi verticaux, parfois encastrés dans des couches horizontales, parfois se détachant sur le ciel.

Sur beaucoup, la “prismation” du basalte est très visible mais … horizontale . Et comme on en voit souvent plusieurs parallèles et que je suis très nul en géologie, je me suis demandé un moment si toute l’île n’avait pas basculé de 90° et mis ainsi à la verticale des coulées de lave horizontales…

Mais ce n’est pas ça du tout. Ce sont des “ ”*, produits par de la lave très fluide qui s’infiltre dans des fissures que l’éruption crée dans des roches plus anciennes , . Bien isolée de l’air, la lave peut remplir des kilomètres de fissures très rapidement puis refroidir très lentement. Le basalte ainsi formé est beaucoup plus dur que les vieilles roches environnantes qui s’érodent beaucoup plus vite. Après quelques centaines de milliers d’années, d’étonnants murs naturels apparaissent.

J’ai un peu honte, mais je n’avais pas d’appareil photo décent à portée de main alors cet article est illustré par de très bonnes photos trouvées sur où vous pouvez en admirer d’autres.

A part ça le Cap-Vert est un pays magnifique avec plein de choses à découvrir et des gens adorables dont beaucoup parlent français et le reste anglais. Destination chaudement recommandée.

Note *: “dyke”, ça veut dire “mur” en celte.

Références

Alain Guillon “ ”, 2003, Saga No 227
Pierre Thomas “ ”, 2013, ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon
Bernard Duyck, “ ” 2011 sur Earth of Fire

Solutions admissibles

Sun, 11 Sep 2016 00:00:00 +0000

Chaque fois que je tombe sur des théories physiques un peu exotiques comme la , le ou les , je repense à une anecdote survenue lors d’un examen de physique au .

Mathématiquement, il suffit d’attendre un moment …

Contrairement à , le très divertissant prof de maths, notre prof de physique était, en première approximation, un affreux cynique antipathique assénant des notes impitoyables à des élèves terrifiés. Le problème qu’il nous avait énoncé de sa voix nasillarde* ce jour là était de ce genre:

Un conducteur roule à 72 km/h lorsqu’il aperçoit un gros rocher sur la route devant lui. Après un temps de réaction, il écrase le frein quand sa voiture de 1000 kg n’est plus qu’à 10 m de l’obstacle. La force de freinage est de 10000 . Déterminez si sa voiture heurte le rocher, et si oui après combien de temps et à quelle vitesse.

Fââcile : , donc a=F/m, la voiture ralentit pile à a=10 m/s². La vitesse initiale de 72 km/h correspond à v0=20 m/s. La position de la voiture en fonction du temps s’écrit p(t)=v0.t-a.t²/2 qu’on résout pour p(t)=10 m , ce qui donne l’équation du second degré: -5t²+20t-10 = 0

Comme le discriminant b²-4ac vaut 400-4.5.10 = 200 est positif, il existe des solutions donc la bagnole tape bien dans le caillou après t=2±√2 secondes, Et pour la vitesse on a v(t)=v0-a.t ce qui donne la vitesse au moment où la voiture heurte l’obstacle : v=±10√2 m/s, soit ±51 km/h environ.

Tous ceux qui ont donné ce résultat ont eu zéro. Et une bordée du prof en prime, dont je me rappelle quasiment chaque mot 35 ans plus tard:

Alors comme ça bande de **, vous croyez aveuglément une équation qui donne des solutions débiles ? Vous croyez que la bagnole va traverser le rocher, s’arrêter après et reculer sous l’effet des freins pour se fracasser une deuxième fois en marche arrière ? On est pas au cours de maths ici ! En physique un problème a des solutions admissibles***, mais aussi des solutions inadmissibles. C’est la Nature qui dit si une solution de maths est admissible ou pas. Si vous pigez pas ça, vous êtes nuls : zéro !

Dur. Mais juste. Avec le recul, la leçon était très importante.

L’ (pas E=mc², l’autre, celle de la ) est un chef d’oeuvre. Albert a généralisé la de Newton en décrivant comment l’énergie et la matière déforment l’espace et le temps. Le problème est que l’équation d’Einstein admet de nombreuses solutions qu’on peut classer ainsi:

celles qui correspondent aux observations : le , l’ , la précession du périhélie de Mercure, les , le décalage des horloges atomiques situées à des altitudes différentes ou en mouvement l’une par rapport à l’autre, et encore tout récemment les .
celles qui ne sont carrément pas compatibles avec notre Univers. La plus fameuse “solution inadmissible” est due à Einstein lui-même : lorsqu’ s’est aperçu que l’équation d’Einstein décrivait un univers en expansion (ou en contraction), Albert a ajusté la de son équation pour forcer l’Univers à être statique. Lorsque montra que l’Univers était bel et bien en expansion, Einstein dit qu’il avait fait la plus grosse gaffe (“blunder” en anglais) de sa vie. D’autres solutions mathématiquement correctes de l’équation d’Einstein sont très surprenantes, comme l’ dans lequel le voyage temporel est non seulement possible, mais inévitable .
Les fameuses théories “exotiques” ( , etc.) dont on ne sait pas encore si elles sont “admissibles” ou non. Mais ces solutions mathématiques font apparaître des choses étranges comme de l’ et/ou de la dont on pas vu le début du commencement d’une apparence d’existence. Bon, il y a bien l’ mais il revient un peu à jouer un peu sur les notions de et de .

C’est pourquoi je reste très sceptique face à ces admirables et très respectables solutions mathématiques de physique théorique. Mon indécrottable exige de voir dans cet univers un petit quelque chose de concret qui supporte l’idée qu’une voiture puisse éviter un rocher en passant par un trou de ver, ou qu’une voiture de masse négative puisse accélérer en marche arrière si on appuie sur le frein…

Notes:

*j’avais écris “nazillarde”… Toujours est-il qu’il nous avait donné un jour un problème consistant à calculer la force avec laquelle le nez d’un alpiniste se fracassait contre le rocher après une chute d’un surplomb avec une corde d’une élasticité donnée. Lorsque le résultat (quelques ) avait été trouvé, il avait conclu “Ouais. Je suis solide hein ?” Il nous avait donné comme exercice…

** son insulte favorite, suffisamment pédante pour être tolérée dans un collège catholique de l’époque…

*** l’expression n’est pas courante en physique, mais très habituelle en , ou une “solution admissible” n’est pas optimale, mais satisfait les contraintes du problème. En physique, on pourrait appeler “solution admissible” une solution qui satisfait les contraintes de l’observation expérimentale (la voiture ne peut pas traverser le rocher), même si on y beaucoup de phénomènes (frottement de l’air, variation de la force de freinage). On peut ensuite “optimiser” la solution en y incorporant ces phénomènes au besoin.

**** Finalement, la gaffe n’est peut-être pas si monumentale que ça vu que l’ due à la mystérieuse pourrait correspondre à une valeur précise de la .

Références

M Buser, E Kajari and W P Schleich “Visualization of the Gödel universe’", 2013 New J. Phys. 15 013063) DOI ( )

A combien tourne un trou noir ?

Sun, 10 Jul 2016 00:00:00 +0000

Simulation de trou noir de Schwarzschield par Alain Riazuelo. en 2008 (Cliquer pour le film)

Les trous noirs sont des objets extrêmement déroutants*. La plupart des explications “grand public” qui leur sont consacrés, y compris , se limitent à décrire un modèle de trou noir très simplifié : le , qui ne tourne pas sur lui-même. Un tel trou noir a un sphérique d’où aucun rayonnement ne peut sortir, et près duquel la lumière est très fortement déviée.

Le trou noir d’Interstellar tel que simulé par Kip Thorne en 2014 (cliquer pour plus d’infos)

Le trou noir d’ est aussi un “Schwarzschild”, même si lui a ajouté un de matière en orbite (dont la production a honteusement sabré une bonne partie du réalisme )

Les trous noirs de Schwarzschild sont virtuellement très beaux, mais en raison du théorème de la patineuse, ils n’existent probablement pas. Quand une étoile en fin de vie s’effondre, son diamètre se réduit énormément, beaucoup plus qu’une patineuse qui ramène ses bras lors d’une pirouette, et en vertu de la conservation du , sa vitesse de rotation accélère énormément. Même si la peut être très lente (le tourne sur lui même en 27 jours), après effondrement , parfois à plus de 100 tours par seconde !

Pour les trous noirs stellaires, souvent plus petits que les étoiles à neutrons, la rotation pourrait être plus élevée encore, des milliers de tours par seconde ! Or dans l’ , ils se passe des choses étranges quand les objets massifs tournent : ils “enroulent l’espace” autour d’eux. Ca s’appelle l’ et ça été mesuré expérimentalement autour de la Terre par le satellite , dont j’ai parlé dans . Autour de la Terre l’effet est minuscule mais autour d’une masse de dizaines de soleils tournant en quelques millisecondes, il est colossal.

Depuis 2012 a incorporé cet effet a ses simulations , et c’est aussi joli qu’étonnant:

Si Kip Thorne et l’équipe du film l’avaient vraiment voulu, ils auraient pu intégrer ce travail à “Interstellar” pour un trou noir encore plus réaliste. Mais ils n’ont pas voulu… Peut-être pour “Interstellar 2” ?

Coupe dun trou noir de Kerr d’après N. Rumiano

Le modèle relativiste d’un trou noir en rotation s’appelle le , et il apporte son lot d’étrangetés par rapport au trou noir de Schwarzschild. Par exemple dans l’ , l’espace s’enroule autour du trou noir si vite que même la lumière ne peut “remonter le courant”. Ou encore, il semblerait que l’existence de deux au lieu d’un seul permette d’imaginer des voyages dans des univers parallèles , mais ma maîtrise du ne me permet pas de parler valablement de ceci pour l’instant.

Mais j’ai tout de même compris quelque chose : si un trou noir de Kerr tourne trop vite, ses horizons devraient s’aplatir au point de laisser sa singularité apparaître “ ” dans l’espace “normal”. Et ça c’est interdit. Du moins on pense que ça l’est : a conjecturé que l’Univers n’autorise pas les et baptisé ceci très logiquement “ ”.

Si la censure cosmique est vraie, alors il existe une limite à la vitesse de rotation d’un trou noir, plus exactement son ne doit pas dépasser M2G/c . Si on intègre cette contrainte dans les simulations, on s’aperçoit qu’un trou noir éjecte de la matière lors de sa formation pour ne pas dépasser cette limite, et qu’il refuse obstinément d’absorber de la matière qui augmenterait son moment cinétique. Je n’ai pas trouvé par quel mécanisme, mais si c’était en , ceci expliquerait cela …

Mais qu’en est il en réalité ? Si on découvre un trou noir dépassant la limite, on pourrait peut être observer sa singularité un jour ! Et si on n’en trouve aucun, mais beaucoup proches de la limite, c’est que la est vraie…

Yapluka mesurer la vitesse de rotation d’un tout petit objet totalement invisible à des centaines, milliers, voire millions d’années lumière de distance. Et à ma grande surprise, on sait faire ça ! On utilise le fait que le bord interne du disque d’accrétion est d’autant plus proche de l’horizon du trou noir que celui-ci tourne vite.

Et on peut mesurer le diamètre du bord intérieur par plusieurs méthodes dont la “fluorescence du fer” : excités par les rayons X du disque ultra chaud, les atomes de fer présents dans le disque émettent une raie à 6.4 keV dont on observe l’étalement du spectre du à l’effet Doppler, d’où on peut tirer le diamètre intérieur du disque.

Credit: Mitsuda

C’est comme ça qu’en 2006, on a démontré que le trou noir stellaire situé à 35900 années lumière tourne à plus de 1100 tours par seconde (wow!) ce qui correspond à 98% de la limite de censure cosmique

Plus récemment, c’est le au centre de la galaxie qui a été mesuré à sa limite de vitesse également , . Comme ce monstre pèse 2 millions de masses solaires, ce n’est pas sa vitesse angulaire qui impressionne, mais peut-être plus la vitesse tangentielle de son horizon : 84% de la vitesse de la lumière !

Comme le dit Fraser Cain à la fin de son article , l’Univers est vraiment un endroit fou. J’ajouterais qu’il est très probablement pudique.

Notes: * je pensais évidemment écrire “troublants” mais j’ai eu honte… ** cet article a été motivé par de à laquelle j’ai assisté l’an passé, suite à laquelle j’ai échangé quelques mails avec Alain Riazuelo.

Références

Robbie Gonzales “ ”, 2015, io9
Alain Riazuelo “ ”, 2012
N. Rumiano “A l’intérieur d’un trou noir” ( et )
" sur Strong Gravity
E. H. Morgan, R. A. Remillard & J. Greiner, “ ", 1997, The Astrophysical Journal, Volume 482, Number 2, DOI:
Fraser Cain “ ”, 2015 sur UniverseToday et
G. Risaliti, F. A. Harrison et al. “ ”, Nature doi:10.1038/nature11938
Jean-Pierre Luminet “ ”, 1998, in Black Holes : Theory and Observation, Eds. F. Hehl, C. Kiefer, R. Metzler, Springer Verlag, Lecture Notes in Physics, pp. 3-36. DOI ,

Pyramides et sommes de puissances

Tue, 31 May 2016 00:00:00 +0000

En essayant de comprendre quelque chose aux je suis tombé sur un problème d’apparence tout simple qui m’a fait découvrir les et l’intéressant problème du calcul des .

Le problème tout simple concerne une pyramide de boulets comme celle ci-contre. Combien de boulets contient une pyramide de n étages ? Il est égal à $1+4+9+16+...+n^2 = \sum_{k=1}^{n}k^2$ , la somme des carrés des n premiers nombres entiers que nous allons noter $S_n^2$.

Sur internet on trouve facilement que $S_n^2= n(n+1)(2n+1) / 6$ mais ce n’est de retrouver cette formule sur une île déserte déconnectée.

Somme de puissances

D’autre part, en regardant $S_n^2$ de plus près, on voit un truc marrant:

La somme des n premiers nombres entiers (à la puissance 1)* $S_n^1 = \sum_{k=1}^{n} k = n(n+1) / 2$ est un facteur de $S_n^2$.
et la somme des n premiers nombres entiers à la puissance zéro $S_n^0 = \sum_{k=1}^{n} k^0 = n$ est un facteur de $S_n^1$.

Alors est-ce que la somme des carrés $S_n^2$ se retrouverait dans la somme des cubes $S_n^3 = \sum_{k=1}^{n} k^3$ ?

Surprise : non. En fait $S_n^3 = (n(n+1)/2)^2 = (S_n^1)^2$ : la somme des cubes est égale à la somme des nombres élevée au carré. On appelle parfois ceci “théorème de ”

Par contre dans $S_n^4$ on retrouve $S_n^2$ : $S_n^4 = (3n^2+3n-1).S_n^2$. Etrange non ?

Celui qui a mis un peu d’ordre dans cette étrangeté s’appelle . Au début du XVIIème siècle, ce professeur de a établi une méthode générale et calculé à la main les formules pour les sommes des puissances d’entiers jusqu’à la puissance 17, puis il est mort. Un siècle plus tard, a ramené la méthode générale de Faulhaber à une seule équation connue aujourd’hui sous le nom de :

$S_n^p = \sum_{k=1}{n}k^p = {1 \over p+1} \sum_{j=0}^p {p+1 \choose j} B_j n^{p+1-j}$ où:

${p+1 \choose j}$ est un , bien connu
$B_j$ est le j-ème , moins connus mais que l’on retrouve dans des choses comme la ou la , un point chaud des maths.

Je n’en suis pas encore là. Pour l’instant je me suis limité à immortaliser la formule de Faulhaber et les Nombres de Bernoulli en quelques lignes de Python qui pourraient être utile un jour, pour un ** ou l’autre

\[gist id="5bbf24a3e2e25070904b79f49020448f" file="faulhaber.py"\]

Du haut de ces pyramides…

Revenons à notre problème initial de pyramide à base carrée. Carrée ? Pourquoi se limiter à un carré ? D’ailleurs les faces de notre pyramide sont triangulaires… et même qu’elles ont 1+2+3+ … n boulets, et revoici notre $S_n^1$ ! Pas pour rien qu’on appelle les nombres 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, … (suite de l’OEIS) “ ”, ce qui est d’autant plus logique que 1, 4, 9, 16, 25, 36, … ( ) sont les “ ”.

Image Wikimedia Commons : Rendered by Blotwell using POV-Ray

En empilant des boulets sur une base triangulaire, on obtient les 1, 4, 10, 20, 35, 56, 84, 120, 165, 220, … ( ) donnés par la formule

$P_n^3=\frac{n(n+1)(n+2)}6={n+2 \choose 3}$

En 1850, un dénommé Sir Frederick que tout nombre entier peut être écrit comme la somme de 5 nombres tétraédriques au maximum. De fait, on ne connait aujourd’hui que 241 petits nombres qui nécessitent 5 termes ( ), mais personne n’a jusqu’ici démontré qu’il en n’en existe pas d’autre. Ou que si. C’est pourquoi la Conjecture de Pollock est toujours une …

On peut évidemment considérer des bases définies par d’autres , sur lesquels construire des donnés par cette formule toute simple, mise ici au cas où elle se révélerait utile à quelque chose un jour :

$P_n^r=\frac{n(n+1)}2\frac{(r-2)n-(r-5)}3$

Notes

et $S_n^1 = n(n+1) / 2$ est facile à retrouver si on l’écrit $S_n^1=(1+n)+(2+n-1)+(3+n-2)+...$
** auquel je n’ai pas compris grand chose non plus…

Références

Charles-É. Jean “ ” Dictionnaire de mathématiques récréatives “ ”

Et si...? (le livre de xkcd)

Sun, 08 May 2016 00:00:00 +0000

Je suis un fan absolu de . est connu de toute la blogosphère pour ses petits cartoons scientifiques dont certains sont devenus cultes* et d’autres sont des merveilles de vulgarisation scientifique, comme par exemple. Randall est aussi un infatigable artiste comme le prouve faits main. Tous ses dessins étant publiés gratuitement sous licence CC-BY-NC, Randall vit de l’écriture de bouquins qui font un tabac outre-Atlantique, et qui vont faire un tabac ici puisqu’ils commencent à être traduits.

J’ai dévoré “Et si… ?” . C’est un bouquin prodigieusement drôle et instructif. De la vraie bonne vulgarisation pour grands et petits de tous les niveaux. Dans ce livre Randall répond aux questions de lecteurs les plus absurdes en initiant subrepticement le lecteur à plusieurs outils utilisés dans l’analyse scientifique : les ordres de grandeur, , le raisonnement par l’absurde, l’extrapolation.

J’ai particulièrement apprécié son talent à identifier un problème intéressant dans une question stupide. Par exemple en répondant à la sempiternelle question “si tous les humains se réunissaient en un endroit et sautaient sur place ensemble, est-ce que la Terre bougerait ou est-ce que ça causerait un tremblement de Terre”, Randall étudie plutôt ce qui se passerait si tous les humains se réunissaient en un endroit, au hasard New-York. Il montre que beaucoup mourraient de faim car il n’est pas possible d’approvisionner une telle foule avec les moyens actuels, ni même de disperser cette foule assez vite avec tous les moyens de transports disponibles.

Randall fait aussi très peu usage de l’analogie, une technique à la fois facile et dangereuse en vulgarisation scientifique. Je n’en ai repéré qu’une, basée sur cette jolie histoire:

Loin dans le grand Nord, dans le pays nommé Svithjod, il y a un rocher. C’est un rocher qui fait cent miles de haut et cent miles de large. Une fois tous les mille ans, un petit oiseau se pose sur le rocher pour aiguiser son bec. Lorsque le rocher a ainsi totalement été usé, c’est une seule journée de l’éternité qui s’est écoulée. (The Story Of Mankind, Hendrik Van Loon, 1922 )

Un montre qu’une telle éternité, c’est très long, mais moins long que le temps qu’il faudra pour générer tous les messages Twitter possibles. Étonnant, parlant, et fort à propos puisque Twitter est un petit oiseau…

Pour ma part j’ai beaucoup rigolé et appris plusieurs choses, entre autres le fonctionnement de l’ des amanites et le fait que l’objet construit ayant atteint la vitesse la plus élevée est probablement une plaque en fonte qui bouchait le puits d’accès lors d’un essai nucléaire souterrain…

C’est peut-être le seul reproche que je ferais à “Et si…?”. Il y a beaucoup de “science hollywoodienne”, avec catastrophes thermonucléaires, voitures propulsées par des mitrailleuses lourdes et épidémies décimant l’humanité. Mais comme le résultat est suffisamment addictif pour amener un large public vers la réflexion scientifique, je peux pardonner ce côté cow-boy et recommander cet excellent livre sans réserve.

Note * si vous avez Python sur votre ordinateur, faites “import antigravity” pour une surprise !

Références

Randall Munroe (2015). Et si...?: Les réponses les plus scientifiques aux questions que vous ne vous êtes jamais posées. Flammarion.
Hendrik Willem Van Loon (1922). The story of mankind. Boni and Liveright.

IgNobel Award Tour Show

Wed, 13 Apr 2016 00:00:00 +0000

Comme certains ne connaissent pas encore les fameux , leur fondateur parcourt le monde pour présenter cette institution. J’ai ainsi eu la chance d’assister au “Ig Nobel Award Tour Show” organisé à l’EPFL il y a quelques semaines, et ce fut un grand moment de science poilante.

Le “Show” se déroule en deux temps. D’abord, Marc Abrahams explique le but des prix:

Récompenser la recherche qui fait rire, puis réfléchir

Puis il en décrit le mécanisme de sélection, d’attribution et la célèbre cérémonie d’attribution des prix à Harward, à laquelle je donnerais cher pour assister. En attendant, la dernière est en . Excellent communicateur et pince-sans-rire, Marc Abrahams illustre son propos avec de nombreux exemples et documents hilarants, le tout dans un anglais parfaitement compréhensible. Cette partie de la soirée ressemble beaucoup à sa conférence au TED visible en .

Dans un deuxième temps, des lauréats Ig Nobel des années précédentes viennent présenter leurs travaux primés. Nous avons eu droit à 3 présentations:

Emily Baird de l’Université de Lund nous a expliqué comment elle a déterminé que “Le utilise la Voie lactée pour s’orienter” , ce qui lui a valu le Prix 2013 de biologie et astronomie. En fait, son équipe a démontré que ce scarabée ne se repère pas sur le paysage environnant pour s’éloigner en ligne droite d’une bouse bien fumante avec une petite boule d’appétissant fumier, mais qu’il garde un angle constant par rapport à la source lumineuse la plus intense : Soleil le jour, Lune la nuit, ou à défaut, la Voie Lactée, bien lumineuse dans les nuits des savanes d’Afrique australe.
Ensuite Elisabeth Oberzaucher de l’Université de Vienne, lauréate du Prix 2015 de mathématiques a calculé “Comment , sultan du Maroc, a pu engendrer 888 enfants ?” Bon, un harem de 500 femmes ça aide, mais malgré ça, compte tenu du caractère assez aléatoire de la fertilité féminine, ce sultan par ailleurs peu recommandable a du donner de sa personne…
Enfin Stephan Bolliger de l’Université de Zurich a répondu à la question “Est-il préférable de se faire fracasser la tête avec une bouteille de bière pleine ou vide ?” qui lui a valu le Prix 2009 de la paix. D’après les tests effectués, les deux cas sont susceptibles de provoquer une fracture du crane, mais il faut une force plus grande pour casser une bouteille vide que pleine…

Avec ce dernier prix mon beau pays a remporté le prix IgNobel de la paix deux années de suite, car en 2008 notre Commission d’Ethique Fédérale avait déjà été récompensée pour un document officiel sur la dignité des plantes. Le petit intermède où Marc Abrahams a félicité un à un tous les citoyens helvétiques de l’assistance co-récipiendaires du prix était illustré par ce splendide slide citant un extrait du rapport primé :

Excellente soirée donc, je vous recommande vivement d’assister à un “IgNobel Award Tour Show” près de chez vous (ou d’en organiser un…). On commence par beaucoup rigoler, mais on réfléchit aussi.

References

(Pour mémoire, je contribue à maintenir une liste des publications récompensées par un prix )

M. Dacke, E. Baird, M. Byrne, C. H. Scholtz, and E. J. Warrant, “Dung beetles use the Milky Way for orientation” Curr. Biol., vol. 23, no. 4, pp. 298–300, Feb. 2013.
E. Oberzaucher and K. Grammer, “The Case of Moulay Ismael - Fact or Fancy?,” PLoS One, vol. 9, no. 2, p. e85292, Feb. 2014.
S. A. Bolliger, S. Ross, L. Oesterhelweg, M. J. Thali, and B. P. Kneubuehl, “Are full or empty beer bottles sturdier and does their fracture-threshold suffice to break the human skull?,” J. Forensic Leg. Med., vol. 16, no. 3, pp. 138–42, Apr. 2009.
Federal Ethics Committee on Non-Human Biotechnology (ECNH) “ ”, 2008 Bern, Switzerland

J'ai attrapé le bison de Higgs

Sun, 03 Apr 2016 00:00:00 +0000

View this title in Open Library

du dont rencontre un succès mérité. Il vient de publier son premier livre de vulgarisation intitulé “Mais qui a attrapé le bison de Higgs ?” dont j’ai immédiatement attrapé un exemplaire. Ou le contraire car j’ai été contaminé par cet excellent bouquin au point d’en lire les 172 pages d’une traite.

La variété des sujets abordés au cours des 20 chapitres peut surprendre (mais pas moi ;-) ) : maths, évolution, astronomie, physique, et même psychologie. Le format est assez proche du blog, chaque chapitre portant la date de sa rédaction. La trame du livre est définie par ses conversations avec ses jeunes filles et leurs questions aussi enfantines que profondes, relatées en bleu en introduction de chaque chapitre. David expose les réponses de la science avec un réel talent de vulgarisateur, en tenant (presque) sa promesse de l’avant-propos : “Nul besoin d’avoir fait de longues études scientifiques pour comprendre le contenu de ce livre. Vous avez une idée de ce qu’est un atome ? Un gène ? Une probabilité ? Vous en savez bien assez !”

J’ai particulièrement apprécié son approche de la recherche en maths. Comment expliquer à des néophytes, enfants ou pas, ce que peut bien encore faire un chercheur en mathématiques ? En montrant par exemple que des problèmes tout simples comme la ou ne sont toujours pas démontrés ni infirmés par des contre-exemples. A travers de tels exemples, David expose l’essentiel de la démarche scientifique : la curiosité, l’expérience, les doutes, les pièges parfois, les conséquences dans la vie quotidienne et dans notre conception du monde.

“Mais qui a attrapé le bison de Higgs” est un excellent livre de vulgarisation, mais il n’est probablement pas destiné aux enfants, ou alors aux enfants très curieux. Je le conseillerais plutôt aux parents ayant des enfants curieux, ou à des ados ou adultes curieux préférant le papier au blog ou à la chaîne vidéo. En passant, le design graphique du livre est très réussi, avec des illustrations en bleu et noir dues à , de , la branche dessinée du Café, un très bel exemple de collaboration, bravo !

Pour ma part j’ai appris quelques choses comme l’expérience de montrant que l’ajout d’une offre absurde peut changer radicalement notre perception de la valeur d’un produit ou service. Ou l’existence du qui a montré la meilleure stratégie au . Ou aussi que l’hypothèse du a été initialement proposée pour justifier que la masse des bosons W et Z ne soit pas nulle, alors qu’elle aurait du l’être selon la . Oui bon, le dernier chapitre qui donne le titre au livre n’est pas le plus simple, mais il permet de terminer l’ouvrage sur une ouverture : il y a encore de l’incertitude et des choses à découvrir en sciences. Ca laisse augurer encore de nombreux articles de blog, de vidéos et de livres de vulgarisation. Continue David !

Référence : David Louapre (2016). Mais qui a attrapé le bison de Higgs ?: et autres questions que vous n'avez jamais osé poser à haute voix.... Flammarion.

L'origine virale du dahu confirmée

Thu, 31 Mar 2016 00:00:00 +0000

spécimen naturalisé de dahu lévogyre (ayant les pattes gauches plus courtes que les droites)

Le est un animal si rare que certains le considèrent comme imaginaire. Pourtant il existe de nombreux témoignages de son existence, des squelettes de dahu sont exposés dans divers musées, et un reportage très complet sur le dahu a même été réalisé à partir de très rares images et vidéos de cet animal extrêmement mal connu (voir ci-dessous).

Dans ce reportage, ainsi que dans la plupart des sources existantes, le dahu est présenté comme une espèce, voire plusieurs, apparentées selon certains chercheurs aux chamois, selon d’autres aux bouquetins, voire aux lamas. Il faut reconnaître que la recherche scientifique est compliquée par la variété des rares spécimens documentés et par l’étendue de leur répartition géographique, allant des Alpes aux Vosges, avec des observations ponctuelles dans les Pyrénées et le Massif Central.

Je suis cependant en mesure de vous annoncer en exclusivité qu’une étude suisso-franco-austro-germano-hispanique soumise aujourd’hui même à la célèbre développe une nouvelle hypothèse révolutionnaire sur l’énigmatique existence des dahus. Selon ces travaux , les dahus ne seraient pas une espèce ou même des espèces distinctes, mais des comme les chamois ou bouquetins atteints par la , une forme de cancer des os provoquant une hypertrophie de certains de leurs membres.

Des travaux récents ayant montré que la maladie de Paget est vraisemblablement provoquée par des de la famille du , l’équipe de chercheurs emmenée par le Pr. Ittemleilgug de l’IVAZ (Institut de Virologie Alpestre de Zermatt) a identifié la présence d’ADN de ces virus dans les os des pattes les plus longues de la douzaine de squelettes de dahus existants. Selon les scientifiques, si une épidémie de rougeole caprine se propage dans un troupeau de chamois ou bouquetins pendant la période de gestation, la probabilité que chacun des 4 membres des fœtus soit allongé par la maladie est d’environ 50%. Il y a donc 16 possibilité environ équiprobables :

dans 1/16 ème des cas, le chevreau naît normal
dans 1/16 ème des cas, les 4 pattes sont allongées ce qui passe souvent inaperçu
dans 4/16 ème des cas, une seule des 4 pattes est hypertrophiée et le chevreau est rapidement la proie des prédateurs
dans 4/16 ème des cas, trois pattes hypertrophiées handicapent également le chevreau
dans 2 cas sur 16, ce sont les pattes avant droit et arrière gauche, ou avant gauche et arrière droit qui condamnent le bébé dahu
restent les 4 cas sur 16 correspondant aux 4 types de dahus : lévogyre, dextrogyre, ainsi que les “montants” ou “descendants” dont l’espérance de vie est très faible.

Une épidémie de rougeole cause donc une mortalité juvénile très élevée, de l’ordre de 50% dans les troupeaux, les “dahus” n’échappant à la mort que grâce à l’inclinaison de leur habitat naturel. A la fin de leur article, le Dr Ittemleilgug et ses coauteurs laissent entendre que les campagnes de vaccination intensives contre la rougeole humaine pourraient avoir contribué à la réduction du nombre de dahus observée depuis quelques décennies.

Cette étude est la seconde démontrant de façon convaincante l’implication de virus dans l’apparition d’animaux mythiques. En effet, il est connu depuis plusieurs années que le peut provoquer chez les lapins la formation de tumeurs en forme de cornes qui ont très certainement donné naissance à la légende du , comme indiqué dans Carl Zimmer (2016). Planète de virus. Belin.

Références:

Ph. Ittemleilgug & al, “Viral Paget’s Disease of Bone in Caprinae as origin of Dahus”, 2016, submitted to
Frederick R. Singer “ ” 2011, Cell Metabolism,Volume 13, Issue 1, p. 5-6, 5DOI:
Kreider, J.W. and Bartlett, G.L., “The Shope papilloma-carcinoma complex of rabbits: A model system of neoplastic progression and spontaneous regression”, 1981, Adv. In Cancer Res., 35: 81-110.

Cet article a également été publié, légèrement édité,

Adieu 3.14.16 : le 28 juin, ce sera Tau Day

Mon, 14 Mar 2016 00:00:00 +0000

3 pi/2 de Nusstorte je vous prie - Je vous en mets 3/4 de tau, ça vous ira ?

Oui je sais, certains fêtent la aujourd’hui, puisque le 14 mars se note 3.14 aux USA. Et comme nous sommes en 2016, c’est même 3.1416 . Et en prime Gilles nous a fait déguster une délicieuse bien ronde.

Mais je ne suis pas parvenu à me réjouir pleinement car depuis quelques temps un doute me ronge : et si π était faux ?

C’est ce que suggère un article de 2001, “Pi est faux!” . Son auteur Bob Palais ne prétend évidemment pas que la valeur de pi soit fausse, mais plutôt que sa définition soit boiteuse et propose d’utiliser plutôt la constante

=2π . Son idée a toutes les apparences d’un canular, mais elle a pourtant été appuyée par une partie de la communauté de mathématiciens, surtout depuis que le bizarre symbole “newpi” a été remplacé par la lettre grecque τ (tau).

Le “Tau manifesto” de Michael Hartl donne pas mal de bonnes raisons à l’introduction de τ=2π.

dans la plupart des équations*, π apparaît accompagné d’un facteur 2. C’est le cas dans et beaucoup d’autres , y compris en physique de la troisième aux en passant par la
c’est normal puisque , d’où le choix du τ, lettre d’origine du T comme “tour” ou “turn”
historiquement , on a calculé et utilisé aussi bien τ que π :
- détermina que π était proche de 22/7 à l’aide de polygones réguliers inscrits et circonscrits
- en 1424 le mathématicien perse a déterminé 16 décimales de τ par une formule en base 60
- en 1697 le mathématicien écossais utilisa la lettre π pour définir le périmètre mais définit la constante du cercle comme étant le rapport π/r , où r est le rayon, pas le diamètre…
- mais en 1706 utilisa le symbole π comme rapport du périmètre au diamètre, et réutilisa cette notation dans son traité de 1737 qui fit autorité, jusqu’à aujourd’hui
car enfin, pourquoi considérer le diamètre d’un cercle alors que toutes les équations usuelles du , du du et de la utilisent le rayon ?

Les mathématiques étant une science vivante, peut-être bien que les tau-istes l’emporteront à la longue sur les pi-istes. En attendant, saluons la tentative de compromis de XKCD proposant la constante pau. Hélas sa valeur (4.71238898038468985769…) n’est pas très propice aux anniversaires à deux décimales. Je préfère donc fêter le le 28 juin avec une deuxième Nusstorte !

Notes:

* exercice : trouvez des contre-exemples de formules dans lesquelles pi n’est pas multiplié par un nombre pair

Références:

, “ ”, 2001, The Mathematical Intelligencer, Volume 23, Number 3, 2001, pp. 7-8.
Michael Hartl “ ”, 26 juin 2010
Peter Harremoës “ ", 2012
" ” sur le site de Neamar
Petr Beckmann (1993). A history of pi. Barnes.

Einstein et les ondes gravitationnelles

Sun, 14 Feb 2016 00:00:00 +0000

Dessin de Valott paru dans "24 Heures"

En recherchant où et quand Einstein avait prévu l’existence des ondes gravitationnelles dont tout le monde parle, je suis tombé non seulement sur son article en allemand de 1918 , mais aussi sur un court article qui en retrace l’historique .

En fait, Einstein s’était planté deux ans plus tôt dans un autre article . Il y avait développé une approximation linéaire de la solution des équations de la relativité générale en considérant la gravitation par analogie avec l’électrodynamique : il considérait alors (comme moi jusqu’à aujourd’hui…) qu’une masse accélérée générait une onde gravitationnelle comme une charge électrique génère une onde électromagnétique.

Ensuite il s’est aperçu que ce n’était pas ça : il faut que “quelque chose tourne”. Les ondes gravitationnelles sont produites lorsque le , ou plus précisément le moment du qui le généralise, varie brutalement.

Einstein et les autres physiciens ont vite remarqué que l’amplitude de ces ondes, si elles existaient, était extraordinairement faible. A tel point qu’Einstein lui même se mit à douter de leur existence.

En 1935, il soumit à “Physical Review” un article intitulé “Do gravitational waves exist ?” coécrit avec dans lequel il exposait ce qu’il écrivit à son ami :

Avec un jeune collaborateur, je suis arrivé à un résultat intéressant : les ondes gravitationnelles n’existent pas, bien qu’elles aient été supposées certaines en première approximation. Ceci nous montre que les équations de champ de la relativité générale, non linéaires, peuvent nous en dire plus, ou plutôt nous limiter plus que nous pensions jusqu’ici.

Mais “Physical Review” refusa son article, ce qui créa une petite crise entre l’un des physiciens les plus réputés et l’un des principaux journaux scientifiques de l’époque. . Einstein et Rosen publièrent donc leur article dans un journal moins connu et en édulcorant un peu leurs conclusions définitives, ce qui fait qu’on a un peu oublié les doutes du génie devant les conséquences de son oeuvre.

Sur les résultats récents de LIGO je vous recommande:

et de David de Science étonnante
L’article de Nicola Twiller dans le New-Yorker " " que David recommande fort justement
qui pose le prochain challenge : savoir si les ondes gravitationnelles se propagent à la vitesse de la lumière, ou juste un peu en dessous. Ce qui revient à déterminer si le a une (petite) masse, ou pas du tout.

Pour ma part, j’avoue qu’en écrivant il y a pile deux ans, je ne pensais pas qu’on arriverait à détecter des ondes gravitationnelles à la surface de notre planète. Je m’attendais à ce que des instruments affranchis des vibrations parasites de notre environnement soient indispensables. Je me suis trompé.

Références

Albert Einstein, “ ” Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akad. der Wissenschaften, 1918.
Wolfgang Steinicke, “ ” Astron. Nachrichten, vol. 326, no. 7, pp. 640–641, 2005.
Albert Einstein, “ ”, Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin, 688–696. 1916
Kennefick, D. (2005). Einstein versus the Physical Review Physics Today, 58 (9), 43-48 DOI: ( )
A. Einstein and N. Rosen, “On gravitational waves,” J. Franklin Inst., vol. 223, no. 1, pp. 43–54, Jan. 1937. DOI:
Einstein, A., Infeld, L., Hoffmann, B “The Gravitational Equations and the Problem of Motion” Annales of Mathematics 39 (1938), 65–100
(ajouté le 16.02.2016) : Jérôme Novak “ ”, 2009, (slides introduisant le problème + simulation numérique)

La physique par les objets quotidiens

Sun, 03 Jan 2016 00:00:00 +0000

Pour Noël, la m’a gentiment offert un exemplaire du livre Cédric Ray, Jean-Claude Poizat (2007). La physique par les objets quotidiens. Belin. ( )

Les 16 chapitres décrivent les principes de fonctionnement d’autant d’objets du quotidien : les ampoules à incandescence, les ampoules à décharge et les tubes fluorescents, la montre à quartz, la télévision, le réfrigérateur, les détecteurs de fumée, le four à micro-ondes, les plaques électriques, le disque compact, les écrans à cristaux liquides, le disque dur, le photocopieur, le système GPS de positionnement par satellites, l’échographie médicale, le scanner à rayons x, le réacteur nucléaire.

Bon, pour les derniers on peut discuter de l’appellation “objet quotidien”, mais il fallait bien que les auteurs, professeurs à l’ de Lyon puissent aborder un peu leur domaine.

Chaque chapitre obéit à la même structure : un petit historique des découvertes et inventions relatives à l’objet, un descriptif du fonctionnement appuyé par de nombreuses illustrations, et des encarts colorés éclairant certains concepts un peu plus pointus comme la polarisation de la lumière ou les domaines magnétiques des aimants. A la fin de chaque chapitre, une “foire aux questions” pose et répond à une dizaine de questions en rapport avec le sujet.

La difficulté de tout ouvrage de vulgarisation scientifique est de s’adresser à un large public sans être trop barbant pour ceux qui connaissent déjà le sujet. Les efforts des auteurs pour élargir leur lectorat sont louables : aucune formule dans le texte, des paragraphes “En bref” qui résument le chapitre en une seule phrase, des blocs qui tentent l’exercice difficile de l’analogie entre phénomènes physiques et vie quotidienne. Mais ils présupposent quand même certaines connaissances de leurs lecteurs : dès la page 9 on lit par exemple que le filament d’une ampoule doit être “protégé du dioxygène, car s’il était porté à sa température de fonctionnement en présence de ce gaz, il brûlerait instantanément.” Au lecteur de savoir que le dioxygène compose 21% de l’air ambiant pour comprendre…

Il me semble donc ce livre s’adresse principalement aux personnes ayant subi un cours élémentaire de physique, lycéens ou adultes curieux, et qui souhaiteraient (re)connecter ce savoir livresque plus ou moins oublié avec le concret.

Pour ma part j’y ai appris plusieurs choses intéressantes, notamment sur les détecteurs de fumée qui n’avaient pas trop éveillé ma curiosité jusqu’ici. Et j’ai aussi apprécié les multiples confirmations de ce que je vous dis assez souvent sur ce blog : entre une découverte fondamentale et son application commerciale il se passe beaucoup, beaucoup de temps. Par exemple la première horloge à quartz date de 1927 (et pas des années 50 comme je l’imaginais), alors que l’effet piézoélectrique était déjà connu depuis 50 ans…

Outre le , “La physique par les objets quotidiens” obtient donc la mention “Lu et approuvé par Dr. Goulu”. Cependant je vous conseillerais de vous renseigner sur une possible nouvelle édition avant de l’acheter car certains chapitres me semblent déjà un peu dépassés, comme celui de la télévision (à tube cathodique et transmission analogique) ou celui sur le disque compact, ou même le photocopieur, objets du quotidien de nos (grands-)parents…

Merci à Agathe de pour la copie presse!

La Renaissance du temps 2/2

Thu, 31 Dec 2015 00:00:00 +0000

Beaucoup trop longtemps après publiée lors de la du Café des Sciences, voici la fin du compte rendu consacré à la seconde partie du livre “grand public” de sur le temps.

Dans cette seconde partie, Smolin plaide en faveur de la réalité du temps et présente sa propre conception du temps. Petit rappel en préambule : Smolin est un cosmologiste reconnu qui a travaillé pendant des décennies avec les plus grands sur ce sujet, donc avant de le traiter d’hurluberlu aux idées délirantes, rappelez-vous qu’il peut vous asséner des “peer reviewed” et des tableaux noirs pleins de formules pour défendre son point de vue.

Mais il peut aussi se planter, et il l’admet, et ce qui en fait un scientifique.

11. les lois évolutives

Le chapitre 11 présente une première idée iconoclaste, celle de “lois évolutives” résultant d’une “ ” . L’hypothèse de base est que les univers se reproduisent par la création de nouveaux univers au cœur des trous noirs. Ces bébés univers auraient des constantes universelles légèrement différentes de celles de leur parent, mais seuls ceux qui seraient “fertiles” en trous noirs comme le notre se “reproduiraient” au cours d’un temps infini. Smolin propose un test indirect de son hypothèse : en simulant des univers dont les constantes universelles seraient légèrement différentes du nôtre, on devrait vérifier qu’ils produisent moins de trous noirs que le notre. D’autres hypothèses sont plus facilement testables et pourraient infirmer la sélection cosmologique naturelle, notamment une concernant les kaons qui jouent un rôle dans la masse minimale des étoiles à neutrons .

D’autre part, la sélection naturelle cosmologique nie l’épisode d’ . Selon la théorie de Smolin, l’Univers ne débute pas par une singularité mais par la taille du trou noir qui lui donne naissance, donc si les fluctuations du mesurées par que l’on est en train d’analyser ne sont pas compatibles avec son hypothèse, Smolin admet que sa théorie sera .

12. la mécanique quantique et la libération de l’atome

Smolin commence par relever l’échec de la mécanique quantique à décrire nos expériences individuelles et quotidiennes avant de livrer son credo:

J’en suis venu à croire que la mécanique quantique connaîtra le même sort que les grandes théories de Ptolémée et de Newton. Peut-être ne pouvons-nous pas la comprendre tout simplement parce qu’elle n’est pas vraie. Au lieu de cela, il est vraisemblable qu’elle soit une approximation d’une théorie plus profonde qui sera plus simple à comprendre. Cette théorie plus profonde est la théorie cosmologique inconnue que désignent tous les arguments de ce livre. La clef est, ici encore, la réalité du temps.

Mais Smolin reconnait que sa théorie doit décrire trois propriétés de la nature que la mécanique quantique a mis en évidence : l’ , la et les “questions incompatibles” associées au . Smolin esquisse les contours d’une variante de la mécanique quantique qu’il qualifie lui-même de spéculative, dans laquelle intervient un “principe de précédence” proche d’une idée énoncée par il y a plus d’un siècle:

Toutes choses ont une tendance à prendre des habitudes. Pour les atomes et leurs constituants, les molécules et les groupes de molécules, et en bref chaque objet réel concevable, il y a une plus grande probabilité d’agir comme lors d’une occasion antérieure qu’autrement. Cette tendance elle-même constitue une régularité, et ne cesse de s’intensifier.

Smolin relie ce principe de précédence au (qu’il trouve mal nommé, le libre arbitre étant un “concept glissant” selon lui) pour définir la “quantité de liberté” liée à une théorie, cette quantité étant la “quantité d’information sur un système dont vous aurez besoin afin d’être capable de faire des prédictions sur son futur”. Par exemple, la mécanique classique, déterministe, est la théorie qui minimise la liberté des systèmes étudiés. Lors de ses travaux , Smolin a montré que la mécanique quantique la maximise, puis a formulé une nouvelle formulation de la mécanique quantique combinant ce “principe de liberté maximale” et le “principe de précédence”.

Dans cette théorie, les particules interagissent avec leurs copies dans le passé pour “savoir” comment se comporter. Smolin admet ne pas trop savoir comment ça se passe, mais renvoie la question différemment : comment un quark sait-il qu’il est un quark ? Smolin soutient que sa théorie satisfait au moins la “fermeture explicative”, qui n’est possible qu’en admettant la réalité du temps. Par contre elle ne satisfait pas le “principe de raison suffisante” : comme les systèmes quantiques sont fondamentalement libres, il n’existe aucune raison rationnelle au résultat d’une expérience individuelle comme la désintégration d’un noyau radioactif.

13. le combat de la relativité et du quantum

Dans ce chapitre, Smolin s’attaque au conflit persistant depuis un siècle entre la mécanique quantique et la relativité et aux tentatives de résoudre ce conflit par les “théories aux ” comme la . Pour Smolin, le principal défaut de cette théorie est de ne pas satisfaire le critère du . L’ de la mécanique quantique corrige ce défaut, mais nécessite de considérer que la réalité “choisit” au hasard le résultat d’une expérience individuelle parmi la collection de tous les résultats possibles, ce qu’Einstein avait déjà compris:

Essayer de concevoir la description par la théorie quantique comme la description complète des systèmes individuels mène à des interprétations théoriques non naturelles, qui deviennent aussitôt superflues lorsqu’on accepte l’interprétation que la description se réfère à des ensembles (ou collections) de systèmes et non à des systèmes individuels. (Albert Einstein )

Mais où donc se trouvent ces “collections”, puisque la fermeture explicative exige qu’elle fasse partie de l’Univers ? Smolin propose une hypothèse pour le moins audacieuse : toutes les particules de l’Univers forment les “collections” de ces particules. Lorsqu’on observe un atome d’hydrogène, la position de son électron est “copiée” à partir de celle d’un autre atome d’hydrogène pris au hasard parmi tous ceux de l’Univers. Smolin a inventé des “règles de copiage” des propriétés qui donnent des probabilités pour la réponse d’un atome à une mesure rigoureusement identiques à celles calculées par la mécanique quantique. La théorie “interprétation d’ensemble réel” de Smolin explique bien l’intrication et autres phénomènes “non locaux” de la mécanique quantique, et aussi pourquoi les “gros” systèmes n’obéissent pas à la mécanique quantique : ils n’ont pas de copie dans l’Univers *.

Reste un gros problème : l’ “interprétation d’ensemble réel” n’est pas plus compatible avec la relativité que les autres interprétations de la mécanique quantique. Mais elle est compatible avec l’existence d’un temps réel, absolu:

Soit la mécanique quantique est la théorie finale et il n’y a pas moyen de sonder au delà du voile statistique pour atteindre un niveau de description plus profond, ou bien Einstein, Newton et Galilée avaient tort, il n’y a pas de relativité du mouvement, et avait raison : il existe une version privilégiée du mouvement et du repos.

14. la renaissance du temps par la relativité

Pour Smolin, le conflit entre mécanique quantique et relativité ramène à un conflit entre la relativité et le qu’il s’agit de résoudre en faveur de ce dernier. Ceci ne demande pas d’abandonner la théorie de la relativité mais de la reformuler.

La initiée par remplace la relativité du temps par la relativité de la taille des objets. L’idée est qu’il n’est pas possible de comparer la taille d’un objet proche avec celui d’un objet lointain sans déplacer l’un des objets ou une règle d’un objet à l’autre, soit exactement la même problématique que pour synchroniser deux horloges. Pour les théoriciens, cette dualité est complète, du même ordre que la : la “dynamique des formes” est parfaitement équivalente à la théorie de la relativité générale.

Mais alors qu’il n’existe pas de temps privilégié en relativité einsteinienne, il existe un temps universel en dynamique des formes, un temps absolu qui n’a de sens qu’à l’échelle de l’Univers. De plus en dynamique des formes il existe une grandeur sur laquelle tous les observateurs s’accordent : la taille de l’Univers. Pour Smolin, le temps vient d’être redécouvert : il mesure l’expansion de l’Univers !

15. l’émergence de l’espace

Ce long chapitre est le plat de résistance du livre. C’est là que ça passe où ça casse, et j’ai mis plus de deux semaines à le digérer avec peine. Il commence très fort:

L’aspect le plus mystérieux du monde est juste sous nos yeux. Rien n’est plus banal que l’espace, et pourtant lorsque nous l’examinons de près, rien n’est plus mystérieux. Je crois que le temps est réel et essentiel à une description fondamentale de la nature. Mais je crois probable que l’espace va s’avérer n’être qu’une illusion (…)

Selon Smolin, l’existence d’un temps réel est indispensable pour réconcilier les deux pans de la physique, mais l’espace ne l’est pas. Parmi les théories ayant exploré l’idée que l’espace d’une structure de plus fondamentale, la première est la “ ”.

Représentations graphiques de la triangulation dynamique causale d’un espace à 2 dimensions. J’ai mis cette vidéo là car je l’ai trouvée jolie, mais je n’y ai rien compris. Pour plus de détails, voir la .

Puis a proposé la “ ” (sic) . D’autres théories comme les et certaines variantes de la ramènent à la même idée.

Tout comme la dont elles sont assez proches, ces théories postulent que l’espace et le temps sont discrets à l’ (idée ). Smolin a besoin d’une quinzaine de pages pour décrire les propriétés du graphe défini par les “arêtes” de cette discrétisation dans ces différentes théories. Je résume ce que j’en ai retenu, en quelques lignes, avec les incohérences résultant des différences entre ces théories:

Les particules et leurs propriétés correspondent à la configuration du graphe à très petite échelle.
L’ensemble du graphe forme l’état quantique de l’Univers.
Les arêtes définissent la localité : deux nœuds connectés par une arête sont tellement proches que nous les percevons comme identiques. L’ et autres phénomènes de s’expliquent par des arêtes “court-circuitant” l’espace en liant des noeuds que nous percevons comme éloignées.
Les particules passent d’un noeud à un noeud voisin (= connecté par une arête d’une ) en un temps extrêmement bref ( un ), ce qui définit la vitesse de la lumière.
Initialement, l’Univers était très fortement connecté, tous les noeuds du graphe étaient locaux. Il était à la fois minuscule et doté de très nombreuses dimensions
Avec le temps, le graphe se transforme à très petite échelle selon des règles très simples qui tendent à réduire la dimensionnalité du graphe à 3, les trois dimensions de l’espace que nous percevons:

Un triomphe de la gravitation quantique à boucles est que la dynamique de l’espace-temps qui est donnée en relativité générale par les peut effectivement être codée en règles simples quant à la manière dont le graphe évolue dans le temps. (…) Nous considérons la gravitation quantique à boucles comme une “quantification” de la relativité générale. A l’inverse il y a plusieurs résultats indépendants montrant que la relativité générale émerge des modèles de (…) une version quantique de l’univers bloc.

Il ne faut donc pas imaginer ce graphe comme “dans” l’espace mais comme générant l’espace. Comme le conclut Smolin : “l’espace pourrait donc bien être une illusion, mais le temps doit être réel.”

16 . vie et mort de l’Univers

Ce chapitre traite du lien entre le temps et la en tentant de répondre à l’une des questions les plus intrigantes à propos de l’Univers : pourquoi l’Univers est-il intéressant ? Pourquoi ce que nous voyons autour de nous est structuré et complexe, alors que la complexité est statistiquement improbable ?

Smolin commence par fournir une clef pour comprendre la thermodynamique moderne (qui inclut la ) : elle relie deux niveaux de description d’un système. A l’échelle microscopique, on peut définir un “micro-état” par la position et le mouvement de chaque particule, alors qu’à l’échelle macroscopique le “macro-état” ne comprend que quelques variables comme la pression et la température. La thermodynamique concerne les relations entre ces deux descriptions.

Musée Guggenheim de Bilbao (Photo Dr. Goulu sur flickr)

Smolin commence par montrer que l’ est l’inverse de l’information en utilisant une analogie architecturale. Il faut beaucoup d’information pour décrire le design du musée Guggenheim de Bilbao dont toutes les pièces sont distinctes et doivent s’assembler de manière précise (entropie faible). Pour un immeuble en briques, il suffit de définir les dimensions des murs, que les maçons auront une multitude de manières de réaliser avec les briques standard fournies.

Ensuite Smolin introduit la notion de à l’aide d’un jeu de cartes : en le brassant très longtemps, il finira par se retrouver dans l’ordre. La probabilité que les atomes d’un gaz enfermé dans une boîte se retrouvent soudain tous comprimés dans une moitié de la boîte est infinitésimale, mais pas nulle. Par contre il est certain que les processus aléatoires microscopiques produisent des fluctuations à plus grande échelle, comme le qu’Albert Einstein (encore lui!) a réussi à .

Selon le , l’entropie d’un système augmente, l’amenant inéluctablement vers un équilibre thermique. En plus, les lois de la physique étant symétriques par rapport au temps, il ne devrait pas y avoir de . Pourtant depuis 13 milliards d’années, l’Univers n’a pas atteint cet équilibre, et la flèche du temps est évidente : nous nous sentons et nous observons comme voyageant du passé vers le futur. Pour Smolin il existe en fait plusieurs flèches du temps:

la flèche du temps cosmologique, correspondant à l’expansion de l’Univers
la flèche du temps thermodynamique selon laquelle un petit système isolé tend à devenir désordonné
on naît, on grandit, on vieillit et on meurt selon la flèche du temps biologique
nous nous rappelons du passé mais pas du futur; c’est la flèche du temps de l’expérience
moins évidente : la flèche du temps électromagnétique. La lumière voyageant du passé vers le futur, nous voyons le monde tel qu’il était dans le passé, jamais comme il sera
la flèche du temps gravitationnelle est l’équivalent pour les ondes gravitationnelles
la flèche du temps des trous noirs. Il n’y avait apparemment pas de trou noir primordial au moment du Big Bang. Aujourd’hui il y en a des milliards, et toujours pas de à l’horizon.

Pourquoi toutes ces flèches distinctes alors que les lois de la physique sont réversibles dans le temps ? Pour Smolin, c’est que les conditions initiales ne sont pas symétriques. Les conditions initiales de notre Univers semblent finement ajustées pour produire un Univers asymétrique dans le temps. Les physiciens sont aujourd’hui capables d’imaginer les univers produits par des conditions initiales légèrement différentes : ils seraient très différents du notre. Mais alors comment les conditions initiales sont elles choisies ? Et pourquoi seules les conditions initiales définissent l’asymétrie par rapport au temps, et pas les lois ?

Il se pourrait que les lois physique ainsi que les conditions initiales découlent toutes d’une même loi, plus fondamentale, et asymétrique par rapport au temps.

Smolin examine ensuite une autre hypothèse historiquement évoquée, celle dite du : dans un univers très vaste à l’équilibre thermique, la probabilité qu’un être conscient soit spontanément assemblé par le mouvement aléatoire d’atomes n’est pas nulle. Et si le temps est infini c’est même une certitude : il devrait y avoir beaucoup plus de “cerveaux de Boltzmann” produits par de petites fluctuations que de cerveaux produits par un mécanisme comme l’Evolution qui nécessiterait une énorme fluctuation durant des centaines de millions d’années. Or nous savons que nous sommes produits par l’Evolution et nous ne connaissons aucun “cerveau de Boltzmann”, donc nous ne sommes pas dans une fluctuation de l’Univers.

La vision intemporelle de la physique basée sur le paradigme de Newton a montré son impuissance face aux questions les plus basiques de l’univers : pourquoi est-il intéressant (…) au point que des créatures comme nous puissions y être et nous en émerveiller ?

Mais si nous adoptons la réalité du temps, nous rendons possible une physique asymétrique par rapport au temps dans laquelle l’univers peut naturellement faire évoluer de la complexité et de la structure. Et ainsi nous évitons le paradoxe d’un univers improbable.

17. la renaissance du temps par la chaleur et la lumière

Dans ce chapitre, Smolin poursuit sa réflexion sur l’émergence de structures organisées, apparemment en contradiction avec le .

Il commence par remarquer que, selon le principe d’identité des indiscernables évoqué au Chapitre 10, chaque instant et chaque endroit à chaque instant est distinguable d’un autre de façon unique. Ceci implique que notre univers ne peut pas avoir de symétries exactes. Toutes les symétries postulées jusqu’ici se sont avérées approchées ou rompues (voir ).

Pour Smolin, deux types d’univers sont théoriquement possibles:

les univers “boltzmanniens”, en quasi équilibre thermique, dans lesquels des fluctuations dues au hasard provoquent des états complexes par pur hasard
les univers “leibniziens” dans lesquel des flux d’énergie comme ceux fournis par les étoiles permettent à des systèmes ouverts comme les planètes, les êtres vivants etc. d’évoluer vers des états de plus grande organisation:

Ainsi, Aristote avait raison lorsqu’il comprenait que notre domaine terrestre est maintenu loi de l’équilibre par le flux d’énergie qui le traverse. Ne pas avoir suffisamment su apprécier cette idée a conduit certains scientifiques et philosophes à voir un conflit entre la et le fait que la ait produit des structures toujours plus improbables.

Mais pourquoi existe-t-il des étoiles ? Quelles sont les caractéristiques permettant leur apparition. D’abord, il faut un “ajustement incroyablement précis des paramètres qui gouvernent la physique”, pour reprendre les termes de Smolin. C’est un fait assez connu : si les “constantes universelles” qui équilibrent les étaient légèrement différentes, l’univers serait très différent.

L’autre caractéristique relevée par Smolin est moins évidente : les systèmes régis par la gravitation sont d’une certaine façon “anti thermodynamiques”. En injectant de l’énergie dans une étoile, un système solaire ou une galaxie, il “refroidit”. Par exemple, si on donne de l’énergie à une planète, elle va s’éloigner de l’étoile pour tourner sur une orbite plus lointaine sur laquelle elle se déplacera moins vite: son énergie cinétique baisse, donc la du système baisse. Selon le même principe un amas d’étoiles qui éjecte de temps en temps une étoile passant trop près d’un système double se refroidit.

Ceci ne contredit pas la , mais juste son interprétation naïve qui considère que l’augmentation de l’entropie produit des structures uniformes, prévisibles. Selon Smolin, la seconde loi amène au contraire les systèmes gravitationnels vers une multitude d’états possibles, très hétérogènes. Et c’est grâce à ceci que notre Univers est encore très loin de sa , 13.7 milliards d’années après ses origines.

18. Infinité de l’espace ou infinité du temps ?

Mais si l’univers était “boltzmanien” et infini, et que nous ne vivions que dans une région de 93 milliards d’années lumière de diamètre apparue par une grosse fluctuation statistique ? Alors il y aurait une infinité de copies de notre région, et de toutes ses variantes imaginables, ou inimaginables. Pour Smolin, ce serait la “tragédie de l’infini boltzmannien” : la physique ne sert à rien car elle ne décrit qu’un seul possible. En même temps que vous faites une expérience, une infinité de copies de vous qui font la même expérience dans une infinité de copies de cet univers obtiennent d’autres résultats, comme dans la . Pour Smolin, cette idée est inacceptable.

Le seul moyen de nier l’univers boltzmannien infini serait de démontrer que l’espace est fini. Or, les mesures de la ne permettent pas encore de conclure si l’espace est

refermé sur lui même et fini comme une sphère (courbure positive)
“plat” et infini, ou fini et torique (le tore a une courbure moyenne nulle)
ou a courbure négative, ce qui laisse une infinité de possibilités…

Smolin note au passage que seuls un univers spatialement fermé et fini obéit au principe de fermeture explicative et au principe de raison suffisante.

La suite du chapitre concerne la finitude du temps. Si le temps est infini, alors une fois que notre univers aura atteint sa il restera une infinité de temps pour que des fluctuations aléatoires produisent une infinité de structures hautement improbables : on retombe sur le paradoxe du cerveau de Boltzmann…

La plus grande inconnue concernant ce futur très très lointain est le rôle qu’y jouera l’ . Elle semble accélérer l’expansion de l’univers, mais tant qu’on n’aura pas compris sa nature et son lien avec la on ne peut exclure l’hypothèse du de l’Univers dans lequel l’espace se recompacte en . Les modèles cosmologiques montrent qu’il s’ensuit un produisant un nouvel univers comme lors du . Un tel événement doit théoriquement laisser des traces dans le : on devrait y détecter d’une part des ondes gravitationnelles primordiales, d’autre part un certain type de non-gaussianité du rayonnement. Des expériences sont en cours pour vérifier ou infirmer cette théorie, et celle plus communément admise de l’ , mais c’est délicat comme l’a montré la récente “affaire” 2.

propose un assez surprenant. Selon lui, le gaz de photons qui remplira l’univers en est indiscernable de celui qui existait au moment du Big Bang, donc par le principe des indiscernables c’est la même chose, et un nouvel univers naît automatiquement. Dans ce cas on devrait identifier des motifs circulaires dans le fonds diffus. Penrose croyait les avoir trouvés en 2010 mais c’est fortement contesté.

Pour Smolin cependant, l’idée d’une succession d’Univers est indispensable pour permettre l’ajustement des lois par évolution comme il l’a décrit au chapitre 10.

Ceux qu’encombrent des présupposés métaphysiques comme quoi le but de la science est de découvrir des vérités intemporelles représentés par des objets mathématiques intemporels pourraient croire qu’éliminer le temps, rendant ainsi l’univers semblable à un objet mathématique, est la voie vers une cosmologie scientifique. Mais il s’avère que c’est tout l’opposé. Comme l’a compris il y a plus d’un siècle, les lois doivent évoluer pour être explicables.

19. le futur du temps

Ce chapitre de conclusion commence par un résumé des chapitres précédents puis s’attaque au “dilemme des méta-lois” : si les lois physiques sont évolutives, alors qu’est-ce qui gouverne leur évolution ? Soit c’est une autre loi, donc une “méta-loi” puisqu’elle agit sur les lois, soit il n’y en a pas et les lois évoluent au hasard. Mais alors le principe de raison suffisante est “vérolé aux fondations même de la science”, pour reprendre les termes de Smolin.

Pour Smolin, la résolution de ce dilemme sera la clef des avancées de la cosmologie et de la physique théorique ce siècle. Pour lui, tant que les mathématiques ne parviendront pas à exprimer clairement ce qui distingue l’instant présent par rapport à t-1 et t+1, elles devront se mettre au service de la physique au lieu de pse prétendre discipline Reine. Ensuite:

La récompense que nous obtenons pour avoir sacrifié une reine est une vision plus démocratique du mobilier des théories physiques. (…) Il n’est plus possible de voir des lois absolues et intemporelles dicter l’évolution de la configuraiton ancrée dans le temps du monde. Si tout ce qui est réel est réel à un instant, alors la distinction entre lois et états doit être relative, ce qui survient et peut être distingué à une époque relativement froide et calme comme la notre. Mais dans d’autres ères plus violentes (NdG : comme les Big-Bangs successifs), la distinction doit se dissoudre en une description du monde totalement nouvelle, totalement dynamique, qui est rationnelle et répond au principe de raison suffisante.

Le livre s’achève par un long épilogue intitulé “Penser dans le temps” illustrant le fait que tous nos actes, notre pensée, notre civilisation sont fondamentalement basés sur l’écoulement irréversible du temps. Le réchauffement climatique et quelques effets économiques sont analysés sous ccet angle, mais j’ai survolé ce chapitre, le trouvant un peu hors-sujet.

Critique

Je me suis fait piéger en voulant parler de ce bouquin. J’avais envisagé de faire juste une critique du genre “Dans ce livre Smolin propose une nouvelle théorie de la physique extrêmement originale. Si vous vous intéressez à la cosmologie et avez de solides bases en physique, ce livre vous passionnera, mais il ne s’adresse définitivement pas au grand public.” Mais il fallait en dire un peu plus pour la du Café des Sciences, et comme je n’ai pas réussi à le résumer en un seul article c’est devenu un serpent de mer qui m’a bloqué de semaines, puis des mois car je ne voulais pas intercaler d’autre article entre les deux parties comme je le fais trop souvent, car ensuite je ne termine pas la série…

Maintenant que c’est fait, je dirais que ce livre est phénoménalement intéressant, et très ardu. Mais il ne se lit pas en quelques jours. Ni même en quelques semaines. Il faut vraiment s’accrocher. J’ai du relire certains passages plusieurs fois, y réfléchir des heures avant d’attaquer la suite, et je ne suis pas sur d’avoir tout compris. En fait je suis même sur de n’avoir pas compris grand chose (mais y’a-t-il quelque chose à comprendre?) . Je pourrais incriminer une traduction assez moyenne, ou simplement la densité de la prose de Smolin, mais en définitive c’est juste le défi lancé par Smolin qui est très ardu : vulgariser des concepts avancés de la cosmologie théorique, ce n’est définitivement pas facile. Et de ce point de vue j’ai lu pire, mais pas mieux depuis longtemps, donc c’est un bouquin important si vous vous intéressez au sujet.

L’objectif de terminer cet article en 2015 étant atteint, je vous donne rendez-vous pour un redémarrage de ce blog en 2016. A demain !

Note* : j’ai écrit à Smolin pour lui demander comment sa théorie traitait les phénomènes quantiques cryogéniques comme l’hélium superfluide et les qui n’ont dans l’univers.

Références

Lee Smolin (2014). La Renaissance du Temps: pour en finir avec la crise de la physique. Dunod.
Lee Smolin (1998). The life of the cosmos. Oxford University Press.
G. E. Brown, C.-H. Lee, and M. Rho “ ", 2008,
Lee Smolin, “ ", 2012, \[quant-ph\]
Albert Einstein, “Remarks to the Essays Appearing in this Collective Volume”, dans Schilpp, Paul Arthur (1998). Albert Einstein, Philosopher-Scientist: The Library of Living Philosophers Volume VII (Library of Living Philosophers). Open Court.
Lee Smolin, “ ”, 2011, \[quant-ph\]
Tomasz Konopka, Fotini Markopoulou, Lee Smolin “Quantum Graphity”, 2006, arXiv:hep-th/0611197

Vivement 2016

Thu, 31 Dec 2015 00:00:00 +0000

Avec l’année passée, 2015 a été mon année la moins productive en tant que blogueur (je précise pour mon patron…) pour différentes raisons. Mais j’en ai profité pour faire quelques expériences de référencement et d’activité augmentée sur les réseaux sociaux qui se sont avérées intéressantes et payantes : avec 376000 visiteurs cette année, ce blog se maintient au niveau des années précédentes bien que très peu de contenu y ait été ajouté. Ceci me ravit, car ça vérifie un des objectifs que je m’étais fixés : écrire des articles à longue durée de vie, des articles que l’on trouve comme références lors de recherches sur Google, ou même la Wikipédia.

Merci à vous tous, fans fidèles et visiteurs de passage !

Le succès de “ ” n’arrête pas de me surprendre : avec26300 visiteurs cette année c’est encore et toujours l’article le plus lu de ce blog. En l’écrivant en 2012 je pensais qu’une petite poignée d’illuminés croyaient encore pouvoir faire surgir de l’énergie d’une roue tournant en rond. Je me suis lourdement trompé : les réactions et commentaires à cet article m’ont convaincu que de très nombreuses personnes ne veulent pas croire qu’il existe des limites absolues, même si elles les ont apprises, expérimentées et vérifiées dans les labos de leurs lycées et dans leur vie de tous les jours.

Une proportion non négligeable d’internautes fait plus confiance à YouTube et à des gourous qui promettent de changer le monde à coups de crowdfunding, en invoquant de vastes complots (inter)planétaires pour justifier leurs échecs.Comment attirer du côté clair de la Science ceux qui sont attirés par le côté obscur ? Dans notre société de l’image faut-il voir pour croire ? Alors comment faire pour savoir plutôt que croire ? Plusieurs de mes collègues blogueurs de science ont commencé des chaînes YouTube avec talent et succès,peut-être est-ce la voie à suivre… Mais je m’exprime mal par oral et j’ai une sale tronche en vidéo…

Alors après cette petite phase de crise et d’introspection, c’est décidé : en 2016, plus souvent j’écrirai, des articles plus courts je rédigerai, et les jeunes padawans dans leur Quête j’aiderai.

2016

Avec , 2016 est nettement plus que ses voisins 2015 et 2017. Beaucoup de propriétés découlent du fait que ce soit un :

\[mathjax\]

$$\binom {a} {b} = 2016$$

, qui plus est et même 24-gonal , mais c’est aussi :

un nombre dont le carré (4064256) est la somme de 4 nombre premiers consécutifs. ( ) Trouverez-vous lesquels ?
la surface d’un triplet pythagoricien ( ) Lequel ?
un ordre de ( ), et beaucoup d’autres propriétés moins fun.

Excellente Année 2016 à vous tous !

La Renaissance du Temps 1/2

Wed, 28 Jan 2015 00:00:00 +0000

A l’occasion de la du C@fé des Sciences, voici un compte rendu du livre “grand public” de , physicien théoricien passionné par ce sujet. Je n’ai pas réussi à résumer en un seul article ce livre de 300 pages extrêmement denses en informations et idées étonnantes.

Donc voici ce que j’ai retenu de la première partie du livre intitulée “Le poids : la mort du temps”, dans laquelle Smolin décrit comment le temps a progressivement quasiment disparu de la physique au point que de nombreux scientifiques le considèrent comme une illusion ou une .

Un second article couvrira très bientôt la seconde partie “Lumière : la renaissance du temps” dans laquelle Smolin plaide en faveur de la réalité du temps et présente sa propre conception du temps, dont les implications sont stupéfiantes.

1, 2, 3 : La mort du temps

Le premier chapitre propose la comme prétexte à une réflexion philosophique sur l’existence du monde des mathématiques, atemporel, dans lequel existeraient les équations décrivant notre univers sensible. Pour Smolin, cette approche est du même ordre que le mysticisme religieux. Il défend une approche :

C’est un bien plus grand défi que d’accepter la discipline de devoir expliquer l’univers que nous percevons et dont nous faisons l’expérience uniquement en termes de lui-même, d’expliquer le réel seulement par le réel.

Après un rappel historique des progrès de l’astronomie jusqu’à Newton et sa unifiant le mouvement des astres et la chute des corps sur Terre, Smolin consacre un chapitre entier à la représentation du temps en physique, et notamment aux graphiques représentant le temps sur un axe et la position sur un autre:

C’est une complète invention humaine, seulement une autre représentation de l’enregistrement du processus (…) Si nous confondons l’espace-temps avec la réalité, nous commettons une faute que nous pourrions appeler l’erreur de la spatialisation du temps (…). Ici dans le monde réel il y a toujours un instant, un moment présent. Aucun objet mathématique ne peut avoir cette particularité car une fois construits, les objets mathématiques sont intemporels.

4. faire de la physique dans une boîte

Le chapitre 4 est l’un de ceux qui m’a le plus fait réfléchir. Smolin relève que l’approche scientifique a conduit à “faire de la physique dans une boîte” : on considère un petit sous- du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un , atemporel. De plus, en général on considère l’horloge comme extérieure au sous-système : l’évolution du système est mesurée en référence à une horloge extérieure, et rien de ce qui se produit dans le système n’est supposé influer sur l’horloge. Smolin insiste sur la puissance pratique de cette approche newtonienne de la physique pour décrire et prédire ce qui se passe à notre échelle. Mais en l’appliquant à l’Univers dans sa globalité, on commet l’erreur de penser que l’Univers évolue par rapport à une horloge absolue qui lui est extérieure, et une autre plus grave car plus insidieuse, de croire que les lois de la physique sont elles aussi extérieures au système et indépendantes du temps.

5. éradication de la surprise et de la nouveauté

Le chapitre suivant traite de l’ “éradication de la surprise et de la nouveauté” qui découlerait d’un univers totalement . De plus, les lois fondamentales de la physique étant réversibles dans le temps en vertu de la (dont je cause dans ) , la distinction entre passé et futur disparaît des équations mathématiques et apporte encore un argument aux physiciens qui éradiquent le temps de leur conception de la nature", pour reprendre les mots de Smolin

6. relativité et intemporalité

Animation relativiste trouvée sur la Wikipédia montrant les plans de simultanéité suivant la vitesse relative de référentiels divers par rapport à un référentiel où les événements A, B et C sont simultanés.

Le chapitre 6 intitulé “relativité et intemporalité” traite de la conception du temps qui résulte des théories de la relativité (restreinte et générale) d’Einstein et dont j’ai déjà causé dans plusieurs articles : le temps est une qui pour former l’ des “éternalistes”. Pour Smolin, pourtant plein d’admiration pour Einstein et ses travaux notamment son qui traite de la chute libre, et même si la parvient à mettre le temps “dans” l’Univers, cette conception du temps n’est pas satisfaisante. D’une part il y a les problèmes posés par les singularités comme les trous noirs et le Big Bang, mais surtout l’ est toujours une loi intemporelle, extérieure à l’univers, et qui ne répond toujours pas à la question de savoir pourquoi je ressens une certaine configuration de l’Univers comme “présente”, et ce qui distingue le futur du passé.

7. cosmologie quantique

Le chapitre 7 “ et fin du temps” traite de la vision du temps apportée par l’autre grande branche de la physique théorique, la dans laquelle le temps disparaît complètement et débouche sur le :

Le cosmos quantique n’évolue pas ni ne change, il n’est pas en expansion ni en contraction, il EST, tout simplement.

Pour Smolin, la mécanique quantique est l’illustration parfaite de la “physique dans une boite” : elle marche très bien pour un atome tellement isolé qu’on n’a même pas le droit de l’observer, et l’ , elle aussi extérieure à la boîte, décrit comment l’ de l’atome évolue en fonction d’une horloge elle aussi extérieure à la boite. Pour supprimer cette horloge, la cosmologie quantique de Wheeler & DeWitt énonce que la l’énergie totale de l’Univers doit être nulle, donc qu’il existe de l’ , entre autres sous forme d’énergie potentielle de gravitation, qui contrebalance exactement l’énergie “positive” et la matière qui lui correspond.

Smolin est pour le moins critique avec cette approche et défend plutôt la qu’il a contribué à développer, avec entre autres. Si j’ai bien compris cette page (89) assez dense, la gravitation quantique à boucles déboucherait sur l’idée que le temps puisse “émerger” à notre échelle alors qu’il n’aurait pas de signification à l’échelle des particules, la notion de . Smolin mentionne aussi d’autres conceptions du temps censées être compatibles avec la cosmologie quantique, notamment celle de , sur la nature du temps en 2009 (et dont le site s’appelle )

Pour Barbour, tout les instants possibles de l’Univers correspondant à tous ses états quantiques possibles “existent” dans un phénoménalement grand “entassement d’instants”. De plus les instants/états sont dupliqués à de très nombreux exemplaires en fonction de leur probabilité d’occurrence. Selon Barbour l’Univers passe d’un instant à l’autre en permanence au hasard, sans causalité, mais avec une “préférence” statistique pour le passage d’un “petit” état défini par peu d’information à un état “grand”, ce qui définirait la . Smolin termine ce chapitre par une citation ( ) d’Einstein, tirée de la lettre de condoléances qu’il envoya à l’épouse de son ami Luc Besso:

Il a pris congé de ce monde étrange avec un peu d’avance sur moi. Cela ne veut rien dire. Les gens comme nous, qui croyons à la physique, savons que la distinction entre passé, présent et futur est seulement une illusion d’une persistance entêtée.

La première partie du livre se termine en réalité ici, mais je trouve que les deux chapitres suivants auraient pu y être rattachés car ils ne concernent pas encore la conception du temps de Smolin

8. l’erreur cosmologique

Au chapitre 8, il revient sur ce qu’il appelle l’“erreur cosmologique” : appliquer à l’Univers entier des lois établies et vérifiées sur des sous-systèmes. Il fait remarquer en particulier que les lois se vérifient sur beaucoup de sous-systèmes, alors que nous n’avons qu’un seul Univers sous la main. Comment vérifier la validité d’une loi sur un un seul “cas d’application” ? Et pourquoi cette loi et pas une autre ? De plus, beaucoup de théories cosmologiques ( , …) admettent en réalité une infinité de solutions, parmi lesquelles une seule correspond à notre univers. Doit-on se résoudre à admettre l’existence d’une infinité d’Univers inaccessibles pour pouvoir justifier le notre par un ?

9. le défi cosmologique

Smolin relève ensuite que toutes les théories physiques divisent le monde en deux parties, une “dynamique” qui change , et une statique qui contient un “fond” de choses immuables, comme les constantes fondamentales par exemple. Au chapitre 9, il présente le “défi cosmologique” consistant à formuler une théorie de l’univers “indépendante du fond”, purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers.

Lorsqu’on fait de la “physique dans une boite”, le “fond” comprend notamment les , et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. En cosmologie, cette distinction entre “lois” et “conditions initiales” aggrave le problème qu’elle résout “dans une boite” : si nos observations du ne correspondent pas bien à la théorie de , faut-il corriger la loi ou les conditions initiales ? Smolin critique aussi les qui décrivent bien ce qui se passe à une certaine échelle de grandeur, mais en négligeant l’influence de ce qui est beaucoup plus grand ou plus petit. Pour Smolin, la théorie issue du défi cosmologique doit tenir compte de tout, sans rien négliger.

10. nouveaux principes de cosmologie

Le chapitre 10 liste les “nouveaux principes de cosmologie” que devrait satisfaire une nouvelle théorie cosmologique:

Elle devrait contenir ce que nous savons déjà sur la nature. Le , la et la doivent “émerger en tant qu’approximations” de cette nouvelle théorie.
Elle devrait être scientifique, c’est à dire produire des prédictions testables pour des expériences réalistes ( !)
Elle devrait répondre à la question “Pourquoi ces lois ?”
Elle devrait résoudre le problème des conditions initiales
Elle ne devrait contenir ni symétries ni . Là je sens bondir ! L’argument de Smolin est basé sur le qu’il considère extrêmement important, et sur l’idée que les symétries ne sont valables que “dans une boite”, et parfois . Donc il ne dit pas que les symétries ou les lois de conservation sont fausses, mais plutôt qu’elles devraient résulter de la théorie (selon le point 1) au lieu d’en être le fondement comme dans les théories basées sur la par exemple.
Elle devrait être et au plan explicatif : rien hors de l’Univers ne devrait être requis pour expliquer quoi que ce soit à l’intérieur de l’Univers
Elle devrait satisfaire le , le , ainsi que le . Ces principes “philosophiques” m’ont semblé les plus contestables, et je n’ai pas vraiment compris pourquoi Smolin les introduit si ce n’est pour favoriser sa propre théorie…
Ses variables physiques ne devraient décrire que des relations évolutives entre des entités dynamique. Elle devrait être purement dynamique, indépendante du fond, ce qui implique que les lois de la nature évoluent, impliquant que le temps est réel.

Dans ce dernier point, Smolin n’arrive plus à s’empêcher de mentionner sa solution en même temps que le problème. Nous verrons dans la deuxième partie que l’idée de lois physiques qui évoluent n’est qu’une des nombreuses hypothèses étonnantes de Smolin, mais aussi qu’il propose des méthodes expérimentales de les vérifier.

Ca fait envie ? Patientez quelques jours pour , lisez d’autres compte-rendus , ou achetez le livre !

Références

Lee Smolin (2014). La Renaissance du Temps: pour en finir avec la crise de la physique. Dunod.
Bernard Dugué “ ”, 2013, sur Agoravox
Jean-Paul Baquiast, “ ”, 2013, Revue Automates Intelligents No 136

Pour la Science de Décembre

Sun, 07 Dec 2014 00:00:00 +0000

D’habitude je déguste mon numéro de “Pour la Science” petit à petit pendant le mois. Mais là j’ai dévoré le en quelques heures de voyage en train : il est plein d’articles passionnants sur des sujets très variés.

Dans “ ”, Niayesh Afshordi, Robert Mann et Razieh Pourhasan de l’ proposent une idée assez stupéfiante : notre univers à 3 dimensions serait issu de l’effondrement d’une étoile à 4 dimensions en trou noir… Selon eux, mathématiquement du moins, l’horizon des événements d’un trou noir à 4 dimensions correspond notre univers à 3 dimensions, ce qui permet d’éliminer la “singularité” des trous noirs et du Big Bang en même temps, et de ne plus avoir besoin de postuler une . Je ne sais pas vraiment quoi penser de cette théorie qui me sembler qu’elle n’en résout, mais comme je suis en train de lire Lee Smolin (2014). La Renaissance du Temps: pour en finir avec la crise de la physique. Dunod. qui la pousse encore plus loin, j’en reparlerai plus tard.

L’article “ ” m’a littéralement scotché. Kim Ta Phuoc, Cédric Thaury (tous deux du ) et Sébastien Corde y expliquent comment faire un de quelques mètres de long, et à la différence de l’article précédent, l’expérience a été faite, et ça marche ! Le principe est l’ : un laser produisant des impulsions extrêmement puissantes mais tout aussi extrêmement brèves. En traversant un , l’impulsion crée des ondes de densité dans le champ électrique un peu comme un bateau crée des vagues de sillage, et sur ces vagues, les électrons du plasma se mettent à “surfer”, accélérant à plusieurs centaines de MeV en quelques millimètres seulement au lieu des kilomètres requis avec un accélérateur “classique”.

Le champ électrique qui se forme dans un gaz atomique derrière une impulsion laser ultrabrève est montré ici sous la forme de vagues bleues que descendent des paquets d’électrons en voie d’accélération. C’est le principe des accélérateurs laser-plasma. (illustration Pour La Science)

Par un mécanisme que je n’ai pas bien compris, tous les électrons accélèrent en fait en zigzaguant à la même fréquence, et à chaque virage émettent chacun un photon à haute énergie. On obtient ainsi des impulsions de voire d’une très bonne qualité, et dont la brièveté est un avantage dans beaucoup d’applications. Outre la radiothérapie, on devrait arriver bientôt à faire de la sur des molécules organiques délicates, voire “in vivo”. Et quand les physiciens se mettent imaginer comment filmer des molécules dont les liaisons chimiques seraient brisées une à une, je deviens juste impatient de voir ça !

“ ” est un peu la réponse du berger à la berger : “mon est plus puissant que ton laser-plasma”, expliquent Nora Berrah et Philip Bucksbaum. Ils décrivent comment un projet militaire de “guerre des étoiles” démarré sous Reagan a (tout de même…) résulté en quelque chose d’utile sous la forme du LCLS qui a été ajouté à l’accélérateur linéaire de Stanford pour devenir la plus intense source de rayons X artificiels. Une des applications les plus sidérantes de l’engin est la production d’ “atome creux”. C’est un phénomène incroyable : les sont transparentes aux rayons X, sauf la couche K, la plus interne. En exposant un atome à un flux de rayons X, les deux électrons de cette couche se font “souffler” hors de l’atome, qui devient “creux”. Deux électrons de la couche L juste supérieure vont tomber à la couche K, créant un vide de deux électrons rempli par 2 électrons de la couche M etc. Mais si le rayonnement X est suffisamment intense, la couche K se fait “souffler” au fur et à mesure, et l’atome perd tous ses électrons “par l’intérieur”. Ca s’appelle la “relaxation Auger”, ça ne dure que quelques secondes, et là encore les physiciens pensent arriver à “filmer” le phénomène à l’aide d’impulsions X ultra brèves.

“ , le jeu se poursuit” est un hommage au génial auteur de qui aurait eu 100 ans cette année. Sa rubrique était l’une des raisons pour lesquelles je piquais les “Pour la Science” de mon père jusqu’en 1981. il m’a fait découvrir le et le entre autres choses qui m’intéressent . L’article montre aussi comment cet autodidacte a saisi l’opportunité d’un article (sur les ) pour consacrer sa vie à sa passion en développant une correspondance épistolaire fertile en articles passionnants avec des gens aussi variés que Dali etc… Je suis très heureux d’ que cette ouverture se perpétue jusqu’à Jean-Paul Delahaye qui tient la rubrique actuellement.

Jean-Paul se demande ce mois-ci sil existe “ ” La d’Howard Gardner se heurte à la vision des informaticiens d’une seule intelligence, testable par le , voire quantifiable par des taux de compression des données comme l’a proposé . Dans cette optique, propose une mesure mathématique universelle d’intelligence : “la réussite moyenne d’une stratégie dans l’ensemble des environnements envisageables.” (voir ). Séduisant, mais pas facile à mesurer en pratique. En attendant une meilleure idée, Hutter propose un à partager entre les auteurs de programmes capables de comprimer le contenu de la Wikipédia le mieux possible. Il explique est que pour bien comprimer (=résumer) des données, il faut les comprendre. Je vais évidemment m’attaquer à ce challenge, je vous en recauserai en 201x …

Intelligence toujours dans “ ” où Anna Smet, Catherine Hobaiter et Richard Byrne font le point sur les capacités cognitives des pachydermes. Il s’avèrent qu’ils sont capables de distinguer les ethnies des humains d’après l’habillement, de reconnaître plus d’une centaine de congénères d’après les infrasons qu’ils produisent, et il semblerait bien que ce soit les seuls animaux qui aient certains égards pour les squelettes de leurs ancêtres. Un article émouvant et qui pousse évidemment à la réflexion sur nos intelligences naturelles et artificielles.

Pour terminer sur une note ludique, nos signent un article sur les “ ” type Beyblade qui enchantent nos bambins. (c’est encore la mode cette année ?) Les caractéristiques des toupies leurs confèrent des avantages et inconvénients à bien balancer par rapport aux toupies adverses lors d’un combat. Me suis demandé si des ne rendraient pas le jeu encore plus “intéressant”…

Bref, que des bonnes choses dans ce numéro. Foncez chez votre marchand de journaux !

La tête dans les étoiles

Tue, 18 Nov 2014 00:00:00 +0000

Comment ça, deux mois sans article ? Je pourrais raconter que j’habite trop près d’un trou noir, comme dans “Interstellar”, dont je causerai très bientôt, mais en réalité je suis occupé par plusieurs sujets qui provoqueront des articles un jour peut-être, et surtout un qui provoque l’article d’aujourd’hui:

Le MOOC “Introduction à l’Astrophysique” de l’EPFL

Je voulais depuis longtemps suivre un , pour voir à quoi ça ressemble. Voyant que le propose le premier , je me suis immédiatement inscrit et je le suis assidûment depuis deux mois en y consacrant une bonne soirée par semaine.

Ce qui m’a surpris temporairement, c’est que le cours ne suit pas le plan des livres d’astronomie de ma jeunesse qui partaient du Soleil et s’en éloignait en décrivant d’abord les planètes, puis les autres étoiles, les nébuleuses, les galaxies etc. Mais comme l’indique très bien le descriptif “Le cours met l’accent sur le lien entre les prédictions théoriques et les observations”,

Voici la table des matières du cours, semaine par semaine, avec mes petites remarques personnelles

Après un bref aperçu, présente les et le que j’ignorais totalement ou avais oublié, et qui permet notamment de lier la taille d’un à la vitesse des étoiles qui le forment et réciproquement
La deuxième semaine est consacrée au processus de , au et aux ainsi qu’aux magnitudes et . Là, pour simplifier et vérifier mes calculs pour les exercices, j’ai découvert et commencer à utiliser le module Python , qui définit de nombreuses constantes et unités bien utiles. Il permet notamment de convertir des unités du comme l’ “que les astrophysiciens continuent d’utiliser, à mon grand dam.
On aborde ensuite l’ et les et , avant de passer aux . Légère déception à ce niveau, j’espérais qu’on aborde le phénomène de ralentissement de la rotation et d’échauffement des astres soumis aux marées, mais j’imagine que ça doit être compliqué…
Suit logiquement la , puis le cours parle des avant d’aborder le bilan énergétique des planètes, et en particulier l’effet de leur atmosphère. Là j’ai eu le plaisir de voir esquissé le “ ”, et la demi surprise de voir que la température de corps noir de la Terre, Vénus et Mars sont beaucoup plus proches que leurs températures au sol. A ce sujet et au passage, ce beau montage des surfaces de tous* les astres sur lesquels des engins humains se sont posés en douceur:
La cinquième semaine est consacrée aux étoiles, leur formation, leur classification et leur distribution dans le illustré de magnifique manière par cette video
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la formation des étoiles est illustrée dans le , puis les réactions nucléaires des différents types d’étoiles ainsi que les morts correspondantes sont décrites. J’ai particulièrement apprécié la méthode de datation d’un amas d’étoile via le “coude” apparaissant dans la distribution des étoiles de la
La sixième semaine est consacrée aux galaxies. Ca commence par leur classification (avec un peu de pub pour dans un exercice), leur formation et leur évolution, le tout illustré par de faites par Yves Revaz à l’aide de , un package Python que je vais me dépêcher d’explorer dès que les journées auront 36 heures (il y a de l’espoir : les marées freinent la rotation de la Terre …). Ensuite le cours aborde le mouvement des étoiles dans les galaxies via les , et se termine par un exposé sur la
(ajouté le 24.11.14) La dernière semaine est consacrée à une introduction à la cosmologie : âge de l’univers, galaxies primordiales, , , échelles des grandes distances et moyens de mesure ( , ) et le cours se termine avec l’étude des

Je suis très content d’avoir suivi ce cours, je le recommande vivement aux passionnés de l’espace qui ont (encore) de bonnes notions de maths et de physique. Outre la matière enseignée, l’intérêt du cours réside pour moi dans les liens qui sont établis entre divers domaines de la physique : en jonglant avec la mécanique classique, la thermodynamique et un soupçon de mécanique quantique, on développe une vision cohérente, multidisciplinaire de connaissances qui peuvent paraître disparates lorsqu’on les rencontre la première fois en cours. A mon goût il ne manque qu’un soupçon de relativité assaisonné de trous noirs et d’étoiles à neutrons pour que ce cours soit parfait, mais peut-être sera-ce le sujet d’un cours suivant.

Sinon, la utilisée pour les MOOC de l’ est performante et agréable. On peut passer les vidéos en accéléré ou ralenti, commuter entre la vidéo et la page des exercices à volonté, et une zone de discussion permet de poser des questions ou de râler comme dans une vraie salle d’exercices, en plus calme.

Si mon rythme de publication reste bas, ce sera surement à cause d’un autre MOOC.

Note* : En fait il existe un 8ème objet : a été crashée sur en 2001 alors que ce n’était pas prévu initialement, et la sonde a survécu et transmis quelques images avant sa mort.

Trop-plein des Andes

Sat, 30 Aug 2014 00:00:00 +0000

Après “ ” que j’ai eu le temps d’écrire, mes autres idées d’articles andins finissent dans ce trop-plein d’août:

La coca
Les camélidés américains
L’or des incas

La coca

Pour les européens, la feuille de fait immédiatement penser à la , et peut-être à une boisson gazeuse qui n’en contient plus depuis 1929. Mais pour les habitants des Andes qui la mâchent depuis des siècles, c’est un médicament à tout faire : 100 grammes de feuilles de coca fournissent un apport complet en vitamine A, en riboflavine (B2), en phosphore et en calcium. Il y a aussi du bêtacarotène, de la vitamine E, du magnésium et du fer et une véritable pharmacie de principes actifs (copié-collé de ) :

la , enzyme qui aide à la digestion en l’accélérant, propriétés cicatrisantes pour la peau,
la qui évite la formation de caries dentaires lorsqu’elle est mélangée avec du calcium et du phosphore,
l’ qui possède un effet déshydratant au niveau des voies respiratoires,
la qui a un effet cicatrisant sur la peau, propriétés antifermentation,
la qui est un absorbant au niveau intestinal, est aussi efficace comme antidiarrhée,
la qui réduit la haute pression sanguine,
la qui possède des effets anesthésiques,
la qui est un anesthésique local puissant,
l’ qui agit au niveau du métabolisme des glucides, générant de l’énergie, il est un complément aux diètes.
l’ rafraîchit et améliore le fonctionnement du foie, la sécrétion de la bile et son accumulation dans la vésicule ; diurétique, aide à l’élimination des substances nocives et toxiques non physiologiques. C’est un polysaccharide qui produit une augmentation des cellules sanguines.

Trois substances en particulier permettent de combattre le si vous n’êtes pas :

la qui a des vertus sur la circulation sanguine,
la qui stimule la circulation sanguine, facilitant l’oxygénation - particulièrement du cerveau - réduit par l’écoulement plus lent du sang, à cause de la
la qui est une protéine cardiotonique, qui optimise le travail du cœur, évitant la tachycardie et l’hypotension

Extraire de la cocaïne de la feuille de coca, c’est comme extraire l’alcool pur d’un : un véritable sacrilège chimique.

Mais la comparaison s’arrête là, car expérience faite, la feuille de coca à surtout un goût de … feuille. En tisane (“maté de coca”) ça passe encore assez bien, mais en raison de la limitation de sa culture légale au Pérou et en Bolivie et de l’interdiction d’en exporter et d’en importer même en petite quantité, il vous faudra aller là bas pour en trouver au petit déjeuner de votre hôtel.

Lean de Laine : production optimisée de tricot en alpaga (photo Dr. Goulu sur flickr)

Les camélidés américains

Le et l’ sont des cousins des chameaux. Les sont tous originaires de l’Amérique du Nord d’où ils ont essaimé vers l’Asie pour devenir le (qui peuvent s’hybrider pour donner le à une bosse et demie), et vers l’Amérique du Sud pour donner deux autres “genres”:

le , qui regroupe:
- le proprement dit. Domestiqué pour sa laine et sa viande, il peut aussi transporter une charge d’une vingtaine de kilos.
- le est sauvage et sa laine peu abondante n’est pas prisée. Par contre il a été tellement chassé pour sa viande que c’est désormais une espèce protégée.
le genre , avec:
- la . Le plus petit des camélidés est aussi sauvage, mais il est capturé et tondu pour sa laine extraordinairement fine, chaude et chère , . Tellement chère que des braconniers tuent ces magnifiques animaux, désormais aussi protégés.
- l’ , peut-être le plus courant depuis qu’il est élevé dans le monde entier pour sa laine remarquable. Sa viande n’est pas mal non plus (je sais, je suis incorrigible…)

Quant aux camélidés d’Amérique du Nord, ils ont disparu assez récemment. Certains paléontologues pensent qu’ils sont été exterminés par des chasseurs un peu trop avides de viande. Pourtant tout le monde sait que les amérindiens vivaient en parfaite harmonie avec la Nature…

L’or des incas

La n’avait qu’un au moment où et ses 180 conquistadors analphabètes ont envahi cet empire de 15 millions de sujets et pillé ou détruit tous ses biens culturels. Ceci fait qu’aujourd’hui on n’a pratiquement aucune idée de ce à quoi ressemblaient les villes et temples incas. C’est d’ailleurs ce qui fait le charme de sites comme le : ils laissent beaucoup de place à l’imagination. Les populations locales, légitimement très fières de leur histoire, ont une certaine tendance à la surenchère concernant les richesses dont ils ont été dépouillés, notamment les quantités d’or et d’argent. On nous a parlé de temples recouverts d’épaisses plaques d’or et d’argent, de trésors jetés dans le lac Titicaca pour échapper aux espagnols et autres histoires dignes de l’ . Je n’en ai retrouvé que quelques faits historiques:

Pizarro a profité d’une guerre civile entre les partisans de deux héritiers au trône inca, et . Par traîtrise il capture Atahualpa, qui lui fait apporter 5 tonnes d’objets en or et le double en argent en échange de sa liberté Le montant de cette rançon est assez bien connu car Pizarro devait verser 20% de ses gains au roi d’Espagne pour bénéficier de sa protection.
Après avoir touché la rançon, Pizarro exécute Atahualpa au lieu de le libérer et, comme Huascar s’est fait assassiner entre temps, Pizarro n’a plus qu’à entrer dans et la mettre la capitale à sac. On sait que les conquistadors y ont notamment trouvé 12 statues de taille naturelle en or et argent, et une statue de femme en or massif qui pesait une trentaine de kilos à elle toute seule. Tout ceci a été fondu avant que quiconque n’ait eu le temps ne serait-ce que de les dessiner, mais au total on estime que les trésors de Cuzco dépassaient un peu la rançon d’Atahualpa

Seuls quelques (petits) objets en or ont échappé aux conquistadors. La plupart sont au "Museo de Oro" de Lima

Voilà, c’est à peu près tout ce qu’on sait à propos de l’or volé aux incas. Peut-être que le butin total a été deux ou trois fois plus élevé, disons 30 tonnes d’or et 60 d’argent, mais probablement pas beaucoup plus. En visitant le “Museo de Oro” de Lima, on constate que l’art précolombien utilisait surtout de minces feuilles d’or, souvent plaquées sur du bois ou cousues sur du tissu. Il y a très peu d’objets massifs, et en visitant l’ je n’ai pas réussi à croire que les rochers et les temples étaient recouverts de tonnes d’or dont on ne trouve pas trace d’un système de fixation.

Par contre, dès l’invasion les mines d’or et d’argent des Incas (et des Aztèques) ont été exploitées avec les méthodes de l’époque, incluant le mépris total de la vie des mineurs locaux. Et là effectivement, un flux d’or et d’argent s’est établi de l’Amérique vers l’Espagne dès le XVIème siècle : a elle seule, la mine de a produit 41000 tonnes d’argent pendant la période coloniale, au prix de milliers de vies.

Selon l’ économiste , cet afflux de métaux précieux a eu pour effet de produire une inflation de 300% en Espagne entre 1500 et 1600 car l’or et l’argent y sont soudain devenus moins rares. Les produits espagnols sont devenus trop chers pour être exportés, par contre les espagnols ont commencé à importer massivement les produits de toute l’Europe en plus de ceux qu’ils obtenaient de leur immense empire colonial, situation dont les effets se sont fait sentir jusqu’au milieu du XXème siècle.

Références

" " sur welcome in Peru
" " sur Green et Vert
Christopher Minster “ ”
Tejvan Pettinger, “ ”

L'adaptation à l'altitude

Sun, 17 Aug 2014 00:00:00 +0000

Plage de Copacabana, 3800 m d’altitude. Si si… Cliquez si vous ne me croyez pas.

Comme chaque année, les Goulus ont quitté leur habitat naturel pour explorer un autre coin de cette belle planète. Cette fois nous avons visité les Andes en passant trois semaines à plus de 3000 m d’altitude, en y montant avec le mythique “ ” qui va en 12 heures de Lima (au bord de la mer) à Huancayo à 3250 m d’altitude en passant par un col situé à 4800 m, la hauteur du Mont-Blanc.

Là nous avons pu constater que nous avions la chance de ne pas être trop atteints par le , juste un peu essoufflés et somnolents. Par contre bon nombre de passagers ne se sentaient pas bien du tout, et une dizaine ont même du être secourus par l’infirmière du train, bien pourvue en bouteilles d’oxygène… Mais nous avons aussi constaté que cette infirmière, le personnel du train et les autres indigènes que nous avons vu travailler à plus de 4000 m étaient en pleine forme. Est-ce juste une question d’habitude ?

Comme le savent les alpinistes, on peut s’entraîner à l’altitude, c’est même absolument indispensable si on espère atteindre des sommets himalayens ou andins comme l’Aconcagua qui frise les 7000 m. Lorsqu’on monte en altitude, la quantité d’oxygène contenue dans chaque volume d’air inspiré diminue d’environ 10% pour 1000 m : à 4000 m, on ne dispose plus que de 60% de l’oxygène disponible au niveau de la mer. Le corps réagit automatiquement et presque instantanément au en:

accélérant le rythme cardiaque
accélérant le rythme de la respiration. Selon les spécialistes, il faudrait remplacer ce réflexe par une respiration volontairement plus profonde à cadence normale.

Si ça ne suffit pas à rétablir une oxygénation normale, le corps va commencer à , donc plus d’ pour que le sang puisse transporter plus d’oxygène, mais ce n’est pas forcément une bonne réaction car ça rend le sang moins fluide, ce qui provoque hypertension, maux de tête, acouphènes, voire accidents vasculaires cérébraux. Bref, ça peut suffire pour conquérir un sommet ou passer quelques semaines de vacances en altitude, et c’est aussi utilisé par les sportifs pour redescendre de la montagne avec un taux de globules rouges “naturel” au lieu d’utiliser de l’ , mais à long terme ce n’est pas idéal.

Car rester longtemps en altitude, ce n’est pas bon du tout pour nous autres, humains des plaines. Selon une étude , c’est particulièrement net pour les femmes enceintes : au dessus d’environ 2500m elles souffrent fréquemment d’hypertension, d’hémorragies voire de et accouchent de bébés moins gros, souvent prématurément, et toutes ces complications résultent en nettement plus fréquentes.

Au sommet de l’Everest. Le sherpa a donné sa dernière bouteille d’oxygène à son client 900m plus bas …

Pourtant il y a environ 140 millions d’humains qui vivent au dessus de 2500 m principalement dans l’Himalaya, les Andes et sur les hauts plateaux de l’Ethiopie qui ne souffrent pas de ces problèmes qui auraient pu empêcher leurs ancêtres d’occuper ces régions.

Comme je l’ai découvert dans un article de la Wikipédia très complet que j’ai presque fini de traduire en français , la réponse, ou plutôt les réponses sont : évolution(s) de l’espèce humaine.

En effet, on sait depuis relativement peu de temps que les Sherpas de l’Himalaya, les Quechuas et les des Andes ainsi que les * des hauts plateaux éthiopiens ont des gènes particuliers qui leur permettent de vivre normalement à haute altitude. En fait, l’adaptation des humains à la haute altitude est un des exemples les plus marquants que l’évolution darwinienne s’applique aussi aux humains, et assez vite. Et ce qui est le plus intéressant, c’est que les trois solutions trouvées par la pour les différentes populations montagnardes ne sont pas les mêmes , , :

Les habitants des Andes sont assez petits, mais possèdent des poumons plus grands que nous, avec une plus grande surface alvéolaire. Ils ont aussi un peu plus de globules rouges, mais surtout leur hémoglobine fixe plus d’oxygène que pour nous grâce à une modification du gène Malgré environ 11000 ans d’adaptation, il arrive que des Quechuas ou des Aymaras souffrent de l’altitude. En examinant ces personnes, on s’est aperçus que les gènes SENP1 et ANP32D jouent un rôle dans l’adaptation à l’altitude
Les Tibétains possèdent aussi un gène modifié, mais surtout un gène différent depuis 3000 ans seulement. Leur version de ce gène est communément appelée “gène du super athlète”, et on vient de soupçonner qu’il est hérité des . Ce gène limite la production de globules rouges ce qui leur évite les problèmes d’hypertension et associés mentionnés plus haut. Pour s’adapter, les Sherpas ont surtout un système circulatoire plus développé, notamment au niveau du cerveau. En plus, leur sang contient près du double de monoxyde d’azote que la moyenne, ce qui favorise la dilatation des vaisseaux sanguins. Ces caractéristiques font que les Tibétains se sentent parfaitement bien à toutes les altitudes, ce qui n’est pas le cas des Chinois notamment. Peut-être que la sélection naturelle va avoir raison de l’invasion, avec le temps…
Chez les Éthiopiens, ce sont des modifications de gènes tout à fait différents ( CBARA1, VAV3, ARNT2 et THRB ) qui semblent liés à leur adaptation beaucoup plus ancienne (25000 ans au moins). Ces gènes sont liés aux et font apparemment en sorte que le corps produise plus d’hémoglobine sans produire plus de globules rouges.

Voilà, c’est avec ce multipack d’exotisme alpestre et de jolis exemples d’ humaine à asséner à votre prochain créationniste que je vous souhaite une excellente reprise, dans la joie et la bonne humeur.

Note* : tiens, étonnante similitude des noms / …

Références:

LG Moore, M. Shriver et al “ ",2004, Placenta, vol. 25, p. 60-71 ( )
A. Bigham A, M. Bauchet et al. . 2010, PLOS Genetics 6 (9): e1001116. : . . .
Mark Prigg “ ”, 2 juilet 2014, Daily Mail

Pour la Science de Juillet

Sun, 20 Jul 2014 00:00:00 +0000

L’été, il arrive que je lise Pour la Science un peu distraitement, lunettes de soleil sur le nez et bière à la main. Mais cette année c’est différent : le est passionnant du début à la fin.

L’intelligence des céphalopodes

Ludovic Dickel et Anne-Sophie Darmaillacq montrent que “l ” est remarquable. Le cerveau du poulpe ou de la seiche contient 500 millions de neurones, nettement plus que celui d’une souris, ce qui leur permet des comportements d’imitation, de tromperie, de curiosité pour des objets nouveaux, voire de jeu.

Le passage que j’ai trouvé le plus surprenant concerne le système de utilisé par ces animaux pour modifier leur apparence de manière spectaculaire. Leur capacité à adopter la couleur de leur environnement pour se camoufler est bien connue. Mais ils peuvent aussi devenir d’un blanc éclatant en un éclair, et même aussi polariser la lumière à volonté! Ni nous ni la plupart des animaux ne perçoivent la polarisation, mais les céphalopodes oui. En clair, les poulpes peuvent transmettre des messages optiques à d’autres poulpes sans compromettre leur camouflage !

La réionisation

Dans “ ”, j’ai appris ce qu’est la . Pourtant j’aurais du le savoir depuis “ ” : 380'000 ans après le Big Bang, la température de l’Univers avait suffisamment baissé pour que les électrons se aux noyaux d’hydrogène et d’hélium, formant des atomes “neutres”. Mais aujourd’hui, le indique que l’hydrogène disséminé dans l’espace intergalactique proche est ionisé.

Une source d’énergie a donc réionisé l’espace “assez vite”, grosso-modo pendant le premier milliard d’années de l’Univers. Selon Michael Lemonick, c’est l’oeuvre du rayonnement ultraviolet des premières étoiles, 100 fois plus massives que notre Soleil et composées exclusivement d’hydrogène. Mais ce pourrait aussi être l’activité des premiers trous noirs supermassifs, les . La prochaine génération de télescopes et de systèmes de détection des est attendue avec impatience pour mieux comprendre ce qui s’est passé à la fin de l’âge sombre de l’Univers.

L’effet Google

Ensuite, Daniel Wegner et Adrian Ward se demandent si notre mémoire, notre rapport aux autres et notre propre perception de nous-mêmes sont modifiées par “ ”, avec un point d’interrogation. Ils commencent par remarquer que la mémoire était répartie entre les humains pour être conservée de façon plus fiable et efficace. Ceci est profondément modifié depuis qu’internet permet de retrouver quasiment toute la mémoire de l’humanité plus rapidement qu’en posant une question à son voisin. Avec d’astucieuses expériences de psychologie, ils montrent que nos facultés de mémorisation sont amoindries lorsqu’on sait que les informations sont sauvegardées dans un ordinateur, et qu’on s’auto-évalue comme plus intelligent lorsqu’on a accès à internet pour répondre à un questionnaire de culture générale.

Ramanujan et les partitions

était un génie des maths autodidacte qui a étonné le monde au début du XXème siècle. C’est lui qui est à de , mais il est surtout connu pour de multiples formules du genre:

\[mathjax\]

$$1+\frac{1}{1\cdot 3} + \frac{1}{1\cdot 3\cdot 5} + \frac{1}{1\cdot 3\cdot 5\cdot 7} + \frac{1}{1\cdot 3\cdot 5\cdot 7\cdot 9} + \cdots + {{1\over 1 + {1\over 1 + {2\over 1 + {3\over 1 + {4\over 1 + {5\over 1 + \cdots }}}}}}} = \sqrt{\frac{{\rm e}\pi}2}.$$

données sans démonstration, du genre “mais voyons c’est évident”, et que les matheux ont mis quelques décennies à démontrer après le décès de Ramanujan en 1920, à 32 ans seulement.

Dans “ ”, Ariel Bleicher raconte comment les travaux de Ramanujan de 1919 sur les ont débouché sur des développements récents.

Le “nombre de partitions p(n)” est le nombre de manières d’obtenir n en additionnant des entiers plus petits que n. Par exemple pour n=4 on a 1+1+1+1, 1+1+2, 2+2, 1+3, et on compte 4 lui même, donc p(4)=5.

liste les premiers termes de cette suite (qui commence par p(0)=1, p(1)=1, p(2)=2 …) :

1, 1, 2, 3, 5, 7, 11, 15, 22, 30, 42, 56, 77, 101, 135, 176, 231, 297, 385, 490, 627, 792, 1002, 1255, 1575, 1958, 2436, 3010, 3718, 4565, 5604, 6842, 8349, 10143, 12310, 14883, 17977, 21637, 26015, 31185, 37338, 44583, 53174, 63261, 75175, 89134, 105558, 124754, 147273, 173525, …

Ramanujan avait remarqué que tous les 5 nombres, le nombre de partitions est un multiple de 5 (en gras). Et il a démontré que p(5k-1) est divisibles par 5 quel que soit k entier. Et puis il a remarqué et prouvé que p(7k-2) est divisible par 7 ∀ k (en italiques), et aussi que p(11k-5) est divisible par 11. Ce sont les .

Ramanujan est mort en n’étant pas sur qu’il existe d’autres “modules” que 5,7, et 11. Effectivement, elles sont apparemment rares : jusqu’en 1990, les matheux (et informaticiens) n’ont trouvé que 29, 133, et 236 en plus. Mais Ramanjuan avait fait part d’une une intuition concernant ce qu’il appelait de “fausses fonctions thêta” qui ressembleraient aux utilisées pour étudier ces congruences.

Ce n’est qu’en 2002 que Sander Zwegers a formalisé ces “ ” qui se révèlent des outils puissants, par exemple pour étudier l’entropie des trous noirs ! (ne me demandez pas le rapport, je n’ai rien rien pigé à l’abstract de …) . Plus récemment encore, a démontré l’intuition de Ramanujan, et également qu’il existe une infinité de congruences dans le nombre de partitions.

Y’a-t-il masse et masse ?

Dans “ ", Domenico Giulini décrit les dernières expériences réalisées pour vérifier le selon lequel la masse grave et la masse inerte sont égales.

la masse inerte, c’est le m de la formule F=m.a qui relie l’accélération d’un corps à la force exercée sur lui
la masse grave, c’est les m de la formule F=G.m1.m2/d² qui décrit la force de gravitation entre deux corps séparés par une distance d

En combinant les deux équations, on en arrive à l’idée que tous les corps tombent selon la même accélération, le fameux g=9.81

\[m/s²\]

sur Terre, chose vérifiée depuis que Galilée a lâché deux boules de masse différente du haut de la tour de Pise. Sauf que c’est une légende:

Ce n’est pas Galilée mais qui a fait l’expérience, très loin de Pise. Galilée a fait l’expérience en faisant rouler les boules sur un plan incliné
Ca ne suffit pas à convaincre les physiciens. Encore aujourd’hui on se demande si m est vraiment égal à m, même si les mesures ont montré qu’un éventuel écart est inférieur à 10-12

Il faut dire que si les masses inerte et grave d’un corps ne sont pas égales, ça serait grave (sic) : la loi de la gravitation serait fausse, y compris la relativité générale qui est son interprétation actuelle, et c’est peut-être pour ça qu’on arrive pas à la relier à la mécanique quantique. C’est pourquoi les expériences récentes tentent de mesurer la gravitation (qui est l’ la plus faible, et de loin) au niveau atomique, mais ce n’est pas simple.

Par exemple, l’équipe de est parvenue à mesurer la chute d’un seul atome en 1999, mais l’équipe de (co-lauréat du Nobel 1997 avec Chu) n’est apparemment pas d’accord sur l’interprétation de cette expérience qui mesure le de la fréquence de Compton de l’atome…

Energies renouvelables

Sinon j’ai été déçu par l’article “ ” de Vaclav Smil, car je n’y ai rien appris, ça correspond à 90% à mon point de vue, et d’ailleurs l’article est lui aussi un point de vue, fondé sur la réalité historique plutôt que sur les sirènes qui nous chantent un Grand Soir Vert… Les 10% de différence concernent d’ailleurs la solution entrevue par Smil : réduire la consommation d’énergie d’un tiers. Pourquoi pas … Mais si la population ne veut pas la réduire, mais continuer de l’augmenter comme elle l’a fait depuis plus de 10'000 ans ? Faudra-t-il un Grand Timonier pour envoyer au goulag (nettoyer des panneaux solaires…) ceux qui pensent qu’on devrait plutôt continuer la transition énergétique en cours avec du thorium plutôt que de l’uranium ?

Avec un numéro si bien rempli, je n’ai pas encore eu le temps de lire l’article de mon sur ni la rubrique “Logique & Calcul” de Jean-Paul Delahaye sur les jeux de cartes et les suites de de Brujin (rencontrées ), mais comme le numéro d’août est déjà chez les abonnés, je ne peux que me dépêcher de vous dire de foncer chez votre marchand acheter cet excellent numéro de juillet.

L'importance de la stupidité dans la recherche scientifique

Wed, 11 Jun 2014 00:00:00 +0000

Pressé par diverses activités, je vous propose cette semaine la traduction d’un article \[1\] qui m’a beaucoup plu et fait réfléchir. D’autant qu’il me semble qu’on peut remplacer “recherche scientifique” par “innovation technologique” sans dénaturer l’idée de fond. Qu’en pensez-vous ?

J’ai récemment revu une ancienne amie pour la première fois depuis de nombreuses années. Nous avions été doctorants en sciences en même temps, quoique dans des domaines différents. Puis elle a laissé tomber, est allée à Harvard à l’Ecole de Droit et est maintenant avocate senior dans une grande organisation environnementale. A un certain moment, la conversation arriva sur la raison pour laquelle elle avait quitté les études doctorales. A mon grand étonnement, elle a dit que ces études la faisaient se sentir stupide. Après quelques années passées à se sentir stupide tous les jours, elle avait décidé de faire quelque chose d’autre.

Je l’avais toujours vue comme l’une des personnes les plus intelligentes que je connaisse, et sa carrière ultérieure soutient ce point de vue. Ce qu’elle a dit m’a dérangé. Je n’arrêtais pas de penser à ce sujet… Soudain le lendemain, ça m’a frappé : la science me fait me sentir stupide aussi. C’est juste que je m’y suis habitué. Tellement habitué qu’en fait, je recherche activement de nouvelles occasions de me sentir stupide. Je ne saurais pas quoi faire sans cette sensation. Je pense même que c’est censé être comme ça. Je m’explique.

Pour la quasi-totalité d’entre nous, l’une des raisons pour lesquelles nous aimions la science au lycée et à l’université est que nous étions bons en science. Cela n’est pas la seule raison, la fascination pour la compréhension du monde physique et un besoin émotionnel de découvrir de nouvelles choses entrent aussi en compte. Mais la science au lycée et à l’université signifie suivre des cours, et bien suivre les cours signifie connaître les bonnes réponses aux tests. Et si vous connaissez ces réponses, vous réussissez et vous sentez intelligent.

C’est tout différent avec un doctorat, dans lequel vous avez à effectuer un travail de recherche. Pour moi, c’était une tâche ardue. Comment pourrais-je formuler les questions qui mèneraient à des découvertes importantes; concevoir et interpréter des expériences dont les conclusions seraient absolument convaincantes, prévoir les difficultés et voir les moyens de les contourner, ou, à défaut, les résoudre quand elles se concrétisent ? Mon projet de doctorat était assez interdisciplinaire et pendant un certain temps, chaque fois que je suis tombé sur un problème, j’ai harcelé les gens de ma faculté qui étaient les experts dans les différentes disciplines qu’il me fallait. Je me souviens du jour où (qui a remporté le prix Nobel de deux ans plus tard) m’a dit qu’il ne savait pas comment résoudre le problème que j’avais dans son domaine. J’étais un étudiant diplômé de troisième année et je pensais que Taube en savait environ 1000 fois plus que moi (estimation prudente). S’il n’avait pas la réponse, personne ne l’avait.

C’est ce qui m’a frappé: personne ne l’avait. C’est pourquoi c’était un problème de recherche. Et puisque c’était mon problème de recherche, c’était à moi de le résoudre. Une fois que j’ai réalisé ce fait, j’ai résolu le problème en quelques jours. (Il n’était pas vraiment très dur, j’ai juste eu à essayer quelques trucs.) La leçon cruciale était que le volume des choses que je ne connaissais pas était non seulement vaste, mais pratiquement infini. Cette prise de conscience, au lieu d’être décourageante, est libératrice. Si notre ignorance est infinie, la seule action possible est de nager dedans du mieux que nous pouvons.

Je voudrais suggérer que nos programmes doctoraux rendent souvent deux mauvais services à nos étudiants. Tout d’abord, je ne pense pas que les élèves soient amenés à comprendre combien il est difficile de faire de la recherche. Et combien il est très, très difficile de faire des recherches importantes. C’est beaucoup plus difficile que de prendre des cours même très exigeants. Ce qui le rend la recherche si difficile est l’immersion dans l’inconnu. Nous ne savons simplement pas ce que nous faisons. Nous ne pouvons pas être sûrs que nous posons la bonne question ou faisons la bonne expérience jusqu’à ce que nous obtenions la réponse ou le résultat. Certes, la science est rendue plus difficile par la concurrence pour les subventions et la publication dans les meilleures revues. Mais en dehors de tout cela, faire de la recherche importante est fondamentalement difficile et tous les changements de ministère, de politiques institutionnelles ou nationales ne permettront pas de réduire sa difficulté intrinsèque.

Deuxièmement, nous n’enseignons pas suffisamment bien à nos étudiants à être productivement stupides, ou autrement dit que si nous ne nous sentons pas stupides cela signifie que nous n’essayons pas assez. Je ne parle pas de la stupidité “relative”, dans laquelle les autres élèves de la classe, en lisant la matière y réfléchissent et réussissent l’examen alors que vous pas. Je ne parle pas non plus de gens brillants que l’ont pourrait trouver à des postes qui ne correspondent pas à leur talents. La science implique de nous confronter à notre stupidité “absolue”. Ce genre de stupidité est un fait existentiel, inhérente à nos efforts pour faire notre chemin dans l’inconnu. Les examens préliminaires et de thèse ont la bonne approche lorsque le comité de la faculté pousse jusqu’à ce que l’étudiant commence à donner de mauvaises réponses ou abandonne en disant “Je ne sais pas”. Le but de l’examen n’est pas de voir si l’étudiant répond juste à toutes les questions. S’il le fait, c’est la faculté qui a échoué à l’examen. Le but est d’identifier les faiblesses de l’élève, en partie pour voir où investir des efforts et en partie pour voir si la connaissance de l’étudiant flanche à un niveau suffisamment élevé pour qu’il soit prêt à prendre un projet de recherche.

La stupidité productive implique d’être ignorant par choix. Nous concentrer sur des questions importantes nous met dans la position inconfortable d’être ignorants. Une des belles choses sur la science est qu’elle nous permet de brasser de l’air, de nous tromper jour après jour, et de nous sentir parfaitement bien tant que nous apprenons quelque chose à chaque fois. Sans doute, cela peut être difficile pour les étudiants habitués à obtenir les bonnes réponses. Sans doute, des niveaux raisonnables de confiance et la résilience émotionnelle aident, mais je pense que l’éducation scientifique pourrait faire plus pour faciliter cette très grande transition: de l’apprentissage ce que d’autres ont découvert une fois à faire vos propres découvertes. Plus nous sommes à l’aise avec notre stupidité, plus nous pataugerons profond dans l’inconnu et plus nous sommes susceptibles de faire de grosses découvertes.

Référence du texte original

\[altmetric doi="10.1242/jcs.033340" float="right"\]Martin A. Schwartz, “ ", Journal of Cell Science 121,1771 doi: 10.1242/jcs.033340

Trop-plein de Mai

Wed, 28 May 2014 00:00:00 +0000

Chaque fin de mois à partir de maintenant, le “trop-plein” transformera des brouillons d’articles potentiels en paragraphes d’un véritable article.

Quand l’aluminium coûtait aussi cher que l’or

C’est vrai ça : comment produisait on l’ avant que l’électricité soit disponible en quantité suffisante pour l’électrolyse de l’ ?

Bien que l’aluminium soit le troisième élément le plus abondant de la croûte terrestre (après l’oxygène et le silicium), il n’était connu que sous forme d’oxyde jusqu’en 1825 où des chimistes réussirent à en produire un peu sous forme de poudre. En 1855 le premier lingot d’aluminium, obtenu par voie chimique, est exposé à l’Exposition Universelle de Paris. Le métal coûtait alors aussi cher que l’or et était utilisé pour des bijoux et de l’ “argenterie” de luxe !

Ce n’est qu’à partir de 1886 que la est mise au point et que ce métal devient peu à peu suffisamment bon marché pour emballer votre sandwich.

source:

Lumière bleue et santé

Sur Twitter, @zeJeep_ m’a soumis une brochure reçue avec sa facture EDF : “économisez votre énergie : l’éclairage” ( ) qui contient ce passage à propose des LED :

“il est recommandé d’éviter une longue exposition aux lumières froides (tirant vers le bleu) pour les personnes photosensibles.”

Sur le web je n’ai trouvé mention que de de la peau et d’ induite par des lumières variables. Après un relayé sur twitter par @MrPourquoi j’ai obtenu des réponses intéressantes:

guilalune pense qu’il s’agit plutôt de
selon @SamuelPEAN C’est plus lié à la dégénérescence maculaire ( ) Il existe des LEDs “warm white” pour limiter le problème
et @Inserm complète : A voir aussi au sujet de l’impact de la #lumière bleue sur la #santé

Autres référence trouvée sur :

ANSES “ ”, 2010, Dossier de presse ANSES

Une explication dynamique du phénomène de la chute du chat

Suite d’une discussion à la pause café, retrouvé un article de légende :

Kane, T. R., & Scher, M. P. “ ”, 1969, Int. J. Solid Structures, 5, 663–670.

Illustré par la non moins célèbre image ci-contre, on y trouve les “équations différentielles du chat” décrivant comment un acrobate peut déclencher ou stopper un mouvement de vrille, pour peu que son corps ressemble à deux cylindres…

Indices de Lisibilité

Très intéressante . Eliane Ballif y a parlé des permettant de mesurer la difficulté de lecture des textes et, partant, la proportion de la population capable de les comprendre.

L’un des plus utilisé et le “ ” , qui mixe le nombre moyen de mots par phrase et la proportion de “mots complexes”, un mot étant “complexe” s’il contient trois syllabes ou plus. La formule de l’indice:

$0.4\left[ \left(\frac{\mbox{Nmots}}{\mbox{Nphrases}}\right) + 100\left(\frac{\mbox{Nmots complexes}}{\mbox{Nmots}}\right) \right]$

correspond très approximativement au nombre d’années de scolarité nécessaires à la compréhension du texte. On considère qu’un texte est largement compréhensible par l’ensemble de la population si son indice est inférieur à 8. Un texte d’indice 12 correspond au niveau de lecture courant à la fin du bac. fournit le petit tableau suivant:

Gunning Fog	Type d’écrit
8-9	Littérature junior et ado, Paris Match, Elle
10-11	Télérama, Libération
14-15	Marcel Proust, Le Monde Diplomatique, L’Express
16-17	Rapports parlementaires
17-18	Article universitaire
22 et plus	Directives européennes

Le présent article analysé par présente un indice Gunning fog de 11.7 à relativiser car l’anglais considère comme “mots complexes” ceux de plus de 3 syllabes, qui me semblent plus fréquents en français. Niveau bac, un peu au dessus de Télérama, ça me va très bien.

Là où ça devient intéressant, c’est quand on considère la lisibilité des textes légaux. Le par exemple a été rédigé dans l’esprit d’être compréhensible par une majorité de la population . En analysant , j’ai obtenu un indice Gunning fog de 12.9. Plus compliqué que drgoulu.com, mais toujours compréhensible par pas mal de gens.

Mais quand on voit qu’une étude de la lisibilité des Directives Européennes “a conclu que les lecteurs de ces textes doivent avoir fait des études en master en vue d’arriver à comprendre leur contenu.”, on ne peut s’empêcher de se demander si elles ont vraiment été écrites pour que quelqu’un les comprenne…

Références:

Alexandre Flückiger," ", 2007, Cahiers du Conseil constitutionnel n° 21 Dossier : La normativité - janvier 2007
Karantzi Ismini “ ”, 2013, IRTEA

Le point sur les ondes gravitationnelles

Sat, 22 Mar 2014 00:00:00 +0000

La grosse nouvelle scientifique de la semaine, du mois ou même de l’année a été annoncée par des titres comme “Big Bang : les ondes gravitationnelles d’Einstein enfin détectées” ou “Des physiciens découvrent des preuves du Big Bang”. La découverte est fantastique, mais ces titres sont trompeurs:

On avait déjà des preuves du Big Bang d’une part, et de l’existence des ondes gravitationnelles d’autre part.
L’observatoire n’a pas détecté directement des ondes gravitationnelles, mais un de leurs effets
Il manque un mot clé dans ces titres : “inflation”. Ce que les récents résultats confirment semblent confirmer*, c’est la théorie de l’ .

“Découverte des Premières Ondes Gravitationnelles de l’Univers et Confirmation de l’Inflation” est un bon titre, et c’est celui d’un d’un autre c@fetier des sciences sur les résultats récents de l’expérience BICEP2 . Il y en a d’autres

\[3,4,\*\]

. Ici je vais juste essayer de faire le point sur les .

Avec la Albert Einstein explique la gravité par un déformé par les masses. Lorsque des masses sont accélérées, les déformations du champ se propagent, en principe à la vitesse de la lumière, un peu comme l’accélération de charges électriques produit des ondes électromagnétiques. (update du 15.02.2016 : cette )

Comme la gravitation est l’ de très loin la plus faible, cent milliards de milliards de milliards de milliards de fois plus faible que l’électromagnétisme, il faut des masses énormes soumises à des accélérations fantastiques pour que les ondes gravitationnelles émises aient une puissance suffisante pour provoquer un effet mesurable, et des instruments de mesure incroyablement sensibles pour les détecter.

Les premières tentatives de détection directe datent de la fin des années 1960 avec la . L’idée est d’isoler une grosse barre de métal de toute vibration extérieure et de détecter une subite résonance de la barre au passage d’une onde gravitationnelle. L’amplitude des vibrations attendues étant d’environ 10-16 m si une supernova avait la bonne idée d’exploser pas trop loin, aucune des expériences basées sur ce principe (ALLEGRO, AURIGA, miniGRAIL, ou encore EXPLORER ) n’a fourni de résultat concluant.

Pas mieux pour l’instant pour l’ , , et les autres détecteurs géants basés sur l’interférométrie. L’idée est de comparer les distances parcourues par deux faisceaux lasers sur plusieurs kilomètres dans des directions distinctes. Quand une onde gravitationnelle passe par là, elle modifie la distance parcourue par l’un des lasers d’un pouillème de nanomètre par rapport à l’autre.

LIGO, c’est grand : chaque bras fait 4 km de long, et il y a un autre interféromètre à 3000 km de là pour trianguler la source…

Ne reste plus alors qu’à isoler cette mesure des variations thermiques, des ondes sismiques, de celles produites par les collaborateurs et les scarabées du désert qui crapahutent à côté du détecteur… Comme on n’y est pas parvenu, l’idée est désormais de faire tout ça dans l’espace avec le . Lancement prévu en 2020.

Pourtant, bien qu’on n’en ait jamais détecté directement, on sait que les ondes gravitationnelles existent depuis 1974. Cette année là, les astronomes Hulse et Taylor découvrent , un “pulsar binaire”. C’est encore un de ces objets astronomiques qui nous ramènent à notre juste dimension : pas grand chose. Il s’agit de deux étoiles à neutrons de 1.4 masses solaires environ chacune qui se tournent autour en à peu près 7h45, à une distance variant entre 1 et 5 fois le rayon du Soleil, donc astronomiquement très très très proches.

D’après Einstein, un tel système devrait émettre des ondes gravitationnelles très puissantes “en spirale” comme dans le dessin ci-contre. Si c’est bien le cas, le signal radio émis par le pulsar avec une régularité extrême doit arriver un peu décalé dans le temps suivant la configuration des ondes gravitationnelles. Hulse et Taylor vérifient : gagné ! En 1993, ils reçoivent le prix Nobel de physique pour la première détection d’ondes gravitationnelles.

accélération de la période de PSR B1913+16 sur 30 ans. Prévision en bleu, mesures en rouge

De plus, selon Albert les ondes gravitationnelles emportent de l’énergie au loin, donc un astre en orbite perd peu à peu de l’énergie et “tombe” en orbitant plus vite, donc en émettant encore plus d’ondes gravitationnelles, ce qui le ralentit encore plus jusqu’à la catastrophe. Et c’est exactement ce que l’on mesure depuis 40 ans sur PSR B1913+16.

Le même phénomène a été mesuré sur et d’‘autres objets astronomiques spectaculaires.

Les résultats récents de BICEP2 constituent également une détection indirecte des ondes gravitationnelles par une voie totalement différente des précédentes. Je n’ai absolument pas compris pourquoi, mais la théorie prédit que les ondes gravitationnelles produites lors de l’ ont du causer une polarisation “ ” du , et c’est cette polarisation qui a été mise en évidence. Re-prix Nobel en perspective.

En attendant des mesures directes qui confirmeront que ces ondes se propagent à la vitesse de la lumière, voire de détecter enfin le , ces détections indirectes montrent que les ondes gravitationnelles existent, et qu’ Albert a toujours raison un siècle après s’être ennuyé au bureau des brevets de Berne.

Note * et ajout du 24.3.2014 : Science étonnante vient de publier “ ”, article remarquable (comme d’hab) qui détaille la récente découverte et relève quelques bémols. Le niveau est plus élevé que dans ma modeste synthèse, mais si vous vous intéressez à ce sujet, je vous encourage vivement à lire cet excellent article.

Références:

, 2003, CERN-EX-0303017
Eric Simon “ !", 18 mars 2014, ça se passe là haut
Sébastien Bohler, “ ", 18 mars 2014, SciLogs
" ”, 17 mars 2014, Agence Science-Presse

17 équations qui ont changé le monde

Sun, 16 Mar 2014 00:00:00 +0000

Ce livre est l’une des raisons pour lesquelles je n’ai pas encore terminé la suite des “ ”. attaque le sujet dès la première page:

Il existe en mathématiques deux types d’équations, très semblables en apparence. Le premier représente des relations entre diverses quantités mathématiques; la tâche consiste dans ce cas à démontrer que l’équation est vraie. Le second fournit des informations sur une quantité inconnue, et la tâche du mathématicien consiste alors à résoudre l’équation, à rendre connu l’inconnu. (…)

En mathématiques pures, les équations sont généralement du premier type : elles révèlent des schémas et des régularités aussi belles que profondes, Elles tirent leur validité du fait que, considérant nos présupposés fondamentaux à propos de la structure logique des mathématiques, il ne peut en être autrement.

En mathématiques appliquées et en physique mathématique, on trouve habituellement des équations du second type. Elles codifient des informations à propos du monde réel; elles expriment des propriétés de l’univers qui en principe auraient pu être très différentes.

Les 17 équations retenues par Stewart sont autant de chapitres sur des ponts établis entre mathématiques et réalité au cours des siècles:

	titre du chapitre		auteur	date
1	Le carré de l’hippopotame (le théorème de Pythagore)	$a^2+b^2=c^2$	Pythagore	-530
2	Ecourter les procédures (les logarithmes)	$\log xy=\log x+\log y$	John Napier	1610
3	Fantômes de quantités disparues (le calcul infinitésimal)	$\frac{df}{dt}=\lim\limits_{h \to 0}=\frac{f(t+h)-f(t)}{h}$	Newton	1668
4	Le système du monde (la loi de la gravitation de Newton)	$F=G\frac{m_1 m_2}{d^2}$	Newton	1687
5	Prodige du monde des idées (la racine carrée de -1)	$i^2=-1$	Euler	1750
6	Beaucoup de bruit pour des noeuds (la formule d’Euler pour les polyèdres)	$V-E+F=2$	Euler	1751
7	Les motifs du hasard (la distribution normale)	$\Phi(x) = \frac{1}{{\sigma \sqrt {2\pi } }}e^{\frac {( x - \mu)^2 } {2\sigma ^2 }$	C.F. Gauss	1810
8	Bonnes vibrations (l’équation d’onde)	$\frac{\partial ^2 u}{\partial t^2}=c^2\frac{\partial ^2 u}{\partial x^2}$	J. d’Alembert	1746
9	Ondelettes et soubresauts (la transformée de Fourier)	$f(\omega )=\int_{-\infty }^{+\infty }e^{-2\pi ix\omega }dx$	J. Fourier	1822
10	L’ascension de l’humanité (l’équation de Navier-Stokes)	$\rho \left(\frac{\partial v}{\partial t}+v.\nabla v \right) = -\nabla p + \nabla.T+f$	C. Navier, G. Stoker	1845
11	Des vagues dans l’éther (les équations de Maxwell)	$\nabla\cdot E = \rho / \varepsilon_0$ $\nabla\cdot B = 0$ $\nabla\times E = - \partial B/{\partial t}$ $\nabla\times B = \mu_0 \left( J + \varepsilon_0 \partial E / {\partial t}\right) $		1865
12	Loi et désordre (deuxième principe de la thermodynamique)	$dS\geq 0$		1874
13	Une chose est absolue (la relativité)	$E=mc^2$		1905
14	Bizarrerie quantique (l’équation de Schrödinger)	$i\hbar \frac{\partial }{\partial t} \psi=H\psi$		1927
15	Codes communication et ordinateurs (la théorie de l’information)	$H=-\sum p(x)\log p(x)$		1949
16	Le déséquilibre de la nature (la théorie du chaos)	$x_{t+1}=kx_t(1-x_t)$		1975
17	La formule du roi Midas (l’équation Black-Scholes)	$\frac{\sigma ^2}{2}S^2\frac{\partial ^2V}{\partial S^2}+rS\frac{\partial V}{\partial S}+\frac{\partial V}{\partial t}-rV$	F. Black, M. Scholes	1990

Chaque chapitre commence par une page de résumé présentant l’équation sous une forme que j’ai trouvé intéressante. Voici par exemple celle du chapitre 9 sur la transformée de Fourier (mais oui, vous savez, …)

Ensuite trois paragraphes résument “Ce que cela nous dit”, “Pourquoi c’est important” et “A quoi cela nous a conduits”. On le voit, l’ambition est de rendre accessible à tous la signification et l’importance de formules qui en rebutent beaucoup.

Mais disons le tout net : si vous n’avez pas une formation de base en maths ou une réelle curiosité pour ce monde, il est probable que la lecture de chaque chapitre se résume à celle des premières pages dans lesquelles Stewart fait l’historique de la découverte de chaque équation. Ce sont des pages passionnantes, où l’on voit que les mathématiciens de génie sont souvent incompris, bien que fréquemment ils ne fassent que formuler clairement les idées absconses de leurs contemporains.

Ensuite, le niveau de chaque article monte selon des pentes parfois assez raides qui peuvent décourager certains lecteurs. Stewart évite au maximum d’infliger d’autres formules mathématiques que celle servant de titre mais ses explications couvrent souvent plusieurs pages de texte compact pas forcément plus digeste.

En fait, chaque chapitre de ce livre peut être lu indépendamment et constitue un petit cours sur le domaine concerné par l’équation. En établissant des liens entre l’histoire, les maths et les applications technologiques actuelles, les formules prennent un sens plus concret et les chapitres de ce livres aideront certainement les étudiants et passionnés à mieux comprendre la signification et l’importance de ces équations célèbres.

Pour ma part, le chapitre qui m’a le plus plu car j’y ai le plus appris est le quatrième, dévolu à la gravitation newtonienne. J’y ai appris l’existence du utilisée par les sondes spatiales ainsi que par des comme . L’idée est que les peuvent être utilisés comme des aiguillages permettant de passer d’une orbite stable à une autre, très différente, en ne nécessitant que très peu d’énergie (cf sur les puits gravitationnels). Par exemple, entre 1910 et 1980, la comète Oterma a alterné deux fois des orbites situés à l’intérieur de celle de Jupiter avec des orbites extérieures

Trajectoire d’Oterma à droite, orbite périodique correspondante à gauche

Pourquoi 17 équations, et pas plus ou moins ? Après 410 pages on ne se pose plus trop la question : éventuellement moins, mais pas plus. Le chapitre 1 sur Pythagore est “trop facile” par rapport aux autres, peut-être pour appâter le chaland. Le 13 sur la relativité m’a fait un peu la même impression, mais bon, on ne peut nier que e=mc² ait changé le monde… Personnellement c’est le dernier chapitre sur qui m’a laissé un peu froid. Ok, les maths actuelles s’intéressent beaucoup à l’économie, mais il me semble que là, Stewart s’éloigne un peu des “deux types d’équations” de son introduction.

Peut-être que Stewart aurait pu ajouter l’équation du Page Rank de Google ou celle du comme il le suggère dans un mail ( , “bonus” en bas). Mais il les garde plus probablement pour un prochain livre sur les “17 équations qui changeront le monde”, si celui-ci marche bien…

“17 équations” est un bon bouquin, mais ne soigne pas l’allergie aux maths. Si vous connaissez déjà certaines des équations, ça vous fera une bonne révision et vous en découvrirez probablement de nouvelles facettes, comme les par exemple. Si vous êtes un passionné d’histoire des sciences vous y trouverez certainement votre bonheur également.

(merci à l’éditeur pour la “copie presse”)

Références:

Ian Stewart (2014). 17 équations qui ont changé le monde. Robert Laffont.
W. S. Koon, M. W. Lo, J. E. Marsden, S.D. Ross, “ ” 2001, in “Dynamics of Natural and Artificial Celestial Bodies”, Springer DOI >
Max Nisen, “ ”, 2013, Business Insider

Les impossibles 1

Sun, 02 Feb 2014 00:00:00 +0000

Au moins quatre commentateurs de mon m’ont sorti le même argument: des scientifiques célèbres ont dit au XIXème siècle qu’il était impossible aux avions de voler, donc les scientifiques n’ont pas le droit d’affirmer que quelque chose est impossible, en particulier violer le . Donc le mouvement perpétuel est possible, CQFD.

Ca pose tout de même une question intéressante : qu’est-ce que la science considère comme réellement impossible ? Mais avant de tenter de répondre à cela, j’ai d’abord vérifié …

Qui est le c.. savant qui a dit “Les machines volantes plus lourdes que l’air sont impossibles”?

J’ai un point commun avec Lord Kelvin ! On écrit tous les deux comme des cochons.

Selon les sites que l’on consulte, cette bêtise est parfois attribuée à *, parfois à et très souvent à . Après pas mal de recherches, la plus ancienne trace écrite de cette “citation” que j’ai pu trouver figure dans un bouquin de 1981

\[2\]

, où elle est attribuée à Kelvin. De même, sur , l’auteur indique qu’il n’a pas trouvé de source contemporaine de Kelvin. mentionne une variante fréquente “La réalisation d’une machine volante plus lourde que l’air est impossible”, que Kelvin est censé avoir dit en 1895, sans source vérifiée non plus.

Il existe plusieurs autres citations authentifiées montrant que Kelvin ne croyait effectivement pas à l’aviation **, notamment

Je n’ai pas la moindre molécule de la foi dans la navigation aérienne autre que l’aérostation

gribouillé en 1896 dans sa (ci-contre) qui lui proposait de rejoindre l’Aeronautical Society. Notez la première personne et la référence à (l’absence de) foi : ce n’est clairement pas un énoncé scientifique, et il n’y utilise pas le mot “impossible”.

Un reproduit et à de multiples exemplaires sur le web attribue pourtant cette même citation à Lord Rayleigh, pour lequel je n’ai pas trouvé le moindre indice d’une citation “anti-vol”. Quant à Simon Newcomb, il n’a non plus. Au contraire, il écrit dans un article

\[1\]

en 1901:

Il est probable que le vingtième siècle est destiné à voir les forces naturelles qui nous permettront de voler de continent à continent avec une vitesse excédant largement celle des oiseaux.

Il semblerait donc qu’aucun de ces célèbres scientifiques n’ait dit que les avions étaient impossibles pour des raisons physiques ou théorique. Ils voyaient des animaux voler, et ils sont tous plus lourds que l’air. Leurs enfants jouaient avec des avions en papier et des cerf-volants. Ils connaissaient les vols planés des précurseurs comme . Et comme ils savaient calculer, ils savaient aussi que voler avec les techniques de l’époque était extrêmement difficile, au point de dire peut-être “La réalisation … est impossible”, et de passer pour des idiots quelques années plus tard.

L’échelle des impossibles

Mais il faut aussi être juste : Lord Kelvin a décrit correctement le des températures, qui est une véritable limite physique absolue. Ce n’est pas une “loi de Kelvin” ou un , c’est juste la conséquence de la compréhension de ce qu’est la température : une mesure de l’ des molécules. Et quand elles ne bougent plus, cette agitation est nulle et la température ne peut pas être plus basse. La conséquence est qu’il est impossible que quelque chose soit plus froid que 0 .

Cette impossibilité est une véritable impossibilité physique, alors que l’impossibilité (supposée) de construire des avions en 1895 était une impossibilité technique. Il faut bien distinguer les deux. Et à la réflexion, je vois plusieurs autres “niveaux d’impossibilité” entre le “c’est pas possible” du fonctionnaire derrière son guichet et démonstration d’énoncés s, comme l’ dans la . Je commence par ça :

Les impossibilités mathématiques et logiques

Les théorèmes mathématiques prouvent l’impossibilité de toutes sortes de choses : il est de trouver deux nombres entiers a et b tels que a/b = π, que même si ça a l’air juste sur votre calculatrice, de diviser un angle en trois angles égaux avec une règle et un compas

\[4\]

etc.

La solidité des s des théorèmes repose sur celle de deux éléments : les et la . Ces deux piliers des mathématiques ont été complètement reconstruits lors de la révolution de la du début du XXème siècle, vulgarisée notamment dans la BD .

A cette époque, les logiciens ont formalisé mathématiquement leur propre langage. Grâce aux , une démonstration peut s’écrire comme une grosse formule que l’on peut évaluer sans risque de commettre des erreurs liées au langage humain. Voici par exemple une partie de la démonstration formelle que 1 + 1 = 2, datant de 1910

\[3\]

Démonstration formelle que 1+1=2 , "Principia Mathematica"(1910)

\[3\]

Aujourd’hui, une partie des théorèmes les plus importants des mathématiques ont été formalisés ainsi, et leurs démonstrations vérifiées, souvent à l’aide de logiciels “ ”

\[5\]

Encore faut-il que les axiomes sur lesquels tout ceci est construit soient eux aussi solides. Et là, les mathématiciens ont eu une énorme surprise en 1931 lorsque Kurt Gödel démontra que, quels que soient les axiomes choisis , il existe toujours des énoncés “ s” qu’il est de démontrer. Le cas le plus typique est celui des propositions se référant aux ‘axiomes eux-mêmes comme “cette proposition ne peut pas être démontrée avec les axiomes X”.

Le théorème d’incomplétude de Gödel démontre que cette proposition ne peut être ni vérifiée, ni infirmée à partir des axiomes X. On peut alors éventuellement ajouter quelques axiomes pour former un système d’axiomes W dans lequel la proposition peut être prouvée, mais alors il existe d’autres énoncés indémontrables dans W …

Par exemple, le n’est pas démontrable avec les datant de 1889, mais l’est avec ceux de la (ZF ou ZFC) utilisés actuellement comme axiomes des mathématiques. Cependant, il est de démontrer l’ dans ZF.

Pour en savoir plus sur le théorème de Gödel et ses extraordinaires implications, je vous conseille cet .

Et comme cet article est en train de me prendre un temps fou et qu’il est déjà assez long, je vous donne rendez-vous très bientôt pour une suite consacrée aux impossibilités physiques et techniques.

Notes:

* Newcomb est le vrai découvreur de la Loi de Benford

** d’autres citations de Kelvin montrent qu’il admirait Tesla et croyait à l’ether.

Références

Simon Newcomb “ ” McClure’s Magazine, 17, September 1901, pp. 432-435 \[[pdf](http://www.unz.org/Pub/McClures-1901sep-00432)\]
Chris Morgan (1981). Facts and fallacies: a book of definitive mistakes and misguided predictions. St. Martin's Press.
Alfred North Whitehead, Bertrand Russell (1910). Principia mathematica. University Press. p. 379 *54.43 :
Ian Stewart, “ ”, 2000, Pour la Science, No 268, pp. 92–93
J.-P. Delahaye, “ ”, 2011, Pour La Science, No. 402, p. 90, 2011 \[[texte sur interstices](https://interstices.info/jcms/int_63417/du-reve-a-la-realite-des-preuves)\]

2013 ++

Sun, 12 Jan 2014 00:00:00 +0000

350'000 Mercis. Vous avez été juste un peu moins de 1000 à visiter quotidiennement ce blog en 2013. Ca me fait très plaisir et me motive pour une nouvelle année. Mais quelques statistiques me font aussi réfléchir. Un peu comme l’ , les articles les plus lus ne sont pas les plus récents mais:

(18500 visites) datant de 2012,
(14000) écrit en 2009,
(11800) de 2011,
(8300) pondu en 2012
L’éternel , antiquité de 2007 qui a amené 8200 visiteurs sur drgoulu.com

J’adore ce petit dessin

“ ” écrit en mai 2013 arrive en 6ème place avec 7800 visiteurs. Visiblement, les articles qui analysent voire démystifient certains lieux communs sont appréciés.

Et je trouve ça bien : drgoulu.com n’est pas un blog scientifique destiné aux scientifiques. Certains articles attirent manifestement des visiteurs qui ne sont pas habitués à la démarche scientifique, voire s’en méfient comme de la peste, et ce sont ceux-là qu’il s’agit de tenter d’éclairer.

Les échanges de commentaires sont parfois virulents, mais je continue à considérer que l’ouverture et le dialogue sont les meilleurs moyen de désacraliser la science, d’expliquer que la connaissance est un bien commun de l’humanité qui ne demande qu’un peu d’efforts pour être partagée. Parfois ça prend du temps,

Un exemple intéressant s’est produit le 29 novembre 2013. Ce jour là l’audience de drgoulu.com a triplé d’un seul coup lorsque plus de 2000 visiteurs ont soudain visité mon article de 2005 sur l’ :

Eviteur d’axe imprimé 3D par ambrop7

Étonnamment, les statistiques du blog ne m’ont pas permis de retrouver l’origine de ces visiteurs, j’ai du faire une petite enquête pour découvrir qu’une , discrète comme le nom peut le laisser supposer, pointait vers la mienne comme source d’info sur ce mécanisme étonnant. En plus de la satisfaction de voir 2000 anglophones s’intéresser à une page en français, j’ai eu celle de voir des passionnés réaliser ce mécanisme oublié depuis la seconde guerre mondiale grâce aux outils du 3ème millénaire que sont les imprimantes 3D. Superbe exemple d’une démarche motivée par la curiosité, voire un doute légitime, et qui s’achève par une réalisation expérimentale.

Le moteur de recherche de Microsoft n’a pas fait “Bing” en 2013 comme je l’avais annoncé. Je vais donc consacrer plusieurs articles en 2014 à expliquer pourquoi “la prévision est un art difficile, surtout lorsqu’elle concerne l’avenir” (Pierre Dac). Si tout se passe bien, deux ou trois articles préparatoires seront nécessaires avant que je dise enfin ce que le pense du livre “Les Limites à la Croissance” et de ses prévisions pour le siècle en cours.

Il y aura bien d’autres sujets traités sur ce blog pendant l’année, un peu au gré des actualités, de mes navigations erratiques sur le web et de vos questions ou suggestions que je reçois toujours avec plaisir. Donc “stay tuned”, n’oubliez pas tous mes excellents confrères du et

Excellente Année 2014 à vous tous !

La science est la croyance en l'ignorance des experts

Wed, 18 Dec 2013 00:00:00 +0000

Intrigué par la citation de “Science is the belief in the ignorance of experts”, j’ai découvert qu’il l’a prononcée en 1966 dans un discours intitulé “ ” au congrès de la \[1\], que je n’ai pas trouvé en français.

Je vous offre donc ma traduction de ce texte comme Conte de Noël scientifique. A part le machisme courant à l’époque, il pourrait toujours susciter ou réveiller les vocations de profs de science. Mais surtout, il partage une vision de la science qui n’a pas pris une ride. Les titres de paragraphes sont de moi et les phrases en gras sont celles que j’ai particulièrement appréciées.

Bonne lecture, Bonnes Fêtes à tous, et à l’année prochaine!

Introduction

Je remercie M. DeRose de m’avoir invité parmi vous, enseignants de sciences. Je suis aussi un enseignant de sciences. Je n’ai d’expérience que dans l’enseignement de la physique à l’université, et le résultat de cette expérience est que je sais que je ne sais pas enseigner.

Je suis sur que vous aussi - véritables enseignants travaillant au plus bas niveau de cette hiérarchie d’enseignants, formateurs d’enseignants, experts en programmes scolaires - vous aussi j’en suis sur ne savez pas comment faire, sinon vous ne vous fatigueriez pas à venir à ce congrès.

Je n’ai pas choisi le sujet “Qu’est-ce que la science”. Le sujet est de M. DeRose. Mais je voudrais dire que je crois que “Qu’est-ce que la science” n’est pas du tout équivalent à “Comment enseigner la science”, et j’attire votre attention là dessus pour deux raisons. La première est que la manière dont je me prépare à donner ce discours pourrait donner l’impression que j’essaie de vous dire comment enseigner la science. Ce n’est absolument pas le cas, parce que je ne sais rien à propos des jeunes enfants. J’en ai un, donc je sais que je ne sais pas. L’autre est que je crois que la plupart d’entre vous (parce qu’il y a tant de présentations, tant d’articles et tant d’experts du domaine) ont une sorte de sentiment de manque de confiance en soi. D’une certaine façon on vous donne toujours des cours sur pourquoi les choses ne vont pas bien et comment vous devriez apprendre à enseigner mieux. Je ne vais pas vous réprimander sur le mauvais travail que vous faites et vous indiquer comment vous pouvez vous améliorer. Ce n’est pas mon intention.

En fait, nous avons de très bons étudiants qui arrivent à Caltech, et nous trouvons qu’ils sont de mieux en mieux année après année. De quoi ça vient, je n’en sais rien. Je me demande si vous le savez. Je ne veux pas interférer avec ce système : il est très bon.

Il y a juste deux jours nous avions une conférence dans laquelle nous avons décidé que nous n’avions plus besoin de donner un cours de mécanique quantique élémentaire au niveau master (“graduate school”). Quand j’étais étudiant, il n’y avait pas de cours de mécanique quantique tout court à ce niveau, c’était un sujet considéré comme trop difficile. Quand j’ai commencé à donner un tel cours, nous en avons eu un. Maintenant nous l’enseignons au niveau bachelor (“undergraduate”) Et nous découvrons actuellement que nous n’avons plus besoin de le donner aux gradués venant d’autres écoles. Pourquoi cette poussée vers le bas ? Parce que nous sommes capables de donner un meilleur enseignement à l’université, et parce que les étudiants qui y arrivent ont une meilleure formation .

Science et Philosophie

Qu’est-ce que la science ? Bien sur vous le savez tous, puisque vous l’enseignez. C’est évident. Que puis-je dire de plus ? Et si vous ne savez pas, chaque édition pour enseignant de n’importe quel manuel de cours vous fournira une discussion complète du sujet. On y trouve des sortes de distillations distordues et édulcorées de mélanges de mots de datant de quelques siècles, supposés être alors la profonde philosophie de la science. Mais , l’un des plus grands scientifiques expérimentateurs de l’époque qui faisait vraiment quelque chose, a dit que ce que Bacon considérait comme la science était la science d’un . Il

\[Bacon\]

parlait de faire des observations, mais omettait le facteur vital du jugement sur ce qu’il faut observer et à quoi faire attention.

Et donc ce qu’est la science n’est pas ce qu’en ont dit les philosophes, et certainement pas ce que les manuels de cours en disent. Ce qu’elle est est un problème que je me suis assigné après avoir accepté de donner cette conférence.

Après quelques temps je me suis rappelé :

Un mille-pattes était heureux, Jusqu’à ce qu’un crapaud lui dit: “Dis, quel pas vient après l’autre?” Ce qui monta ses doutes jusqu’au point Qu’il tomba distrait dans le fossé Ne sachant plus comment marcher.

Toute ma vie j’ai fait de la science et su ce qu’elle était, mais maintenant que je suis venu vous dire quel pas vient après l’autre, j’en suis incapable. Plus grave encore, l’analogie avec le poème m’inquiète tant que lorsque je rentrerai chez moi, je ne serai plus capable de la moindre recherche.

De nombreux journalistes ont tenté d’obtenir un résumé de cette présentation, mais comme je ne l’ai préparée que récemment c’était impossible. Mais je peux maintenant en voir se précipiter à l’extérieur pour écrire de gros titres du genre “Le Professeur a qualifié le Président de la NSTA de crapaud.”

Dans ces circonstances, vu la difficulté du sujet et mon aversion pour les exposés philosophiques, je vais présenter ceci d’une manière très inhabituelle. je vais juste vous dire comment j’ai appris ce qu’est la science.

Comment j’ai appris ce qu’est la science

C’est un peu enfantin. Je l’ai appris quand j’étais un enfant. Je l’avais dans le sang depuis le début. Et je voudrais vous dire comment je l’ai attrapé. On dirait que j’essaie de vous dire comment enseigner la science, mais ce n’est pas mon intention. Je vais vous dire ce qu’est la science en vous disant comment j’ai appris ce qu’est la science.

Mon père me l’a dit. Quand ma mère me portait, à ce qu’on m’a dit car je ne me rappelle pas de la conversation, mon père a dit “si c’est un garçon, il sera un scientifique.” Comment l’a-t-il fait ? Il ne m’a jamais dit que je devrais devenir un scientifique. Il n’était pas un scientifique, il était un businessman, responsable des ventes dans une compagnie d’uniformes, mais il lisait sur la science et aimait ça.

Quand j’étais très jeune, la première histoire dont je me souvienne, quand je mangeais encore dans un siège surélevé, mon père jouait avec moi après le dîner.

Il avait amené un tas de vieux carreaux de sol de salle de bains de je ne sais où à Long Island. On les disposait sur la tranche, l’un à côté de l’autre, et j’avais le droit de faire tomber celui à une extrémité et de regarder tous les dominos tomber. Jusqu’ici ça va.

Puis, le jeu s’est compliqué. Il y avait des carreaux de différentes couleurs. Je devais en mettre un blanc, deux bleus, un blanc, deux bleus, et encore un blanc et puis deux bleus, et si je voulais mettre encore un bleu, je devais en mettre quand même un blanc avant. Vous reconnaissez l’habituelle intelligence insidieuse : d’abord leur faire plaisir en jouant, et puis injecter lentement du matériel éducatif.

Alors ma mère, qui est une femme beaucoup plus sensible, commença à réaliser l’insidiosité de ses efforts et dit “Mel s’il te plaît, laisse ce pauvre enfant poser un carreau bleu s’il en a envie.” Mon père dit “Non, je veux qu’il fasse attention aux motifs (“patterns”). C’est la seule chose que je peux faire en mathématiques à ce stade précoce.” Si je donnais une conférence sur " Qu’est-ce que les mathématiques" je vous aurais déjà répondu : les mathématiques, c’est la recherche de motifs, de modèles.

Les mathématiques

J’aimerais vous apporter une autre preuve que les mathématiques ne sont que des modèles. Quand j’étais à Cornell, j’étais absolument fasciné par le corps estudiantin qui, me semblait il, était une sorte de dilution de quelques personnes sensées dans une grande masse muette d’étudiants en etc qui incluait beaucoup de filles. J’avais l’habitude de m’asseoir à la cafétéria avec ces étudiant(e)s et en mangeant, j’essayais d’intercepter leurs conversations pour voir si un mot intelligent en sortait. Vous pouvez imaginer ma surprise lorsque je découvris cette chose qui me semble énorme.

J’écoutais une conversation entre deux filles, et l’une expliquait que si vous voulez faire une ligne droite, voyez-vous, vous vous déplacez d’un certain nombre de carreaux vers la droite pour chaque ligne de carreaux que vous traversez, ou autrement dit, si vous répétez le même déplacement vers la droite pour chaque ligne vers le haut, vous faites une ligne droite. Un grand principe de géométrie analytique ! J’était stupéfait. Je n’avais pas réalisé que l’esprit féminin était capable de comprendre la géométrie analytique.*

) Application de la géométrie analytique

Elle continua en disant “Suppose que tu as une autre ligne venant d’une autre direction et que tu cherches où elles vont se croiser. Suppose qu’une ligne va 2 à droite pour 1 en haut, et que l’autre va 3 à droite pour 1 en haut et qu’elles commencent à 20 lignes d’écart.” etc. J’étais époustouflé. Elle arriva à dire où l’intersection se produisait. Et puis je compris qu’elle expliquait à l’autre comment tricoter des bas “ ”.

J’en ai tiré une leçon : l’esprit féminin est capable de comprendre la géométrie analytique. Les gens qui ont insisté depuis des années, en dépit de toutes les preuves évidentes du contraire, que les hommes et les femmes sont également capables de pensée rationnelle on peut-être marqué un point. La difficulté est peut-être que nous n’avons jamais encore trouvé un moyen de communiquer avec l’esprit féminin. Mais si c’est fait correctement, on pourrait en tirer quelque chose…

Je vais maintenant continuer avec ma propre expérience comme débutant en mathématiques. Une autre chose que mon père m’a dit, et je ne peux que difficilement l’expliquer parce que c’était plus une émotion que des paroles, était que le rapport entre la circonférence et le diamètre de tous les cercles était toujours le même, quel que soit la taille. Ca ne me semblait pas trop étonnant, mais ce rapport aveit de merveilleuses propriétés. C’était un nombre merveilleux, un nombre profond : Pi. Il y avait un mystère que je ne comprenais pas totalement autour de ce nombre, mais c’était quelque chose de grand, et le résultat fut que j’ai cherché Pi partout.

Quad j’ai appris plus tard à l’école comment écrire une fraction sous forme décimale et que j’ai écrit 3 1/8 = 3.125, j’ai cru reconnaître un ami et écrivis que c’était égal P, le rapport entre la circonférence et le diamètre d’un cercle. L’instituteur le corrigea en 3.1416.

J’illustre ceci pour montrer une influence. L’idée qu’il y a un mystère, une merveille à propos de ce nombre était important pour moi, pas la valeur du nombre. Beaucoup plus tard, alors que je faisais des expériences au laboratoire, je veux dire mon labo à la maison, bricolant un peu … non excusez-moi : je ne faisait pas d’expériences, je n’en ai jamais fait, je n’ai fait que bricoler. Progressivement dans des livres et manuels j’ai commencé à découvrir qu’il existait des formules applicables à l’électricité pour relier la résistance au courant, etc. Un jour, en regardant les formules d’un bouquin quelconque, j’ai découvert la formule de la fréquence de résonance d’un qui est $f=1/(2\pi.\sqrt{LC})$, où L est l’inductance et C la capacité … du cercle ? Vous riez, mais j’étais très sérieux. Pi concernait les cercles, et voilà pi qui sort d’un circuit électrique. Où était le cercle ? Est-ce que vous qui avez ri savez d’où ça vient ?

Je dois aimer ça. Je dois le rechercher. Je dois y penser. Et puis j’ai réalisé que les bobines sont faites de cercles. Et quelques mois plus tard, j’ai trouvé un autre livre qui donnait l’induction de bobines carrées, et pi était dans ces formules. J’y ai réfléchi à nouveau et réalisé que le pi ne venait pas des bobines circulaires. je le comprends mieux aujourd’hui, mais dans mon cœur je ne sais toujours pas où est le cercle, d’où vient ce pi.

Les choses et leur nom

Quant j’étais encore assez jeune, je ne sais plus exactement à quel âge, j’avais une balle dans un chariot et j’ai remarqué quelque chose. J’ai couru vers mon père en disant “Quand je tire le chariot, la balle roule vers l’arrière et quand je cours et que je m’arrête, la balle roule vers l’avant. Pourquoi ?”

Comment répondriez-vous ?

Il a dit “Ça, personne ne le sait.” Il a dit “C’est pourtant très général, ça arrive tout le temps à n’importe quoi : tout ce qui bouge tend à continuer à bouger, et ce qui est immobile tend à le rester. Si tu regardes de près, tu verras que la balle ne roule pas vers l’arrière du wagon quand tu commences à le déplacer. Elle avance aussi un peu, mais pas aussi vite que le wagon. L’arrière du wagon rattrape la balle qui avait de la peine à commencer à bouger. Ca s’appelle , ce principe.” Je me suis évidemment dépêché de vérifier et c’était vrai : la balle ne reculait pas. Il avait mis une différence très claire entre ce que nous savons et comment nous l’appelons.

A propos de cette relation entre les choses et leur nom, je voudrais vous raconter une autre histoire. Nous avions l’habitude l’aller aux pour les vacances. A New-York, on va aux montagnes Catskill pour les vacances. Les pauvres maris devaient travailler la semaine, mais ils se dépêchaient de revenir le weekend pour rester avec leurs familles. Ces weekends, mon père m’emmenait marcher dans les bois. On allait souvent marcher, et tout apprendre sur la nature en même temps. Mais d’autres enfants, des amis à moi voulaient aussi venir et demandaient à mon père de les emmener. Il ne voulait pas, disant que j’étais plus avancé. Je n’essaie pas de vous dire comment enseigner, parce que mon père le faisait avec une classe d’un seul élève; s’il en avait eu plus d’un, il en aurait été incapable.

Donc nous allions tout seuls dans les bois. Mais les mères étaient très puissantes à l’époque, comme aujourd’hui, et elles ont convaincu les autres pères d’emmener leurs propres fils marcher dans les bois. Alors tout les pères emmenèrent tous les garçons dans les bois un dimanche après-midi. Le jour suivant, lundi, nous jouions ensemble et un garçon m’a demandé " Tu vois l’oiseau sur le tronc là bas ? Quel est son nom?" J’ai dit : “J’en ai pas la moindre idée” Il a dit : “C’est une . Ton père ne t’apprends pas grand chose en sciences.”

J’ai souri intérieurement parce que mon père m’avait déjà enseigné que le nom ne dit rien de l’oiseau. Il m’avait dit “Tu as vu cet oiseau : en anglais on l’appelle **, mais en allemand on l’appelle Halsenflügel, et les chinois l’appellent , et même si tu connais tous ces noms, tu ne connais toujours rien de l’oiseau, tu ne sais que quelque chose sur les hommes, comment ils appellent l’oiseau. En fait cette grive chante, apprend à voler à ses jeunes, et pendant l’été elle vole si loin à travers tout le pays, et personne ne sait comment elle trouve son chemin” et ainsi de suite. Il y a une différence entre le nom d’une chose et ce qui se passe.

Le résultat de ceci est que je ne peux pas me rappeler le nom de quiconque, et quand des gens discutent de physique avec moi ils sont souvent exaspérés quand ils me parlent de “l’ ” et que je demande “quel est cet effet?” parce que je ne peux pas me rappeler du nom.

Je voudrais dire un mot ou deux, si je peux interrompre ma petite histoire, sur les mots et définitions, parce qu’il est nécessaire d’apprendre les mots.

Ce n’est pas la science. Mais ça ne veut pas dire que, juste parce que ce n’est pas de la science, nous ne devons pas enseigner les mots. Nous ne parlons pas de ce que nous devons enseigner, nous parlons de ce qu’est la science. Ce n’est pas de la science de savoir comment convertir des degrés Centigrade en Fahrenheit. C’est nécessaire, mais ce n’est pas exactement de la science. Dans le même genre, si vous discutiez de ce qu’est l’art, vous ne diriez pas que l’art c’est de savoir qu’un crayon 3-B est plus doux qu’un crayon 2-H. Il y a une différence. Ça ne veut pas dire qu’un prof d’art ne doit pas l’enseigner, où qu’un artiste sera à l’aise s’il ne connaît pas ça. En fait vous pouvez découvrir ça en une minute en faisant des essais, mais c’est une approche scientifique que les profs d’art ne penseront peut-être pas à expliquer.

Afin de pouvoir nous parler, nous devons avoir des mots et c’est bien ainsi. C’est une bonne idée d’essayer de voir la différence, et c’est une bonne idée de savoir quand nous enseignons des outils de la science comme des mots, et quand nous enseignons la science elle-même.

Qu’est-ce qui le fait bouger ?

Pour rendre ce point encore plus clair, je vais critiquer défavorablement certains livres de science, ce qui n’est pas très juste car avec un peu d’ingéniosité je peux aussi trouver des aspects défavorables aux autres. Il y a un manuel de science qui, à la première leçon du niveau primaire commence de manière malheureuse à enseigner la science parce qu’il part d’une fausse idée de ce qu’est la science. On y trouve le dessin d’un chien, un chien jouet mécanique, et une main près du remontoir, puis le chien bouge. Sous le dernier dessin il est écrit “Qu’est-ce qui le fait bouger ?”. Puis il y a l’image d’un vrai chien avec la légende “Qu’est-ce qui le fait bouger ?”, puis l’image d’une moto avec la question “Qu’est-ce qui le fait bouger ?” et ainsi de suite.

Qu’est-ce qui le fait bouger ?

Au début j’ai pensé qu’ils se préparaient à dire ce que concerne la science : la physique, la biologie, la chimie, mais ce n’était pas ça. La réponse était dans l’édition de l’enseignant et la réponse qu’il fallait apprendre était “L’énergie le fait bouger.”

Seulement, l’énergie est un concept très subtil. Il est très très difficile de le comprendre correctement. Ce que je veux dire, c’est qu’il n’est pas facile de comprendre l’énergie assez bien pour l’utiliser correctement, de manière à pouvoir déduire quelque chose correctement en utilisant l’énergie. C’est après l’école primaire. Ca serait tout aussi bien de dire “Dieu l’a fait bouger” ou “l’esprit le fait bouger” ou “la déplaçabilité (movability) le fait bouger”. En fait on peut tout aussi bien dire “L’énergie l’a arrêté”.

Voyez ça ainsi : ce n’est que la définition de l’énergie, elle doit être inversée. On peut dire que quand quelque chose bouge il possède de l’énergie, mais pas que c’est l’énergie qui le fait bouger. Il y a une subtile différence. C’est la même qu’à propos de l’inertie.

Peut-être que je peux rendre cette différence plus claire ainsi : quand vous demandez à un enfant ce qui fait bouger le jouet, vous devriez penser à ce qu’un humain normal répondrait. La réponse est que vous avez remonté le ressort : il essaie de se dérouler en entraînant des engrenages.

Quelle bonne manière de commencer un cours de science. Démontez le jouet, voyez comment il fonctionne. Voyez la subtilité des engrenages, voyez les cliquets. Apprenez quelque chose du jouet, comment il est assemblé, l’ingéniosité des gens qui ont conçu les cliquets et les autres pièces. C’est bien. La question est bonne. La réponse est un peu maladroite parce que ce qu’ils essayaient de faire était d’enseigner une définition de l’énergie, mais au moins quelque chose est appris.

Supposez qu’un élève dise “Je ne pense pas que l’énergie le fasse bouger”. Où va la discussion depuis là?

Pédagogie

J’ai finalement découvert un test permettant de savoir si vous avez enseigné une idée ou juste enseigné une définition.

Le test fonctionne comme ça. Vous dites “Sans utiliser le mot que vous venez d’apprendre, essayer de reformuler ce que vous venez d’apprendre avec vos propres mots.” Sans utiliser le mot “énergie”, dites moi ce que vous savez du mouvement du chien. Si vous ne pouvez pas, vous n’avez rien appris sur la science. Ca peut être assez. Peut-être que vous ne voulez pas enseigner quelque chose sur la science tout de suite. Vous devez enseigner des définitions. Mais pour la toute première leçon, est-ce que ça ne pourrait pas être destructeur ?

Je trouve que pour la leçon numéro un, apprendre une formule mystique pour répondre aux questions est très mauvais. Le livre en a d’autres : “La gravité le fait tomber.”, “Les semelles de vos chaussures s’usent à cause du frottement”. Les chaussures s’usent parce les petites aspérités du trottoir se plantent dans les semelles et en arrachent de petits morceaux. De dire seulement que c’est à cause du frottement est regrettable, parce que ce n’est pas de la science.

Mon père ne s’est que peu occupé de l’énergie et n’a utilisé le terme qu’après que j’aie une petite idée là dessus. Je sais ce qu’il aurait dit, parce qu’il a fait essentiellement la même chose, quoique pas avec le même exemple du jouet. Il aurait dit “il bouge parce que le soleil brille” s’il avait voulu donner la même leçon.

J’aurais dit “Non. Qu’est-ce que ça à a voir avec le soleil qui brille ? Il bouge parce que j’ai remonté le ressort.” - “Et mon ami, pourquoi est-tu capable de remonter le ressort ?” - “Je mange.” - “Et que manges tu, mon ami ?” - “Je mange des plantes.” - “Et comment poussent-elles ?” - “Elles poussent parce que le soleil brille.”

Et c’est la même chose pour le vrai chien.

Et pour l’essence ? Energie du soleil accumulée, capturée par les plantes et préservée dans le sol. Les autres exemples finissent tous avec le soleil. Et ainsi, la même idée que celle que notre manuel voulait introduire est formulée d’une manière très intéressante.

Toutes les choses que nous voyons bouger bougent parce que le soleil brille. Ca explique la relation d’une source d’énergie à l’autre, et ça ne peut pas être nié par un enfant. S’il dit “je ne crois pas que ça peut être du au soleil qui brille”, vous pouvez commencer une discussion. Donc il y a une différence.

C’est juste un exemple de la différence entre les définitions, qui sont nécessaires, et la science. Ma seule objection dans ce cas particulier est que c’était à la première leçon. Ca doit certainement venir plus tard, de dire ce qu’est l’énergie, mais pas après une question aussi simple que “qu’est-ce qui fait bouger le chien ?”. Il faut donner une réponse d’enfant à un enfant : “ouvrons-le, et examinons ça.”

Éloge de l’observation

Pendant ces ballades dans les bois, j’ai appris plein de choses. Sur les oiseaux par exemple, j’ai déjà mentionné les migrations, mais je vais vous donner un autre exemple à propos des oiseaux de la forêt. Au lieu de les nommer, mon père m’a dit une fois “Regarde, tu vois comme cet oiseau picote dans ses plumes ? Il picote beaucoup ses plumes, Pourquoi penses-tu qu’il fait ça ?”

J’ai pensé que c’était parce que les plumes étaient froissées, et qu’il essayait de les lisser. Mon père “D’accord, quand, ou comment ses plumes se seraient froissées ?” “Quand il vole. Quand il marche c’est bon, mais quand il vole ça froisse ses plumes.” Alors il me dit “Alors dans ce cas, il devrait picoter plus ses plumes juste après un atterrissage qu’après qu’il les ait lissées et marché au sol un moment. Ok, observons.”

Alors on a regardé, observé, et il est apparu que l’oiseau picorait ses plumes tout autant et tout aussi souvent, indépendamment du temps passé au sol, et pas seulement juste après un vol.

Donc mon idée était fausse, et je n’arrivais pas à trouver la bonne raison. Mon père me l’a révélée. C’est que les oiseaux ont des poux. Les plumes produisent de petits flocons, dit mon père, et les poux les mangent. Et aux articulations des pattes de ces poux, il y a un peu de graisse qui est sécrétée, et il y a une larve d’acarien qui se nourrit de cette graisse. Mais cette graisse est si nutritive que la larve ne peut pas la digérer complètement, alors le liquide qu’elle rejette contient trop de sucre, et dans ce sucre peut vivre un microbe qui … etc.

Les faits ne sont pas justes, mais l’idée est correcte. D’abord j’ai appris sur le parasitisme, une (bête) sur une autre, sur une autre, sur une autre. Et puis il continua en disant que partout dans le monde où il y a une source de quelque chose qui peut être mangé pour que la vie continue, des espèces vivantes trouvent une manière d’utiliser cette source, et que chaque petite goutte est mangée par quelque chose.

L’important dans ceci est que le résultat de l’observation, même si j’étais incapable d’arriver à la conclusion ultime, était une fantastique pièce d’or, avec de merveilleux résultats. C’était merveilleux.

Supposez qu’il m’ait dit d’observer, de faire une liste, de regarder et d’écrire, et quand j’aurais écrit la liste, de la ranger avec 130 autres listes dans un carnet de notes. J’aurais appris que l’observation est pénible, et qu’il n’en sort pas grand chose.

Je crois qu’il est très important, en tout cas ça l’a été pour moi, que si vous vous enseignez à faire des observations, vous devez montrer que quelque chose de merveilleux peut en résulter. J’ai appris à ce moment là ce qu’était la science : c’était de la patience. Si vous regardiez, observiez et faisiez attention, vous receviez une belle récompense, mais pas à tous les coups. Quand je suis devenu plus adulte, la conséquence a été que j’ai travaillé sur des problèmes péniblement, heure après heure pendant des années, parfois moins longtemps, avec beaucoup d’échecs, beaucoup de choses jetées dans la corbeille, mais une fois de temps en temps il y avait l’or d’une nouvelle compréhension que j’ai appris à espérer alors que j’étais enfant, le résultat de l’observation. Parce que je n’avais pas appris que l’observation n’avait pas de valeur.

En passant, nous avons appris d’autres choses dans la forêt. Pendant nos excursions nous voyions les choses habituelles et discutions sur beaucoup de choses : sur le combat des arbres pour la lumière, comment ils poussent le plus haut possible, et comment ils résolvent le problème de faire monter l’eau à plus de 10 ou 12 mètres, sur les petites plantes plantes sur le sol qui capturent les petits rayons de lumière qui traversent toute la végétation, et ainsi de suite.

Un jour, après que nous ayons vu tout ceci, mon père m’emmena encore dans les bois et dit “pendant tout ce temps où nous avons observé la forêt, nous n’avons vu que la moitié de ce qui s’y passe, exactement la moitié.” J’ai dit “Que veux-tu dire ?” Il a dit : “Nous avons regardé comment toutes ces choses poussent, croissent, mais pour chaque parcelle de croissance il doit y avoir la même quantité de décroissance, sinon les matières seraient consommées pour toujours : les arbres morts resteraient pour toujours au sol après avoir tout absorbé de l’air et du sol, et ça ne retournerait pas dans le sol ou l’air, donc rien d’autre ne pourrait pousser ici car il n’y aurait plus de matière disponible. Pour chaque parcelle de croissance, il doit y avoir exactement la même quantité de décroissance.

Alors suivirent beaucoup de ballades dans les bois au cours desquelles nous avons cassé de vieilles souches, vu pousser des mousses et des champignons. Il ne pouvait pas me montrer les bactéries, mais nous avons vu l’effet de la pourriture etc. J’ai vu la forêt comme un processus continu de transformation des matières.

Il y eut beaucoup de choses similaires, de descriptions faites d’étrange manières. Il commençait souvent à parler de certains sujets ainsi : “Suppose qu’un Martien atterrisse et regarde le monde”. Par exemple, quand je jouais au train électrique, il me racontait qu’il y avait une grande roue mue par l’eau, branchée par des fils de cuivre qui partent dans toutes les directions, et puis qu’il y a de petites roues, et que toutes ces petites roues tournent quand la grande roue tourne. Le lien entre elles n’est que de cuivre et du fer, rien d’autre, aucune pièce mobile. Tu tournes la grande roue là, et toutes les petites roues tournent aussi, partout, et ton train est l’une d’elles. C’était un monde merveilleux que mon père me décrivait.

Vous pourriez vous demander ce qu’il en a tiré. Je suis allé au MIT. Je suis allé à Princeton. Je suis rentré à la maison et il m’a dit “Maintenant tu as une éducation scientifique. J’ai toujours voulu savoir quelque chose que je n’ai jamais compris et, mon fils, j’aimerais que tu me l’expliques.” J’ai dit oui. Il a dit “Je sais qu’ils disent que la lumière est émise par un atome quand il passe d’un état à l’autre, d’un état excité à un état de plus basse énergie.” J’ai dit “C’est juste.” “Et la lumière est une sorte de particule, un je crois.” “Oui” “Donc si le photon sort d’un atome quand il passe de l’état excité à l’état plus bas, le photon doit avoir été dans l’atome excité.” J’ai dit “En fait, non.” Il a dit “Comment peux tu imaginer une particule, un photon sortant de l’atome sans avoir été dedans à l’état excité ?” J’y ai pensé quelques minutes et j’ai dit “Je suis désolé, je ne sais pas. Je ne peux pas te l’expliquer.”

Il a été très déçu après toutes ces années à essayer de m’enseigner quelque chose, que ça ne donne que de si piètres résultats.

Éloge du doute

Ce qu’est la science, je pense, pourrait être quelque comme ça : il y a eu sur cette planète une évolution de la vie jusqu’à l’étape où existent des animaux évolués, intelligents. Je ne veux pas dire juste les êtres humains, mais les animaux qui jouent et apprennent de leurs expériences, comme les chats. Mais à cette étape, chaque animal n’apprendrait que de ses propres expériences. Ils se développement graduellement, jusqu’à ce que certains animaux puissent apprendre plus vite de l’expérience, et puissent même apprendre des expériences des autres en regardant, ou l’un peut montrer à un autre, ou l’un voit ce que l’autre a fait.Donc il est apparu la possibilité que tous puissent apprendre, mais la transmission était inefficace, et ils pouvaient mourir, et peut-être celui qui apprenait mourrait aussi avant qu’il puisse transmettre à d’autres.

La question est : est-il possible d’apprendre plus vite ce que quelqu’un a appris par accident que la vitesse à laquelle la chose est oubliée, soit à cause d’une mauvaise mémoire, soit en raison de la mort des élèves ou de l’inventeur ?

Alors est venu le temps, peut-être, où pour certaines espèces (humaines ?), la vitesse de l’apprentissage augmenta, atteignant une telle cadence que soudainement quelque chose de complètement nouveau arriva : les choses apprises par un unique animal passèrent à un autre, puis à un autre si vite que ce n’est pas oublié par l’espèce. Ainsi devint possible une accumulation de la connaissance de l’espèce.

Ceci a été appelé “ ”. Je ne sais pas qui l’a appelé comme ça en premier (NdT : ). En fin de compte, nous avons ici, dans cette salle, des représentants de ces animaux assis, essayant de relier leurs expériences, chacun essayant d’apprendre de l’autre.

Ce phénomène d’avoir une mémoire de l’espèce, d’avoir une accumulation de connaissances transmissible d’une génération à l’autre était nouvelle, mais elle incorporait une maladie : il était possible de transmettre des idées qui n’étaient pas profitables à l’espèce. L’espèce a des idées, mais elles ne sont pas nécessairement profitables.

Donc un temps est venu où les idées, bien qu’accumulées très lentement, n’étaient pas que des choses utiles, mais un tas de toutes sortes de préjugés, et de croyances étranges et bizarres.

Alors un moyen d’éviter la maladie a été découvert. C’était de douter que ce qui était transmis du passé était vrai, et d’essayer de redécouvrir ce qu’il en est à partir de l’expérience plutôt que de faire confiance à l’expérience du passé sous la forme sous laquelle elle nous a été transmise. Et c’est ce qu’est la science : le résultat de la découverte selon laquelle il vaut la peine de revérifier par de nouvelles expériences directes, et ne pas nécessairement faire confiance à l’expérience de l’espèce humaine du passé. C’est ma meilleure définition.

Je voudrais vous rappeler toutes les choses que que vous savez très bien afin de vous donner un peu d’enthousiasme. En religion, les leçons de morale sont enseignées, mais elles ne sont pas juste enseignées une fois, vous êtes inspirés encore et encore, et je crois qu’il est nécessaire d’inspirer encore et encore, et de rappeler la valeur de la science aux enfants, aux ados et à tout le monde, de différentes manières, et pas seulement pour qu’ils deviennent de meilleurs citoyens, plus capables de contrôler la nature etc.

Il y a autre chose.

Il y a la valeur de la vision du monde créée par la science. Il y a la beauté et les merveilles du monde que nous découvrons à travers les résultats de ces nouvelles expériences. C’est-à-dire les résultats de ce que je vous ai juste rappelé, que les choses bougent parce que le soleil brille. (Cependant, pas tout ne bouge parce que le soleil brille. La Terre tourne indépendamment du fait que le soleil brille, et la réaction nucléaire produit de l’énergie sur Terre, une nouvelle source. Probablement que les volcans sont alimentés par une source différente que le rayonnement du soleil.)

Le monde a l’air si différent après avoir appris la science. Par exemple les arbres sont faits d’air, principalement. Quand ils brûlent ils retournent à l’air et dans leurs flammes, la chaleur libérée est celle que le soleil a fourni pour convertir l’air en arbre, et dans les cendres il y a les petits restes de ce qui n’est pas venu de l’air mais de la terre. Ce sont de magnifiques choses, et le contenu de la science en est merveilleusement plein. Elles sont très inspiratrices, et peuvent être utilisées pour inspirer d’autres.

Science et experts

Une autre des qualités de la science est qu’elle enseigne la valeur de la pensée rationnelle ainsi que l’importance de la liberté de pensée, les résultats positifs qui viennent du doute que les leçons sont toutes justes. Vous devez distinguer ici, spécialement dans l’enseignement, la science des formes et procédures qui sont parfois utilisées pour développer la science. Il est facile de dire : “Nous écrivons, expérimentons et observons et faisons ceci ou cela.” Vous pouvez recopier ce schéma exactement. Mais les grandes religions sont dissipées par les formes suivantes en oubliant le contenu exact de l’enseignement de leurs fondateurs. De la même manière, il est possible de suivre le schéma et de l’appeler “science”, mais c’est de la pseudo-science. C’est ainsi que nous souffrons tous de cette sorte de tyrannie qui existe aujourd’hui dans beaucoup d’institutions qui sont passées sous l’influence de conseillers pseudo-scientifiques.

Il y a beaucoup d’études en pédagogie par exemple où des gens font des observations, des listes, des statistiques et ainsi de suit C’est tout au plus une sorte d’imitation de science analogue aux terrains d’aviation en bois faits par des indigènes des Mers du Sud, avec tours de contrôle et tout. Les indigènes espèrent qu’un grand avion viendra. Ils ont même construits des avions en bois ressemblant à ceux qu’ils voient sur les aéroports autour d’eux, mais étonnamment, leurs avions ne volent pas ***

Le résultat de cette imitation pseudo-scientifique est de produire des experts, tels que beaucoup d’entre vous. Mais vous les instituteurs, qui enseignez réellement aux enfants à la base, vous pouvez peut-être douter des experts. En fait, je peux aussi définir la science d’une autre manière : la science est la croyance en l’ignorance des experts.

Quand quelqu’un dit : “La science nous enseigne ceci ou cela”, il utilise le mot de manière incorrecte. La science n’enseigne rien du tout, c’est l’expérience qui enseigne. Si on vous dit “La science a montré ceci ou cela,” vous pouvez demander “Comment la science montre ceci ? Comment les scientifiques l’ont-ils découvert ? Comment ? Quoi ? Où ?”

Ca ne doit pas être “la science a montré” mais “cette expérience, ou cet effet a montré.” Et vous avez tout autant le droit que n’importe qui d’autre en entendant parler de ces expériences, mais soyez patient en écoutant toutes les informations, de juger si une conclusion sensée en a été tirée.

Dans un domaine tel que l’éducation, si compliqué que la vraie science n’a pas encore été capable d’aller nulle part, nous devons nous reposer sur une sorte de sagesse démodée, une sort d’évidence dirigée. Je suis en train d’inciter l’enseignant de base à avoir de l’espoir et de la confiance en l’intelligence naturelle et le sens commun. Les experts qui vous dirigent peuvent avoir tort.

J’ai probablement ruiné le système, et le étudiants qui viennent à Caltech ne seront plus assez bons. je crois que nous vivons une époque non scientifique dans laquelle tout le verbiage de la communication, de la télévision, les mots, les livres etc. sont non scientifiques. En conséquence, il y a une quantité considérable de tyrannie intellectuelle au nom de la science.

Finalement, à propos de ce “time-binding”, un homme ne peut pas vivre après la tombe. Chaque génération qui découvre quelque chose par sa propre expérience doit la transmettre plus loin, mais doit la transmettre avec un délicat équilibre de respect et d’irrespect, de manière à ce que l’espèce humaine, maintenant qu’elle est consciente de la maladie qui l’atteint, n’inflige pas ses erreurs à sa jeunesse de manière trop rigide, mais passe la sagesse accumulée plus la sagesse qui n’est peut-être pas de la sagesse.

Il est nécessaire d’enseigner à la fois d’accepter et de rejeter le passé avec une sorte d’équilibre qui demande un talent considérable. La science, en plus de tous ses sujets, contient en elle-même une leçon sur le danger de croire à l’infaillibilité des plus grands maîtres de la génération précédente.

Alors continuez. Merci.

Notes Dr.G.

* : voilà pour mesurer le niveau de machisme ambiant dans les années 1940 …

** mais j’ai des doutes : selon la Wikipédia cet oiseau ne vit pas en Amérique du Nord, et je n’ai trouvé “Halsenflügel” nulle part… D’après les recherches d’une passionnée d’oiseaux (ma maman), ce serait plus probablement la , Dusky Thrush en anglais, Rostflügeldrossel en anglais, 斑鸫 en chinois et Turdus eunomus en latin.

*** Feynman a prononcé en 1974 un discours à Caltech intitulé “Cargo cult science” utilisant , et il est déjà traduit ici : “ ”

Référence:

Feynman, R. P. “What Is Science”, 1969, The Physics Teacher, 7(6), 313.

Comment expliquer la relativité aux enfants

Sun, 15 Dec 2013 00:00:00 +0000

Au fait, sur ton magnifique blog , tu ne pourrais pas nous pondre une explication claire des découvertes d’Einstein, comme si nous étions des enfants de 12 ans ? Pourquoi donc les vitesses ne s’additionnent-elles pas (celle du train et de la bille qui y roule par exemple) et qu’il faut y mettre cette constante c ?

Face à ce défi reçu de Franck par e-mail, j’ai commencé par me défiler en lui répondant que c’était assez difficile à expliquer avec des mots, qu’une petite vidéo avec des animations me semblait plus adaptée, et après une petite recherche je lui ai recommandé celle ci-dessous (pas la meilleure, mais en français)

Et puis je me suis rappelé cette citation attribuée à Albert : “Si vous ne pouvez expliquer un concept à un enfant de six ans, c’est que vous ne le comprenez pas complètement”, qui m’oblige à justifier ma dérobade. Outre le fait que cette phrase n’est , je ne prétends d’une part pas comprendre complètement la relativité, mais surtout je ne suis pas sur qu’un enfant “normal” pourrait la comprendre même si les meilleurs vulgarisateurs du monde la lui expliquaient. Pas parce que le développement cognitif de l’enfant serait insuffisant pour comprendre, mais parce que:

La relativité ne fait pas partie des “expériences sensibles”.
Les démonstrations non mathématiques de la relativité restreinte sont encore trop verbeuses.

Détaillons ceci dans deux paragraphes.

1. Je peux toucher ?

Hubert Reeves disait à propos de la relativité :

La réaction d’un esprit non préparé est normalement : “je ne comprends pas.” En fait il n’y a rien à “comprendre”: voilà un énoncé qui représente un fait vérifié par l’expérience. On part de là; on n’y arrive pas après raisonnement. On constate le fait, comme on constate l’existence du monde, comme on constate sa propre existence.

L’incrédulité de St Thomas par Le Caravage, parce que je trouve qu’il va bien là.

Malheureusement on ne constate pas la relativité comme un fait dans la vie quotidienne : il n’existe pas d’expérience permettant de visualiser un effet relativiste dans sa cuisine ou dans une classe primaire. Dans un coûteux labo de physique universitaire on peut commencer à “toucher” la relativité par l’expérience, mais dans une classe primaire on est paradoxalement forcé de travailler à un niveau d’abstraction supérieur, à partir de descriptions d’expériences réalisées par d’autres, et par raisonnement, Ce n’est pas facile, même au niveau de l’enseignement supérieur .

Ma suggestion à un enseignant qui voudrait s’attaquer à une introduction à la relativité serait de relever le défi à l’envers, en demandant aux élèves d’imaginer un monde dans lequel la lumière irait beaucoup plus lentement, par exemple à 10 m/s (36 km/h) seulement. Que verrait un coureur de 100m pendant les 10 secondes de sa course s’il regardait le chrono placé à l’arrivée ? Et à l’arrivée, qu’indiquerait le chrono placé au départ ? Que se passerait-il s’il essayait de brûler les fesses du concurrent devant lui avec un rayon laser ?

Ensuite, la classe pourrait jouer un peu avec “ ”, un jeu video gratuit développé par le MIT dans lequel la lumière ralentit au fur et à mesure qu’on trouve des objets :

Puis tenter d’expliquer pourquoi les couleurs se modifient, faire le parallèle avec l’ sonore bien perceptible au passage d’une ambulance pour introduire l’idée que la lumière est une onde. Commencer à se demander ce qui se passerait si le coureur de 100m pouvait dépasser la vitesse de la lumière. Que verraient les caméras ? Que verrait-il, lui ? Que pourrait-il faire une fois à l’arrivée alors que les rayons lumineux émis pendant sa course ne seraient pas encore arrivés ?

2. Chérie, j’ai rétréci la formule

Le paragraphe suivant est tiré d’un ouvrage fondamental de la physique:

Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice, et le sont dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée. Si une force produit un mouvement quelconque, une force double de cette première produira un mouvement double, et une force triple un mouvement triple, soit qu’elle ait été imprimée en un seul coup, soit qu’elle l’ait été peu à peu et successivement, et que ce mouvement, étant toujours déterminé du même côté que la force génératrice, sera ajouté au mouvement que le corps est supposé avoir déjà, s’il conspire avec lui; ou en sera retranché s’il lui est contraire, ou bien sera retranché ou ajouté en partie, s’il lui est oblique; et de ces deux mouvements il s’en formera un seul, dont la détermination sera composée des deux premières.

Compris ? Pourtant c’est ainsi que Newton lui-même énonce sa dans ses en 1687 (la traduction française date de 1756 ). De nos jours, on résume ceci par F = m.a

Même le cancre interrogé sur “efégalema” ne parviendra pas à emberlificoter ses explications autant que le grand Newton, pour autant qu’elles soient justes. En 3 siècles, les 803 caractères de la formulation newtonienne destinée à l’élite intellectuelle de son temps ont été réduits à 5 symboles assénés à tous les ados du monde ou presque.

Et ce n’est pas un cas unique. Même E=m.c² est un raccourci de l’article d’Einstein qui disait initialement

Si un corps perd une énergie L sous forme de rayonnement, sa masse diminue de L/c2

A mon humble avis, la relativité (qui ne se résume pas à E=m.c²) est encore trop jeune pour avoir été formulée sous une forme assez claire, cohérente et compacte pour être transmise à - et comprise par - des enfants. Plusieurs générations de professeurs devront encore raffiner leur approche pédagogique de la relativité par des livres grand public , voire l’expérimentation animale avant que la relativité ne soit enseignée au secondaire, puis peut-être au primaire dans les classes des …

Et avec tout ça, j’ai encore éludé la question de Franck … je suis tenté d’y répondre par “Tu comprendras quand tu seras plus grand” mais je préfère “Cherche et tu trouveras” ;-)

Références:

Hubert Reeves “ ”, 1961, Liberté, 3(2), 490–492. \[[pdf](http://www.erudit.org/culture/liberte1026896/liberte1430666/59825ac.pdf)\]
Pierre MAGNIEN “La relativité restreinte dans le programme de TS : Cherchez l’erreur!” \[[pdf](http://acces.ens-lyon.fr/clea/lunap/Relativite/relativite-restreinte-principes-et-applications/RR_TS.pdf)\]
John Conduitt (1990). Principes mathématiques de la philosophie naturelle. Gabay. ( )
Albert Einstein “ ” 1905
Jerome Pohlen (2012). Albert Einstein and relativity for kids: his life and ideas with 21 activities and thought experiments.
Chad Orzel (2012). How to teach relativity to your dog. Basic Books.

Ou étiez-vous, photons ?

Tue, 03 Dec 2013 00:00:00 +0000

Je vous propose ci-dessous ma traduction d’un article récent que j’ai trouvé fort bien fait sur un sujet difficile d’accès : la mécanique quantique. L’expérience décrite est géniale, et son interprétation par une symétrie du temps me titille particulièrement les neurones…

Résumé

Avec une nouvelle version de la fameuse expérience des , des physiciens israéliens viennent de mesurer un phénomène bizarre même selon les standards contre-intuitifs de la mécanique quantique. En plaçant deux fentes de Young sur le trajet d’une expérience avec deux autres fentes de Young, les chercheurs ont montré que des photons traversent une partie de l’installation dans laquelle ils n’entrent pas, ni ne sortent. Selon cette équipe, cet effet se comprend le plus facilement en invoquant une interprétation non conventionnelle de la mécanique quantique proposée dès 1964, le “formalisme vectoriel à deux états”.

L’expérience

Expérience de Young version aquatique. Cliquez pour une très bonne video

La démonstration la plus simple et convaincante de la est probablement la fameuse expérience des fentes de Young. Des particules comme les photons ou les électrons émis un à un se comportent comme des ondes lorsqu’ils traversent deux fentes étroites rapprochées, et forment un motif d’interférence sur un écran.

Dans une version récente de l’expérience, et ses collègues de l’Université de Tel-Aviv ont utilisé des comme double fentes de Young, et des photons comme particules. L’interféromètre optique utilise un miroir semi-réfléchissant pour diviser le faisceau de photons en deux chemins distincts qui sont recombinés et envoyés à un détecteur. Toute différence de longueur entre les deux chemins influence l’interférence des deux rayons lorsqu’ils sont recombinés, ce qui modifie l’intensité mesurée par le détecteur.

Trois chemins possibles

Dans l’expérience de Tel-Aviv, un interféromètre de Mach–Zehnder “interne” est placé sur l’un des chemins d’un interféromètre “externe” de façon à ce que le faisceau recombiné poursuive son chemin à travers l’appareil “externe” jusqu’à un détecteur (voir la figure ci-dessous). Un photon a donc trois chemins possibles entre sa source et le détecteur. Le but de l’expérience est de découvrir quels chemins ont été empruntés par les photons arrivant au détecteur, du moins une partie d’entre eux. Ceci s’appelle une “ ”, et est consistant avec les lois de la mécanique quantique car ça n’implique pas de mesurer la trajectoire suivie par un photon spécifique.

Avec le "formalisme vectoriel à deux états", la probabilité de trouver un photon est définie par une onde se propageant depuis la source (en rouge) et une onde se rétro-propageant depuis le détecteur (en vert). Un photon ne peut se trouver que là où les deux sont non nulles . (illustration: Lev Vaidman)

Pour effectuer leurs mesures, les physiciens ont fait vibrer les miroirs des interféromètres chacun à une fréquence différente. En vibrant, chaque miroir altère légèrement la longueur du rayon lumineux qu’il réfléchit, ce qui change l’intensité détectée. Comme chaque miroir vibre à une fréquence distincte, la présence d’un pic à chacune de ces fréquences sur le signal détecté indique que des photons sont passés par le miroir correspondant.

Les chercheurs ont ajusté la longueur des chemins à travers l’interféromètre interne pour que les deux rayons interfèrent de manière destructive lors de leur recombinaison. De ce fait, aucune lumière ne peut quitter l’interféromètre interne. On pourrait donc attendre que la seule oscillation détectée provienne du miroir C contournant l’interféromètre interne, mais ce n’est pas ce que les chercheurs ont trouvé

Conclusion bizarre

L’intensité détectée oscille effectivement à la fréquence du miroir C, mais aussi à celles des miroirs de l’interféromètre interne A et B. Pourtant elle n’oscille pas aux fréquences des miroirs E et F situés à l’entrée et à la sortie de celui-ci. Ceci mène à la bizarre conclusion que certains photons reçus au détecteur ont passé à travers l’interféromètre interne, mais n’y sont jamais entrés ni sortis.

Les chercheurs pensent que ceci valide une des appelée “formalisme vectoriel à deux états” ( ). Elle a été proposée en 1964 déjà par , Peter Bergmann et Joel Lebowitz. Avec cette interprétation, la probabilité de trouver une particule à un certain endroit est le produit de deux vecteurs, l’un évoluant à partir de la source, l’autre remontant le temps à partir du détecteur.

Un photon ne peut toucher un miroir que si et seulement si les deux ondes ne sont pas nulles en ce point. L’interféromètre interne fait que toute onde qui le quitte est identiquement nulle. L’onde allant vers le futur (rouge sur l’illustration) ne passe pas par le miroir F, donc aucun photon ne peut s’y trouver. Quant à l’onde remontant le temps à travers l’interféromètre interne (en vert) , elle ne passe pas par le miroir d’entrée E, donc aucun photon ne peut s’y trouver non plus. Pourtant, dans l’interféromètre interne les deux ondes sont non nulles, donc les photons passent par les deux chemins incluant les miroirs A et B.

Intuitions et explications

Vaidman insiste sur le fait que le “formalisme vectoriel à deux états” ne fait en réalité pas de prédictions différentes de celles de l’approche conventionnelle de la conçue par dans les années 1920. Cependant, les résultats de cette expérience semblent hautement contre-intuitifs et sont difficiles à rationaliser par la méthode traditionnelle. Selon Vaidman “Vous pouvez définir des constantes et vous pouvez avoir des intuitions sur ce qui se passe à l’aide du formalisme vectoriel à deux états, mais rien de ce que la mécanique quantique standard ne peut expliquer en fin de compte.”

Onur Hosten de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign n’a pas participé à l’expérience et estime que, formalisme vectoriel à deux états ou pas, l’effet est produit par le fait qu’une mesure faible perturbe inévitablement le système. Faire osciller les miroirs change la longueur des chemins, ce qui détruit l’interférence destructive parfaite et permet à la fonction d’onde de s’échapper. “De mon point de vue, c’est vraiment intéressant de comprendre pourquoi on obtient ces résultats”, dit Hosten, “mais il est aussi intéressant qu’une mesure faible fournisse des réponses déconcertantes”.

Références:

Tim Wogan “ ”, 26 novembre 2013, physicsworld.com
Ariel Danan, Demitry Farfurnik, Shimshon Bar-Ad, & Lev Vaidman (2013). Asking photons where have they been ArXiv arXiv: \[[pdf](http://arxiv.org/pdf/1304.7469v2.pdf)\], soumis à Physical Review Letters
Aephraim Steinberg, Amir Feizpour, Lee Rozema, Dylan Mahler and Alex Hayat “ ”, 7 mars 2013, physicsworld.com

Le postier chinois de Königsberg

Fri, 22 Nov 2013 00:00:00 +0000

Les ponts de Königsberg

(Ce paragraphe d’introduction est une traduction de l’article “ ” paru sur Plus Maths)

Au 18ème siècle, la ville que nous connaissons sous le nom de Kaliningrad s’appelait Königsberg et se trouvait en Prusse. Comme beaucoup d’autres grandes villes, Königsberg se trouve sur une rivière, la Pregel. Elle comportait deux îles et il y avait sept ponts reliant les différentes terres. Un fameux casse-tête de l’époque était de trouver un chemin à travers la ville qui passait une seule fois par chaque pont. Plusieurs personnes disaient avoir trouver un tel chemin, mais lorsqu’on leur demandait de le reproduire, personne n’y arrivait. En 1735 le mathématicien suisse expliqua pourquoi : il démontra qu’un tel chemin n’existait pas.

La solution d’Euler est étonnamment simple, une fois que vous considérez le problème sous le bon angle. Le truc est d’éliminer toute information inutile. Le chemin parcouru sur terre n’a pas d’importance. La forme de ces terres n’a pas d’importance, ni le trajet de la rivière ou la forme des ponts. Donc vous pouvez simplement représenter chaque terre par un point et chaque pont par une ligne liant deux points. Vous n’avez pas du tout besoin de respecter la géographie : aussi longtemps que vous ne modifiez pas la connectivité des points, lequel est connecté auxquels, vous pouvez déformer votre dessin autant que vous voulez sans changer le problème.

Transformation du problème (source : Wikipédia)

Une fois que vous avez représenté le problème de cette façon, ses caractéristiques sont bien plus simples à voir. Après avoir un peu joué avec, vous constaterez ceci : en arrivant sur un point, et à moins que ce soit la dernière étape de votre chemin, vous devrez repartir par une ligne différente de celle d’arrivée puisque c’est la règle du jeu. Ca signifie que chaque point à l’exception du départ et de l’arrivée de votre chemin doit avoir un nombre pair de lignes le connectant aux autres : pour chaque lien entrant il doit y en avoir un pour en repartir.

Donc pour qu’un chemin qui passe une et une seule fois par chaque ligne existe, il ne doit pas y avoir plus de deux points avec un nombre impair de lignes connectées. En fait il ne peut y avoir que deux points impairs ou pas du tout. Dans le premier cas les deux points impairs sont forcément les points de départ et d’arrivée, alors que dans le second, le chemin est un circuit fermé. Or dans le problème de Königsberg, tous les points ont un nombre impair de connexions, donc un chemin ne passant qu’une seule fois par chaque pont est impossible.

Ce résultat d’Euler marque le début de la , l’étude de réseaux de points connectés par des liens. Euler a d’ailleurs aussi démontré que si la condition mentionnée plus haut est respectée, à savoir que le nombre de points avec un nombre impairs de liens est soit deux soit zéro, alors il existe toujours un chemin qui passe par chaque lien exactement une fois.

Voyageur de commerce et postier chinois

(à partir de là c’est du pur Dr. Goulu)

A part dans les casse-tête, on trouve très souvent en pratique des problèmes pouvant être résolus grâce à la théorie des graphes. Par exemple, avec le (TSP), j’avais eu l’occasion de le rencontrer dans l’optimisation des mouvements d’une machine à percer les circuits électroniques.

Dans le TSP, le but est de trouver le circuit (fermé) dit “ ” passant par tous les points d’un graphe, et dont le coût soit minimum, en pratique celui dans lequel la distance totale à parcourir (ou mieux encore le temps nécessaire) est minimum. A Königsberg, un voyageur de commerce aurait l’embarras du choix d’un circuit lui permettant de visiter ses clients sur les 4 terres, mais s’il devait s’acquitter de péages différents selon les ponts, un petit calcul lui serait nécessaire. Pour des problèmes de taille réelle, trouver le minimum absolu est horriblement difficile voire impossible, mais il existe des méthodes itératives qui convergent assez rapidement vers des solutions raisonnablement proches de l’optimum.

Etapes de l’optimisation TSP du trajets d’une perceuse de circuits imprimés

Plus récemment j’ai rencontré le , ainsi nommé parce qu’il s’agit d’un problème que connaissent tous les postiers, mais qui a été étudié mathématiquement par un chinois, Mei-Ko Kwan en 1962. Il s’agit de trouver le plus court circuit qui permette à un postier de parcourir toutes les rues de sa zone au moins une fois. Il est clair que s’il existe un permettant de ne passer qu’une et une seule fois par chaque ligne, ce circuit serait en même temps la solution du postier chinois. Mais quand ce n’est pas le cas, il faut forcément parcourir plusieurs fois certaines rues.

Si le postier doit desservir des échoppes situées sur chacun des ponts de Königsberg, combien de traversées de ponts au total sont nécessaires à sa tournée? Arrive-t-on à réduire ce nombre en employant deux postiers? Et si on construisait un nouveau pont? (Pas deux, ce serait trop facile.)

En gros j’ai ce problème avec environ 200 rues dispersées dans plusieurs villages, plusieurs postiers, et pour couronner le tout il y a du vent : il est plus facile de parcourir les rues dans un sens que dans l’autre. Mais avec Python, et un peu de lecture , je devrais m’en sortir…

Références

E. Aoyama, T. Hirogaki, T. Katayama, and N. Hashimoto, “Optimizing drilling conditions in printed circuit board by considering hole quality” J. Mater. Process. Technol., vol. 155, pp. 1544–1550, 2004.
E. Benavent, A. Corberan, I. Plana, and J. M. Sanchis, “Min-Max k-vehicles windy rural postman problem” Networks, vol. 54, no. 4, pp. 216–226, Dec. 2009 \[[pdf](http://www.uv.es/sestio/TechRep/tr09-07.pdf)\]
Grötschel, M., & Yuan, Y.“Euler, Mei-Ko Kwan, Königsberg, and a Chinese Postman”, 2012 \[[pdf](http://www.math.uiuc.edu/documenta/vol-ismp/16_groetschel-martin-yuan-ya-xiang.pdf)\]
Grötschel, M. (Ed.) “Optimization Stories (Extra Volume)”, 2012, 21st International Symposium on Mathematical Programmng (p. 460). Berlin: Documenta Mathematica: Journal der Deutschen Mathematiker-Vereinigung. ISBN 3936609586 / 978-3936609585 (Excellent recueil d’articles sur l’histoire de la théorie des graphes) \[[pdf](https://www.zib.de/groetschel/publications/OptimizationStories.pdf)\]

La radioactivité naturelle

Sun, 03 Nov 2013 00:00:00 +0000

Il y a encore 150 ans, les scientifiques emmenés par Lord Kelvin pensaient que la Terre se refroidissait depuis 400 millions d’années au grand maximum . La dérive des continents était inimaginable car la croûte terrestre devait s’être solidifiée sur une très grande épaisseur, peut-être en formant les immenses cavernes décrites dans le “Voyage au centre de la Terre” de Jules Verne.

Un siècle plus tard, nous savons que si la Terre a toujours des volcans, de fins continents qui dérivent sur un visqueux et des montagnes qui poussent après 4.5 milliards d’années d’existence, c’est parce que la désintégration d’éléments radioactifs la réchauffent de l’intérieur . On estime actuellement la puissance de ce chauffage nucléaire naturel à environ 24 terawatts , soit l’équivalent de 24'000 centrales nucléaires humaines, ou deux fois la consommation humaine totale d’énergie* si vous préférez.

Cette chaleur est produite par les chaines de désintégration de l’ 238, du 232 et du , et dans une toute petite mesure de l’ . On appelle ces “primordiaux” car ils existent depuis la formation de la Terre, et même depuis bien avant car ils ont été formés dans les supernova qui ont fabriqué les éléments lourds du système solaire. S’ils sont encore relativement , c’est grâce à leur de l’ordre du milliard d’années qui fait qu’ils sont relativement peu radioactifs. En se désintégrant, les primordiaux fabriquent d’autres radio-isotopes “descendants” de durée de vie plus courte, donc plus radioactifs. Les plus connus et abondants sont le et le , un gaz dont nous reparlerons plus bas.

D’autre part, il existe dans la nature des radio-isotopes “cosmogéniques”, produits par l’interaction de avec d’innocents atomes qui se trouvaient sur leur trajectoires. Le plus connu est le utilisé pour la datation. Comme le carbone 14 est produit en continu mais se désintègre au fur et à mesure, il se trouve en (quasi) : un atome de carbone sur 1012 environ est du 14C. Pendant sa vie, un organisme quel qu’il soit ingère, absorbe ou photosynthèse du carbone avec cette proportion de carbone 14. Après sa mort, les atomes de carbone 14 de ses restes se désintègrent, et au bout de 5730 ans environ il n’en reste plus que la moitié. Avec un bon spectromètre de masse, on peut ainsi déterminer la date du décès avec une bonne précision jusque vers -35'000 ans.

Un autre radio-isotope cosmogénique intéressant est le , l’isotope 3H de l’hydrogène. Les rayons cosmiques en environ 0.2 Kg/an sur toute la Terre, mais la moitié se désintègre en 12.32 ans ce qui fait que l’équilibre séculaire n’en laisse que 3.5 Kg en tout et pour tout sur toute la Terre, dilué à raison d’un atome de tritium pour 1018 atomes d’hydrogène. Ca n’est vraiment pas assez pour pouvoir l’extraire et , mais ça fait tout de même 67 millions d’atomes radioactifs dans chaque litre d’eau ordinaire**.

Nous vivons donc dans un monde naturellement radioactif : le sol, l’air, l’eau, tout notre environnement contient des quantités non négligeables d’éléments radioactifs dont on n’avait à peu près aucune idée il y a un siècle.

Pour quantifier le phénomène, il existe plusieurs unités différentes, et les mesures peuvent varier sur beaucoup d’ordres de grandeur, donc il faut faire attention à ne pas s’emmêler les pinceaux en sachant bien de quoi on parle sinon on peut paniquer pour rien, ou faire paniquer ceux qui n’y connaissent rien, au choix.

\[Bq\]

mesure un nombre de désintégrations d’atomes par seconde. C’est tout. Il n’intègre ni le type de ces événements, ni la quantité de matière dans laquelle on mesure les désintégrations, ni même la manière de mesurer. Par exemple est de 25'000

\[Bq/g\]

: dans un gramme, 25'000 atomes se désintègrent chaque seconde. Mais si vous faites l’expérience assez longtemps, vous allez en mesurer 3 fois plus, voire 7 fois sous une cloche***. Pourquoi ? Parce que vous allez aussi mesurer l’activité des produits de désintégration de votre uranium, y compris le gaz radon si vous l’empêchez de se disperser dans l’atmosphère. Or le a une activité de 5,73×1015

\[Bq/g\]

, 230 milliards de fois plus que l’uranium qui lui a donné naissance car sa demi-vie n’est que de 3.82 jours. Pour ne rien simplifier, certains utilisent encore l’ancien

\[Ci\]

à la place du Becquerel, surtout pour de fortes radioactivités.

\[Gy\]

remplace l’ancienne unité et mesure la “ ” par , qui est une énergie par masse

\[J/kg\]

. Avec les Gray, peu importe la cause du rayonnement : 1 milliGray de rayons X est égal à 1 milliGray de particules alpha produites par la désintégration du radon par exemple.

Enfin, le

\[Sv\]

mesure la “ ” (anciennement mesurée en

\[rem\]

), qui tient compte de l’effet des divers types de rayonnements sur les êtres vivants, l’humain en particulier. Les Sievert sont des Gray pondérés par des définis par la , qui valent:

1 pour les , et
2 pour les protons
entre 2 et 20 pour les
20 pour le reste, essentiellement les

les plus néfastes ne sont pas ceux qu’on croit

Ca peut surprendre si on se rappelle qu’une particule alpha (qui est un noyau d’hélium) est stoppée par une bête feuille de papier, que les bêta s’arrêtent contre une feuille métallique (parce que ce sont des électrons ou des , chargés électriquement) alors que les X et les gamma traversent tout sauf une épaisse couche de blindage.

Justement : nous ne sommes pas une épaisse couche de blindage, ni métalliques : les X et gamma nous traversent facilement, en interagissant peu. C’est ce qui permet de faire des entre autres. Quant aux neutrons, ils sont principalement produits sur Terre artificiellement, en particulier dans la [réaction en chaîne]( éaction_en_chaîne_(nucléaire) de l’uranium 235. Les rayons cosmiques peuvent également produire des neutrons, qui contribuent un peu à la radioactivité naturelle (****).

Par contre les alpha, on se les prend en plein dans la viande, et leur énergie peut faire des dégâts à notre ADN en particulier, avec risques de cancers supplémentaires à la clé. Or une bonne moitié de désintégrations de radio-isotopes produisent des alpha, et si ces isotopes se retrouvent à l’intérieur de notre corps, la possibilité d’être atteint par le rayonnement devient une certitude.

Finalement, la “dose équivalente” de radioactivité naturelle annuelle reçue par un français moyen est de 2.4 milliSievert

\[mSv\]

, décomposée comme suit :

0.6 \[mSv\]reçus de la désintégration des radio-isotopes primordiaux dans le sol
0.4 \[mSv\]reçus par les rayons cosmiques. Pour un pilote professionnel, ce poste peut augmenter à plus de 5 \[mSv\]
0.2 \[mSv\]de potassium 40 et de carbone 14 ingérés par les aliments, qui représentent à eux deux 8000 Bequerels des 8500 typiquement mesurés sur un humain de 70 kg. Mais ces éléments produisent des rayons beta peu nocifs
Plus de la moitié de la dose moyenne soit 1.3 \[mSv\]provient de l’inhalation de et de sa rapide désintégration dans les poumons. Cette valeur correspond à respirer de l’air en permanence de l’air contenant 65 \[Bq/m³\]de radon, or il existe des régions dans lesquelles l’air de maisons mal ventilées en contient 1000 \[Bq/m³\]voire plus, ce qui amènerait la dose équivalente d’un habitant casanier au delà des 20 \[mSv/an\]considérés comme maximum acceptable. Il est établi que le radon chez les mineurs, d’uranium en particulier, mais aussi de charbon, et il est fortement suspecté que le radon présent dans les habitations augmente également le risque de cancer du poumon, surtout en conjonction avec le tabagisme. Donc si vous habitez dans une région particulièrement exposée au radon (voir ) et dans une maison ancienne et mal ventilée, arrêtez de fumer. Et ventilez votre maison. Si vous êtes vraiment inquiets, faites en mesurer l’air, dont l’activité ne devrait pas dépasser 400 Bq/m³ (ou 150, ou 1000 ).

En Europe, la dose équivalente moyenne varie d’un facteur 10 principalement en raison du radon

Outre les régions exposée au radon et les mines d’uranium, il existe d’autres endroits où la radioactivité naturelle est particulièrement élevée, et intéressante.

A , la dose équivalente moyenne est de 260

\[mSv/an\]

, beaucoup plus que ce que permet n’importe quelle norme d’exposition de la population civile. Cette radioactivité provient pour beaucoup du radium dissous dans les eaux thermales de la ville. Or le taux de cancer des habitants de Ramsar n’est pas significativement différent de celui de populations vivant à des endroits moins exposés . D’autres études sont parvenues au mêmes conclusions à propos de , de la province du Kerala en Inde (riche en minerai de ) et de au Brésil où les niveaux de radioactivité naturelle sont aussi beaucoup plus élevées que la norme. Selon ces chercheurs, les populations vivant dans ces régions auraient développé une résistance biologique aux radiations, mais ce sujet est encore controversé, tout comme l’est d’ailleurs celui des en général.

Le cas de radioactivité naturelle le plus extrême est sans doute celui d’ . Des particularités dans la composition de l’uranium extrait des mines là bas ont révélé que plusieurs réacteurs nucléaire naturels y ont fonctionné pendant quelques centaines de milliers d’années, il y a environ 2 milliards d’années ! Ils ont consommé environ 6 tonnes d’uranium 235 dans une réaction en chaîne stabilisée par de l’eau, comme dans les réacteurs artificiels. Ensuite, les produits de fission sont restés sur place tout ce temps, ce qui est assez intéressant à étudier du point de vue de la gestion des déchets nucléaires.

Voilà, je voulais essayer de parler de nucléaire de manière totalement objective et dépassionnée en ne traitant que de radioactivité naturelle. C’est réussi ? Bon alors je termine en disant que ces points de repères devraient vous permettre de juger de manière critique certains chiffres concernant le nucléaire artificiel, comme la fuite de tritium de Fukushima dans l’océan …

Notes:

* de puissance continue plutôt, la consommation d’énergie étant d’environ 118'000 /an

** Vous prenez du tritium à chaque fois que vous buvez de l’eau, ce qui prouve l’efficacité du tritium homéopathique contre la soif…

*** en fait je ne sais pas vraiment comment on mesure des

\[Bq\]

. J’imagine que c’est avec des versions modernes du bon vieux compteur Geiger, comme le . Quelqu’un sait ?

**** phrase corrigée après le commentaire du Dr. Eric Simon

Références:

P. England, P. Molnar, and F. Richter, “ ", 2008, Pour la Science no. 364
Pascal Richet “ ” , 1996, La Recherche n° 291 , page 78
" ”, 2011, Actualité Pour La Science
, Société Française de Radioprotection (très bonne synthèse illustrée)
" " World Nuclear Association
Ghiassi-nejad, M; Mortazavi, S M J; Cameron, J R; Niroomand-rad, A; Karam, P A “ ” (2002) Health physics vol. 82 (1) p. 87-93

Autres sources:

“ ”, Dossier Futura-Sciences
“ ”, Idaho State University, avec de nombreuses références dont
- Merril Eisenbud (1997). Environmental radioactivity: from natural, industrial, and military sources. Academic Press.

Y'a-t-il des trous noirs dans la mer ?

Sat, 05 Oct 2013 00:00:00 +0000

Règle pour le journalisme scientifique : si votre article peut être résumé par "Non", ne l’écrivez pas.

Voici un article que je ne devrais pas écrire, en vertu de la illustrée ci-contre.

Ce qui m’y force, ce sont articles intitulés “ ", “ “m pour les plus radicaux, ou “ ”, “ ” pour les légèrement plus prudents.

A l’origine de tous ces mauvais articles d’over-vulgarisation on trouve un “Chasing the black holes of the ocean”, que n’importe quel débutant en anglais traduira par “A la chasse aux trous noirs de l’océan”, et certainement pas par “… dans l’océan”. Donc NON, il n’y a pas de trous noirs dans la mer, mais à la rigueur un phénomène analogue. A ce sujet, le résumé du communiqué de presse est assez clair :

Selon des chercheurs de l’ETH Zurich et l’Université de Miami, certains des plus grands tourbillons océaniques de la planète sont mathématiquement équivalents aux trous noirs mystérieux de l’espace. Ces tourbillons sont si étroitement protégés par des chemins d’eau circulaires que rien de ce qu’ils capturent ne leur échappe.

Donc selon le communiqué, l’analogie découverte entre tourbillons et trous noirs n’est que mathématique, mais tout de même une équivalence mathématique entre deux phénomènes physiques si distincts serait effectivement sacrément étonnante et importante. Mais ce communiqué est mauvais aussi, car tant son titre que son résumé dénaturent eux aussi les travaux mentionnés.

Car l’article original

\[1\]

n’établit en réalité qu’une “interprétation géométrique attrayante” du fait qu’il existe à la surface de l’eau (donc en 2D) autour d’un tourbillon une trajectoire sur laquelle les objets flottants décrivent des trajectoires fermées. En exprimant le d’une masse d’eau océanique en rotation en termes d’énergie, les auteurs tombent sur une qui les fait assimiler la trajectoire fermée à une “sphère de photons” (donc 3D) autour d’un trou noir. Rien de plus : aucune “équivalence” n’existe du point de vue physique, surtout pas à l’intérieur de cette limite.

Et c’est très dommage, parce que si l’ “équivalence” affirmée par le communiqué de presse était réelle, on aurait pu étudier à partir des bouteilles à la mer retrouvées dans les tourbillons :-D

En passant, l’ “interprétation géométrique attrayante” compare un tourbillon qui tourne à un qui ne tourne pas et n’existe donc probablement pas. Un vrai trou noir est au moins un , qui tourne et possède un bien plus complexe que la “sphère de photons”.

De plus, les auteurs ne prétendent absolument pas que ces tourbillons océaniques “aspirent” quoi que ce soit. En fait l’article concerne le “transport lagrangien” de chaleur dans le cadre des modèles climatiques océaniques. Ces “tourbillons lagrangiens” restent “cohérents” en se déplaçant sur de grandes distances dans l’océan, c’est-à-dire que l’eau qui circulent à l’intérieur de leur “sphère de photons” n’a que peu d’échanges thermiques avec l’extérieur. (Ils n’ont pas osé la comparaison avec le …)

A mon humble avis, la petite similitude mathématiques aurait mérité une phrase dans l’article, éventuellement un paragraphe, mais sa présence dans l’abstract et même le titre de l’article sent plutôt la recherche du buzz, qui touche même le monde de la publication scientifique.

Un tourbillon de 100km de diamètre détecté par Terra dans le courant des Aiguilles de l’Océan Indien (Image "Celestial Convergence")

Pourtant, le résultat principal de l’article est de grande valeur : leur méthode permet de détecter de tels tourbillons par des satellites comme et de suivre leur déplacement dans l’océan jusqu’au moment ou leur disparition (inexplicable par l’analogie avec un trou noir) provoque le mélange de l’eau transportée par le tourbillon avec l’eau environnante. Et ça, c’est vraiment très fort.

Référence:

\[altmetric doi="10.1017/jfm.2013.391" float="right"\]

1. Haller, G., & Beron-Vera, F. J (2013). Coherent Lagrangian vortices: The black holes of turbulence Journal of Fluid Mechanics, 731 DOI: + )

Pour la Science d'octobre

Mon, 30 Sep 2013 00:00:00 +0000

Plusieurs articles du de ce mois d’octobre ( ) m’ont particulièrement intéressé.

“La naissance de l’écriture en Égypte” décrit comment cinq “systèmes graphiques” ornant des poteries ou des sceaux ont donné naissance aux hiéroglyphes vers l’an -3250 (notez la précision). Je n’avais jamais vraiment réalisé la différence fondamentale entre des dessins et une . Des dessins figuratifs peuvent être compris par tous, alors qu’une écriture représente les sons d’une langue qui doit être commune aux scribes aux lecteurs. Selon l’auteur de l’article, c’est la méconnaissance de la langue sous-jacente qui empêche de .

“Des failles dans le tableau périodique” tombe à pic pour faire suite à . La découverte de l’ ayant été confirmée et celle de l’ synthétisé une première fois en 2010 étant attendue, il ne restera plus qu’à obtenir les deux attendus cette décennie pour terminer l’oeuvre de Mendeleïev commencée en 1869 : toutes les lignes et colonnes du seront complètes. Si on parvient un jour à produire un noyau contenant plus de 120 protons, il appartiendra à une famille totalement nouvelle : les . Il est cependant difficile de prévoir les caractéristiques physico-chimiques de ces éléments, car les électrons orbitent autour de ces gros atomes à des vitesses relativistes, ce qui modifie considérablement les caractéristiques attendues en fonction de leur position dans le tableau. C’est la relativité restreinte qui fait que l’Or est jaune, et que le situé sous le Mercure dans le tableau a de nombreux points communs avec le Radon.

L’auteur de “Particules et champs sont-ils réels ?” , physicien et philosophe, se demande dans quelle mesure les notions indissociables de particules et de champs postulées par la et le correspondent à la réalité. Selon la physique, ces entités sont trop différentes de l’image que nous nous en faisons à partir des observations à notre échelle, comme “particule = petite boule de billard” et “champ = espace avec des valeurs en chaque point” alors que l’intrication quantique et les champs quantiques d’opérateurs ne correspondent à rien à notre échelle. Une susceptible de résoudre ces contradictions serait le , dans lequel seules les relations, les propriétés ou “structures” existent vraiment, et ce que nous appelons “objets” n’en seraient qu’une émergence. Si j’ai bien compris, une structure combinant une charge négative, un demi-spin et une saupoudrée de masse ferait “émerger” ce que nous appelons un électron.

Personnellement, j’ai découvert que mon me rend au moins un peu en découvrant ce passage:

La théorie rend compte de nos observations en termes de quarks, muons, photons et divers champs quantiques, mais elle ne nous dit pas ce qu’est véritablement un photon ou un champ quantique. Et elle n’a pas besoin de le faire, parce que les théories physiques peuvent être empiriquement valables en grande partie sans régler ces questions métaphysiques.

Pour de nombreux physiciens, c’est suffisant. Ils adoptent une attitude dite instrumentaliste : selon eux, les théories scientifiques ne représentent pas nécessairement la réalité du monde. Pour eux, les théories ne sont que des outils pour faire des prédictions expérimentales.

Et je le prouve : quelle expérience permettrait-elle de vérifier si le monde est “structurellement réaliste” plutôt que quantique+relativiste ? Aucune ? Alors cette “ontologie” n’a aucun autre intérêt que de simplifier éventuellement certaines formules. C’est très bien, c’est très beau, mais est-ce suffisant pour prétendre à être plus proche de la réalité ? Pourquoi ne pas accepter que ce soit les propriétés “simples” d’entités macroscopiques comme les boules de billard et les champs vectoriels qui “émergent” des propriétés quantiques ? Enfin, le réalisme structurel ne me semble pas permettre d’avancer sur une question physico/philosophique absolument fondamentale : . Sans ça, toute me semble désespérément planante…

les 14 types connus de pavages pentagonaux

L’article de Jean-Paul Delahaye sur les pavages pentagonaux remontera le moral de tous les mathématiciens célèbres qui sommeillent en nous. Imaginez qu’une brave dame nommée a découvert en l’espace de 10 ans quatre manières différentes de paver le plan avec des pentagones après que des mathématiciens professionnels aient plusieurs fois démontré qu’il n’en existait pas plus que ceux déjà connus. Aujourd’hui on connait les 14 pavages ci-dessus, mais il en existe peut-être plus… Un autre amateur, Jaap Scherphuis a listé ” dont on ignore si elle est complète. De plus, sa est une mine d’articles futurs…

Dans le genre “incroyable mais vrai”, Loïc Mangin présente le stupéfiant travail artistique de deux soeurs jumelles qui ont reproduit un récif de corail au crochet. Son article explique que la technique du crochet permet de générer la typique de nombreuses structures coralliennes. Pour en savoir plus, regardez la de Margaret Wertheim.

Récif corallien en crochet de l’Institute for Figuring des soeurs Wertheim

Enfin “L’élagage des souvenirs pendant le sommeil” propose une hypothèse contraire à celle communément admise selon laquelle les souvenirs acquis récemment sont renforcés lors du sommeil. Selon les auteurs, ce sont au contraire les synapses liées aux souvenirs “inutiles” qui sont affaiblies durant le sommeil. Pour eux, le tri des souvenirs “utiles” du “bruit de fond” se fait pendant le sommeil en mettant en correspondance tous les souvenirs acquis pendant la journée avec ceux plus anciens, en les combinant de diverses manières, ce qui provoque les rêves.

Et c’est exactement ce que je vais aller faire maintenant, juste après vous avoir recommandé de foncer au kiosque vous acheter ce numéro passionnant.

Références:

G. Graff, “La naissance de l’écriture en Égypte”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 40–47
E. Scerri, “Des failles dans le tableau périodique”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 66–71
M. Kuhlmann, “Particules et champs sont-ils réels ?” Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 56–62
J.-P. Delahaye, “Les pavages pentagonaux : une classification qui s’améliore”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 78–83.
L. Mangin, “Le crochet, le corail et la géométrie”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 86–87
G. Tononi and C. Cirelli, “Oublier pour mieux se souvenir pendant le sommeil”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 24–30

La programmation, latin du futur ?

Sat, 07 Sep 2013 00:00:00 +0000

Dans un récent article Anna Lietti fait le point sur une question qui fait son chemin un peu partout:

Pour former des citoyens «informatiquement éclairés»*, l’école doit-elle enseigner à tous le b. a.-ba de la programmation?

Selon certains comme , les enfants du numérique ont une “expérience rusée” du fonctionnement des machines, mais leur approche intuitive approche vite ses limites et ne leur permet pas de dominer la machine. Or cette domination est nécessaire pour contrôler notre monde, de plus en plus automatisé, numérique et interconnecté. On le voit avec l’affaire : contrôler , c’est avoir le pouvoir sur ses utilisateurs…

Des précurseurs comme (élève de ) se sont intéressés dès les années 1960 à la pédagogie de l’informatique et inventé des outils comme le pour initier à l’algorithmique et à la programmation procédurale dès l’enfance. Pourtant, 50 ans plus tard, aucun pays n’intègre la programmation au cursus scolaire primaire, peu le font au niveau secondaire, et la branche y est rarement obligatoire.

En Grande-Bretagne, suite à un rapport de la Royal Society intitulé “Shut down or restart” qui jugeait l’enseignement de l’informatique tellement insatisfaisant qu’il vaudrait mieux ne rien faire, la décision a été prise d’initier les enfants dès 5 ans à la programmation dès la rentrée 2014 et que la programmation devienne une branche obligatoire du baccalauréat au même titre que la physique ou la chimie.

En France aussi, un récent rapport de l’Académie des Sciences vient de recommander d’aller plus loin que la récente (ré)introduction de la spécialité “ ” en terminale S , en incluant “une initiation aux concepts de l’informatique” dès l’école primaire , puis “un véritable enseignement d’informatique, qui ne soit pas noyé dans les autres enseignements scientifiques et techniques, mais développe des coopérations avec ceux-ci dans une volonté d’interdisciplinarité” au collège, puis “proposer un enseignement obligatoire d’informatique en seconde” au lycée.

Plusieurs initiatives se développement également en Suisse, notamment:

le Prof. Juraj Hromkovic avec son module “ ”, adopté dans une trentaine d’établissements en Suisse alémanique
Jürg Kohlas, qui promeut l’enseignement de l’informatique comme discipline fondamentale au gymnase (=lycée) dans un livre tout récent , en recommandant de commencer par former les professeurs, un problème qui semble général…
un "script" en Scratch

Manuela Barraud et Olivier Jorand proposent des ateliers de “ ” combinant programmation et robotique ludique dans la continuation de la “philosphie Logo”, mais ils forment aussi des enseignants à leur approche. Outre Logo, ils utilisent le langage semi graphique développé au MIT pour les enfants dès 7 ans.

Pour ma part, voici les quelques leçons que je tire de ma maigre expérience de l’enseignement de la programmation des deux côtés de la barrière:

Pas facile d’être prof. quand certains élèves maîtrisent mieux le sujet. Il faut une formation en béton, et si possible conserver le choix des armes…
La robotique est très motivante pour les jeunes. Avec juste une boucle et quelques tests on peut faire bouger quelque chose de concret alors que sur un écran il faut beaucoup plus de code pour faire quelque chose d’un tant soit peu excitant.
Mais les robots c’est cher et délicat, alors les environnements virtuels en 3D sont un bon compromis : ils conservent un rapport résultat visuel/code élevé tout en ouvrant des possibilités amusantes comme sans que la SPA ne proteste ( ), ou monter un canon sur un robot sans occasionner trop de dégâts ( testé avec succès au )
L’âge minimum pour s’intéresser à la programmation est celui où l’enfant est capable de comprendre la notion de . Je dirais expérimentalement vers 10 ans. Les boucles, les tests, même les sous-programmes et les fonctions peuvent encore passer plus tôt avec des choses comme “POUR CARRE : REPETE 4 \[AV 100 TD 90\]: FIN”, mais c’est peut-être justement une raison de l’échec de la programmation au primaire : sans la capacité d’abstraction nécessaire pour associer une information (nombre, texte etc…) à un symbole, on est très vite limité. Or cette n’est introduite, sauf erreur, que vers 10-12 ans, et n’est pas assimilée facilement par tous. Imaginez alors la pagaille dans les esprits si le prof de maths dit que “x=2*x-1 a pour solution x=1” et l’heure d’après celui d’informatique dit que “x=x+1 incrémente la valeur de x” …
Il est très difficile de découpler l’enseignement de la programmation de celui des maths. En particulier pour la robotique ludique (réelle ou virtuelle) on a très rapidement besoin des vecteurs, de la trigonométrie, voire de notions d’intégration et dérivation pour passer des vitesses aux positions ou vice-versa.

Donc je ne crois pas à l’introduction de la programmation au primaire. Et sans programmation, pour quoi “faire de l’informatique” ? Et plus tard, au collège et au lycée, à quoi bon enseigner la programmation si on ne veut pas former des armées de programmeurs ?

La programmation, latin du futur ?

C’est un paragraphe de l’article qui a particulièrement retenu mon attention :

L’idée n’est donc pas de former de futurs programmeurs, mais d’initier les enfants à un langage programmatique** simple pour les familiariser avec la logique informatique. Les adeptes de cet enseignement ne tarissent pas d’éloges sur ses vertus pédagogiques. La programmation apprend à penser un problème jusqu’au bout, à construire des processus qui marchent en apprenant de ses erreurs. (…)

Et encore: le langage informatique enseigne à penser logiquement et systématiquement. «Peu de disciplines nécessitent une telle rigueur mentale», observe Jürg Kohlas. Bien sûr, les langues programmatiques** sont multiples et mouvantes. Mais quand on en a appris une, il est facile de se familiariser avec les suivantes.

Ça ne vous rappelle rien? Ne croirait-on pas entendre parler du latin? «La programmation est bel et bien un langage avec un vocabulaire, une grammaire, une syntaxe, acquiesce Juraj Hromkovic. Mais il y a une grosse différence avec les langues naturelles: la plupart des gens ne savent même pas qu’ils ont affaire à un langage.»

Dans mon esprit de lycéen des années 1980, la programmation n’avait rien, mais alors RIEN à voir avec la langue morte infligée aux fils d’avocats par des curés nostalgiques. Mais avec le recul, je partage le point de vue de gens qui connaissent le latin et la programmation comme Tyler Plack ,

Ecrire en latin ou programmer un ordinateur requièrent tous deux une compréhension qui dépasse la pensée humaine complexe et la simplifie. De tels processus sont ce qui nous permet de penser clairement; ils font de nous qui nous sommes.

Donc oui, il faut enseigner la programmation aux lycéens, même si “ça ne sert à rien”, comme le latin. Faut-il en faire une branche obligatoire du bac ? Certainement, au moins pour ceux qui ne font pas de latin.

Parce que combiner les deux peut donner des idées trop bizarres. Damian Conway par exemple en a été perturbé au point d’écrire un module définissant des alias latins pour tous les éléments du langage , ce qui permet de rendre ce code :

\[code lang="perl"\]

use Lingua::Romana::Perligata; maximum inquementum tum biguttam egresso scribe. meo maximo vestibulo perlegamentum da. da duo tum maximum conscribementa meis listis. dum listis decapitamentum damentum nexto fac sic nextum tum novumversum scribe egresso. lista sic hoc recidementum nextum cis vannementa da listis. cis.

\[/code\]

parfaitement valide et absolument équivalent à celui-ci:

\[code lang="perl"\]

print STDOUT ‘maximum:’; my $maxim = ; my (@list) = (2..$maxim); while ($next = shift @list) { print STDOUT $next, “\n”; @list = grep {$_ % $next} @list; }

\[/code\]

Et si après , la programmation permettait de moderniser l’enseignement du latin ?

Notes:

* l’expression est de Jean-Pierre Archambault, président de (qui a un site très moche)

** voilà bien la marque des pédagogues : surtout ne pas utiliser l’expression ” adopté par l’ensemble de la profession… Ou alors la journaliste n’a pas vérifié… (edit : c’est bien ça, Confirmé par anna Lietti…)

Références

Anna Lietti “ ” 2013, L’Hebdo No 34, p. 38-41
Jürg Kohlas, Jürg Schmid, Carl August Zehnder (2013). informatique@gymnase: Un projet pour la Suisse. NZZ Libro. ( )
Steve Furber “ ” January 2012, Royal Society
Académie des Sciences “ ", Rapport de l’Académie des sciences , Mai 2013
Jean-Pierre Archambault “ ”, 2012, l’Etudiant
" ” 2011, Framablog (trouvé grâce à l’image du T-shirt)
Tyler Plack “ ” (sur internet archive)
Damian Conway, “ ”, 2000, School of Computer Science and Software Engineering, Monash University (internet archive)

Pourquoi les pédales de vélo se vissent à l'envers

Mon, 12 Aug 2013 00:00:00 +0000

Pierre-Alain “ ” m’a soumis l’intéressante question suivante:

Les pédales de vélo ont des filetages de sens opposé, à droite (standard) pour la pédale de droite et à gauche pour celle de gauche.

A première vue, l’explication est simple et logique: c’est pour éviter que l’une des deux pédales se desserre lors de l’utilisation.

Oui, mais… En y regardant de plus près et en réfléchissant un peu (mais peut-être pas assez), on s’aperçoit que tout est à l’envers. En effet, si lors de la rotation de la manivelle un roulement de pédale se bloque, le sens de rotation fait qu’elle va se desserrer !

Aurais-tu une réponse à cette énigme?

Comme je n’en avais pas, j’ai cherché et trouvé une première qui incrimine le roulement à billes, mais qui ne m’a pas convaincu (en fait elle est fausse). Et puis j’ai trouvé une que je vous traduis ci-dessous: La bonne réponse m’a stupéfait, probablement parce que je ne suis pas ingénieur en mécanique.

Ce n’est pas en raison du de desserrage causé par le frottement dans les roulements à billes. C’est à cause d’un effet qui travaille en sens contraire (dans ce cas) : la :

Précession mécanique (cliquer pour la Wikipédia)

“La précession est la rotation d’une pièce circulaire dans un trou circulaire en raison du jeu entre les deux pièces sous l’action d’une force radiale tournante sur la pièce intérieure. Le sens de rotation de la pièce intérieure est inverse à celui de la rotation de la force radiale.”

La source du couple de desserrage est donc la force radiale sur l’axe de la pédale, la force avec laquelle vous appuyez sur la pédale, et non pas la force de frottement du roulement à billes. Cette force radiale produit un couple de desserrage en raison du jeu entre l’axe de la pédale et la pédale. On peut se le représenter avec un crayon dans un tube de papier de toilettes : en tenant le crayon, déplacez le crayon dans le tube : il y a une force qui tend à faire tourner le crayon le long de son axe, en raison du frottement avec le tube.

Le couple du à la précession est bien plus élevé que le celui en sens inverse du au frottement des roulements, donc les fabricants de vélos négligent ce dernier, et le filetage est conçu pour que la précession serre les pédales.

Combien dure un jour

Sun, 11 Aug 2013 00:00:00 +0000

La Terre est sphérique, orbite autour du soleil en un an, et en 24 heures elle tourne sur elle-même autour d’un d’environ 23.5° par rapport à la perpendiculaire au plan de l’écliptique. Ceci produit les saisons, comme l’explique très bien ce , mais fait aussi varier la durée du jour de manière assez complexe, pour autant qu’on définisse le comme l’intervalle de temps entre un lever du soleil et son coucher suivant.

Sous nos latitudes, la durée du jour est certes plus longue en été qu’en hiver, mais dans les régions polaires, le soleil ne se couche pas pendant plusieurs semaines, voire mois. Ce long est un phénomène spectaculaire, comme on le voit dans cet qui suit le soleil pendant une semaine:

Ceci ne se produit qu’en Antarctique ou dans le en bleu sur la carte ci-dessous, où l’on voit que nous autres européens sommes très favorisés pour aller contempler le . Il nous suffit d’aller au nord de la Scandinavie, jusqu’au situé à 71° de latitude nord, accessible par route ou .

Pourtant, quand j’y étais le 3 août, le soleil faisait déjà une sieste d’environ 4 heures, juste sous l’horizon après un coucher de soleil qui a bien duré une heure. Alors, comment connaitre les dates entre lesquelles le soleil de minuit est observable, ou la latitude à laquelle il faut se rendre à une date donnée pour l’observer ?

En tenant compte de l’astronomie, mais pas des effets atmosphériques qui font qu’on voit encore le soleil même lorsqu’il est un peu en dessous de l’horizon, la formule approximative de la durée du jour est , , :

$D = -\frac{24}{\pi}.\cos^{-1}\left( \tan \lambda \tan\left( \sin^{-1}\left( \sin \alpha \sin \delta \right)\right)\right)$

où α est l’inclinaison de l’axe terrestre ( 23.5° ), λ la latitude du site et δ l’angle parcouru par la Terre sur son orbite depuis sa position à l’ , environ égal au nombre de jours depuis l’équinoxe x 360°/365

en traçant cette fonction pour différentes latitudes, on obtient ce graphique :

Durée du jour en fonction de la date à différentes latitudes

Sous nos latitudes, la durée du jour varie approximativement comme une sinusoïdale qui s’aplatit lorsqu’on se rapproche de l’équateur, où le soleil surgit perpendiculairement à l’horizon à 6h du matin et y replonge en piqué vers une nuit noire 12h plus tard.

La situation est assez spéciale aussi aux cercles polaires (±66.55°) : la durée de leur jour y varie linéairement toute l’année, avec un seul soleil de minuit au solstice d’été et une seule nuit de 48h au d’hiver.

Au delà des cercles polaires, la durée du jour varie de façon très abrupte, ce que l’on peut comprendre si l’on considère qu’aux aux solstices d’été et d’hiver, les rayons du Soleil sont tangents à la Terre sur le cercle polaire. A partir de là, une augmentation de l’angle de l’axe de la Terre par rapport aux rayons du soleil de 1° (qui survient en environ une semaine) suffit à faire plonger le soleil de 1° sous l’horizon à minuit, mais comme il ne s’élève qu’à 23° dans le ciel à midi, la “nuit” dure plus d’une heure.

Situation au solstice d’été, le 21 ou 22 juin

Le graphique permet aussi de répondre à ma question plus haut. On voit qu’au Cap Nord (λ = 70°, courbe bleu ciel), le soleil ne se couche pas depuis environ un mois avant le solstice d’été jusqu’à un mois après, soit du 21 mai au 21 juillet (la courbe bleu ciel fait un “plat” à 24h de jour entre ces deux dates). Mais le 3 août, à peine deux semaines plus tard, la courbe est déjà tombée à environ 20h de jour “seulement”.

Pour voir le soleil de minuit en août, il eût fallu* aller au , archipel mieux connu par le son île principale située non loin de 80°N. Et en y restant de fin août à fin octobre, on peut y vivre la spectaculaire plongée de la durée du jour de 24h à 0 en un peu plus d’un mois, qui précipite ces latitudes dans la , bleue avec des aurores boréales vertes… ( )

Juste penser à amener un kit fondue pour changer du saumon …

Note * : le passé antérieur conditionnel passé 2ème forme en jette moins que l’ , mais quand même ;-)

Références et liens

" " sur Wikipédia
" " sur maths au quotidien
Xavier Hubaut, “ ”
François Lagarde, “ ”

: carte du monde avec zones jour/nuit
: application didactique pour iPad
, un package Python qui permet des calculs d’éphémérides astronomiques précis.

Pourquoi je kiffe la science

Sun, 28 Apr 2013 00:00:00 +0000

Je voulais écrire un petit article de pub pour , le site du C@fé des Sciences destiné aux enfants. Et puis Sirtin a écrit et lancé parmi les c@fetiers l’idée d’une chaîne d’articles expliquant pourquoi nous aimons la science. Et je me suis dit que j’allais faire d’une pierre deux coups.

Comme je le mets dans certains profils, je suis “tombé dans la science quand j’étais petit”.

Photo sciencephotolibrary. Mais mon papa en a surement de meilleures, faut que je lui demande

D’abord c’est à cause de mon papa, ingénieur en génie civil, qui faisait des trucs magiques comme calculer par . Il s’intéressait, et s’intéresse toujours, à toutes les sciences et techniques. A la maison on avait un microscope, un télescope, un oscilloscope. Et aussi un atelier de bricolage bien outillé rempli d’appareils éventrés (souvent par mes soins) allant du réveil-matin au moteur de Solex en passant par les éléments de chaine stéréo. (Oui, “ ” …)

Autre personnalité influente : mon tonton, Dr. en chimie qui m’offrait de l’équipement de chimie amusante en quantité industrielle. Le droguiste de ma ville, après m’avoir fourni du sulfate de cuivre pour faire de jolis cristaux, m’a aussi vendu des kilos de nitrates, chlorates et permanganates pour réaliser des expériences qui seraient aujourd’hui relatées en première page: “une bande d’ados inconscients tirent une fusée de 2 kg bourrée de par dessus le terrain de tennis…”. Depuis je sais que les expériences scientifiques demandent un peu de doigté, un soupçon de prudence, et des tonnes de chance.

Dans le champ de cette photo, il y a tous les humains sauf Michael Collins

Sinon, quand j’avais entre 5 et 10 ans, il y a eu six événements extraordinaires : on est allés six fois ! Vous les jeunes vous ne pouvez pas imaginer ce que ça représentait. Quand je dis “on est allés sur la Lune”, je veux dire tout le monde, toute l’humanité et moi futur astronaute y compris. A cette époque, à part pour les hippies, tout était clair : la science et la technique sont toutes puissantes. Si on veut, on peut. No limits. Vers l’infini et au delà !

Je n’arrive toujours pas à comprendre comment on est retombés sur Terre à cultiver bio et voter écolo en critiquant le méchant lobby agro-pharma-industriel alors qu’on vit 80 ans en bonne santé, en bossant moins que nos parents et en allant 3x plus loin en vacances qu’eux. C’est pas avec le “principe de précaution” qu’on a inventé le turboréacteur ni les chimiothérapies, que diable !

Bref à l’âge de 12 ans tout était déjà clair : je serai ingénieur. En astronautique, génie civil, mécanique, électronique, chimie, astronautique, peu importait au fond. Mon but était de démonter le monde pour voir comment il fonctionne (la science pour moi c’est ça), d’en utiliser les pièces pour l’améliorer en repoussant les limites du possible (ça c’est la technique, et ce n’est pas la même chose que la science).

Mon premier ordinateur. 8 bits, 1MHz, RAM 8Ko

A cette époque, mon papa a amené à la maison la première calculatrice programmable qu’il utilisait professionnellement (HP-45 si je me souviens bien), puis un des premiers ordinateurs “personnel” le . Un nouveau monde s’ouvrait. Devait s’ouvrir même, car il n’existait aucun programme pour ces machines : il fallait écrire ses programmes soi-même, et ça c’était un vrai challenge.

J’y ai repensé en décrochant mon diplôme d’ingénieur en informatique, puis un doctorat en systèmes dynamiques : mon premier programme était un simulateur d’alunissage. Il était encore beaucoup plus simple que , mais écrire de tels programmes est très formateur. Il faut bien comprendre les maths et la physique pour pouvoir “modéliser” le comportement du vaisseau spatial. Il faut aussi concevoir un algorithme de simulation en pensant à tous les cas possibles, et faire beaucoup de tests pour rendre le jeu réaliste, en corrigeant les erreurs une à une et tenant intégrant de plus en plus de phénomènes au jeu. Par exemple ne me semble pas tenir compte de l’allègement du module quand on consomme du carburant. Le mien si.

J’aime la science parce qu’elle est comme ce jeu. Vue de l’extérieur, la science doit “servir à quelque chose” comme s’amuser à poser un module sur la Lune. Mais ce qui est passionnant, c’est ce qu’il y a dedans : les scientifiques analysent, modélisent, expérimentent, se trompent, ne testent pas tous les cas, ajustent les constantes pour que ça soit plus joli, se piquent des idées, n’écrivent pas tout, ou trop, s’engueulent… Mais peu à peu les imperfections sont éliminées et le modèle que nous appelons “la Science” colle de mieux en mieux à la réalité.

Assez pour que la technique puisse nous permettre de vivre mieux. Et pas assez pour qu’on arrête la recherche scientifique car il reste plein de zones floues, voire de trous dans notre modèle, de quoi occuper de nombreuses générations futures de scientifiques. Et c’est pourquoi j’encourage et je soutiens toutes les initiatives visant à faire tomber les enfants dans la science quand ils sont petits, comme .

Sur Kidi’Science, vos enfants trouveront des articles rédigés pour eux par les blogueurs du C@fé des Sciences, des scientifiques émérites soucieux de vulgarisation de qualité. Mais la page que je trouve la plus importante est celle qui permet aux enfants de . Parce que c’est ça le plus important en science : poser des questions. Après on peut y répondre plus ou moins bien, mais l’essentiel, c’est la question “Pourquoi …”

40 histoires sur le cerveau de l'homme

Tue, 02 Apr 2013 00:00:00 +0000

L’excellent livre du neurologue Laurent Cohen que je viens de dévorer s’appelle en fait “Pourquoi les filles sont si bonnes en maths: et 40 autres histoires sur le cerveau de l’homme” , mais le seul reproche que je lui ferai concerne justement ce titre marketing qui dénature l’une des 40 histoires intitulé “Les filles (ne) sont (pas) nulles en maths”.

Les 40 histoires thématiques et peu dépendantes les unes des autres sont courtes, écrites sous forme de dialogue “question - réponse” qui les rend très accessibles au public non scientifique (juste quelques noms de parties du cerveau ça et là), et regroupés en 6 chapitres:

Histoires de mémoires (sur les amnésies)
Histoires d’enfants (sur l’apprentissage)
Histoire morales et dégoûtantes
Histoires de voir (sur l’importance de la vision)
Autres histoires de cerveau
Histoire de médecine et choses utiles.

Chaque histoire se réfère à des expériences scientifiques récentes ou des cas de patients répertoriés dont le lecteur curieux peut trouver les références dans les dernières pages du bouquin. Voici les histoires que j’ai préférées (spoiler alert…), avec les références scientifiques copiées du livre en fin d’article.

Parfois, plus que les résultats eux-mêmes c’est l’ingéniosité des expérimentateurs qui étonne. Par exemple dans “les records d’une tête de linotte”, les scientifiques ont donné à des casse-noix d’Amérique des cacahuètes et des petits vers dont ils sont friands et qu’ils sont allés cacher une fois repus. Ensuite, les oiseaux relâchés après une courte période allaient majoritairement chercher les vers, alors que ceux relâchés plus tard “savaient” que les vers ne seraient plus là et sont allés chercher les cacahuètes, démontrant ainsi que ces oiseaux mémorisent l’emplacement de leurs cachettes non seulement dans l’espace, mais aussi dans le temps .

L’importance d’une bonne expérimentation apparaît aussi dans “douze bombons valent mieux que quatre”. Une célèbre expérience conduisit à affirmer (dans les années 1930?) que la notion de nombre abstrait n’apparaît que vers 7 ans. Mais en reproduisant l’expérience avec des bonbons plutôt que des cailloux en 1967, on s’aperçut que des 2 ans déjà un enfant sait très bien qu’il y a plus de bonbons sur la ligne où on en a serrés 12 plutôt que sur celle ou il y en a 4 très espacés . Plus récemment encore, on a montré que des bébés associent déjà un nombre de syllabes répétées comme “babababa” plutôt à un groupe de 4 objets qu’à un groupe de 8 .

En passant, il n’y a pas que les oiseaux, les bébés (et moi) dont le comportement dépend de l’appétit. L’histoire du “petit déjeuner du juge” montre que des décisions de justice sont systématiquement et fortement influencées par l’heure à laquelle elles sont prises . C’est peut-être la plus effrayante des expériences relatées dans ce livre…

Proportion des décisions de libération conditionnelle en faveur des prisonniers en ordonnée. Les points entourés indiquent les premières décisions de chacune des 3 sessions. Les graduation de l’abscisse marquent chaque trois cas. Les lignes pointillées dénotent les pauses repas. Moyenne sur plus de 1000 décisions prises par 8 juges sur 10 mois-

Le chapitre “Histoires de voir m’a particulièrement intéressé parce qu’Annick travaille avec des enfants et jeunes aveugles et malvoyants. Toutes les histoires de ce chapitre sont passionnantes, mais j’ai une préférence pour l’histoire de la dame aveugle depuis l’enfance et virtuose du Braille victime d’un AVC. Depuis elle ne peut plus du tout lire le Braille parce que la zone de son cerveau malheureusement touchée par son AVC est celle… de la vision

Le chapitre que j’ai trouvé le plus intéressant est “imagination et maladie d’Alzheimer”. Il concerne le “réseau du repos” (" ”), la partie du cerveau qui s’active quand nous ne faisons rien de particulier, quand nous ne nous concentrons pas sur une tâche particulière. Il semblerait que ce soit elle qui nous permet de rêvasser en , ou ailleurs . Et c’est dans cette zone que la maladie d’Alzheimer provoque le plus de micro-lésions …

Paru il y a un an, ce livre passionnant et très facile à lire vient d’être édité en poche : plus d’excuse pour ne pas le lire.

Références:

Laurent Cohen (2012). Pourquoi les filles sont si bonnes en maths: et 40 autres histoires sur le cerveau de l'homme. Odile Jacob.
Clayton NS, Dickinson A. J “Scrub jays (Aphelocoma coerulescens) remember the relative time of caching as well as the location and content of their caches.“Comp Psychol. 1999 Dec;113(4):403-16. ( )
J. Mehler and T. G. Bever, “Cognitive Capacity of Very Young Children,” Science, vol. 158, no. 3797, pp. 141–142, Oct. 1967.
V. Izard, C. Sann, E. S. Spelke, and A. Streri, “Newborn infants perceive abstract numbers.,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 106, no. 25, pp. 10382–5, Jun. 2009.
S. Danziger, J. Levav, and L. Avnaim-Pesso, “ .,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 108, no. 17, pp. 6889–6892, 2011.
R. Hamilton, J. P. Keenan, M. Catala, and A. Pascual-Leone, “ .,” Neuroreport, vol. 11, no. 2, pp. 237–40, Feb. 2000.
K. Christoff, A. M. Gordon, J. Smallwood, R. Smith, and J. W. Schooler, “Experience sampling during fMRI reveals default network and executive system contributions to mind wandering.,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 106, no. 21, pp. 8719–24, May 2009.
R. L. Buckner, A. Z. Snyder, et al. “Molecular, structural, and functional characterization of Alzheimer’s disease: evidence for a relationship between default activity, amyloid, and memory.,” Journal of Neuroscience, vol. 25, no. 34, pp. 7709–7717, 2005.

Combien de processeurs pour un cerveau ?

Mon, 11 Mar 2013 00:00:00 +0000

(article publié dans le cadre de la )

Lancé par dirigée par , le “ ” (HBP) vise à simuler un cerveau humain dans un superordinateur d’ici dix ans. Cet objectif extrêmement ambitieux a paru suffisamment réaliste à l’Union Européenne pour consacrer 1 milliard d’Euro à ce projet mêlant neurosciences et informatique.

Les neurosciences étant traitées par des blogueurs bien plus compétents que moi en la matière, cet article se limite à la partie facile et que je connais un peu : l’informatique. D’ailleurs, Markram et son équipe poursuivent une approche “bottom-up” compatible avec un grand principe de l’informatique :

Tout doit être construit de haut en bas (top-down), sauf la première fois. ( )

Dès la fin des années 1950 les chercheurs ont analysé le fonctionnement de neurones vivants et développé des modèles très simplifiés de neurones ayant débouché sur les très à la mode dans les année 1990 et qui ont permis de grand progrès dans des applications comme la notamment.

Les modèles actuels de neurones isolés sont beaucoup plus complexes et incorporent des modèles moléculaires comme le ou les . La simulation en temps réel d’un seul neurone exige une mémoire d’environ 1 Megabyte pour stocker toutes les variables qui définissent l’ “état” du neurone à chaque instant, et une puissance de calcul de 1 Giga , ce qui correspond:

au super ordinateur de 1985
à un PC de 1999
( ) un bon smartphone actuel

Depuis 2006, le de Markram a simulé non seulement le fonctionnement, mais aussi la croissance d’une (NCC), une structure d’environ 1mm³ comprenant environ 10'000 neurones fortement interconnectés, répartis sur 6 couches. Un superordinateur doté de 8192 processeurs pour un total d’environ 20 TeraFLOPS a été utilisé, ce qui fonde l’hypothèse de l’équipe selon laquelle la puissance et la mémoire nécessaires à la simulation augmentent linéairement avec le nombre de neurones, et heureusement pas avec le nombre de par exemple.

En extrapolant cette tendance linéaire, Markram estime qu’un ordinateur d'1 ExaFLOPS (un milliard de milliards d’opérations par seconde) doté de 100 PetaBytes de mémoire devrait être capable de simuler un cerveau humain contenant 100 milliards de neurones environ. Et en extrapolant aussi la , un tel superordinateur sera disponible en 2018.

D’autres comme , ou même qui simule 32'000 neurones sur votre PC confirment grosso-modo ces ordres de grandeur.

Performance du plus puissant ordinateur (en rouge) au cours du temps selon top500.org

Le lecteur attentif aura remarqué qu’on a “perdu” deux ordres de grandeur en route : 100 milliards de neurones x 1 GigaFLOPS par neurone devraient donner 100 ExaFLOPS, pas 1. L’idée est que les étapes intermédiaires, mesocircuit, puis cerveau de rat, permettront de simplifier la simulation des neurones individuels, voire de la remplacer par un modèle des NCC. Markram considère en effet qu’une NCC est “est au cerveau ce qu’un microprocesseur est à un ordinateur” . Si c’est le cas, alors un cerveau serait l’équivalent d’environ 10 millions de processeurs de 100 GigaFLOPS chacun “seulement” soit un bon PC actuelCependant, les marges d’erreur sont considérables comme on le voit dans la première figure:

il faudra peut-être une puissance 10x supérieure pour tenir compte de la
un autre facteur 10 pour tenir compte des
mais surtout un facteur pouvant atteindre 1000 pour simuler la croissance des neurones, leur par

De plus, l’approche du “Human Brain Project” consiste à initialiser le simulateur avec un cerveau à l’état embryonnaire, puis à le “laisser pousser” en évoluant dans un monde virtuel sur lequel il peut agir par l’intermédiaire d’un corps virtuel , . Il faudra donc des années pour que la simulation converge vers un cerveau adulte si on ne parvient qu’à une simulation “temps réel”. Pour pouvoir effectuer plusieurs simulations de croissance en un délai raisonnable (en “tuant” le cerveau à la fin…), il faudrait là encore gagner plusieurs ordres de grandeur.

Cette approche pourrait nécessiter des millions d’ExaFLOPS (je viens d’apprendre que ça s’appelle des yotaFLOPS), qui ne seraient disponibles que vers 2040. Ceci justifie le scepticisme de certains et motive des projets concurrents qui pourraient se révéler complémentaires. Ainsi Obama vient de décider d’injecter 3 milliards de dollars sur 10 ans dans le qui consiste essentiellement à cartographier le cerveau en activité au niveau cellulaire.

Si des appareils d’imagerie médicale devenaient capables de capturer les quelques 100 PetaBytes d’information correspondant à l’état instantané d’un cerveau vivant, on pourrait imaginer un vers un “Personal Cerveau” de bureau d'1 ExaFLOPS dès 2032 .

dessin: Arnaud Rafaelian, membre de Strip-Science (cliquer)

En attendant, il y a toujours moyen de fabriquer un cerveau humain parfaitement fonctionnel, indépendant et consommant peu d’énergie électrique en quelques minutes de conception, 9 mois de montage et quelques années de programmation …

Références:

Henry Markram “ ", Pour la Science N°425, mars 2013
Lettvin, J.Y., Maturana, H.R., McCulloch, W.S., & Pitts, W.H. “ ” , 1959 ; Proceedings of the IRE, Vol. 47, No. 11, pp. 1940-51.
Marco A. Herrera Valdez, , Sandra D. Berger, Stefanie Ryglewski, Carsten Duch, Sharon Crook “ ” Journal of Computational Neuroscience August 2012,
Henry Markram “Keynote lecture at Neuroinformatics 2008 in Stockholm, Sweden” ( )
Christian Clemençon “ ”, EPFL, 2009
Nicolas Rougier “ “, interstices, 2013 (audio 13:22).
" ”, Kurzweil AI, 2012
Ed Yong, “ ”, Nature, 2012
Ed Yong “ " BBC Future, 8 février 2013
Ray Kurzweil (2012). How to Create a Mind: The Secret of Human Thought Revealed. Viking Adult. ( )

Pourquoi une loupe ne viole pas la thermodynamique

Sun, 03 Feb 2013 00:00:00 +0000

Petit article vite fait : je me contente de traduire un qui répond à une question simple, pertinente et plus intéressante qu’il n’y parait :

Pourquoi les lentilles qui concentrent la lumière ne violent pas le second principe de la thermodynamique ? En utilisant une loupe pour brûler des fourmis, ne rendez-vous pas un point plus chaud que la température ambiante sans dépenser d’énergie ?

Il est absolument impossible de créer de l’énergie, mais rien n’empêche de transférer de l’énergie d’un endroit à un autre, par exemple avec un tuyau allant de votre chauffe-eau à votre douche. Dans le cas de la lumière solaire et de la lentille, il faut juste traiter ce transfert d’énergie d’une manière un peu plus abstraite.

Focaliser la lumière du Soleil ne fait pas diminuer l’ car ce que fait la lentille, très grossièrement, est d’échanger de l’ “information de direction” contre de l “information de position” : la lumière provenant d’une direction (celle du Soleil) est amenée à une position (le foyer de la lentille).

La lumière parfaitement parallèle peut être focalisée en un point, mais la lumière d’une direction différente est focalisée en un autre point. La lumière provenant de différentes directions ne peut pas être focalisée en un seul point.

Donc, si la lumière provenant du Soleil n’était pas si parallèle, on ne pourrait pas utiliser une loupe pour la concentrer si bien. C’est pourquoi, un jour nuageux, vous ne pouvez pas brûler des fourmis même si le temps est assez clair. L’énergie est là, mais dispersée.

C’est un peu surprenant mais focaliser des rayons parallèles en un point ne change pas l’entropie de la lumière, et il y a un joli moyen de montrer ceci. Une bonne règle empirique au sujet de l’entropie est “si vous pouvez inverser le processus, l’entropie est constante”. Or ici, vous pouvez si vous le souhaitez ajouter une seconde lentille pour “reparalléliser” la lumière:

Focaliser la lumière peut être inversé, comme ici, donc ça n’augmente pas l’entropie.

On pourait penser qu’avec des miroirs, des lentilles et des fibres optiques il devrait y avoir moyen d’amener plein de rayons de lumière en un seul point pour le rendre aussi chaud qu’on veut. Mais non. C’est encore un exemple d’odieux de l’univers.

Il y a une loi générale de la thermodynamique qui dit qu’on ne peut jamais focaliser de l’énergie de manière à ce que la cible devienne plus chaude que la source. Donc vous pouvez utiliser tous les miroirs et lentilles que vous voulez, vous n’arriverez jamais à focaliser la lumière solaire pour qu’elle dépasse 5800K, la température à la surface du Soleil, mais vous pouvez vous en approcher pas mal. ce n’est cependant pas très utile car les machines ont tendance à fondre à de telles températures.

Si vous étiez au point lumineux, vous verriez une image agrandie du Soleil à travers la loupe. (Photo CC-BY Walter J. Pilsak )

Une bonne façon de se représenter ceci est de vous imaginer vous promener à la surface du Soleil, puis de vous imaginer au foyer de la lentille. En étant dans les couches externes du Soleil, vous auriez tout autour de vous dans toutes les directions de la matière rayonnant a environ 5800 Kelvin. En conséquence vous vous retrouveriez à équilibrer cette température, en vous brûlant pour de bon. Si vous étiez au foyer d’un ensemble élaboré de miroirs et de bidules, vous seriez dans la même situation, voyant le Soleil dans toutes les directions. Et le résultat serait le même.

On sent qu’il pourrait y avoir un moyen de tricher, mais il n’y en a juste pas. Si vous pouviez trouver un moyen de produire une cible plus chaude que la source, vous auriez produit un . (Note Dr. G : avec les mêmes chances de succès que les roues gravitationnelles et les bidules à aimants : )

Soldes 2012 : Ecolonergie

Sat, 29 Dec 2012 00:00:00 +0000

Il me reste un problème en cette fin d’année : que faire d’une bonne dizaine d’articles commencés en 2012 et restés à l’état de brouillons ? (Alors que mon job consiste entre autres à combattre la production d’invendus et les stocks que ça génère… il va me falloir une bonne résolution 2013…) Alors je vide le stock, en vrac et un peu plus bruts que d’habitude, en faisant pour commencer un multipack de 5 brouillons sur mes interrogations écono-écolo-énergétiques, avec un soupçon de démographie:

Combien vaut l’énergie

L’énergie est rare, précieuse, et il faut l’économiser parce qu’elle va coûter plus cher, vous dit-on. On vous ment. L’énergie est ce qu’il y a de plus abondant dans l’Univers, elle ne vaut rien du tout car c’est la plus élémentaire des matières premières.

Ca vous choque d’assimiler l’énergie à de la matière première ? Pourtant vous connaissez surement E=m.c² la célèbre formule qui relie les deux via ce facteur c², la vitesse de la lumière au carré. Elle dit qu’un kg de matière quelconque est équivalente à une énergie de 1

\[kg\]

x 300'000'000²

\[m²/s²\]

= 9.1016

\[kg.m²/s²\]

soit 90 , ou 25 milliards de , ou encore 2'149'613

\[tep\]

La de l’humanité étant d’environ 12 milliards de tep, l’équation d’Albert nous dit que nous convertissons environ 5.5 tonnes de matière en énergie chaque année. Seulement. Si nous avions des mines d’antimatière quelque part, nous saurions la convertir milligramme par milligramme en énergie avec un rendement de 100%, et même si cette antimatière se négociait à mille fois le prix actuel de l’or, disons 40 millions d’euro le kg, ça nous mettrait le kWh à 0.2 centimes environ. Rien du tout.

Abondance

Embryon d’article motivé par la collision entre:

cette (ancienne) figure revenue sur le devant du web :

cliquer pour agrandir
la lecture du : “Il est plus abondant dans la nature que l’or ou l’argent. (…) Ainsi, le sous-sol d’un jardin sur un carré de 20 m de côté peut-il en contenir, sur une profondeur de 10 m, environ 24 kg. (…). L’eau de mer contient environ 3 mg d’uranium par m3, soit 4,5 milliards de tonnes d’uranium dissous dans les océans. Les eaux douces en contiennent souvent aussi en diverses concentrations ; dont par exemple le Rhône qui en charrie environ 29 t/an, provenant essentiellement du ruissellement des roches uranifères des Alpes.”
l’article “ ” paru en août sur New Scientist et relayé où l’on apprend qu’il existe des filets sur lesquels l’uranium dissous dans l’eau de mer se dépose à raison de presque 4 grammes par kilogramme de filet. Encore un petit effort et cette technologie pourrait être compétitive avec l’extraction minière et donner accès à un stock d’environ 6500 ans de consommation actuelle…

Petit avis sans frais aux écologistes suisses : ne pas trop la ramener à propos de l’indépendance énergétique du pays, car un seul filet à uranium en travers du Rhône au Bouveret pourrait suffire…

Pourquoi je ne suis pas contre Belo Monte.

Je comprends. Je suis très triste pour les 25000 indiens d’Amazonie qui perdront leurs terres, et pour les centaines de km2 de forêt vierge qui seront inondés avec leur biodiverses plantes et bestioles. Mais je ne signerai pas du au Brésil, , même si j’y ai été invité par des proches. Voici pourquoi.

D’abord la cohérence. On nous rabâche qu’il faut des sources d’énergie propres et durables, or l’hydroélectricité représente produite dans le monde, et . Le barrage de Belo Monte produira 38600 par an, soit l’équivalent de à lui tout seul. Pour produire autant d’énergie autrement, il faudrait soit:

des centrales à charbon qui balanceraient environ 38 millions de tonnes de CO2 dans l’air chaque année (le charbon dégage environ produit)
ou environ 100 km2 de cellules photovoltaïques (j’ai compté et 20% de ), mais ça c’est la surface nette des cellules. Avec les espaces pour l’entretien des panneaux et des lignes électriques, plus les inévitables obstacles naturels sur une telle surface, on devrait approcher d’une surface comparable à celle du lac du Belo Monte, soit 440 km² (on trouve parfois mention d’une surface engloutie de 6140 km2, qui le correspond à la somme des )
ou 4 réacteurs nucléaires de 1 GW, mais ça les écolos n’en veulent pas même si c’est pour sauver la forêt tropicale,

A part ça, la augmente de 1% par an, et 1% de 190 millions, ça fait presque 2 millions d’emplois à créer par an pour maintenir le . Ce n’est pas moi, natif d’un pays qui a aussi sacrifié de beaux paysages (alpins) et au moins pour obtenir l’électricité (propre!) nécessaire à son développement qui vais dire aux brésiliens “non, ne faites surtout pas comme nous”.

C’est maintenant ! (ou pas)

Je n’ai pas aimé du tout Jean-Marc Jancovici (2009). C'est maintenant: 3 ans pour sauver le monde. Seuil. Ou plutôt j’ai été très déçu par ce pamphlet politique commis par Jean-Marc Jancovici, dont je pense toujours beaucoup de bien depuis que j’ai découvert .

Je ne dis pas qu’ils ont tort sur le diagnostic : comme eux, je suis persuadé que nous avons atteint le , et que ceci causera un profond bouleversement de nos sociétés. Comme eux, j’appelle de mes voeux une classe politique dotée de compétences scientifiques minimales. Ce qui me déçoit, c’est justement le manque de rigueur scientifique de leur bouquin : très peu de chiffres, pas de graphiques, pas de références et encore moins de formules. Pourtant il y en a une géniale, justement qui pourrait justement guider le politique et aussi servir de base à une excellent bouquin : :

Je n’arrive pas à comprendre comment des gens connaissant ceci peuvent limiter leurs propositions concernant la démographie à une phrase que je ne retrouve plus mais qui dit en substance “nous ne souhaitons pas tuer les 3/4 de la population” (POP) alors que les enfants et petits-enfants susceptibles de pâtir du désastre annoncé ne sont pas encore nés. Je ne comprends pas non plus pourquoi des gens pronucléaires réalistes se résignent à voir la production (ou consommation) d’énergie ( ) diminuer alors qu’ils connaissent les moyens de la maintenir.

Les solutions préconisées dans le bouquin ciblent essentiellement une décroissance du PIB, dont on voit pourtant qu’il est une “variable muette” de l’équation de Kaya. Je ne connais pas Alain Grandjean, mais j’ai de la peine à croire qu’un économiste puisse souhaiter une politique de décroissance sur la base d’une vision aussi caricaturale de l’économie moderne. En considérant par exemple que le PIB est essentiellement produit par la consommation de ressources “gratuites” dont les combustibles fossiles, Grandjean et Jancovici semblent ignorer que l TEP/PIB varie d’un facteur supérieur à 7 selon les pays. A les lire, le ne satisferait que des besoins superfétatoires fortement consommateurs d’énergie comme des banques génératrices de crises, donc autant d’activités à éliminer lors d’un version 2.012. Santé ? Formation ? Caisses de pension ? “ ” rétorquent Jancovici et Grandjean.

A part ça, le sous titre de “C’est maintenant !” est “3 ans pour sauver le monde” surtout parce qu’il y avait une élection présidentielle française qui devait être gagnée par un leader, un De Gaulle écolo capable de mettre en oeuvre le programme proposé. Ca semble raté.

Finalement, ce que je reproche le plus à Jancovici et Grandjean, c’est leur vision technocentriste de la politique, celle qui consiste à dire au monde et à la France : “nous avons étudié, nous avons calculé, alors faites comme on dit sinon vous êtes foutus”. Je pensais un peu comme eux avant de jouer à , et puis j’ai compris qu’il y avait plusieurs manières de gagner. Et aussi que quand je jouais, ça finissait souvent par une guerre nucléaire…

Démographie du 21ème siècle

Pour comprendre la situation actuelle de la démographie humaine, 13 minutes et 21 secondes suffisent grâce à la fantastique

Il y démontre plusieurs faits qui peuvent surprendre:

80% de la population mondiale vit désormais dans des pays à taux de fécondité proche de 2
la religion dominante n’a pas d’influence significative sur la natalité
l’augmentation du niveau de vie (PIB/habitant) est préalable à la diminution de la natalité
les plus fortes croissances démographiques s’enregistrent dans les pays aux plus fortes taux de mortalité.
le nombre de naissances n’augmente plus notablement dans le monde
la population mondiale va augmenter jusqu’à 10 milliards d’habitants par “remplissage de la pyramide des âges”. (voyez absolument la vidéo, au moins à partir de 10:20, par pitié!)

A ce propos je remarque que ni l’article “ ” ni “ ” de la Wikipédia ne fassent la moindre référence à la démographie… Suis-je donc je seul à me poser ? Il me semble que tous les modèles de société “durable” considèrent le problème dans un sens unique : puisque les ressources terrestres sont limitées, il faut limiter notre consommation totale, peu importe combien nous sommes. Pourquoi ne pas limiter plutôt notre nombre ? Car en fin de compte, c’est bien ce nombre qui risque d’être limité de force…

Le Grand Filtre

Fri, 28 Dec 2012 00:00:00 +0000

Je suis sur un texte étonnant datant de 1998 : “ ” de professeur d’économie passionné de science-fiction ( ). En cette fin d’année de fin du monde, j’ai traduit en français (avec la permission de l’auteur) ce texte d’un optimisme apocalyptique qui intègre plusieurs sujets de réflexion déjà abordés sur drgoulu.com. Truffé de notions surprenantes et d’idées originales, mais parfois discutables, je vous le livre tel quel (j’ai juste ajouté quelques illustrations pour égayer le tout). Mes commentaires seront dans les commentaires, avec les vôtres je l’espère.

Le Grand Filtre - l’avons nous bientôt passé?

L’humanité semble avoir un bel avenir, à savoir une possibilité non nulle de remplir durablement l’univers de vie.

Mais le fait que l’espace autour de nous semble mort nous dit maintenant que n’importe quelle parcelle de matière inerte est confrontée à une chance astronomiquement faible d’atteindre un tel futur. Il existe donc un Grand Filtre entre la mort et l’expansion durable de la vie, et l’humanité fait face à une inquiétante question: où nous trouvons-nous par rapport à ce filtre?

En combinant ce que nous disent les biologistes, les astronomes, les physiciens et les chercheurs en sciences sociales, on s’attend à un filtre bien plus petit que ce que l’on observe. Donc, l’une de ces disciplines doit avoir tort. Pour savoir qui a tort et pour informer nos choix, nous devrions étudier et reconsidérer tous ces domaines. Entre autres, nous devrions chercher des preuves de l’existence des extraterrestres, par exemple via des signaux, des fossiles, ou l’astronomie. Contrairement aux attentes habituelles, la preuve de vie extraterrestre sera probablement négative, mais ce sera une information de valeur. Car plus il aura été facile à la vie d’évoluer jusqu’à notre stade, plus nos chances futures sont probablement sombres.

Introduction

Fermi, Dyson, Hart, Tipler et d’autres

\[Finney & Jones, Dyson 66, Hart 75, Tipler 80\]

ont relativisé la pertinence de SETI (recherche d’intelligence extraterrestre) par le “Grand Silence”

\[Brin 83\]

, aussi connu sous le nom de : le fait est que les extraterrestres n’ont pas colonisé la Terre pour le moment. Cependant, ce qui n’a pas encore été suffisamment mis en évidence ou analysé est la pertinence de ce fait dans les choix très importants que nous effectuons aujourd’hui.

Le Grand Silence doit nous forcer à réviser une ou plusieurs idées communes en biologie, astronomie, physique ou sciences sociales. Et certaines de ces révisions suggèrent fortement que l’humanité sera beaucoup plus consciente d’éventuelles catastrophes. Afin de clarifier ces points, le présent document examinera d’abord comment nos idées actuelles dans ces domaines nous conduit à ne pas attendre le Grand Silence, et examinera ensuite une variété de révisions possibles que nous pourrions envisager.

La vie colonisera

Jusqu’à présent, la vie sur Terre semble avoir adapté sa technologie pour remplir chaque niche écologique qu’elle pouvait. Des populations et espèces auparavant stables ont constamment augmenté dans les frontières nouvellement ouvertes. Toutes les formes de vie semblent avoir connu une “phase de dispersion” pour encourager la colonisation, avec des mutations non-triviales et des mélanges sexuels permettant l’exploration de nouvelles technologies

\[Tipler 80\]

De même, l’humanité a continué à progresser technologiquement, et à remplir de nouvelles niches géographiques et économiques lorsque c’est devenu technologiquement faisable. Par exemple, alors que la Chine impériale s’était fermée à l’exploration pour un temps, d’autres peuples concurrents comme les Européens en ont profité pour remplir l’espace.

Ce phénomène est facile à comprendre dans une perspective évolutive. En général, il n’y a besoin que de quelques individus d’une même espèce pour tenter de combler une niche écologique, même si toutes les autres formes de vie n’y sont pas intéressées. Les mutations qui encouragent de tels essais peuvent être richement récompensées. De même, nous nous attendons à ce que la compétition interne entre notre propre descendance continue à progresser technologiquement et à occuper de nouvelles niches à mesure qu’elles deviennent technologiquement et économiquement accessibles.

La colonisation a été une expérience cohérente avec la vie sur Terre sur le long terme, et notre compréhension actuelle des systèmes sociaux humains suggère cela va continuer. Bien que les humains évoluent dans une combinaison complexe et co-évolutive de systèmes organisationnels, culturels, et génétiques, tous ces systèmes montrent des tendances à long terme à utiliser des ressources en faveur de la reproduction.

Ainsi, il faut s’attendre à ce que, lorsque le voyage spatial sera possible, certains de nos descendants essayeront de coloniser les planètes pour commencer, puis les étoiles, et enfin d’autres galaxies. Et nous devrions nous attendre à une telle expansion, même si la plupart de nos descendants se contenteront de regarder leur nombril, de craindre la concurrence des colons

\[Benford 81\]

, d’avoir peur du contact avec des extraterrestres et de vouloir préserver l’univers dans son état naturel. Au moins, nous devrions nous attendre à ceci aussi longtemps qu’une société a suffisamment de compétition interne pour permettre à assez de ses membres d’avoir et de promouvoir d’autres points de vue. Après tout, les nombrilistes accros à la réalité virtuelle pourraient en vouloir plus, plus de masse et d’énergie (de pure) pour construire et faire fonctionner des ordinateurs plus puissants, et devraient vouloir s’étendre pour atténuer les catastrophes locales

\[Zuckerman 85\]

Un million d’années est une période courte à l’échelle cosmique, mais elle est plus que suffisante pour qu’un taux de croissance de la population anecdotique (> .001% / an.) submerge les limites physiques fondamentales sur la puissance de calcul disponible dans tout l’univers observable

\[Zaslavskii 96\]

. Ceci demeure vrai même en utilisant les trous noirs pour la néguentropie et des ordinateurs quantiques pour les calculs, dont chacun élève au carré les ressources disponibles par rapport aux approches standard. Ainsi, nous avons de bonnes raisons de partir de l’idée que toutes les ressources inutilisées seront colonisées sur des échelles de temps cosmologiques, même si nous trouvions d’autres civilisations avec qui communiquer ou vers lesquelles nous “téléporter”

\[Scheffer 94\]

"Filter Dregs", une BD en ligne sur le thème du Grand Filtre (cliquer pour y accéder)

La théorie évolutionniste suggère même

\[Hansson et Stuart 90\]

que la pression de la concurrence entre les colons devrait encourager à maximiser le taux de croissance économique pour que ceux qui voyagent trop lentement, s’attardent trop longtemps ou choisissent de ne pas se reproduire

\[Stephenson 79\]

soient dépassés par les autres. Des sondes de plus en plus rapides et prenant de plus en plus de risques doivent être lancées de plus en plus loin pour avoir une chance d’être le premier à coloniser un vaste territoire vierge.

Techniquement, une telle colonisation de l’espace semble possible, même si c’est bien au-delà de nos capacités actuelles étant donné que nous pouvons d’ores et déjà envisager les technologies requises. Des vaisseaux interstellaires autonomes lents seraient seraient à peu près faisables maintenant si nous étions assez riches pour les construire. Et des sondes rapides de moins d’un kilogramme

\[Forward 85,87\]

auto-reproductrices

\[Tipler80\]

basées sur les

\[Drexler 92b\]

dotées d’intelligence (artificielle ou

\[Hanson 94\]

) semblent possibles d’ici quelques siècles.

Il n’y a pas de limite évidente à la vitesse d’un vaisseau spatial (autre que celle de la lumière) si l’on dispose des ressources suffisantes. Et avec un contrôle total (nanotechnologique) de la structure atomique de la matière

\[Drexler 92a\]

, les colons seront principalement intéressés par les atomes et la néguentropie qu’ils pourront extraire d’un site de colonisation

\[Dyson 66,79\]

, ainsi que par la commodité de son emplacement.

Le Point de Donnée

Par conséquent, pendant le prochain million d’années (au plus), nos descendants pourraient avoir une chance envisageable (supérieure à un pour mille) d’atteindre un “point explosif” d’où ils s’étendront vers l’extérieur à une vitesse proche de celle de la lumière, pour coloniser notre galaxie, puis l’univers, en écrasant toute forme de vie moins développée sur son chemin. Le voyage à impliquerait une expansion encore plus rapide.

Nous nous attendons à ce qu’une telle explosion comble toutes les niches disponibles contenant des ressources massiques ou néguentropiques utilisables. Et même si la plupart des précieuses ressources sont situées entre les étoiles ou aux centres galactiques, nous devons nous attendre à ce que certains de nos descendants fassent usage de la plupart de la matière et des ressources énergétiques qu’ils pourront économiquement atteindre, y compris celles situées dans des systèmes solaires “marginaux” comme le nôtre et ceux proches du nôtre.

Une fois qu’une telle explosion dépasse l’échelle où une catastrophe unique comme une supernova pourrait la détruire, elle peut devenir une explosion “durable” de vie avancée qui ne peut être stoppée que par une autre explosion de vie avancée similaire. Après cela, si une catastrophe détruit une colonie établie de longue date, d’autres colons devraient bientôt revenir réessayer.

Sans voyages supraluminiques imposant une conformité, nous ne devrions pas être surpris par une grande diversité entre les différentes parties d’une explosion, et plus encore entre explosions différentes

\[Hoerner 78\]

. On s’attendra par exemple à différentes cultures, différentes langues, et de légères modifications du corps. Nous nous attendons cependant à une beaucoup moins grande diversité, en ce qui concerne les choix qui conduiraient une civilisation ou une entité à un fort désavantage concurrentiel en matière de reproduction.

Par exemple, si l’on peut imaginer des sondes prédatrices envoyés pour rechercher et détruire d’autres formes de vie

\[Brin 83\]

, il est plus difficile de comprendre pourquoi de telles sondes ne coloniseraient pas de manière agressive les systèmes qu’elles ont visités, si une telle colonisation était peu coûteuse. Une colonisation agressive donnerait aux sondes la possibilité de se multiplier, et d’interdire l’accès aux ressources par des compétiteurs. Si cet effort de colonisation pouvait cacher ses origines à ceux qui pourraient exercer des représailles, qu’y aurait-il à perdre?

De même, si certains groupes pourraient vraisemblablement laisser certains endroits “en jachère” comme “réserves naturelles” génératrices d’information

\[Fogg 87\]

, il est beaucoup plus difficile d’imaginer que la majorité des lieux serait ainsi préservée. Il devrait y avoir des des rendements décroissants à ces informations, et les groupes qui utilisent plus de leurs ressources devrait avoir un avantage concurrentiel. Et étant donné l’immensité de l’espace, des ressources substantielles devraient être utilisées pour empêcher des “braconniers” de se glisser dans une telle réserve pour la coloniser.

Enfin, nous nous attendons à ce que la vie avancée perturbe sensiblement les lieux qu’elle colonise. Chaque fois que les systèmes naturels ne sont pas idéalement structurés pour les besoins des colons, nous nous attendons à ce que des changements soient apportés. Et à moins que les structures idéales imitent toujours étroitement les apparences naturelles ou soient effectivement invisibles, nous nous attendons à ce que la vie avancée produise des changements visibles.

Par exemple, il suffit d’une petite quantité de déchets nucléaires déversés sur une planète pour changer visiblement son spectre

\[Whitmire & Wright 80.\]

Et une civilisation pourrait convertir assez d’astéroïdes d’une étoile en collecteurs d’énergie solaire orbitaux pour recueillir une fraction substantielle de cette production stellaire, et ainsi modifier sensiblement l’apparence spectrale, temporelle et spatiale de l’étoile. Les colons les plus avancés pourraient même démonter des étoiles

\[Criswell 85\]

ou les enfermer dans des en moins d’un million d’années après leur arrivée. Des galaxies pourraient même être complètement restructurées

\[Dyson 66\]

Si une telle vie avancée avait déjà substantiellement colonisé notre planète, nous le saurions. Nous saurions également savoir si elle avait restructuré une grande partie de la ceinture d’astéroïdes de notre système solaire (bien que de plus petites colonies pourrait être difficile à détecter

\[Papagiannis 78\]

). Et elle n’a certainement pas démonté Jupiter ou notre Soleil. Nous devrions même être au courant si elle avait agressivement colonisé des étoiles proches mais nous avaient conservés comme “réserve naturelle”.

Notre planète et notre système solaire, cependant, ne semblent pas substantiellement colonisés par une forme compétitive de vie avancée venue des étoiles, ni rien d’autre que ce que nous voyons. Au contraire, nous avons expliqué avec beaucoup de succès le comportement de notre planète et du système solaire, des étoiles à proximité, de notre galaxie et même d’autres galaxies par de simples processus physiques “morts” plutôt que par les processus complexes et finalistes de la vie avancée. Compte tenu de la similitude de notre galaxie avec les galaxies proches, il est même difficile de voir comment notre galaxie toute entière pourrait être une “réserve naturelle” parmi des galaxies sensiblement restructurées.

Ces considérations suggèrent fortement qu’aucune civilisation de l’univers passé n’a atteint un tel “point explosif”, à devenir la source d’une expansion à vitesse de la lumière par une colonisation en profondeur. (C’est-à-dire, aucune civilisation dans le d’un million d’années pour nous, voir l’ ci-dessous. Beaucoup de conséquences découlent de ce “point de donnée” unique

\[Hart 75, Tipler 80\]

Le Grand Filtre

Pensez à notre meilleure idée du chemin évolutionniste vers l’explosion qui conduit à une colonisation visible de la plupart de l’univers visible :

Le bon système stellaire, contenant des molécules organiques
Quelque chose d’auto-reproductif (par exemple, l’ \[acide ribonucléique|ARN\]])
Un simple organisme unicellulaire ( )
Des unicellulaires complexes ( et )
La reproduction sexuée
Organismes multicellulaires
Animaux utilisant des outils grâce à leur gros cerveau
Où nous en sommes maintenant
Explosion colonisatrice

(Cette liste d’étapes n’est pas censée être complète.) Le Grand Silence implique que l’un ou plusieurs de ces étapes sont très improbables; il y a un “Grand Filtre” le long du chemin entre les choses inertes et la vie explosive. La grande majorité vaste des choses qui commencent le long de ce chemin n’arrivent pas au bout.En fait, jusqu’à présent, rien parmi les milliards de milliards d’étoiles dans notre univers passé n’a parcouru l’entier du chemin. (Il se peut bien sûr qu’une telle explosion ait lieu en dehors de notre cône de lumière

\[Wesson 90\]

Le fait que notre univers semble fondamentalement mort suggère qu’il est très très difficile à une vie durable et avancée de s’établir. Et si il existait d’autres voies radicalement différentes à l’expansion de vie durable

\[Shapiro & Feinberg 82\]

, ça ne ferait qu’aggraver le problème, ce qui implique que le filtre le long de notre chemin doit être encore plus large.

Une histoire est fausse.

Les biologistes d’autres scientifiques ont travaillé dur pendant longtemps pour fournir des explications plausibles à chacune des étapes de l’évolution énumérés ci-dessus, explications qui ne rendent aucune étape particulièrement improbable. Des modèles plausibles ont été proposés sur la façon dont l’ARN a évolué pour se reproduire, comment de simples cellules (procaryote) se sont développées autour de lui, (eucaryotes), comment les cellules se sont réunies en organismes, comment le cerveau et les mains évolué à partir de simples mécanismes de contrôle, et comment notre cerveau et nos mains ont conduit à l’utilisation des outils et à la génération de scénarios qui nous ont menés là où nous en sommes aujourd’hui.

Ensemble, ces explications plausibles ont convaincu d’innombrables équipes de construire des estimations relativement élevés de la probabilité qu’une quelconque planète finisse par produire une vie intelligente comme la nôtre par des estimations relativement faibles de chaque facteur de filtre dans la célèbre “ ”.

De même, les “optimistes technologiques” ont utilisé des tendances économiques standard et notre compréhension des processus évolutifs pour soutenir la plausibilité de l’histoire mentionnée ci-dessus, selon laquelle nos descendants ont une bonne chance de coloniser notre système solaire, puis, au moyen de technologies de voyages spatiaux plus en plus rapides et fiables, coloniser d’autres étoiles et galaxies. Si c’est le cas, nos descendants ont une chance raisonnable d’atteindre le “point explosif” dans un laps de temps cosmologiquement court (disons un million d’années).

Bien sûr, beaucoup de gens ne considèrent pas ce scénario comme particulièrement “optimiste”; ils préféreraient que nos descendants choisissent une voie plus stable, moins susceptibles de “troubler l’univers”. Mais je vais continuer à utiliser le mot “optimiste” pour décrire ce scénario, parce que même les fanatiques de la stabilité devraient être préoccupés par les implications d’une humanité ne vivant pas assez longtemps ou n’étant pas assez libre pour avoir même une chance sur un million par exemple, qu’un seul de nos descendants puisse s’échapper et coloniser l’espace. Il semble que tout scénario raisonnablement non pessimiste comporterait une chance non négligeable qu’au moins certains de nos descendants puisse choisir la voie explosive au cours du prochain million d’années.

Bien que toutes ces histoires aient un minimum de plausibilité, notre principal “point de donnée” implique qu’au moins une de ces histoires plausibles est fausse : une ou plusieurs de ces étapes sont beaucoup plus improbables qu’elles n’en ont l’air. Si c’était l’une de nos étapes passées, comme le développement d’un unicellulaire, alors il ne faut pas s’attendre à voir une autre forme de vie ayant évolué indépendamment à moins de quelques milliards d’années-lumière de nous. Mais s’il s’agit d’une étape entre maintenant et le choix d’exploser qui est très improbable, nous devrions craindre pour notre avenir. À tout le moins, notre potentiel serait beaucoup moins élevé qu’il n’y paraît. L’optimisme (tel que défini ici) en ce qui concerne notre avenir est directement opposé à l’optimisme quant à la facilité des précédentes étapes de l’évolution. Dans la mesure où ces succès étaient faciles, notre incapacité future à exploser est presque certaine.

Notez que cette source d’inquiétude repose sur une base différente de celle des simples arguments statistiques de Gott

\[Gott 93\]

et Leslie

\[Leslie 96\]

selon lesquels, toutes choses étant égales par ailleurs, il ne faut pas s’attendre à ce qu’il y ait beaucoup plus d’humains à l’avenir que ce qu’il y en a eu dans le passé. Bien que ces arguments ne doivent pas être ignorés, leur force dépend beaucoup des hypothèses auxiliaires que l’on fait sur d’autres informations pertinentes. En revanche, la conclusion selon laquelle le Grand Filtre est très grand est relativement insensible à d’autres hypothèses.

Il importe de savoir qui a tort

Un optimisme rationnel quant à notre avenir n’est donc possible que dans la mesure où nous pouvons trouver de précédentes étapes évolutives qui soient vraisemblablement plus improbables qu’elles n’y paraissent. Inversement, sans telles découvertes, nous devons envisager la possibilité que nous avons encore à traverser une partie substantielle du Grand Filtre. Si c’est le cas, alors nos perspectives sont sombres, mais connaître ce fait peut au moins nous aider à améliorer nos chances.

Par exemple, si nos perspectives s’avéraient sombres nous devrions prendre particulièrement au sérieux les scénarios plausibles, comme une guerre nucléaire ou une catastrophe écologique, qui pourraient conduire à notre incapacité future d’exploser à travers l’univers. Une longue liste de tels sujets de préoccupation peut être trouvée dans

\[Leslie 96\]

. Notre point de donnée principal, le Grand Silence, nous dit qu’au moins un de ces scénarios est beaucoup plus probable qu’il n’y paraît.

Avec un tel avertissement en main nous pourrions par exemple prendre des précautions supplémentaires pour protéger nos écosystèmes, peut-être même à un coût considérable pour notre croissance économique. Nous pourrions même être particulièrement prudents en ce qui concerne la possibilité de détruire le monde par des expériences de physique. Et nous pourrions accorder une priorité bien plus élevée à des projets comme Biosphère 2, qui pourraient permettre à une partie de l’humanité de survivre à un grand désastre.

Pour savoir si un tel sacrifice est nécessaire, l’humanité ferait bien d’étudier tout ce domaine avec beaucoup plus de soin, compte tenu de toutes les explications plausibles du Grand Filtre. Pour encourager ces études, le reste de cet article tentera d’examiner l’état actuel de nos connaissances, en considérant tour à tour les différentes possibilités sur qui a peut-être tort, et les divers types d’indices qui pourraient clarifier la question.

Reconsidérer la biologie

Tout d’abord, examinons et reconsidérons nos connaissances en biologie, en gardant un œil sur les précédentes étapes de l’évolution qui pourraient être plus improbables qu’elles ne semblent.

Beaucoup d’hypothèses théoriques ont été proposées pour rendre diverses étapes de l’évolution relativement probables, du moins sur le long terme. Étant donné la complexité du sujet, cependant, ces hypothèses sont , de manière compréhensible, sommaires. Ainsi, la façon simpliste selon laquelle ces théories pourraient être fausses serait d’avoir ignoré certains facteurs et éléments importants. En règle générale, les modèles simples plausibles ne parviennent bien souvent pas à capturer l’essence de phénomènes complexes.

Il convient également de noter que de nombreux biologistes s’attendent à un grand filtre, et non un petit, entre la matière inerte et la vie intelligente utilisant des outils comme la nôtre. Ils se sont plaints que les astronomes qui estiment les facteurs de l’équation de Drake ne connaissent pas suffisamment la biologie, et ils notent en particulier que l’utilisation généralisée d’outils comme on en voit chez les humains n’est apparue qu’une seule fois, et pourrait être un accident très peu probable de l’évolution

\[Simpson 64, Mayr 85,95\]

Dans tous les cas, il s’avère que l’idée même qu’une partie significative du Grand Filtre réside dans notre évolution passée a des implications importantes qui peuvent nous aider à évaluer cette hypothèse

\[Carter 83, Hanson 96\]

Tout d’abord, distinguons deux types différents d’étapes évolutives. Appelons “discrète” une étape évolutive qui doit réussir dans un laps de temps donné, un échec impliquant un échec définitif , pour toujours. Par exemple, si un certain type de système solaire est requis, alors le succès ne peut se produire ici que si un tel système solaire se forme. D’autre part, appelons, “essais et erreurs” une étape qui ressemble à une recherche d’un optimum dans un terrain presque plat, où l’échec d’aujourd’hui n’affecte pas beaucoup les chances d’un succès demain. Les implications principales du Grand Filtre concernent les étapes du type “essais et erreurs”.

Considérons une situation où un certain nombre d’étapes “essais et erreurs” doivent être effectuées dans un certain ordre et dans une certaine fenêtre temporelle. Autrement dit, à chaque étape il y a une certaine probabilité uniforme par unité de temps d’achever cette étape, étant donné que l’étape précédente a été passée. Si la probabilité de terminer toutes les étapes pendant la fenêtre temporelle est faible, il s’avère que dans les cas où toutes les étapes ont été franchies, le temps moyen pour terminer chaque étape difficile n’est pas corrélé à la difficulté de l’étape!

Par exemple, disons que vous avez une heure pour ouvrir par “essais et erreurs” cinq cadenas à numéros à respectivement 1,2,3,4,5 rangées de 10 chiffres. Le temps moyen d’ouverture des cadenas serait respectivement de 0.01, .01, .1, 1, 10, et 100 heures. Alors, en considérant seulement les rares cas où vous avez ouvert les 5 cadenas en 1 heure, le temps moyen d’ouverture des 2 premiers serait .0096 et .075 respectivement, proches des temps attendus de 0.01 et 0.1 heure. Le temps moyen pour ouvrir le troisième cadenas serait cependant de 0,20 heures, et le temps moyen pour l’ouverture des deux derniers serait de 0.24 heure. Ce qui signifie que, étant donné un succès final, toutes les étapes difficiles, aussi difficiles qu’elles soient, prennent à peu près le même temps, alors que les étapes faciles prennent à peu près le temps attendu (voir ) Et toutes ces durées d’étapes (ainsi que le reste du temps) suivent approximativement une distribution exponentielle, avec un écart type d’au moins 76% de la moyenne. (Les modèles où la durée de la fenêtre temporelle est également aléatoire donnent des résultats similaires.)

Nous pouvons appliquer ce modèle à l’évolution de la vie sur Terre, en examinant les fossiles pour découvrir que les innovations majeures sont à peu près équidistantes. Une telle analyse peut compléter d’autres recherches pour trouver les étapes intrinsèquement difficiles, nécessaires et utiles dans l’histoire de l’évolution, comme l’ont tenté

\[Barrow et Tipler 86\]

Les archives fossiles montrent environ cinq périodes à peu près équidistantes entre les grands changements évolutifs depuis la Terre s’est formée

\[Schopf 92, Skelton 93\]

. Plus précisément, les premiers fossiles clairs d’unicellulaires datent de 0,9 milliards années après que la Terre se soit refroidie (il y a 4,5 milliards d’années), bien que d’autres indices suggèrent que la vie soit apparue après 0,5 milliards années déjà

\[Balter 96\]

). Les plus anciens unicellulaires complexes fossiles (apparemment eucaryotes) apparaissent environ 2,0 milliards d’années après cette première étape. 0,8 milliards années plus tard, le rythme de l’évolution accélère de façon spectaculaire, peut-être avec l’invention du sexe

\[Schopf 95\]

, puis 0,5 milliards années plus tard, nous voyons les premiers fossiles importants de la vie multicellulaire

\[Knoll 95\]

. Enfin,0,6 milliards années de plus nous emmènent là où nous en sommes aujourd’hui.

Bien que ces périodes ne soient pas exactement égales, elles sont à peu près compatibles avec la distribution (environ exponentielle) des durées entre les étapes difficiles prévues par le modèle d’ “essais et erreurs” ci-dessus. Certaines complications et mises en garde doivent cependant être considérées.

Tout d’abord, en supposant que la première étape se soit passée sur Terre, tout ce que nous savons vraiment est qu’il a dû se passer quelque temps entre le moment où la planète s’est refroidie suffisamment pour accueillir la vie et l’âge des plus anciens fossiles, qui se trouvent également être les plus anciennes roches connues où il était possible de voir de tels fossiles. Ainsi, tout ce que nous pouvons dire, c’est que cette première étape a pris entre 0,0 et environ 0,5 milliards d’années. Et puisque l’environnement de la Terre primitive était inhabituel, il peut y avoir eu une fenêtre spéciale d’opportunité pendant laquelle plusieurs étapes “discrètes” ont eu lieu.

Deuxièmement, l’apparition des premiers fossiles d’unicellulaires complexes correspond de près à la transition de la Terre vers une atmosphère dominée par l’oxygène, une transition qui semble avoir attendu la lente oxydation du fer des océans. Comme les eucaryotes ont besoin d’oxygène pour respirer, ils n’auraient probablement pas pu se répandre avant ce point. Donc, une difficile étape “essais et erreurs” n’a probablement pas eu lieu à cette époque. Une ou plusieurs étapes difficiles ont pu avoir lieu avant, mais dans des populations trop petites pour apparaître dans les archives fossiles. Le “potentiel” créé par ces étapes difficiles a pu avoir besoin d’un changement de l’environnement afin de “fleurir”.

Troisièmement, la fameuse explosion cambrienne d’il y a environ 0,6 milliards d’années a également coïncidé avec des modifications indépendantes de l’environnement, tels que la rupture d’un super-continent et la fin de la pire glaciation de la Terre. Si nous pensons aux évènements environnementaux comme étant aléatoires, nous pouvons modéliser ceci comme une double étape biologique / environnementale difficile : une étape biologique difficile a d’abord créé un potentiel, potentiel qui n’a pu être réalisé qu’après une étape difficile environnementale compatible ultérieure.

Enfin, la taille du cerveau par rapport à la taille du corps a augmenté régulièrement chez les mammifères et les oiseaux depuis l’extinction massive d’il y a 65 millions d’années (très probablement causée par un évènement extérieur comme un astéroïde) qui a éliminé la concurrence des dinosaures

\[Russell 83, Jerison 91\]

. Ainsi, si de grands cerveaux étaient l’étape difficile la plus récente, cette étape devrait être placée il y a environ 0,3 milliards années là où l’on retrouve l’ancêtre commun le plus récent des mammifères et des oiseaux, peu après l’invention de l’œuf (ce qui a permis aux animaux de coloniser la terre)

\[Ostrom 92\]

. Sinon, peut-être que la plus récente étape difficile a été le développement d’un langage potentiel chez les mammifères et non chez les oiseaux, un potentiel qui n’a pas été exploité jusqu’à ce que les cerveaux deviennent suffisamment grands. (Mayr semble penser que les oiseaux n’étaient pas à la hauteur de la tâche

\[Mayr 85\]

En rassemblant tout ceci, une meilleure estimation des étapes difficiles serait la suivante. Premièrement, une ou plusieurs étapes difficiles eurent lieu dans les premières 0,5 milliards d’années après que la Terre ait refroidi. Puis zéro ou plus étapes difficiles eurent lieu en attendant que le fer de l’océan s’oxyde. Ensuite, une ou plusieurs difficiles ont eu lieu au cours des prochaines 0,8 milliards d’années, la dernière (peut-être l’invention du sexe ou celle des cellules archées) ayant finalement libéré le potentiel d’affecter le registre fossile il y a environ 1,2 milliards d’années.

Une double étale biologique / environnementale a alors eu lieu au cours des 0,5 milliard d’années suivantes pour répandre la vie multicellulaire puis, 0,3 milliard d’années plus tard, l’étape difficile de l’invention de l’œuf amniotique eut lieu. Enfin, au cours des dernières 0,3 milliard d’années, il n’y a eu soit aucune étape difficile et la génération continue de nouvelles possibilités, soit y a eu une étape difficile simple ou double, quelque chose comme l’invention d’un potentiel de langage des mammifères, qui a nécessité un évènement aléatoire (mais peut-être pas rare) de l’environnement il y a 65 millions d’années pour commencer à être libéré.

Un durée typique d’environ 0,3 milliards années entre étapes difficiles semble correspondre simplement à ces données. Et avec cette correspondance, il est alors naturel d’estimer à qu’une étape difficile a eu lieu au début de la vie, puis entre zéro et huit étapes jusqu’à la complexité, deux à trois étapes jusqu’au sexe, une double étape à la société, une étape berceau unique, et peut-être une étape finale jusqu’au langage. Dans l’ensemble, nous pouvons estimer grossièrement le total des étapes difficiles entre sept et neuf.

Ce modèle suggère un certain nombre de prédictions qui peuvent aider à le confirmer ou l’infirmer. Par exemple, ce modèle prédit que le temps restant jusqu’à ce que la fenêtre d’opportunité pour la vie sur Terre se ferme est d’environ 0,3 milliards années

\[Carter 83\]

. Ce modèle pourrait donc être confirmé par l’analyse astronomique pour ce qui concerne durées moyennes jusqu’à ce que la Terre subisse un effet de serre galopant, une glaciation irréversible, une trop forte teneur en oxygène pour la vie terrestre puisse persister, une grave instabilité du Soleil, une supernova proche, un énorme impact d’astéroïde ou une autre catastrophe liée au voyage du soleil à travers la galaxie

\[Barrow et Tipler 86, Leslie 96\]

Ce modèle implique également que, comme certaines étapes de l’évolution ont duré suffisamment longtemps, le temps réellement mis n’indique pas la difficulté des étapes. Ainsi, nous devrons utiliser d’autres indices pour trouver les étapes les plus difficiles parmi les difficiles. Enfin, ce modèle suggère fortement que nos ancêtres ont traversé au plus une étape “essais et erreurs” pendant les cent derniers millions d’années. Cette dernière étape peut cependant avoir nécessité une conjonction spéciale d’éléments, tels que de grands cerveaux et de bonnes mains apparaissant chez le même animal en même temps. (Ces prédictions supplémentaires de ce modèle n’ont pas été publiés ailleurs à ma connaissance.)

A ces environ neuf étapes biologiques difficiles nous pourrions ajouter deux autres étapes discrètes (aléatoires, mais pas du type “essais et erreurs”): une étape initiale pour que la bonne sorte de planète orbite autour du bon type de soleil, et une étape finale où l’humanité réussit, ou se détruit prochainement. Ensemble, ces onze étapes pourrait expliquer le Grand Filtre si la moyenne (logarithmique) de chaque filtre variait au moins d’un facteur cent. Autrement dit, il pourrait y avoir en moyenne, soit une chance d’un pour cent de passer une étape discrète, ou un temps attendu de 30 milliards d’années pour terminer une étape “essais et erreurs”.Evidemment, le Grand Filtre n’a pas besoin d’être réparti uniformément entre ces étapes; seule la question insidieuse de la proportion du filtre qui reste dans la dernière étape motive notre analyse.

L’indice récent de vie unicellulaire sur Mars

\[McKay. al. 96\]

est pertinente pour reconsidérer les étapes préalables à la vie unicellulaire. S’il y a vraiment eu de la vie unicellulaire au début de l’histoire de Mars, et si nous trouvons qu’elle était assez différente pour impliquer qu’elle ait probablement évolué indépendamment de la vie sur Terre, et à moins que la Terre et Mars aient partagé le même environnement inhabituel, l’étape totale depuis “matière inerte autour du bon soleil” jusqu’à “unicellulaires” doit être assez facile. Un optimisme futur pourrait alors être fondé sur d’autres étapes antérieures.

Si la vie a évolué sur une de ces planètes, et a été propagée à l’autre via une panspermie locale, alors nous n’en savons pas beaucoup plus qu’auparavant. Mais si la vie unicellulaire a commencé avant notre système solaire, et s’est répandue ici via un panspermie plus large

\[Crick 73, Weber & Greenberg\]

, alors ça pourrait aider. Il pourrait alors y avoir eu beaucoup plus d’étapes difficiles par “essais et erreurs"prenant peut-être dix milliards d’années. Cela semble particulièrement plausible étant donné la complexité étonnante de la vie primitive que nous voyons, et que cette vie ait survécu pratiquement inchangée jusqu’à ce jour.

Ce scénario de panspermie large permet aussi aux étapes antérieures à la vie unicellulaire d’être plus improbables dans une région donnée de l’espace, mais au prix de rendre l’étape suivante d’autant plus probable en offrant davantage d’endroits d’où commencer. Une panspermie large d’unicellulaires complexes pourrait également être possible mais semble moins probable étant donné que de telles formes de vie semblent moins robustes face aux environnements extrêmes, et davantage ajustées à l’environnement terrestre

\[Crick 81\]

Prometheus : un film décevant sur de bonnes idées…

Des signaux radio émis par des intelligences extraterrestres serait bien sûr des informations riches sur sur la taille complète du filtre jusqu’au point où ces signaux sont possibles. Non seulement cette information aiderait à cerner nos hypothèses biologiques, mais ce serait apparemment aussi de mauvaises nouvelles pour notre avenir explosif. Et plus l’origine de ces signaux serait proche, pire ce serait (voir cependant la discussion sur l’ “ ” ci-dessous). Inversement, des résultats négatifs serait de bonnes nouvelles, et cette perspective devrait encourager de telles recherches. Notez que ceci est le contraire de la justification habituellement offerte par , qui soulignent habituellement la valeur des informations que les extraterrestres pourraient nous envoyer.

La recherche sur SETI et l’évolution de la vie fait bien plus que satisfaire la curiosité intellectuelle : elle nous offre de l’information unique à long terme quant à l’avenir de l’humanité.

Reconsidérer l’astrophysique

Il y a aussi plusieurs façons dont nous pourrions reconsidérer notre compréhension de la physique et de l’astronomie pour aider à expliquer le Grand Filtre.

Une possibilité est que le voyage spatial et la colonisation rapide des étoiles et des galaxies est beaucoup plus difficile qu’il n’y paraît, et en pratique impossible, même pour des machines nanotechnologiques intelligentes. Le milieu interstellaire, par exemple, pourrait être beaucoup plus sévère que nous l’imaginons. Cela donne à penser que nous avons de bonnes chances de survivre, mais peu de quitter notre système solaire à une vitesse importante. Plus la vitesse maximale est faible, moins le Grand Filtre doit être expliqué.

Une autre possibilité est que l’univers est beaucoup plus petit que l’on croit, peut-être en raison d’une topologie non triviale, de sorte que notre cône de lumière passé contient beaucoup moins qu’il n’y paraît. Cela permettrait également de réduire la partie du Grand Filtre devant être expliquée.

Peut-être l’alternative physique la plus optimiste est qu’il serait relativement facile de créer de “bébé-univers” locaux de masse et de néguentropie illimitées, et que le processus de faire ceci très régulièrement empêche les colons spatiaux ordinaires de s’échapper de la zone, peut-être par l’intermédiaire d’une explosion de supernova locale. La portion du Grand Filtre que ceci pourrait expliquer ne dépendrait que de la régularité avec laquelle ces évasions de colons sont empêchées.

Il y a aussi trois alternatives astrophysiques “sauvant les apparences stellaires” qui pourrait expliquer pourquoi un univers apparemment mort serait réellement vivant, notre système étant un “zoo” isolé

\[Ball 73\]

Tout d’abord, l’ingénierie d’envergure comme les capteurs solaires en orbite faits à partir d’astéroïdes, les sphères de Dyson, et le démontage stellaire pourraient être impossibles en pratique, ce qui expliquerait pourquoi les étoiles proches ont l’air si naturelles. Deuxièmement, les structures qui utilisent le mieux ces ressources pourraient parvenir presque toujours à préserver les spectres naturels et d’autres apparences. Troisièmement, notre compréhension de l’astrophysique pourrait juste être fausse, de façon que les étoiles et les galaxies apparemment mortes qui nous entourent sont en réalité bien vivantes.

Encore une autre possibilité est que la vie avancée colonise principalement la “ ", laissant en friche les étoiles et la matière ordinaire que nous voyons. Ce scénario exigerait une version plus étendue de l’hypothèse du “zoo social” que j’appelle “zoo commun”, discutée ci-dessous.

Notre compréhension de la matière noire en tant que simple matière inerte progresse rapidement, et pourrait aider à confirmer ou infirmer cette possibilité. De récentes observations de

\[Bennett, et al. al. 96\]

indiquent que près de la moitié (et peut-être la totalité) de la matière noire dans notre halo galactique est constituée d’objets entre une masse solaire et un dixième de masse solaire, et relativement peu de dans la gamme en dessous jusqu’à la taille de la Terre. Le plus petit objet indépendant déjà , dans cette gamme est une naine brune de la masse de 20 à 50 masses de Jupiter qui a un spectre similaire à celui de Jupiter

\[Savage, Sahli, & Villard 95\]

, ce qui est compréhensible.

Repenser les théories sociales

Personnellement, je pense que la plus grande partie du Grand Filtre est susceptible d’être expliquée par les étapes dont je pense que nous comprenons le moins : les étapes de l’évolution biologique de la vie et de l’intelligence. Cependant, de nombreux spécialistes des sciences physiques se concentrent sur l’explication du filtre par les domaines dont ils semblent penser que nous comprenons le moins: les sciences sociales.

Les astronomes Sagan et Newman, par exemple, affirment que ce nous allons soit nous auto-détruire avec des armes nucléaires, soit apprendre à “vivre avec les autres groupes dans le respect mutuel” en perdant “nos prédispositions propres à la territorialité et l’agression. … Cette adaptation doit s’appliquer … avec une très grande précision, à … chaque individu de la civilisation” afin que nous devenions “moins susceptibles de nous engager dans un impérialisme galactique agressif.”

\[Sagan & Newman\]

De même, Papagiannis affirme que “ceux qui parviennent à surmonter leurs tendances innées vers la croissance matérielle continue de matière et la remplacent par des objectifs non-matériels seront les seuls à survivre à cette crise”, ce qui implique une galaxie “peuplé de civilisations stables sur le plan éthique et spirituel.”

\[Papagiannis 84\]

. Et Stephenson affirme que “Pour une intelligence véritablement avancée, la recherche de la qualité plutôt que de la quantité redondante serait primordiale.”

\[Stephenson 82\]

Maintenant, bien sûr que si une fraction substantielle des civilisations suivait de tels scénarios, ces théories pourraient expliquer une petite partie du Grand Filtre. Mais pour expliquer une partie substantielle du Grand Filtre, de tels scénarios devraient découler de situations telles que la nôtre avec une très grande fiabilité. Bien que cela soit logiquement possible, ces auteurs ne proposent aucune raison de s’attendre à une telle situation. Ces théories ressemblent donc plus à des vœux pieux qu’à des tentatives sérieuses d’expliquer le phénomène à l’aide de notre meilleure compréhension des sciences sociales.

Au contraire, alors que l’on s’attend à ce que des groupes temporairement puissants aient une plus forte tendance à la colonisation et à l’agressivité au combat, la vérification de ceci montre qu’il n’y a pas de corrélation connue entre ces facteurs, ni aucune raison théorique connue de s’attendre à une telle corrélation. Et même si un évènement ponctuel avait sélectionné une faible tendance colonisatrice, nous nous attendons à ce que de plus fortes tendances soient finalement re-sélectionnées si la variation était encore permise.

Les sociologues ont de bonnes raisons de s’attendre à ce que des populations en concurrence remplissent à la fois de nouvelles niches, et se détournent de guerres ayant de graves conséquences, et des sociologues qui ont étudié le sujet ont prévu de substantielle migrations interstellaires

\[Finney & Jones 85\]

Compte tenu de la confusion que ce sujet semble produire, il semble utile de mentionner qu’il ne faut pas mettre de grands espoirs sur l’idée que, puisque que nous avons le contrôle sur les processus génétiques, l’intelligence peut se libérer d’ “impératifs biologiques” et choisir de nouveaux buts. La mauvaise herbe ne colonise pas parce qu’elle a le but d’atteindre un impératif biologique. Les organismes biologiques ont toujours été libres de poursuivre leur but quel qu’il soit, et d’en inventer de nouveaux. Le fait est qu’en général les créatures dont les objectifs mènent à une reproduction maximale finissent par dominer l’avenir.

De même, le contrôle de l’homme sur la génétique va changer la façon dont la variation est codée, et accélérer considérablement le processus de variation, mais il ne va pas laisser l’homme échapper au processus évolutionnaire de base : la variation et la sélection. Éviter de ce processus exigerait un contrôle global de la reproduction, ce qui implique au moins qu’un gouvernement mondial fort régule les naissances, la croissance économique locale, et même la propagation des idées, avec un processus politique suffisamment anti-démocratique pour éviter que la variation et la sélection ne s’applique au processus politique lui-même.

Les hypothèses sociales suivantes, bien qu’apparemment peu probables, sont cependant au moins un peu plausibles et ancrées dans notre compréhension des sciences sociales.

Les scénarios sociaux les plus pessimistes sont ceux comme une guerre nucléaire massive ou une catastrophe écologique. Une telle guerre dévastatrice serait plus susceptible d’arriver avant la dispersion dans le système solaire, à moins qu’elle ne puisse détruire notre soleil. Et une catastrophe écologique devrait survenir avant notre capacité à transcender notre héritage biologique, par exemple l’intelligence des machines (artificielle ou téléchargée). Il semble possible, bien que peu probable, que seulement un monde sur un million de mondes à notre stade évite un tel destin. Comme ceci laisserait encore la plus grande partie du Grand Filtre à expliquer d’une autre manière, la perspective d’une telle possibilité est une forte motivation pour l’étude du Grand Filtre.

Un scénario similaire pourrait être une sorte de ruine sociale quelconque, du genre qui conduisit à la chute un certain nombre de civilisations anciennes relativement isolées (telles que l’Ile de Pâques), mais en beaucoup plus grave, de sorte qu’il ne reste rien qui puisse renaître de ses cendres et recommencer. Lorsque nous comprendrons mieux ces évènements historiques, peut-être serons nous en meilleure position pour écarter cette possibilité.

Un scénario de dévastation est implicitement compris dans la formulation habituelle de l’ équation de Drake. Pour les précédentes étapes de l’évolution, l’équation demande la probabilité pour que le système atteigne l’étape suivante, mais à notre niveau d’évolution, l’équation demande le temps prévu jusqu’à ce que la civilisation disparaisse, et une fois disparue elle est supposée ne jamais se rétablir.

Une approche différente conduisant à d’autres théories sociales est de réaliser que si nos descendants n’ont plus suffisamment de concurrence interne, le modèle évolutionniste n’a plus besoin de s’appliquer. Par exemple, si l’on est disposé à admettre un univers clos et que le voyage supraluminique à partir d’un point d’explosion est possible, on peut supposer que la première civilisation parvenue à un point d’explosion où que ce soit a du avoir un fort gouvernement central stable (comme la Chine impériale), qui a placé une très forte valeur de la préservation de l’aspect naturel de l’univers

\[Freiheit 93, Crawford 95\]

. En étant les premiers et en s’étendant très vite, ces défenseurs de l’environnement pourraient imposer leurs préférences à tous les retardataires.

Le voyage supraluminique pourrait être atteint par un “warp drive” comme dans

\[Alcubierre 94\]

. Des artificiels ne seraient pas suffisants pour s’étendre plus vite que la vitesse de la lumière parce que les extrémités des trous doivent se déplacer normalement. De “longs” trous de vers pré-existants pourraient cependant suffire.

Sans voyages supraluminiques, un scénario écologiste nécessiterait qu’une forte majorité des civilisations adhèrent d’une certaine manière à des valeurs écologistes, et qu’une politique écologiste n’impose pas à une civilisation du “laisser-aller” écologique un désavantage militaire qui l’empêcherait de tenir en respect ses concurrents. La taille moyenne et la densité des pouvoirs non-écologistes devraient également ne pas être en contradiction avec notre observation qui ne révèle pas de telles régions cosmologiques différentes.

Aucune théorie sociale particulière n’est nécessaire pour l’hypothèse du “zoo”

\[Ball 73\]

qui est livrée avec l’une des alternatives astrophysiques énumérées ci-dessus, qui impliquerait que les systèmes colonisés agressivement ressemblent à des systèmes naturels. Il est assez naturel de supposer que de petites fractions de l’espace seraient préservées comme réserves naturelles. Par contre on semble avoir besoin d’une théorie sociale particulière pour expliquer l’hypothèse d’un “zoo commun” selon laquelle toute la matière visible par nous a été mise de côté comme réserve naturelle.

La similitude des structures de la matière visible dans l’Univers observable devrait être expliquée par une préférence remarquablement commune pour la densité et la nature de ces réserves, et un manque généralisé de préférence pour tout “jardin” visible partiellement restructuré. Il faudrait de plus un effort remarquablement coordonné à large échelle pour punir les pouvoirs déviants qui pourraient essayer d’envoyer des signaux radio ou des sondes auto-reproductrices vers ces étoiles préservant la faune. Il faut par exemple considérer que l’énergie d’une seule étoile pourrait alimenter un signal intermittent à bande étroite détectable par la vie pré-explosive comme la notre dans l’univers entier

\[Gott 82\]

Je mentionne cette hypothèse du “zoo commun” non pas parce que je trouve qu’elle est particulièrement plausible, mais parce qu’elle figure parmi les scénarios les plus plausible je peux construire sans invoquer également des alternatives astrophysiques invoquant comme le voyage supraluminique. Il illustre également les extrêmes nécessaires à la construction d’explications purement sociales cohérentes du Grand Filtre.

Conclusion

Aucune civilisations extraterrestres n’a sensiblement colonisé notre système solaire ou des systèmes à proximité. Ainsi, parmi les milliards de milliards d’étoiles dans notre univers passé, aucune n’a atteint le niveau de la technologie et de croissance que nous pourrions bientôt atteindre. Ce seul point de donnée implique qu’un Grand Filtre se trouve entre la matière inerte ordinaire et la vie avancée explosive durable. Et la grande question est: où en sommes-nous dans ce filtre?

Pour soutenir l’optimisme quant à notre avenir, nous devons trouver des étapes particulièrement improbables parmi les étapes de l’évolution passée. Et en fait, nous pouvons trouver un certain nombre des candidats plausibles de groupes d’étapes biologiques difficiles par “essais et erreurs” : la vie, la complexité, le sexe, la société, le berceau et le langage. En présumant qu’il y a environ neuf étapes difficiles au total, le Grand Filtre pourrait s’expliquer si le temps prévu pour chacune de ces étapes était en moyenne (logarithmique) d’une trentaine de milliards d’années, si seulement un pour cent des étoiles pouvait accueillir ces étapes, et si nous avions seulement environ un pour cent de chances de ne pas nous auto-détruire rapidement (ou d’interdire de façon permanente la colonisation).

Alors que l’on pourrait aussi expliquer certaines parties du Grand Filtre par des approches inhabituelles de l’astrophysique ou des sciences sociales, ces hypothèses me semblent moins plausibles qu’une espérance de 30 milliards d’années pour franchir les étapes biologiques identifiées. Il y a cependant beaucoup de place pour des désaccords.

Plus la portion de filtre à laquelle nous faisons face est grande, plus l’humanité doit être prudente pour essayer d’éviter les scénarios négatifs. Afin d’effectuer des choix informés, nous ferions bien d’analyser toutes ces questions avec beaucoup d’attention et de recueillir des données plus pertinentes.

Heureusement, des progrès rapides ont été accomplis dans plusieurs domaines empiriques. L’astronomie de la matière noire pourrait bientôt confirmer ou infirmer l’hypothèse du “zoo commun”. De preuves de vie sur Mars pourraient bientôt indiquer la facilité des premières étapes de l’évolution de la vie.

D’autres progrès se poursuivent, à un rythme plus lent, mais encourageant. Une grande variété de recherches se poursuivent pour éclairer l’histoire des débuts de la vie sur Terre. La physique théorique étudie si le voyage supraluminique est possible. Et l’ingénierie spéculative contribue à estimer la faisabilité du voyage interstellaire et de grandes constructions dans le système solaire. Les astronomes et les modélisateurs globaux travaillent à évaluer combien de temps la Terre restera accueillante pour la vie (si on ne la détruit pas). Et les sociologues continuent à améliorer notre compréhension de ce qui pourrait susciter les tendances à la colonisation ou à l’auto-destruction

Il se pourrait que bientôt un vaisseau spatial puisse tester les théories de panspermie large, peut-être par la recherche d’unicellulaires dans les comètes. Et les chercheurs de SETI continuent à tester l’hypothèse selon laquelle la vie à notre stade est dense, de sorte que nous sommes toujours confrontés à un filtre énorme. (Ils pourraient aussi envisager la recherche de diffuseurs renégats de partout dans l’univers vers le “zoo commun”.)

Enfin, nous ferions bien de garder à l’esprit quelques aspects inhabituels de ce casse-tête du Grand Filtre. Tout d’abord, gardons à l’esprit sa nature interdisciplinaire. Bien qu’il puisse être réconfortant pour chaque discipline de prétendre que le Filtre doit sûrement se trouver dans une autre discipline de moindre réputation (à leurs yeux), ces litiges doivent certainement être appuyés par une analyse détaillée utilisant notre meilleure compréhension de ces disciplines. Il n’est plus acceptable que des astronomes prétendent simplement, sans autre analyse, que les gens vont perdre leur tendance à coloniser, pas plus qu’il n’est acceptable pour les biologistes de simplement déclarer que les astronomes ne peuvent pas savoir si l’univers est aussi grand qu’ils le prétendent.

Deuxièmement, il faut se méfier du phénomène du “ ” par lequel on qualifie de miracle tout ce que nous ne comprenons pas. Contrairement au célèbre ivrogne à la recherche de ses clés sous le réverbère, ici nous sommes tentés de conclure que les clés doivent se trouver dans quelque coin sombre que nous n’avons pas examiné, plutôt que de faire face à la conclusion désagréable que les clés peuvent être perdues à jamais.

Enfin, il faut nous rappeler que le Grand Filtre est si grand qu’il n’est pas suffisant de simplement trouver quelques étapes improbables; elles doivent être suffisamment improbables. Même si la vie ne se développe qu’une seule fois par galaxie, il reste à expliquer le reste du Filtre: pourquoi n’avons nous n’ai pas vu une explosion arriver ici depuis une galaxie quelconque de notre univers passé ? Et si nous n’arrivons pas à trouver le Grand Filtre dans notre passé, nous devrons le craindre pour notre avenir.

Remerciements

Je (Robin Hanson) remercie les personnes suivantes pour leurs commentaires: Curt Adams, Niklas Bostrom, Brandon Carter , John K. Clark, Mark Crosby, Bradley Felton, Eric Watt Forste , Sean , Hastings , Eugene Leitl, John Leslie , Sean Morgan , Pat Powers, Hara Ra, And Sandberg , Damien R. Sullivan , et Michael Wiik.

Annexe technique

Cette annexe contient une description plus précise de notre point de donnée unique, et un calcul de nouveaux résultats concernant les étapes difficiles de type “essais et erreurs” .

En ce qui concerne le point de donnée, examinons la probabilité cumulée F(t, dv) qu’un volume de l’espace dv donné (en expansiont cosmologique) aura contenu la première origine d’une voie évolutive qui résulte en une explosion (arrivant) au temps t depuis le big bang, et s’étendant pour coloniser et visiblement modifier la plupart de l’univers visible. (Plus précisément, laissons cette probabilité être contingente à l’univers survivant aussi longtemps dans son état physique familier, plutôt que, par exemple, subir une transition destructrice à un état de vide de plus bas niveau.)

Si ces probabilités sont indépendantes pour les petits volumes, le nombre attendu d’autres explosions arrivant ici jusqu’à T = l’âge de l’univers moins un million d’années est au minimum l’intégrale de F(t, dv) sur la surface du cône de lumière passé dont le sommet est un million d’années dans notre passé. En utilisant une approximation espace homogène (sans doute valide aux échelles cosmologiques), de telle sorte que F(t, dv) = F(t) * dv, on obtient:

$\int_{t=0}^{T}4\pi F(T-t)t^2dt$

Notre point de donnée unique donne une forte preuve probabiliste que cette intégrale ne vaut pas beaucoup plus de un. Cela implique que F(t) est très petit! Par exemple, si F est indépendante du temps, de sorte que F(t) = 1-e-f.t ou approximativement f.t pour f.t petit, alors f.T.(volume-moyen-par-étoile) n’est pas beaucoup plus grand que 1 / (nombre d’étoiles dans l’univers visible),soit environ 10 -22.

Maintenant, considérons N étapes difficiles de type “essais et erreurs” qui doivent être effectuées dans une fenêtre temporelle de durée W. Si la probabilité que l’étape i prenne moins que le temps ti est 1-exp (-fi.ti) ou environ fi.ti pour fi.ti petit, alors en supposant que tous les fi * W sont petits, la densité de probabilité jointe sur les différentes durées des étapes difficiles ti est environ le produit de tous les f i, indépendant de tout ti. Sous la condition que Σ ti< W et que tout ti>0, cette distribution traite donc tous les i à égalité, quel que soit fi. Ainsi sous condition de succès, toutes les étapes difficiles ont à peu près la même répartition des durées, quelle que soit leur difficulté. (Pour un traitement mathématique plus rigoureux , voir

\[Hanson 96\]

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La glace-9 de Vonnegut peut-elle exister ?

Mon, 05 Nov 2012 00:00:00 +0000

Je viens de découvrir chez une réponse à la question que je me posais depuis la lecture du “Berceau du Chat”, encore un vieux mais bon livre de S.F \[1\]. Je traduis l’article complet:

Question: Est-il possible de créer une substance comme la de Kurt Vonnegut, qui pourrait se lier à l’eau, en particulier l’eau de mer et se répliquer comme un virus en solidifiant les océans et toute l’eau sur Terre?

Réponse du Physicien : Non. En fait il existe une , mais elle n’a rien de spécial.

Les cristaux sont en général “auto-réplicants”. Une fois qu’un cristal est présent, la matière première environnante qui se place dans dans le réseau cristallin cause une baisse de l’énergie totale, mais bizarrement il faut dépenser un peu d’énergie pour commencer le cristal. Vous pouvez voir ceci en action avec de l’ : l’eau est tellement froide qu’elle devrait geler, mais aucun arrangement des molécules d’eau ne permet de commencer le cristal de glace.

Eau surfondue gelant au contact de glace existante

Le premier minuscule cristal qui démarre la boule de neige est appelé un “germe”. Souvent il n’est pas nécessaire car des impuretés de l’environnement peuvent ressembler à du cristal et les groupes d’atomes prêts à cristalliser peuvent s’y déposer. On appelle ces impuretés des “sites de ”.

Il pourrait paraître étrange de parler de formes d’eau solide différentes de la “glace” habituelle, mais il faut se souvenir que de nombreuses substances sont capables de cristalliser de plusieurs manières. Par exemple le et le sont fait d’exactement la même matière, l’oxyde d’aluminium, simplement arrangé différemment en fonction de l’environnement dans lequel ils se forment. (Note du 10.11.12: ceci n’est pas correct. Comme Ethaniel l’a soulevé dans un commentaire.)

L’oxyde d’aluminium sous formes saphir et rubis

L’eau en particulier cristallise sous un nombre surprenant de formes. Jusqu’ici, on a découvert 15 formes différentes de glace d’eau, mais une seule peut se former naturellement sur la Terre, la Glace-I. Même au fond de la fosse des Mariannes, la pression n’est de loin pas suffisante pour une autre .

Les différents états de l’eau et de la glace en fonction de la pression et de la température. La ligne rouge horizontale correspond à la pression à la surface de la Terre

Une règle générale est que si quelque chose veut cristalliser et se trouve dans un environnement ou c’est possible, ça arrivera. Même s’il n’y a pas de germe cristallin présent, un site de nucléation apparaîtra tôt ou tard et le cristal pourra se former et croître.

L’idée de la glace-9 de Vonnegut est qu’il pourrait exister une forme cristalline de l’eau qui cristallise rapidement à la pression et température de la surface terrestre. Si ça se pouvait, alors à un certain moment en quelques milliards d’années, à un certain endroit de nos gigantesques océans, un petit cristal de glace-9 aurait du apparaître et envahir le monde.

Nous avons déjà vu ça sur d’autres mondes précisément baptisés “lunes glacées”. Par exemple, a beaucoup d’eau, et son environnement (pression et température) permet la formation de glace-I. Sans surprise, Europe a subi il y a longtemps une “catastrophe du type Glace-I” qui a solidifié toute son eau, du moins à sa surface.

Pour résumer, si l’eau terrestre avait trouvé un moyen de cristalliser à température ambiante, elle l’aurait fait dès que possible, il y a très longtemps.

Bon, je retiens quand même qu’on a toujours pas démontré que la glace-I correspond à un minimum global d’énergie de l’eau à pression/température ambiante, et que le fait que la permet de maintenir le suspense science-fictionnesque.

Référence: Kurt Vonnegut (1972). Le Berceau du chat. Seuil.

Rock et science

Mon, 15 Oct 2012 00:00:00 +0000

Le mot “science” a beau figurer sur une , presque autant de noms de groupes et une multitude de titres de morceaux, ce n’est , .

Je ne connais qu’un groupe visiblement inspiré par la science : . Dans les albums “Supermassive Black Hole”, “ ", “Black Holes and Revelations”, “Starlight”, “Butterfly and hurricanes” et “Origin of Symmetry”, outre les titres, les références sont très discrètes : on devine un voyage interstellaire dans les paroles de “ ” mais on en reste souvent à la simple figure de style comme dans “ ” ou “ ”.

Ca évolue un peu avec le dernier album de Muse baptisé “The 2nd Law” en l’honneur du . Une voix l’énonce inlassablement, et correctement, dans :

In an isolated system, entropy can only increase.

Même si je ne partage pas de ce principe appliqué à l’économie de notre petite planète (qui n’est pas un système isolé du point de vue thermodynamique), j’aime bien le clip de “Unsustainable”, surtout le début:

Mais ce qui m’a plus intéressé, c’est l’image utilisée pour la couverture de l’album “The 2nd Law” :

Il s’agit d’une représentation des principales connexions du cerveau réalisée par le . A part les jolies couleurs, ça n’a rien à voir avec les fantastiques . Le Human Connectome utilise un scanner spécial développé avec Siemens

\[1\]

permettant d’obtenir le gradient (~la direction) des interconnectant les différentes zones du cerveau, puis des logiciels de modélisation et de visualisation du réseau pour produire ces images spectaculaires.

Après avoir un peu fouiné dans Spotify, je n’ai pas trouvé d’autre couverture de disque reprenant une illustration scientifique, ni de disque ou même de “chansons à textes” scientifiques. (références bienvenues dans les commentaires)

Peut-être parce que peu de rockers sont titulaires d’un doctorat. En fait je n’en connais qu’un, et pas des moindres puisque est du monde ( . Après avoir bricolé lui même sa légendaire “ ” et interrompu ses études en astrophysiques pour cause de Queen, il a rendu son travail de thèse

\[2\]

30 ans après l’avoir commencé.

Brian May a composé de nombreux tubes de Queen comme “We will rock you” et “The Show must go on”, mais aucun ne s’appelle “Zodiacal Dust”, hélas.

Qui osera publier le premier article scientifique sous forme de rock ?

Référence:

Van J Wedeen et al. “ ”, Proceeding of
Brian Harold May (2008). A survey of radial velocities in the zodiacal dust cloud. Springer.

Trous noirs, helium, langues etc.

Thu, 27 Sep 2012 00:00:00 +0000

Si vous n’êtes pas abonné, le numéro de d’octobre vaut une visite chez votre marchand de journaux.

Deux articles ont particulièrement retenu mon attention parce qu’ils traitent de sujets déjà abordés ici :

dans “ ”, Caleb Scharf confirme que les trous noirs supermassifs sont des “ ” (en 2008, j’avais ajouté un ?) effectuant un “ ”. Il s’avère qu’en éjectant de la matière très loin, ils régulent la formation des étoiles dans leur galaxie. D’après l’auteur, si notre système solaire est si agréable à vivre, c’est entre autres car le ne produit ni trop, ni pas assez d’étoiles.
dans “ ”, Christian Giannese répond à “ ” par “plus beaucoup”. En particulier l’He 3 devient rarissime et très cher.

Sinon, j’ai enfin compris pourquoi les espagnols parlent plus vite que les allemands. Les auteurs de “ ”, comparent le débit syllabique et la transmise par chaque syllabe en plusieurs langues. Ils arrivent à la conclusion peu surprenante que toutes les langues permettent le même débit d’information mais par des compromis différents entre ces deux composantes.

Là je suis plongé pour la deuxième fois dans “ ”, qui présente une version moderne du fameux “ ”. La première lecture n’a pas déclenché de “haha” de compréhension immédiate, mais l’idée de calculer des probabilités avec des graphes est assez excitante pour m’y replonger.

Voilà largement de quoi rentabiliser l’achat de ce numéro, sans compter ceux qu’il me reste à lire comme celui de Jean-Paul Delahaye sur et celui de mes (qui ne bloguent plus beaucoup hélas…) sur les torches à plasma.

En prime vous trouverez dans le numéro des lunettes 3D pour regarder certaines illustrations en “relief” , mais là je n’ai pas été emballé. Franchement : des , en 2012… Et noir/blanc en plus …

igNobel 2012 et dangers de la coloscopie

Fri, 21 Sep 2012 00:00:00 +0000

Comme chaque année, l’éditeur des “ ” a décerné ses aux recherches scientifiques les plus désopilantes, et 2012 est un bon cru :

Le prix de psychologie va à une équipe hollandaise qui a montré que la tour Eiffel parait plus petite lorsqu’elle est représentée inclinée vers la gauche

Un prix d’acoustique est décerné aux jeunes inventeurs japonais du “SpeechJammer” , un appareil qui embrouille les orateurs pénibles. Ils auraient aussi mérité le prix de publicité:

Une équipe américaine reçoit le prix de neurosciences pour avoir détecté, à l’aide d’instruments très sophistiqués, une activité dans le cerveau d’un saumon mort :

Johan Pettersson reçoit le prix de chimie pour avoir expliqué pourquoi certains habitants du village suédois de ont les cheveux verts. C’est à cause du cuivre présent dans l’eau chaude en raison de la mauvaise qualité de la plomberie !

Le prix de littérature est attribué au bureau de la comptabilité générale du gouvernement états-unien pour le rapport intitulé “Actions nécessaires pour évaluer l’impact des efforts pour estimer les coûts des rapports et études” . C’est mérité, mais je suis sur qu’une autre administration peut faire mieux…

Quatre physiciens anglo-saxons se partagent le prix de physique pour leur contributions à la compréhension des complexes mouvements dynamiques des queues de cheval humaines ,

Une étude internationale d’importance au moins équivalente est récompensée d’un prix de mécanique des fluides : pourquoi le café déborde-t-il lorsqu’on marche en tenant une tasse, et comment l’éviter

gare à la résonance !

Le prix d’anatomie est décerné à l’équipe hollando-américaine qui a prouvé que les chimpanzés se reconnaissent entre eux tout aussi bien en s’observant la face que l’arrière train

Cette illustration de l’article est particulièrement limpide…

Sinon, le prix igNobel de la paix va à l’entreprise russe SKN qui produit des diamants en utilisant de vieilles munitions . Ils auraient presque mérité le vrai Nobel, non ?

Mais ce sont les travaux de chercheurs français récompensés par le prix de médecine qui m’ont causé un fou rire irrépressible. Emmanuel Ben-Soussan et ses collègues ont rendu la plus sûre par des méthodes réduisant le risque de d’ , . Je ne sais pas pourquoi ça me fait rigoler, parce que c’est très dangereux, voire mortel.

Et trop rire,

Références:

avec les liens qui font toutes la différence entre cet article et les articles cutandpastés :

Anita Eerland, Tulio M. Guadalupe and Rolf A. Zwaan, “Leaning to the Left Makes the Eiffel Tower Seem Smaller: Posture-Modulated Estimation” Psychological Science, vol. 22 no. 12, December 2011, pp. 1511-14.
Kazutaka Kurihara, Koji Tsukada, “ ”, . February 28, 2012.
Craig M. Bennett, Abigail A. Baird, Michael B. Miller, and George L. Wolford, “ : An argument for multiple comparisons correction” , vol. 1, no. 1, 2010, pp. 1-5.
" ", 17 décembre 2011, The Local
" " US Government General Accountability Office report GAO-12-480R, May 10, 2012.
Raymond E. Goldstein, Patrick B. Warren, and Robin C. Ball “ .” , Physical Review Letters, vol. 198, no. 7, 2012.
Joseph B. Keller, “Ponytail Motion” , SIAM \[Society for Industrial and Applied Mathematics\]Journal of Applied Mathematics, vol. 70, no. 7, 2010, pp. 2667–72
Hans C. Mayer and Rouslan Krechetnikov “Walking With Coffee: Why Does It Spill?” Physical Review E, vol. 85, 2012. ( )
Frans B.M. de Waal and Jennifer J. Pokorny “ ”, Advanced Science Letters, vol. 1, 99–103, 2008.
page “ ” sur le site de SKN
Spiros D Ladas, George Karamanolis, Emmanuel Ben-Soussan, “Colonic Gas Explosion During Therapeutic Colonoscopy with Electrocautery,” , World Journal of Gastroenterology, vol. 13, no. 40, October 2007, pp. 5295–8. DOI :
E. Ben-Soussan, M. Antonietti, G. Savoye, S. Herve, P. Ducrotté, and E. Lerebours “Argon Plasma Coagulation in the Treatment of Hemorrhagic Radiation Proctitis is Efficient But Requires a Perfect Colonic Cleansing to Be Safe” European Journal of Gastroenterology & Hepatology, vol. 16, no. 12, December 2004, pp 1315-8.

Un petit pas pour l'homme ... dans un petit puits gravitationnel.

Wed, 05 Sep 2012 00:00:00 +0000

La mort de Neil Armstrong me fait penser à plusieurs petites choses, et à une plus importante:

D’abord que la est en marche :
Ensuite, un bon reportage récent intitulé “La fin des astronautes ?” (avec un point d’interrogation), passé sur Arte cet été . , dernier humain à avoir foulé la Lune, y explique qu’il était convaincu qu’il serait rapidement suivi par beaucoup d’autres et qu’un vol habité vers Mars aurait lieu au XXème siècle encore…
Un autre reportage (pas retrouvé) passé aussi cet été dans lequel les pionniers se rappellent des années folles, et en particulier du sang-froid de Neil Armstrong. Par exemple cette fois où il s’est éjecté à la dernière seconde d’un engin d’entrainement et a failli atterrir en parachute au milieu des flammes:

Après ça, il est allé tranquillement au bureau des astronautes faire du travail administratif…

La transcription d’une conversation entre John Fitzgerald Kennedy et en 1963 révèle que le coût de la course à la Lune n’était pas facile à justifier:
- Kennedy : “La température va continuer à monter à moins que nous ne puissions dire que ça a une justification militaire, et pas seulement du prestige”.
- Webb : “Je pense que ça générera la technologie qui fera la différence pour ce pays bien au delà de l’espace” (“far beyond space”, j’aime bien ;-) ).
- Et lorsque Kennedy lui demande la Lune pourra être conquise lors de son second mandat (1965-1969 s’il n’avait pas été assassiné), Webb répond catégoriquement “Non”. Puis “Ca prendra juste plus longtemps que ça. C’est un sacré boulot, vraiment un sacré boulot…”
Et puis Neil et les 11 autres l’ont fait. En prenant des risques fous comme le montre par exemple l’ de la fusée Saturn V : “The total propulsion stage reliability for the engine. TVC, tank and feed system is: P = (.9522) (.9939) (.9940) = .938”. 6% de risque d’échec rien que pour le 3ème étage …
Pourtant, pour aller sur Mars, certains sont prêts à courir un risque de 100% d’y rester. Et pas forcément des illuminés : même notre national serait prêt à faire un voyage simple course ! En fait, si on y réfléchit ce ne serait pas idiot : la grosse difficulté d’une mission humaine vers Mars, c’est d’y amener un véhicule capable de revenir. L’Australie et quelques autres contrées lointaines ont été colonisées par des prisonniers partis sans espoir de retour, pourquoi pas Mars ?
Pour ma part, la question posée par Nikos Pranzos continue de me tarabuster : après avoir dépensé tant d’énergie pour sortir de notre puits gravitationnel, pourquoi redescendre dans un autre ? Pourquoi ne pas rester dans l’espace, où tout est si léger, si accessible ?
Vous ne savez pas ce qu’est un puits gravitationnel ? Alors lisez la suite, vous allez comprendre pourquoi ce n’est pas demain que des hommes iront loin dans l’espace.

Les puits gravitationnels

Pour qu’une fusée décolle, il faut que ses moteurs exercent une force supérieure à F=m.g, où m est la masse de la fusée, et l’attraction à la surface de la Terre. Mais plus elle s’éloigne de la surface, plus cette force diminue car la force de diminue comme le carré de la distance*.

Pour s’éloigner à l’infini, il faut que le de propulsion de la fusée atteigne l’énergie de libération** E=m. où G est la , M la masse de la Terre et R son rayon .

La fusée doit donc produire un travail (= énergie) d’au moins E=62,5.106Joules par kg à expédier très loin.

L’idée du “puits gravitationnel”, c’est de considérer cette énergie comme une énergie potentielle “normale”, dans le champ de gravité constant du niveau du sol caractérisé par g=9.81 m/s². On obtient ainsi E/(m.g) ~ 6300 km, une distance que l’on peut visualiser comme la hauteur d’un puits imaginaire qu’il faut faire gravir à la fusée. La surface de la Terre est au fond d’un puits, à 6300 km sous le niveau de l’espace environnant.

Si l’énergie de la fusée n’est pas suffisante pour sortir du puits, elle retombera tôt ou tard sur la Terre, à moins qu’on ne lui ait aussi donné une vitesse tangentielle qui lui permette de se mettre en orbite en “roulant” contre le mur du puits, qui n’est pas vertical. En effet, si on trace la fonction E(r)=-g.R²/|r| pour r>R (en faisant un fond plat au puits pour r<R), on obtient la courbe suivante, qui lie le rayon r de l’orbite et le niveau correspondant d’énergie dans le puits :

D’ailleurs, sur cette courbe calculé par Julien avec , on voit l’orbite de la Lune, à 360'000 km, qui creuse elle aussi un tout petit “puits gravitationnel” de 288 km seulement. Toute les missions Apollo sont là : un énorme fusée pour “gravir” environ 6000 km de puits, un petit pour parcourir les 300'000 km jusqu’à la Lune en “montant” encore de 200 km dans le puits (et freiner la “descente” équivalente au retour) , et un minuscule 20x moins puissant (par kg) que la fusée Saturn-V pour descendre au fond de la Lune et en ressortir.

Randall Munroe de xkcd (encore) a réalisé un de tous les puits gravitationnels du système solaire, les remplissant même avec des demi-planètes à l’échelle :

Cliquer pour agrandir

Le plus important est évidemment celui du Soleil, tellement profond qu’il n’est que très partiellement représenté à gauche. Son influence est très importante pour les planètes intérieures : Mercure, Vénus, la Terre et Mars, qui sont situées à des niveaux très différents de ce puits. Pour aller vers l’une de ces planètes, il faut non seulement sortir du puits local de la Terre mais gravir ou descendre un bout du puits gravitationnel du Soleil ***.

Par contre, une fois passée l’orbite des astéroïdes, pousser jusqu’à Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune ou beaucoup plus loin ne nécessite pas beaucoup plus d’énergie : les sondes n’accélèrent que pour gagner du temps, et elles peuvent d’ailleurs utiliser pour ça l’ des énormes puits de Jupiter et Saturne. En passant, j’adore la représentation des anneaux de Saturne en couches dans le puits de la planète!

La problématique d’un vol habité vers Mars apparaît dans deux détails de ce génial dessin:

L’illustration de gauche révèle que depuis Apollo, les humains sont confinés dans quelques centaines de km au fond de leur puits. La défunte navette spatiale ne permettait que de monter que de quelques centaines de km (proche de la Terre, les km de puits sont approximativement égaux à des altitudes), et assembler un vaisseau spatial au niveau de la n’aiderait pas beaucoup à sortir du puits. Par contre, l’ à 35'786 km d’altitude est toute proche de la sortie du puits, mais sauf erreur aucun véhicule habité n’est capable d’y aller.

A droite, on voit qu’un voyage vers Mars nécessiterait un véhicule beaucoup, beaucoup plus puissant que le car il devra gravir le puits du Soleil entre les deux planètes, plus haut que celui de la Terre. “This is a tough job, a real tough job.” comme dirait James Webb.

Voilà pourquoi après le “petit pas pour l’homme” de Neil Armstrong en bordure de notre puits, le “grand bond pour l’humanité” devra attendre que l’on dispose de systèmes de propulsion très puissants et légers.

En attendant, on pourrait commencer par installer de vraies bases spatiales aux points de Lagrange, et pourquoi pas, proposer quelques voyages “simple course”. Je serais éventuellement tenté par , autour de mon 90ème anniversaire…

les puits du Soleil, de la Terre et de la Lune "vus de dessus", en courbes de niveau, permettent de visualiser les "points de Lagrange" L1 à L5

Notes:

* et aussi parce que sa masse m diminue en cramant son carburant, mais ceci ne joue pas de rôle dans le calcul du puits gravitationnel car “les masses se simplifient”.

** à ne pas confondre avec la fameuse “ ” de 11.2 km/s qu’une fusée n’a pas besoin d’atteindre. Cette vitesse est celle qui est nécessaire au lancement d’un projectile pour qu’il quitte l’attraction terrestre, comme l’ . Son énergie cinétique vaut alors E= ½.m.v². Et Ô surprise, pour v=11'200 m/s on obtient E=62.5.106

\[J/Kg\]

, pile poil l’énergie de libération !

*** descendre un puits gravitationnel dans le vide coûte autant d’énergie que le gravir, car la fusée doit “freiner” au lieu d’accélérer…

Références

Serge Brunier et Frédéric Compain. “La fin des astronautes ?” , 2012, documentaire 52’ produit par France et Point du Jour \[[teaser](http://www.youtube.com/watch?v=kPI_fuUTzmI)\]
Jay Lindsay, “ ”, 25 Mai 2011, Associated Press
Robert P. Dill, N. Brown R. L. Curtis, C. R. Herrmann, A. Trampus “ ", June 1963, General Electric Report RM 63TMP-22 3
Olivier Dessibourg “ ”, Le Temps, Lundi 4 juillet 2011
Nikos Prantzos (1998). Voyages dans le futur: l'aventure cosmique de l'humanité. Seuil.
" ” 16 mai 2011 sur Sciences et Démocratie
" ", 2011 sur Explique nous tout !
Randall Munroe
Rhett Allain, “ ", January 3, 2010 sur Dot Physics

Poker : chance ou compétence ?

Sun, 26 Aug 2012 00:00:00 +0000

Chip Raptor m’avait demandé il y a longtemps d’écrire sur son jeu préféré. Ce n’était pas gagné d’avance : pour moi le poker c’est le jeu où on gagne si on a une , on perd si on n’a pas de , sauf si on bluffe, et c’est à peu près tout.

Mais un fait récent me fournit un peu de matière à réflexion : un tribunal américain vient de juger que le poker n’était pas un jeu de hasard . Un organisateur de tournois clandestins poursuivi par la justice a fait appel à , un expert statisticien qui a réussi à convaincre la cour que la compétence* du joueur prédominait sur la chance, du moins dans la variante . Les considérants de la cour font 120 pages, dont une bonne vingtaine retranscrivent l’étude de Heeb. Et ça c’est intéressant.

Heeb a obtenu les données de 415 millions de mains de poker jouées en ligne sur le site PokerStars et les a analysées. Il commence par montrer que les 10 meilleurs joueurs du site gagnaient systématiquement pendant une année, alors que les 10 plus mauvais y perdaient systématiquement (jusqu’à $170'000 …):

Vous êtes déjà convaincu qu’il y a des forts et des faibles ? Moi pas. Parce que s’il y a suffisamment de joueurs, on obtient le même phénomène avec un comme “pile ou face”. J’ai pondu vite fait un petit programme Python qui simule 138333 joueurs jouant 3000 fois chacun à pile ou face, pour obtenir 415 millions d’événements comme dans l’étude de Heeb, qui mentionne qu’un champion de poker joue environ 3000 mains par an en championnat. Il produit ce graphique**:

gains des 10 joueurs les plus chanceux et pertes des 10 plus malchanceux parmi 138'333 joueurs jouant 3000 fois à "pile ou face"

Mais on remarque aussi dans le graphique de Heeb que les gagnants au poker gagnent plus que ce que les perdants perdent, alors que le “pile ou face” est un jeu symétrique. Pourtant dans les deux cas la somme des gains est égale à la somme des mises : il n’y a pas d’argent statistiquement perdu comme à la roulette (~3%) ou aux loteries (30% et plus). Mais le poker est il un jeu aussi “équitable” que pile ou face, qui l’est au sens mathématique puisque son est nulle ?

Heeb a extrait des 415 millions de mains analysées celles contenant des cartes précises, par exemple une dame et un valet en suite (de la même couleur) et montré que sur ces mains données, les joueurs compétents* (“skilled”) gagnaient statistiquement plus, ou perdaient moins, que les joueurs débutants. Il obtient ainsi une courbe liant le niveau de compétence à l’espérance, mesurée ici en proportion de la *** gagnée à chaque main:

Sur la base de ce modèle, Heeb a obtenu la courbe suivante par simulation de parties entre deux joueurs, l’un “compétent” (de niveau >50%) et l’autre débutant (< 50%). Elle lie la probabilité de gain au nombre de mains jouées :

On y voit qu’une partie de quelques centaines de mains laisse une probabilité de l’ordre de 10% à un débutant chanceux de repartir avec la paie de ses futurs anciens copains, mais qu’il n’a qu’ 1% de chances de battre un champion sur 3000 mains.

Pour Heeb, ces résultats basés sur l’analyse d’une grande quantité de données corroborent des travaux déjà publiés selon lesquels au poker, la compétence prédomine sur la chance, et il en a convaincu la justice, qui a conclu que le poker n’étant pas un jeu de hasard, le tripot de DiCristina ne tombait pas sous le coup de la loi sur les jeux de hasard.

Mais je dois dire que je ne suis que partiellement convaincu. Selon la wikipédia, le poker est un comme le , jeu beaucoup plus simple que le poker et surtout totalement “ouvert” puisque aucune information n’est cachée aux joueurs. Pourtant le backgammon est basé (comme le poker?) sur une faiblesse humaine : nous ne savons pas évaluer rapidement et correctement des probabilités. Autant nous sommes bons aux jeux de stratégie déterministes comme les échecs, autant les ordinateurs nous battent à plate couture au backgammon depuis les années 1980 et sont depuis peu aussi bons que des professionnels humains du poker, du moins en “un contre un” . Je me demande si la “compétence” humaine qui s’acquiert par la pratique du jeu n’incorpore pas, en particulier, l’évaluation d’un système complexe de probabilités.

Donc j’admets volontiers que " la compétence prédomine sur la chance" entre joueurs de compétences fortement inégales. Mais entre joueurs de compétences à peu près égales, au poker comme au backgammon, le hasard reprend ses droits.

Notes:

* : le mot anglais “skill” est traduit par “adresse” dans , mais il me semble difficile de ranger le poker dans les “ ”. Parmi les il me semble que “compétence” correspond mieux au discours de Heeb.
** mon graphique ressemble comme deux gouttes d’eau à celui présenté au tribunal par , l’expert de l’accusation, mais je ne l’ai vu qu’après…
*** les “blind” sont les mises constantes à chaque partie, alors que le “pot” formé des enchères des joueurs est variable.

Références

" ", United States District Court, Eastern District of New-York, Case 11 CR 14, 21 août 2012 \[[pdf 120 pages](http://ia601201.us.archive.org/17/items/gov.uscourts.nyed.318466/gov.uscourts.nyed.318466.109.0.pdf)\]
" " sur Poker Leaders
Hans J. Berliner, “Backgammon computer program beats world champion”, Artificial Intelligence Volume 14, Issue 2, September 1980, Pages 205–220,
Chris Wilson, “ ”, Slate.fr, fev. 2011

Divers d'été

Sun, 12 Aug 2012 00:00:00 +0000

Billet vite fait en forme de pot-pourri de découvertes estivales.

Les Seychelles

Ce pays est bien plus qu’une destination de vacances de rêve. L’archipel est un “micro-continent” granitique peuplé d’espèces endémiques surprenantes, préservées de toute présence humaine jusque vers 1750. Actuellement, ce micro-état de 90'000 habitants seulement traverse des crises importantes mais m’a semblé sur la bonne voie pour les résoudre : bon niveau de formation, ouverture, dialogue social et politique, conscience écologique.

"Dr. Goulu et la coco fesse" (sur flickr)

On trouve aux Seychelles des , “Aldabrachelys gigantea”, plus grosses que celles des Galapagos. Charles Darwin était d’ailleurs intervenu en faveur de leur protection, car elles étaient menacées à la fin du XIXème siècle. Les autorités avaient alors eu une excellente idée pour tenir les braconniers à l’écart de Curieuse, une île affectionnée par les tortues : y construire une léproserie!

Il y a le “Lodoicea maldivica” qui n’est ni de mer, ni des Maldives mais produit bien les plus grosses graines du monde, les magnifiques “coco fesses”. De la même que “ ”, il n’est de loin pas autant répandu puisqu’il n’en existe que quelques milliers d’arbres, pour la plupart à la sur l’ile de Praslin. prétendent d’ailleurs que la “coco de Praslin” a donné l’expression “ ”, mais c’est douteux. Pour ma part, je me demande toujours quel est l’ de produire si peu de graines si grosses qu’il leur faut 7 ans pour mûrir.

A part ça, les “fruit bats” des Seychelles sont de “[ ]( qui se nourrissent exclusivement de fruits. J’ai été étonné par leur vol en ligne droite, de jour, mais je ne les ai pas trouvées aussi goûteuses que vantées par les Seychellois…

Tau Zéro Poul Anderson; Editions Le Bélial' 2012WorldCat • Open Library • LibraryThing • Google Books • BookFinder

Ayant découvert ce livre grâce à , je l’ai dévoré en me demandant comment j’avais pu ignorer son existence pendant 42 ans. Il faut dire que “Tau Zéro” est bien mieux que ma nouvelle “ ” sur le même thème…

Ce roman de “hard science fiction” raconte un voyage interstellaire à vitesse relativiste d’une manière très précise et bien documentée, tout en maintenant un suspense par plusieurs rebondissements. Je l’ai trouvé excellent car j’y ai retrouvé l’optimisme de la conquête spatiale des années 1970 et la liberté des moeurs de cette époque bénie de ma jeunesse ;-) J’ai un peu moins aimé la fin, mais cette lecture reste un must pour les amateurs de s-f.

“C’est maintenant” et l’île de Pâques

Par contre je n’ai pas aimé du tout Jean-Marc Jancovici (2009). C'est maintenant: 3 ans pour sauver le monde. Seuil. Ou plutôt j’ai été très déçu par ce pamphlet politique commis par Alain Grandjean, économiste simpliste, et Jean-Marc Jancovici dont je pense pourtant toujours beaucoup de bien depuis que j’ai découvert son site .

Comme ma critique de ce bouquin prend de la place, je vais y consacrer un prochain article. Ici je ne m’attaquerai qu’à l’allégorie utilisée par les auteurs tout au long de leur argumentation : l’ de l’ . Selon l’hypothèse du développée entre autres par dans “ ”, cette île initialement paradisiaque aurait été déforestée par ses habitants sous l’influence des monarques obsédés par l’édification des fameux , au point de la rendre quasi inhabitable.

Or ceci apparaît de plus en plus comme une . En particulier, après avoir montré en 2006 que la colonisation de l’île de Pâques était bien plus tardive qu’on ne l’imaginait , Hunt et Lipo viennent de prouver que les moaïs pouvaient être déplacés sans nécessiter de bois, en marchant !

Le “Pour la Science” d’Août

Deux articles au moins justifient l’achat de ce numéro

D’abord un article très complet sur les neutrinos . Vous savez, ces particules qui ne vont pas plus vite que la lumière… Emis en grand nombre par les , ils sont également produits par les réactions nucléaires du Soleil et celles, naturelles ou artificielles sur Terre. De nouveaux détecteurs comme sont désormais assez sensibles pour mesurer ces derniers. On peut par exemple détecter lorsque le combustible nucléaire est rechargé dans un réacteur. Et si c’est fait souvent, c’est un signe de production militaire… Et on peut aussi mieux quantifier le fonctionnement du réacteur nucléaire sur lequel nous vivons : La radioactivité naturelle est due à 20% au , à 40% au et à 40% à l’ 238 dont la quantité estimée dans le manteau et la croûte terrestre est estimée à 8.1016 kg, soit 80'000 milliards de tonnes. ( Et on a peur d’en manquer ou de polluer en chaque année un milliardième de ce stock…)

Ensuite , Jean-Paul Delahaye nous explique comment combiner des pertes pour gagner . En effet, selon le très contre-intuitif il est possible d’élaborer une stratégie gagnante en combinant des jeux dans lesquels on est statistiquement perdants ! Mais attention, on ne peut hélas pas jouer à “qui perd gagne” avec une roulette et un black-jack : les deux jeux doivent être en interaction d’une manière bien précise. Donc ça intéresse plutôt nos amis traders. Un de plus pour la en vue ?

Sinon, mes collègues C@fetiers de expliquent pourquoi le ciel n’est pas bleu , et leurs articles dans Pour la Science sont vraiment bien. Vas-y Jean-Michel, donne-nous en plus en ligne !

Références :

Terry L. Hunt et Carl P. Lipo, “Late Colonization of Easter Island”, 2006, Science, Vol. 311 no. 5767 pp. 1603-1606 ,
William McDonough, John Learned et Stephen Dye, “ ", Pour la Science, N°418, août 2012, p 42-49
Jean-Paul Delahaye, “ ", Pour la Science, N°418, août 2012, p 82-87
Jean-Michel Courty et Eduard Kierlik “ ", Pour la Science, N°418, août 2012, p 90-91

Le rapport suisse sur l'homéopathie

Tue, 17 Jul 2012 00:00:00 +0000

Jetez ce livre dans une piscine et buvez un verre de son eau : selon le principe de similitude, ça devrait vous soigner de l’inconduite scientifique…

Sous des titres comme “ ”, la presse suisse a récemment mentionné un dans lequel il démonte point par point le rapport qui a servi de justification au remboursement de l’homéopathie par l’assurances maladie obligatoire en Suisse.

En tant que citoyen suisse, je suis effaré que mon gouvernement apporte sa caution à un rapport clairement partial voire frauduleux et réintroduise l’homéopathie avec un alibi pseudo-scientifique. Les stipulaient clairement page 9 sous “Prise en compte des médecines complémentaires dans l’assurance de base”:

“Une large majorité (de parlementaires) s’est accordée sur la nécessité de soumettre les prestations de médecines complémentaires aux critères de l’efficacité, de l’adéquation et de l’économicité”

Non seulement le rapport ne répond pas à ces questions avec l’objectivité requise, mais il risque de jeter le discrédit sur la recherche scientifique helvétique, plusieurs sites homéopathiques clamant désormais que la Suisse a officiellement reconnu l’homéopathie comme efficace. ( par exemple)

De plus ce rapport n’a apparemment pas été traduit dans une langue officielle suisse ni mis à disposition gratuitement alors qu’il a été financé par mes impôts. Pour contribuer à révéler publiquement le peu de sérieux de ce rapport, j’ai obtenu l’aimable autorisation de David Martin Shaw (et du Swiss Medical Weekly) de traduire son article en français.

N’étant ni docteur en médecine ni traducteur certifié, ce travail est l’oeuvre d’un amateur assisté de deux relecteurs bénévoles (merci à Marc et David). Veuillez donc vous référer à l’article original en cas de doute.

\[altmetric doi=" 10.4414/smw.2012.13594" float="right"\]

Référence de l’article original : David Martin Shaw (2012). The Swiss report on homeopathy: a case study of research misconduct Swiss Medical Weekly (142) DOI:

Le rapport suisse sur l’homéopathie : une étude de cas d’inconduite* en recherche

David Martin Shaw, Université de Glasgow, Royaume-Uni

Introduction

En 2011, le gouvernement suisse a publié un rapport sur l’homéopathie . Ce rapport a été commandé à la suite du référendum de 2009 par lequel le peuple suisse a décidé que les thérapies alternatives telles que l’homéopathie et d’autres devraient être couvertes par l’assurance médicale privée. Avant la mise en œuvre de cette décision, le gouvernement a voulu établir si l’homéopathie fonctionne réellement. En février 2012, le rapport a été publié en anglais et les partisans de l’homéopathie ont immédiatement proclamé qu’il offrait une preuve concluante que l’homéopathie est efficace. Cet article analyse le rapport et conclut qu’il est scientifiquement, logiquement et moralement erroné. Plus précisément, il ne contient pas de nouveaux faits et interprète de manière erronée des études précédemment dénoncées comme étant faibles, il crée un nouveau standard de preuve conçu pour faire apparaître l’homéopathie comme efficace, et il tente de discréditer les essais contrôlés randomisés comme étalon-or de la preuve. Plus important encore, presque tous les auteurs ont des conflits d’intérêts, en dépit de leurs affirmations selon lesquels il n’en existe pas. Entre autres, ce rapport prouve que les homéopathes sont prêts à fausser les preuves afin de soutenir leurs croyances, et ses auteurs semblent avoir violé les principes des Académies suisses des sciences régissant l’intégrité scientifique.

Mots clés: médecine alternative, éthique, homéopathie, assurance, intégrité en recherche, inconduite en recherche

La “preuve”

Le rapport prend la forme d’une “ ” ( ), ce qui est différent d’une ou d’une . Les auteurs affirment que c’est une “procédure scientifiquement établie qui

\[...\]

examine non seulement l’efficacité d’une intervention particulière, mais aussi et surtout son efficacité dans le monde réel, sa pertinence, sa sécurité et son économie.” Cela semble être une tentative de prêter une crédibilité objective au rapport, mais le rapport est très loin d’une HTA typique. Les HTA entreprennent normalement de nouvelles recherches afin d’évaluer l’efficacité d’une nouvelle technologie ou procédure , mais le rapport suisse examine simplement les recherches existantes. De plus, il est trompeur de prétendre que les méta-analyses et revues systématiques ne considèrent que l’efficacité ; au contraire, elles comprennent souvent des informations sur le coût et la sécurité, et incluent invariablement aussi des données sur l’efficacité (bien que les auteurs aient peut-être une conception différente de l’efficacité à l’esprit ; voir ci-dessous). En outre, ce que les auteurs entendent par “appropriée” n’est pas clair; s’ils veulent dire “qui bénéficie aux patients”, alors les revues et analyses incluent aussi ces données.

La tentative des auteurs de prétendre que leur HTA dépasse la portée d’un examen systématique normal s’explique peut-être par le fait que leur rapport ne comporte pas de nouveaux éléments de preuve. Elle accepte cependant des faits qui seraient normalement exclues d’une analyse typique, comme les “ , les bonnes et les longitudinales “. L’avantage supposé par l’inclusion de ces sources est qu’elles sont “politiquement plus informatives”, un terme ambigu qui n’est pas expliqué. Cependant, l’affirmation selon laquelle les HTA ont la particularité d’inclure ces données est également trompeur, car des examens systématiques peuvent inclure de telles sources de preuves. La principale différence entre les critères de preuve d’une revue systématique et ceux de ce rapport est que le premier n’inclut que des preuves de haute qualité tandis que le second accepte des faits de moins bonne qualité.

La méthode des auteurs pour sélectionner la littérature pour l’analyse est révélatrice. Ils n’ont pas procédé à un examen en ligne parce que “la simple recherche en ligne n’aurait pas été suffisante pour fournir un aperçu représentatif de la recherche homéopathique” . Ils ont donc aussi inclus des “contacts avec des experts et des numérisations de références bibliographiques.” C’est une stratégie de recherche suspecte pour trois raisons. Tout d’abord, toute recherche de haute qualité est presque certainement disponible en ligne. Deuxièmement, l’utilisation de “contacts avec des experts” suggère une méthodologie biaisée et informelle. Troisièmement, les références à des documents qui ne sont pas disponibles en ligne suggèrent des recherches périmées ou qui n’ont pas subi d’examen par les pairs. En outre, il n’est pas clair pourquoi une recherche en ligne n’aurait pas fourni un échantillon représentatif ; il est probable qu’elle l’aurait fait, mais que les résultats auraient montré que l’homéopathie est inefficace.

Comme déjà indiqué, aucun nouveau fait de haute qualité n’est présenté dans le rapport. Au contraire, il tente de réanalyser sous un éclairage plus symathique des études connues pour être imparfaites.

En fait, les auteurs basent leur conclusion que l’homéopathie est efficace sur quatre études qui ont toutes plus de dix ans et qui ont été clairement reconnues comme faibles et erronées (voir référence 3 pour des détails sur les vérifications) . La plupart des auteurs de ces études reconnaissent qu’ils n’ont pas montré que l’homéopathie était efficace, mais cela n’empêche pas les auteurs du rapport de réanalyser ces travaux à la lumière de leur curieux critère d’ “efficacité dans le monde réel” et de certaines études précliniques dont les auteurs prétendent qu’elles lèvent tout doute sur la plausibilité de l’homéopathie. A ce propos, les auteurs affirment que le mécanisme de l’homéopathie “est soutenu par un assez grand nombre de tests de haute qualité dans la recherche préclinique fondamentale”, mais que ces études “sont incapables de fournir des explications concernant les autres piliers de l’homéopathie: le et le test du médicament sur le sujet en bonne santé.” . Ainsi, les auteurs estiment que l’homéopathie est plausible grâce à des études précliniques qui n’établissent aucun des principes clés de l’homéopathie et ne montrent aucune efficacité chez les humains. Comment alors peuvent-ils conclure que l’homéopathie fonctionne? Les auteurs réécrivent effectivement les règles normales de validité :

Contrairement à l’idée désormais habituelle que la fiabilité des résultats croît avec la , nous pensons que - grosso modo - il y a un risque de résultats faussement positifs si la est surfaite et un risque de résultats faussement négatifs si la validité interne est surfaite. Du point de vue homéopathique, la validité externe de la plupart des études est faible … parce qu’elles ont tendance à ignorer les fondements essentiels de l’homéopathie classique .

Cela équivaut à une apologie de l’homéopathie : plutôt que d’admettre que les méthodes normales d’évaluation montrent que l’homéopathie ne fonctionne pas, les auteurs supposent que cela signifie que les méthodes ne fonctionnent pas. Ce thème est permanent dans leur référence à “l’efficacité dans le monde réel.”

“L’efficacité dans le monde réel” et les ERC

Nous avons déjà noté que les revues systématiques et les méta-analyses tiennent souvent compte de l’efficacité. Qu’est-ce donc que les auteurs du rapport entendent par “efficacité dans le monde réel”? Les auteurs affirment que ce critère prend en compte la sécurité alors que les revues systématiques ne le font pas. Nous avons également vu que les examens tiennent en fait compte de la sécurité, mais qu’ironiquement, le rapport lui-même ne le fait pas. Les auteurs déclarent qu’ “une recherche systématique de cas dans la littérature homéopathique et juridique n’a pas été possible en raison de problèmes d’infrastructures, de méthodologie et de temps” Il est plutôt trompeur de la part des auteurs de prétendre que leur critère inclut des éléments que les revues systématiques n’incluent pas, alors que les revues le font et leur propre rapport ne fait pas. Il est également éthiquement suspect de conclure que l’homéopathie est sans danger si aucune revue n’a été effectuée.

Un indice sur la vraie nature de “l’efficacité dans le monde réel” est fournie par une question posée par les auteurs eux-mêmes, à savoir :

Si l’homéopathie est très susceptible d’être efficace, mais que cela ne peut pas être formellement prouvé dans des test cliniques, la question se pose de savoir quelles sont les conditions nécessaires pour que l’homéopathie puisse montrer son efficacité et réaliser son potentiel, et quelles conditions menacent de l’empêcher.

Il est quelque peu surprenant que les auteurs soient assez hardis pour inclure cette question dans le rapport. Ici, ils semblent admettre qu’ils cherchent à montrer que l’homéopathie est efficace et à aider la pratique à se développer, et qu’ils sont prêts à sélectionner n’importe quelles conditions de recherches qui permettront d’atteindre cet objectif. Plutôt que d’accepter que la méthode scientifique montre que l’homéopathie est inefficace, ils font valoir que la méthode elle-même est erronée et créent leur propre méthode pour produire les réponses qu’ils souhaitent. En substance, cela ressemble à un aveu de faute professionnelle* en recherche, et soulève de sérieuses questions sur l’objectivité des auteurs.

Non contents d’affirmer que leur critère d’efficacité est supérieur alors qu’il est en fait biaisé, les auteurs attaquent également la pierre angulaire de la : l’ (ERC). En fait, ils consacrent un chapitre entier du rapport à le faire, bien qu’ils n’aient apparemment pas eu assez de temps pour effectuer une revue de la littérature sur la sécurité. Ironie du sort, certaines de leurs préoccupations sont de nature éthique. Ils soutiennent qu’il est contraire à l’éthique de répéter des ERC lorsqu’un traitement efficace est connu, car certains participants se verraient refuser le meilleur traitement. C’est évidemment vrai, mais n’est pas un argument contre les ERC. Qui voudrait répéter un ERC si le traitement est déjà connu pour être efficace ? Ils font également valoir que le consentement ne compense pas le fait que les ERC ne peuvent pas garantir l’ , et concluent que les autorités n’ont pas le droit d’insister sur les ERC en raison de ces problèmes éthiques. Les auteurs soutiennent donc essentiellement qu’il est contraire à l’éthique d’établir si un traitement donné fonctionne; la plupart des gens pensent le contraire. (Pour les homéopathes, bien sûr, il peut être avantageux de ne pas avoir à établir l’efficacité de leurs remèdes.)

Notez que le seul passage du document où le mot “éthique” est utilisé concerne l’argumentation contre les ERC. Étant donné le grand nombre d’articles soulevant des préoccupations sur les aspects éthiques de l’homéopathie, il est troublant de constater que les auteurs ne mentionnent même pas les questions de préjudice potentiel pour les patients qui choisissent l’homéopathie plutôt qu’un traitement conventionnel efficace, ainsi que le gaspillage de ressources lié au financement de traitements inefficaces, plus le problème de tromper des patients afin d’en bénéficier .

Conflits d’intérêts

Étant donné les paragraphes précédents de cet article, personne ne sera surpris d’apprendre que la majorité des auteurs du rapport sont des homéopathes. En fait, un seul des auteurs qualifié en médecine n’est pas un homéopathe ou un praticien de médecine alternative. Bien sûr, le fait que quelqu’un soit homéopathe ne veut pas dire qu’il ne peut pas être objectif sur l’homéopathie, mais le risque potentiel de biais est considérable, et ce potentiel semble avoir été réalisé dans le rapport. Les auteurs du rapport fournissent une déclaration de conflits d’intérêt:

Aucune personne impliquée dans la compilation n’a de conflit d’intérêt, financier ou autre. Chaque fois que des avis d’expert ont été demandés à un médecin qui utilise lui-même la méthode en question, des experts indépendants ont également été consultés .

Malheureusement, la première phrase est fausse. Les homéopathes croient que l’homéopathie fonctionne, et en tant que tels ils ont un conflit d’intérêt inhérent lorsqu’ils sont impliquées dans une évaluation de l’homéopathie. Même si ils sont capables d’objectivité, ils ont l’obligation de déclarer cela comme un conflit d’intérêts potentiel. Mais ce n’est pas le principal problème ici. Comme homéopathes, la carrière de beaucoup des auteurs serait compromise si leur rapport indiquait que l’homéopathie ne fonctionne pas. En outre, l’inclusion de l’homéopathie dans le régime d’assurance, qui nécessiterait un verdict favorable du rapport, apporterait des avantages potentiels à un grand nombre des auteurs tant en termes de prestige que d’argent. La déclaration de conflits d’intérêts devrait en fait déclarer que la plupart des auteurs ont des conflits d’intérêts financiers et professionnels. Notez que les auteurs ont non seulement omis de déclarer ces conflits d’intérêts, mais ont également nié leur existence. Si un rapport approuvant un nouveau médicament avait été écrit par les employés d’une société pharmaceutique et qu’ils aient affirmé qu’ils n’avaient pas de conflit d’intérêts, ils seraient méprisés ; il est troublant de constater que la même chose ne semble pas s’appliquer ici. Notez également que dans la citation ci-dessus, les auteurs admettent que la consultation d’un médecin homéopathe constitue un conflit d’intérêts ; il est difficile de comprendre pourquoi ils ne s’appliquent pas cette logique à eux-mêmes.

Un aspect particulièrement inhabituel des conflits d’intérêt des auteurs, c’est qu’ils forment effectivement une partie de leur argumentation en faveur de l’homéopathie. Par exemple, le rapport réinterprète la et fait valoir que ses conclusions étaient négatives uniquement parce que les auteurs croyaient que le mécanisme de l’homéopathie n’était pas plausible. Compte tenu de leur acceptation (basée sur des tests de laboratoire) que l’homéopathie est plausible, les auteurs prétendent que cela signifie que les résultats de l’étude originale ont été positifs. Ainsi, leur conflit d’intérêts - ils croient que l’homéopathie fonctionne malgré les preuves du contraire - est la clé de leur réinterprétation biaisée des résultats.

L’intégrité scientifique

En plus de nier leurs conflits d’intérêts, nous avons déjà vu que les auteurs du rapport semblent avoir triés sur le volet et mal interprété les preuves sur lesquelles ils voulaient baser leur affirmation selon laquelle l’homéopathie est efficace. Cela peut sembler compréhensible étant donné leur foi dans la médecine alternative, mais c’est en fait une infraction grave à l’éthique. Les Académies suisses des sciences ont publié des lignes directrices sur l’intégrité en recherche. Sur le sujet des conflits d’intérêts, celles-ci précisent :

Toutes les personnes qui participent à un projet de recherche doivent signaler leurs intérêts, financiers et autres, ainsi que leurs liens à leurs supérieurs hiérarchiques, aux instances responsables et à d’autres personnes habilitées, pour autant que leur activité scientifique puisse les placer dans une situation conflictuelle. Les intérêts personnels ne doivent pas influencer la prise de position objective, lors de l’évaluation de projets et de publications **

Les auteurs du rapport semblent violer ces exigences. Ils nient explicitement les conflits d’intérêts, malgré les enjeux personnels et financiers du résultat du rapport qu’ils écrivent. Les auteurs pourraient objecter qu’ils ne menaient pas une recherche mais une évaluation. Toutefois, les lignes directrices condamnent également “la dissimulation délibérée des conflits d’intérêts … la mauvaise évaluation délibérée ou par négligence de projets, de programmes ou de manuscrits …

\[et\]

les jugements sans fondement visant à créer des avantages, que ce soit personnels ou pour le bénéfice de tierces parties “dans les expertises et examens par les pairs. La sélection biaisée des éléments de preuve et l’interprétation sélective des résultats dans le rapport sont à tout le moins négligentes, voire susceptibles d’être intentionnelles. Ceci n’est pas nouveau en l’homéopathie, comme Edzard Ernst l’a souligné:

Les homéopathes prétendent souvent qu’il existe des revues systématiques qui montreraient que l’homéopathie fonctionne. Par exemple la récente
\[précédente\]
évaluation de technologie de la santé (HTA) suisse par Mathie. Le problème est que ces articles ne remplissent pas les critères formels pour une revue systématique, proviennent d’homéopathes, sont ouverts à la partialité et peuvent être critiqué sur d’importants points méthodologiques .

L’ethos de la ligne directrice de l’intégrité de la recherche est que “l’‘inconduite scientifique ne doit pas être tolérée.” Dans ce cas, elle n’a pas seulement été tolérée, mais a reçu le sceau de l’approbation du gouvernement suisse et a été utilisée pour influencer la politique de santé : à partir de Janvier 2012, l’homéopathie sera incluse dans la couverture d’assurance maladie, contribuant en partie à une hausse des primes d’assurance jusqu’à 4,4% . Contrastant avec le rapport suisse, l’enquête du gouvernement du Royaume-Uni sur l’homéopathie a entendu le témoignage de deux homéopathes et de deux adversaires de la pratique, et le rapport a été rédigé par un comité indépendant de membres du parlement. Ce rapport est disponible en ligne gratuitement et a conclu que “l’homéopathie ne devrait pas être financé par le et le devrait cesser d’autoriser des produits homéopathiques” .

Conclusion

Le présent article a établi que les auteurs de ce rapport ont adopté une stratégie très inhabituelle dans ce qui aurait du être une appréciation impartiale des faits. Il révèle que leur but n’était pas de fournir une évaluation indépendante, mais de choisir des critères qui conduisent à leur conclusion préétablie selon laquelle l’homéopathie est efficace. À cette fin, ils ont choisi d’adopter un critère hautement discutable d’ “efficacité dans le monde réel”, d’ignorer des résultats négatifs concernant l’homéopathie en faveur d’une invraisemblable réinterprétation des résultats, et d’attaquer les ERC. Cette utilisation d’une méthodologie unique et suspecte lors d’une évaluation visant à évaluer les soins de santé est objectivement une source de préoccupation particulière ; on imagine que le gouvernement suisse voulait que l’homéopathie soit jugée par rapport aux normes existantes plutôt que d’en créer de nouvelles spécialement créés pour cette évaluation. Ce faisant, les auteurs ont déformé la preuve et induit en erreur le public ; ces actions, combinées avec leurs conflits d’intérêts, suggèrent fortement qu’ils se sont rendus coupables de faute professionnelle en recherche. Il est extrêmement regrettable que le gouvernement suisse ait légitimé ce rapport en lui attachant son nom, et aussi injuste que le texte en langue anglaise ne soit pas disponible gratuitement pour le public alors qu’il est largement déformé et présenté dans le monde entier comme une preuve de l’efficacité de l’homéopathie . Il reste possible que l’homéopathie soit efficace, mais les auteurs de ce rapport rendent à la pratique un très mauvais service.

Correspondance: David M. Shaw, PhD, MSc, MA, MML, PGCE, Institut d’éthique biomédicale, Université de Bâle, Missionsstrasse 24, CH-4055 Bâle, Suisse,

References

Gudrun Bornhöft and Peter Matthiessen (eds.) Homeopathy in healthcare: effectiveness, appropriateness, safety, costs. Springer, 2012.
NHS National Institute of Health. .
Ben Goldacre. Benefits and risks of homeopathy. The Lancet. 2007;370:1672–3.
David Shaw. Homeopathy is where the harm is. Five unethical effects of funding unscientific remedies. J Med Ethics. 2010;36(3):130–1.
Académies suisses des sciences :
Edzard Ernst. Written submission. In: House of Commons Science and Technology Committee (see reference 8), p.88 (Evidence 28).
. 2009.
Dana Ullman. . The Huffington Post.

Note du traducteur:

J’ai ajouté quelques liens vers la Wikipédia pour expliciter quelques termes techniques, et mis en gras une citation du rapport qui me parait particulièrement révélatrice.
* le terme anglais “misconduct” utilisé plusieurs fois dans le texte . Je l’ai traduit par “inconduite” dans le titre et par “faute professionnelle” dans le texte.
** paragraphe copié/collé de la version française de la ref. \[5\]

Magnifique caféine

Sat, 07 Jul 2012 00:00:00 +0000

(article repris dans Collectif (2013). Les meilleurs blogues de science en français: Sélection 2013. Editions MultiMondes. )

Caféine, je t’aime. Comme l’a dit (et pas ), tu es une matière première des mathématiques :

“Un mathématicien est une machine qui transforme le café en théorèmes.”

mais aussi des informaticiens, ingénieurs et autres penseurs. Et tu es si belle:

Photo Annie Cavanagh et David McCarthy

Cette image obtenue par microscopie électronique à balayage montre environ 40 microns de la pointe de tes cristaux, en fausses couleurs. Elle vient de remporter un

Je savais que tu étais une molécule assez simple et qu’on t’appelle aussi théine, mais j’ignorais que tu pouvais cristalliser. J’ai découvert comment le faire sur le et plein d’autres choses intéressantes sur . Par exemple qu’un café contenant environ 80 milligrammes de toi, je devrais en boire environ 200 en avant que tu ne me tues.

Car certains te traitent d’ , mais tu es plutôt une . Les biologistes pensent que les plantes te synthétisent pour éloigner les insectes et les araignées, qui ne t’aiment pas du tout, et aussi que ta présence dans les graines empêchent les autres graines proches de germer.

, tu es un “inhibiteur compétitif” de l’ , à laquelle les chimistes disent que tu ressemble assez pour te fixer sur les récepteurs cellulaires de l’adénosine, mais sans les activer.

Or l’adénosine ralentit mon activité cérébrale lorsque je suis stressé, et en limitant son action tu me permets de rester concentré. De plus, mon organisme réagit à ton antagonisme en produisant de l’adrénaline et de la dopamine, tu es donc indirectement un psychostimulant : mon cerveau travaille plus vite et mieux. Merci !

Evidemment que tu empêches de dormir ! Mais comme dans un corps humain n’est que de quelques heures, on peut aussi t’utiliser comme le préconise :

“Le café est un breuvage qui fait dormir quand on n’en prend pas.”

Tu accélères aussi le rythme cardiaque et améliore les échanges gazeux et l’oxygénation des muscles, ce qui intéresse particulièrement mes amis sportifs. Plusieurs études ont montré que les cyclistes pédalaient mieux après quelques cafés ou boissons au , la plante qui te contient en plus grande quantité, mais qui a un goût de chiottes, je trouve…

D’ailleurs à ce propos, tu es aussi très diurétique, ce qui peut être un avantage ou un inconvénient, ça dépend. J’avais lu quelque part que certaines armées disposent de pilules te contenant à forte dose pour éviter à leurs soldats de dormir, mais que certains, comme les pilotes de chasse, n’apprécient pas trop tes conséquences liquides…

Evidemment, tu as aussi de vrais inconvénients. D’abord, ton nom chimique est affreux : “3,7-dihydro-1,3,7-trimethyl-1H-purine-2,6-dione”. Ensuite, je m’ . Je le constate très bien : j’ai besoin de plus en plus de cafés pour que tu me fasse le même effet jour après jour. D’après les études, cette accoutumance est complète lorsqu’on absorbe environ 1000 mg de toi, soit plus de 10 cafés par jour pendant 18 jours. Après ça tu peux causer une dépendance car l’organisme produit un excès de récepteurs de l’adénosine et réduit les récepteurs de dopamine pour s’adapter à ta présence, et si on ne te prends plus tu nous provoques une vraie crise de manque. Honoré de Balzac était l’une des personnes que tu as ainsi rendus caféinomanes.

Mais pas moi, car je t’aime trop pour abuser de toi. Chaque week-end je ne te consomme qu’occasionnellement, et en vacances plus du tout, sauf éventuellement dans une bonne glace. Alors prépare toi à quelques semaines de séparation.

Crée ou crève : l'innovation de rupture

Sat, 30 Jun 2012 00:00:00 +0000

j’aime bien le logo de la conf ;-) (merci istockphoto)

Assisté l’autre jour à la conférence “ ” d’Elmar Mock consacrée à l’ “innovation de rupture”.

Elmar Mock est l’un des inventeurs de la , une montre en rupture totale avec l’horlogerie suisse des années 1980. Comme il l’explique dans par une analogie assez grivoise pour capter l’attention (autour de 10:00), cette rupture a plutôt été la conséquence d’une avalanche de problèmes que le résultat d’une .

Assez marqué par cette expérience pour en parler encore avec émotion 30 ans plus tard, Elmar Mock est devenu un “serial innovateur” et a fondé l’entreprise pour aider les entreprises (suisses) sur le dur chemin de l’innovation (où elles sont plutôt bien placées )

Mock distingue clairement l’innovation (de rupture) de ce qu’il appelle la “rénovation” :

l’innovation consiste à partir d’un rêve ou d’une intuition pour amener sur le marché un produit dont on ne sait pas encore qu’on en a besoin.
la “rénovation” consiste ensuite à améliorer itérativement le produit pour l’adapter à la demande du marché.
la rénovation est basée sur l’exploitation des connaissances
l’innovation est un processus d’exploration

Selon Mock, l’innovation est essentielle pour préserver l’emploi, car le processus de rénovation fait diminuer les marges au cours du temps. Quelques citations:

l’innovation est (…) le seul chemin vers la croissance

l’innovation ne fait de sens que quand elle apparaît sur le marché. Un produit qui n’arrive pas sur le marché a peut-être été une invention, ou une bonne idée, mais en tout cas pas une innovation

vous n’innovez pas sans le boss : les sociétés sont organisées pour la rénovation, pas pour l’innovation

Comme le suggère le titre de son nouveau livre , Mock pense que l’innovation peut être répétée, en développant une culture d’entreprise de l’innovation, en favorisant l’émulation, et en utilisant des outils tels que la un formalisme développé à l’Ecole des Mines pour favoriser la combinaison des concepts et des connaissances.

Si vous vous intéressez à la naissance de la Swatch, consacrez une demi-heure à regarder , sinon parcourez au moins les slides de Mock, presque aussi minimalistes que ceux de Steve Jobs, mais beaucoup plus provocateurs :

\[slideshare id=13483204&doc=commentclotuneinnovationderupture-elmarmockcrehaolic-120628084639-phpapp01\]

(paragraphe ajouté le 3.6.12 :) Elizabeth Auzan de a réalisé en temps réel un poster de la présentation. Il est ici :

Quelques notes personnelles sur l’innovation

Certains ressentent que l’économie “crée de nouveaux besoins”, ce que Galbraith a appelé . Je me demande si ce n’est pas un effet de l’innovation (on se souvient tous de l’iPad), alors que la “rénovation” pourtant beaucoup plus fréquente passe quasi inaperçue (déjà l’iPad 4…)

“Si j’avais demandé à mes clients ce qu’ils auraient voulu, ils auraient dit : un cheval plus rapide.” ( )

Finalement, où est la “rupture” de la Swatch ? le prix ? l’irréparabilité ? C’est plus probablement le fait de le positionner comme un article de mode. Mais alors, Mock a-t-il créé cette rupture, ou ne l’a-t-il pas plutôt provoquée en inventant une montre invendable ?

N’est-il pas plus “facile” d’innover dans une entreprise, voire une industrie en train de couler que dans une qui va bien ?

"L’ Innovation" à Lausanne 1935/1948 ( photos Musée Historique de Lausanne)

Le mot “innovation” évoque pour moi encore une chaîne de , aujourd’hui disparue. Dès 1935, le mot “innovation” trônait en lettres majuscules au centre de plusieurs villes. Mes parents appelait même “Sainte Innovation” un certain jour férié dans notre Valais catholique et consacré aux gros achats annuels chez nos voisins protestants.

A l’époque, les enseignes affichaient “tailleur”, “cordonnier” ou “fruits et légumes”, et depuis peu “Coop” ou “ ”, et voilà des magasins qui vendaient de l’ innovation, un pur produit du XXème siècle. Quel nom de chaîne de magasins caractérise le mieux le XXIème ? “magasin de pommes Apple Store” ? “eBay” ?

* En fait, le jour de la Sainte Innovation n’était autre que l’ Immaculée Conception. Tout un symbole :-)

Références

" " sur l’encyclopédie WorldTempus
" ", Deutsche Telekom Stiftung
Gilles Garel, Elmar Mock (2012). La fabrique de l’innovation. Dunod.
, Economie et statistique, 1969, Vol.3, No 3, pp. 65-68

Supernovas à antimatière

Sat, 23 Jun 2012 00:00:00 +0000

à lire absolument

L’article d’Avishay Gal-Yam dans le de juillet raconte la séquence de découvertes surprenantes déclanchées par l’étude attentive de quelques supernovas particulièrement violentes.

D’abord, l’auteur et ses collègues découvrent que des étoiles “hypermassives” de 100 masses solaires et plus explosent à la fin de leur courte vie, alors que la théorie prédit qu’elles ne devraient même pas exister.

Ensuite ils s’aperçoivent qu’à l’endroit où ont pété , ou , il ne reste qu’un gros nuage. A la place de l’étoile, il n’y a ni trou noir, ni étoile à neutrons, ni petit bout de reste d’étoile moribonde, rien.

Pour rappel, les étoiles en commençant par l’hydrogène, et quand elles en ont trop converti en hélium elles toussent, se contractent, chauffent, et démarrent la fusion de l’hélium en carbone, puis produisent de l’oxygène. A la fin de cette phase, les petites étoiles comme le Soleil ne chauffent plus assez pour continuer et s’éteignent lentement. Celles qui font plus de 10 masses solaires continuent en fusionnant l’oxygène en silicium, puis en fer. Et la s’arrête là, car la fusion du fer ne produit pas d’énergie. L’étoile s’effondre littéralement sur elle même en fusionnant brutalement ce qu’il lui reste d’atomes légers en une magnifique supernova, laissant sur place une boule de fer qui peut se transformer en étoile à neutrons voire en trou noir.

Une évolution différente a été calculée dans les années 1960 pour des étoiles de plus de 140 masses solaires, mais comme on pensait que ces étoiles n’existaient pas, on l’avait un peu oubliée : la .

Selon cette théorie, ces étoiles une fois parvenues au stade de l’oxygène ne passent pas à la production de silicium car leur coeur ne se comprime pas assez. Mais les photons y sont assez énergétiques pour d’électrons et de selon la célèbre équation d’Albert m=E/c². Paradoxalement, l’énergie est donc “absorbée” sous forme de matière et d’antimatière, ce qui diminue la pression de radiation au cœur de l’étoile, lequel peut s’effondrer à loisir pendant quelques secondes. Et la fusion de l’oxygène démarre dans un cœur en train de se contracter et de surchauffer sous l’effet de l’annihilation des positrons qui se retrouveraient coincés contre des électrons. L’énergie dégagée en quelques minutes étant supérieure à l’énergie potentielle de gravitation de l’énorme étoile, sa matière est intégralement dispersée dans l’espace.

Ce qui est parfaitement conforme aux observations récentes. D’autre part, la théorie prévoit que l’explosion produit du nickel 56 radioactif, qui se désintègre en cobalt 56 puis en fer 56 stable, ce qui produit également une quantité considérable d’énergie plusieurs dizaines de jours après l’explosion. Re-conforme aux observations. Pour fixer les idées, SN2007bi a produit environ 7 masses solaires de nickel 56 ! Ca c’est du déchet radioactif, les amis !

A part cet extraordinaire phénomène, j’ai particulièrement aimé cet article du Pour la Science car il décrit la démarche des chercheurs, en principe rigoureuse mais tellement soumise aux aléas. La recherche, c’est aussi un ciel couvert qui ne permet de 15 mins d’observation pendant la nuit qu’on a réservée des mois à l’avance. Ce sont des voyages et des rencontres avec d’autres chercheurs pour vérifier les résultats, ou des confrères sceptiques sur les orientations de la recherche. Au total, 50 ans ont passé entre l’hypothèse théorique et sa validation… Avec la science, faut pas être pressé.

A lire absolument.

Références:

A. Gal-Yam, , 2012, , p 20-25
Z. Barkat, G. Rakavy & N. Sack, “Dynamics of supernova explosion resulting from pair formation”, 1967 Phys. Rev. Lett. 18, 379–381 DOI :
A. Gal-Yam, P. Mazzali, E.O. Ofek, P.E. Nugent,S.R. Kulkarni, M.M. Kasliwal, R.M. Quimby, et al. “ ”, 2009 Nature, 462(7273), 624-7. Nature Publishing Group. doi:10.1038/nature08579

Fables scientifiques

Sat, 16 Jun 2012 00:00:00 +0000

WorldCat • Open Library • LibraryThing • Google Books • BookFinder Découvert par hasard hier, dévoré avec passion aujourd’hui et chaleureusement recommandé ici même instantanément : Darryl Cunningham, Luis Alfonso Gámez (2012). Fables scientifiques. ça et là. .

Cette “BD documentaire” regroupe 7 démystifications parues initialement sur sur:

L’homéopathie
l’affaire du docteur , le fraudeur qui a lié l’autisme au vaccin contre la rougeole
le canular lunaire (selon lequel les images des missions Apollo ont été tournées sur Terre)
le réchauffement climatique (ou plus exactement la contestation du …)
l’évolution (ou plutôt le cré(a)ti(o)nisme )
la chiropraxie
le déni de la science.

Le dessin et la mise en page sont très sobres : 6 cases par page, une seule couleur et une seule bulle de texte par case. Parfois un graphique ou une photo décolorée remplace le dessin comme sur cette planche d’exemple:

En fait, le dessin ne sert que de support au texte, le rendant peut-être plus lisible pour les lecteurs réfractaires à la prose scientifique, fut-elle vulgarisée. Et c’est bien l’objectif de ce livre, que l’on peut prêter à sa tante Juliette adepte d’homéopathie, ou au petit voisin qui ne croit pas que j’aie vu des hommes gambader sur la Lune pour de vrai. La première de couverture contient même la docte sentence à prononcer dans ces cas là:

“Chacun est en droit d’avoir sa propre opinion, mais les faits sont les mêmes pour tous” ( )

Pour ma part, j’ai aussi appris plein de choses dans ce livre bien documenté (il y a même une liste de références à la fin… une première en BD ? ). Voici quelques faits que j’ignorais, et que vous ne pouvez ne pas lire si vous voulez préserver la surprise de la lecture:

a participé à la vérification des travaux de sur la mémoire de l’eau
l’homéopathie propose un traitement préventif contre la malaria…
la recherche frauduleuse de Wakefield était qui souhaitait déposer une plainte collective contre les fabricants de vaccins
Dans notre atmosphère, la flamme d’une fusée est maintenue dans un cône par la pression atmosphérique, mais dans le vide les gaz expulsés partent dans toutes les directions. C’est pour cela que le LEM n’a expulsé qu’un peu de poussière en alunissant au lieu de créer un cralune.
Les Mythbusters ont tenté de reproduire le “moon hoax” et vous pouvez maintenant voir cet épisode fantastique complet et légalement ici : \[embed\] \[/embed\]
L’existence des prouve que Dieu n’existe pas. J’adore ce passage !
J’ai découvert le , mais bonne nouvelle, ma fille l’avait appris en cours de biologie. Tout n’est pas perdu !
Je ne connaissais ni l’historique ni les “théories” à la base de la , mais maintenant je sais où la classer : pseudo-médecine inefficace, voire dangereuse.
, ministre de la santé d’Afrique du Sud de 1999 à 2008 a proposé de traiter le SIDA avec de l’ail et des patates douces. Bilan : 300'000 morts de plus.

Le dernier chapitre, “le déni de la science”, se distingue un peu des autres. Il décrit la démarche scientifique et l’oppose résolument au mécanisme de la croyance. L’auteur y défend aussi, peut être un peu naïvement, la controverse constructive résultant de la “revue par les pairs”. Il fustige les débats publics entre savants d’une part et croyants soutenus par d’obscurs intérêts économiques d’autre part., arbitrés par des journalistes comme s’il s’agissait de débats politiques dans lesquels deux opinions se valent.

Bien que j’adhère à 100% à ce point de vue, il me semble que Darryl Cunningham ne parvient hélas pas à éviter de présenter la science comme un brin élitiste, fonctionnant selon des principes bien distincts de ceux de l’économie ou de la démocratie, et donc en définitive peu compréhensible. Mais peut-être devrais-je relire ce chapitre à tête plus reposée, car cet excellent ouvrage ne devrait pas se lire d’une traite.

Dites NON au mouvement perpétuel

Sun, 27 May 2012 00:00:00 +0000

Un collègue est arrivé au boulot tout excité par le “ ” présenté par un certain Aurélien Prévost à l’émission “l’inventeur 2012” sur M6. Il s’agit d’une “rampe de lancement” magnétique très similaire à celle ci-dessous , déjà en 1977 :

Après une petite démo de la version linéaire du moteur qui pourrait étonner ceux qui n’ont jamais joué avec des ou autres aimants, Aurélien explique calmement kyaka refermer la rampe pour former un circuit circulaire fermé et fixer les billes à une roue pour que celle-ci tourne toute seule, grâce à un moteur magnétique qui ne nécessite ni carburant ni batterie.

L’enthousiasme du jury pour cette “invention” qui va permettre à la France d’alimenter le monde en énergie gratuite fait peine à voir dans un premier temps. Seuls quelques membres du jury demandent à en voir plus, et aucun ne prononce les 2 mots qui qualifient cette “invention” dès le premier coup d’oeil scientifique : “bull shit”. En français : “ ”.

Après avoir revu la séquence plusieurs fois, je suis persuadé qu’il s’agit d’un canular monté par Aurélien avec la complicité d’une partie du jury, voire de toute l’émission de M6. Si j’ai tort, alors j’ai vraiment très honte pour la chaîne de E=M6 : il ne faut pas laisser croire au public qu’il existe la moindre possibilité qu’un truc pareil existe.

Il en va de la santé mentale des spectateurs : combien d’hurluberlus ont passé leur vie à ruiner leur santé mentale et le porte-monnaie familial à bricoler des machines condamnées à l’immobilité perpétuelle. Voici une commencée pour l’occasion, de Léonard de Vinci à nos jours , ,

\[slickr-flickr start="random" align="center" search="sets" set="72157629905515654" link="http://www.flickr.com/photos/goulu/sets/72157629905515654/"\]

On pourrait imaginer qu’après des siècles d’échec expérimental et de réussites scientifiques à expliquer pourquoi ça ne peut pas marcher, les génies amateur se découragent un peu et travaillent à des choses éventuellement possibles comme la téléportation ou la machine à remonter le temps. Mais non. Sur internet et YouTube en particulier, on pour fournir de l’énergie gratuite. Certaines sont d’habiles montages avec un moteur caché dans un coin ou un petit jet d’air invisible bien placé. Ma palme va à .

Et avec des aimants ?

Une machine est toujours un peu plus étonnante voire magique quand on y ajoute quelques aimants et leurs invisibles. Avec des aimants, on peut attirer n’importe quel bout de ferraille à distance, et même repousser un autre aimant. Cette force de répulsion est tellement inhabituelle qu’on en est tout perturbé, comme le juré d’Aurélien qui parle de répulsion alors que son expérience n’utilise que l’attraction des aimants sur la bille. Voici une chouette application de la répulsion magnétique:

Chaise longue à lévitation magnétique d’Hoverit

Cette chaise longue n’a pas besoin d’énergie pour vous maintenir en lévitation. Pour comprendre pourquoi, il faut comprendre la différence entre et .

La Terre attire un kilo de sucre avec une force constante et permanente de 9.81 dirigée vers le sol. Lorsque vous posez le sucre sur la table, celle-ci exerce une force de réaction égale, mais vers le haut. Comment ? En fait ce sont les électrons de la surface de la table qui repoussent les électrons de la surface du paquet de sucre parce qu’ils sont chargés comme eux. C’est cette répulsion (électrostatique) qui empêche le paquet de sucre de passer à travers la table. Pourtant, il n’y a pas besoin de brancher la table à une prise électrique pour qu’elle fonctionne car une force “statique”, qui ne crée pas un mouvement ou un changement des objets qu’elle lie ne “travaille” pas : elle ne consomme ni ne produit d’énergie.

De même, un n’a besoin d’aucune énergie pour rester coller à votre panneau d’affichage, ni pour repousser un autre aimant dans la chaise longue. Il ne s’use pas. Ce n’est que parce qu’on a besoin d’aimants plus puissants et moins chers qu’on utilise des pour les : leur consommation d’électricité pour maintenir des tonnes à quelques millimètres d’un rail est théoriquement nulle, et en pratique très faible. Par contre, lorsqu’on veut déplacer le train, là ça consomme de l’énergie car la force de propulsion “ ” : elle doit s’exercer tout au long du chemin. Les moteur électriques, qu’ils soient rotatifs ou utilisent les électroaimants pour convertir l’énergie électrique en énergie mécanique.

Configuration des aimants de la rampe pour former un puits d’arrêt (1)

Les aimants d’Aurélien accélèrent la bille, mais ensuite la freinent et l’immobilisent à son point d’arrêt, à la position correspondant au fond du trou tracé sur la figure ci-dessus. Il n’existe aucun moyen de couper leur champ magnétique pendant qu’elle se déplace, où plutôt, les moyens existants nécessitent de dépenser au moins autant d’énergie que l’ acquise par la bille. En fait c’est Aurélien qui fournit l’énergie du mouvement lorsqu’il reprend sa bille tombée dans le puits magnétique et la déplace toujours sous l’influence des aimants à l’extrémité de la rampe, ou la force est plus élevée.

S’il enroule son dispositif sur un cercle, la source d’énergie (Aurélien) permettant de remonter la bille depuis le fond du puits disparaîtra : ça ne marchera pas.

Comme l’a bien dit un commentateur sur , Aurélien aurait tout aussi bien pu laisser tomber la bille par terre à travers un tube, puis dire qu’en enroulant le tube elle tournera en rond…

Pourquoi ça ne peut pas marcher

Plutôt qu’une seule explication, en voici plusieurs, destinées à différentes configurations mentales:

“Dieu dit: Que la lumière soit! Et la lumière fut.” ( 1:3 ) Mais la lumière n’étant qu’une forme commune de l’énergie, chose beaucoup plus fondamentale et donc difficile à définir, il est probable que Moïse n’a pas tout compris que Dieu lui dictait : “Que l’énergie soit! Et l’énergie fut”. Et depuis le Big Bang, cette énergie n’a pas varié d’un seul , sauf peut-être sur les lieux des miracles, car seul Dieu Himself a (éventuellement) le pouvoir de créer ou de détruire de l’énergie dans Son Univers. Faire une machine à mouvement perpétuel, ce serait comme faire un miracle sans être Dieu. Tu comprends, pauvre mortel ?
“Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme”. La célèbre loi de de Lavoisier a pris une dimension encore plus générale lorsqu’un y a ajouté “e=m.c² " : en fait c’est l’ . C’est le . En physique, un “ ” est une loi qui n’a jamais été formellement démontrée* mais qui est vérifiée dans toutes les expériences que l’on a pu imaginer jusqu’ici, et jamais infirmée par aucune. Faire une machine à mouvement perpétuel est équivalent à en faire une qui produit de la matière. As-tu bien compris ça, ô bricoleur inconscient ?
Oui mais de célèbres scientifiques ont aussi étudié des mouvements perpétuels plus sophistiqués. Il y a par exemple le , et la , un nano-moteur mu par le mouvement brownien:

Là, c’est une bonne maîtrise du qui est nécessaire pour montrer que ces systèmes peuvent fonctionner, mais nécessitent qu’on leur apporte de l’énergie de l’extérieur conformément aux lois susmentionnées. Dans le cas de la roue à cliquet, c’est d’ailleurs Feynman lui-même qui a montré que ce moteur ne fonctionne que si la température T1 est plus élevée que T2, et que la puissance du moteur ne dépasse pas celle prévue par l’ . Imaginer une machine à , voilà qui commence à être un challenge abordable et respectable, disciple.

Mais je t’en supplie, cher lecteur : tu as dit non à l’héroïne, non à la chiantologie, dis aussi NON aux mouvements perpétuels, au moins de premier ordre.

E pur si muove…

C’est vrai, il existe des mouvements “pseudo perpétuels” pour lesquels les sources d’énergie sont si discrètes qu’il faut une bonne analyse pour expliquer leur fonctionnement. Dans cette catégorie je placerai le , la , l’ , et peut-être aussi l’ . Vos suggestions sont bienvenues dans les commentaires.

A la réflexion, je range aussi dans cette catégorie la grande , qui tourne réellement comme on le voit dans . Puisque ça ne peut pas être un mouvement perpétuel, sa puissance, de l’ordre de 1 watt seulement , provient de quelque part, mais je ne sais pas d’où. Un minuscule vent ? une petite dilatation thermique due à l’éclairage ? l’induction d’un câble électrique ? A mon avis, cette réalisation spectaculaire mériterait une étude sérieuse. Mais M. Costa survivrait-il à l’explication ?

M. Costa devant sa roue

Enfin je vous soumets cette idée folle vue au salon des inventeurs de Genève il y a de nombreuses années, quand il était encore rigolo grâce aux mouvements perpétuels plutôt qu’aux sex toys chinois : une voie ferrée (ou magnétique) en circuit fermé circulaire de 1000 km de diamètre, avec un train de train roulant sur une voie ferrée (ou planant dessus en lévitation magnétique). Un train aussi long que la voie (3142 km…) avec de lourds wagons, et des locomotives fonctionnant à l’envers, comme génératrices injectant dans le réseau l’énergie cinétique du train. Et comme source d’énergie, la . Ca peut marcher ? ou pas ?

* Note ajoutée le 11.10.2013 : en fait le peut être considéré comme une démonstration mathématique du principe de conservation de l’énergie.

Références

Gilles Charles, “ ”, site supermagnete.de
Hartman, Emil T., “ ”, 1977
" ” sur Quant’Homme
Donald E. Simanek, “ ”
R. A. Ford (1986). Perpetual Motion Mystery. Lindsay Publications, Inc..

Un peu de pédagogie grâce à Pythagore

Sat, 28 Apr 2012 00:00:00 +0000

Je donne des cours depuis longtemps, avec plus ou moins de succès. Parfois mes élèves se sont endormis, parfois ils n’ont pas osé parce que leurs patrons payaient très cher leur formation. Une fois, 300 gaillards ont quitté l’amphi à la cloche sans me lancer de tomates. Une autre fois, une très jolie fille à qui je donnais des cours d’appui en maths a préféré m’épouser… Sans ressentir de véritable vocation d’enseignant, j’aime bien “transmettre mon savoir”, alors à quoi bon la pédagogie ?

Actuellement je passe environ 10% de mon temps de travail à former des collaborateurs, et comme mon employeur dispose d’un centre de formation pour ses 270 apprentis et la formation continue de son personnel, j’ai bénéficié d’une “formation de formateur” de trois jours, une excellente introduction à la . Révélation. On a pris des baffes, mais c’était salutaire. Avis à presque tous mes anciens élèves : je ne donnerai plus de cours comme avant, promis !

En tournant autour du , un participant a mentionné la démonstration du comme exemple type du truc asséné par la et qu’on ne retient pas, parce que ce n’est pas “3U” : utile + utilisable + utilisé. Comme chaque participant devait élaborer une petite formation de 20 minutes, l’ de la mienne était tout trouvé :

“Réconciliez-vous avec Pythagore au point d’être capables de démontrer son Théorème à vos enfants avec du papier et des ciseaux.”

Pour ça j’ai pondu ce et le petit , expérimenté sur mes collègues/cobayes :

2 mins : méthode interrogative “qui se souvient du théorème de Pythagore ?”. Faire dire aux participants qu’il concerne les triangles rectangles, qu’il s’agit de la relation entre la longueur des côtés. Faire dire la relation, ou au moins qu’elle concerne les carrés. Lequel des côtés est appelé hypothénuse ? (là surprise : un participant se souvient que l’ autre s’appelle “ ”, ce que j’avais oublié, car inutile :-) )
3 mins : méthode explicative : il y a environ 2500 ans, a eu l’idée géniale que la relation entre les côtés des triangles rectangles impliquait les carrés. Dessin de la figure de l’interprétation géométrique. Comment a-t-il eu cette idée ? Personnellement je pense que c’est peut-être en découvrant le (3,4,5) et en remarquant que 3²=9, 4²= 16, 9+16=25=5². Ajout du 5.5.12 : c’est bien ça ! je viens de découvrir la des égyptiens grâce à la ! Mais l’existence des triplets comme (3,4,5) ne constitue pas une “démonstration”. Pour démontrer Pythagore, il faut montrer que la relation a²+b²=c² est vraie pour tout triangle rectangle. Une démonstration géométrique se base sur un dessin avec un triangle quelconque, mais peut être répétée quel que soit le triangle.
5 mins : méthode découverte : donner la page A du (j’avais prédécoupé les triangles pour gagner du temps). L’idée est que les participants retrouvent par eux-mêmes l’une des méthodes suivantes:
- le puzzle de animé et en video:
- le réarrangement
5 mins : si on a le temps (on ne l’a pas eu parce que le point ci-dessus prend 10 mins au lieu de 5), voir cette et la reproduire à l’aide de la page B du et de carrés a² et b² à découper :

La démonstration de Gougu, mon cousin chinois du IIIème siècle
6 mins ( 1 min par participant) : évaluation : chacun reproduit la démonstration sans aide.

Au debriefieng, le retour des participants est assez bon, ils ont apprécié mais font remarquer que je n’ai pas parlé de l’utilité du théorème de Pythagore. Et c’est vrai. J’y avais pensé mais je ne voulais pas trop digresser sur la norme euclidienne dans un espace à 3 dimensions et ses applications dans les jeux vidéo (on ne se refait pas…) lorsqu’un participant à mentionné la longueur de la rampe d’un escalier. Effectivement, c’est simple, parlant et je n’y avais pas songé…

Malgré ça j’étais assez content de moi, persuadé que toute l’assistance allait passer la soirée en famille avec mes petits triangles de papier lorsque le formateur me dit : “j’ai rien compris”. Voyant mon air catastrophé il ajoute aussitôt : “par contre j’ai réalisé un truc aujourd’hui, à 59 ans : quand on dit 3 au carré, ça correspond à la surface d’un carré de 3 par 3.” Réalisant que j’étais sorti de sa , je lui ai dit que ce qu’il avait compris était beaucoup plus important que le théorème de Pythagore, et que j’étais très content.

Et je l’étais vraiment, mais la vraie raison pour laquelle j’avais mis sur pied cette formation continuait à me turlupiner : peut-on vraiment enseigner (= transmettre des compétences ) des notions demandant un certain degré d’abstraction (comme les maths) par des méthodes très interactives ? Et même si oui, en quoi découper et bouger des petits triangles en papier serait-il plus pédagogique que tracer des symboles mathématiques sur du papier ? Ou n’est-ce qu’un problème de prérequis ? Quand on “ne sait plus qu’on sait” , la phrase qui tue “mais c’est évident, voyons” n’est pas loin…

En pensant à ça et à l’escalier, je me demande si le problème de l’apprentissage ne réside pas dans la hauteur des marches ? Pour une même pente d’apprentissage, il y a peut être des domaines (lecture, écriture, sciences humaines ?) dans lesquelles l’escalier est formée de nombreuses marches très petites, formant presque une rampe continue alors que lees maths et les sciences “dures” m’apparaissent comme de vraies marches, parfois hautes, correspondant à des notions qu’il faut intégrer, appliquer, digérer avant d’attaquer la marche suivante.

Tout ça m’a aussi donné une idée à propos des : peut-être qu’ils ne nous répondent pas parce que leur société est dirigée par des pédagogues et que leurs mathématiciens, génétiquement incapables de transmettre leur science d’une manière accessible à tous, sont relégués dans une basse caste…

Ensuite j’ai du me concentrer parce qu’un autre participant nous a appris à faire une mayonnaise et je ne voulais pas rater la mienne. Parce qu’une mayonnaise, ça se mange !

Quelques liens:

sur MediaMaths
Elisha S. Loomis (1968). The Pythagorean proposition: its demonstrations analyzed and classified, and bibliography of sources for data of the four kinds of proofs.. National Council of Teachers of Mathematics. (un !)

Supernova dans M95 !

Sat, 24 Mar 2012 00:00:00 +0000

Il y a un peu moins d’infos astronomiques sur ce blog depuis que et d’autres font ça très bien. Mais là ils ont raté un scoop : le 17 mars, plusieurs astronomes ont rapporté l’apparition d’une source lumineuse dans la , à 38 millions d’années lumière, donc pas trop loin de la Voie Lactée. Le 20 c’était confirmé

\[1\]

: il s’agit bien d’une supernova, baptisée illico “SN 2012 aw”.

Une des premières photos de M95 avec la supernova marquée. Les traits diagonaux sont des "aigrettes" de diffraction causés par la violente lumière de Mars, juste à côté. (voir Notes)

C’est même une : une étoile environ 8 fois plus massive que notre Soleil vient de se transformer en étoile à neutrons sous nos yeux ébahis. Dans :

l’astronome explique plein de choses intéressantes, entre autres:

Que “2012 aw” signifie que c’est la 49ème supernova détectée cette année, mais la plus proche, ce qui permet d’identifier l’étoile “progénitrice” sur des images prises avant l’explosion…
… ce qui a été fait en quelques jours grâce à une photo du téléscope spatial Hubble où elle apparaît comme un carré de 4 pixels.
Qu’on sait que c’est une supernova de type II grâce à son spectre qui révèle la présence d’hydrogène, alors que les causés par l’effondrement des naines blanches, n’en ont pas.

Quand je dis “sous nos yeux ébahis”, ce n’est malheureusement juste pas le cas : même si elle est devenue brillante comme un milliard d’étoiles, SN 2012 aw n’a qu’une de 13, et demande un télescope d’au moins 30cm pour être observée, mais c’est à la portée d’un club ou d’un amateur fortuné.

Voilà pour les photons. Mais une supernova de type II émet 99% de son énergie sous forme d’environ 1058 neutrinos. Dix mille milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards, pour ceux qui ne sont pas familiers avec les puissances de dix. Lors de la dernière supernova survenue dans notre galaxie, , environ 3 heures avant la lumière, ce qui est parfaitement conforme à la théorie. Depuis, on savait que ces particules vont exactement à la même vitesse que la lumière, pas un pet de plus, à moins de brancher un câble de travers…

Je me suis donc dit qu’ SN 2012 aw devrait aider à convaincre les derniers sceptiques que mon a définitivement raison. Mais , le meilleur détecteur de neutrinos que nous ayons actuellement, n’en a vu passer aucun dans son kilomètre cube de glace sous l’Antarctique. Il n’est pas assez sensible, mais il y a des idées pour arranger ça pour la prochaine SN 201x

\[5\]

Notes

Sur les “aigrettes” visibles sur la photo,
J’avais écrit une première version de cet article il y a quelques jours où je parlais aussi de , mais un crash m’a fait tout perdre. Comme il y a aujourd’hui plus d’infos sur SN 2012 aw, je causerai du Milky Way Project une autre fois. Mais allez déjà voir! Ca concerne les , causées entre autres par les supernova…

Sources:

, Central Bureau for Astronomical Telegrams, INTERNATIONAL ASTRONOMICAL UNION, 20 mars 2012
sur Bad Astronomy, 19 mars 2012
sur Bad Astronomy, 20 mars 2012
sur Bad Astronomy, 23 mars 2012
Markus Voge et al., “Towards an extragalactic Supernova neutrino detector at the South Pole”,

Portance : pourquoi ça vole ?

Sun, 11 Mar 2012 00:00:00 +0000

Grâce à elle les oiseaux et les avions volent, les voiliers naviguent, les turbines turbinent et pourtant elle reste plus mystérieuse qu’on ne l’imagine. Frédéric Monsonnec (Fred) vient de signer pas , ni , mais bien articles passionnants et magnifiquement illustrés sur la , où il montre qu’il n’y a toujours pas d’explication 100% satisfaisante de cette force à ce jour.

Surprise. Pour ma part je pensais que la cause était entendue : l’air passant sur l’extrados d’une aile doit parcourir un chemin plus grand que celui passant sous l’intrados, donc il doit aller plus vite et selon le (un suisse) sa pression s’abaisse et l’aile est “aspirée” vers le haut par la différence de pression. C’est d’ailleurs . Mais elle est fausse, comme et le montre une . En fait on s’en doute un peu : d’une part il existe des profils d’ailes symétriques qui génèrent une portance grâce à leur angle d’incidence alors que les chemins parcourus par le fluide sont égaux des deux côtés de l’aile, et d’autre part une voile en tissu produit également une portance avec une différence de parcours très faible entre les deux faces du tissu.

Invoquer l’ (un italien) ne résout , et l’ (un roumain) pas mieux : aucune de ces théories ne permet d’expliquer pourquoi une simple planche plate peut servir de (mauvaise) aile. Ceci turlupinait d’ailleurs les théoriciens depuis 1749 déjà, lorsque d’Alembert (un français) conclut ses travaux sur la mécanique des fluides par un : mathématiquement, aucune force ne devrait s’exercer sur un corps en mouvement rectiligne uniforme dans un fluide…

Ce n’est qu’au début du XXème siècle que Kutta (un allemand) et Jukowski (un russe) levèrent indépendamment le paradoxe en introduisant la notion de “circulation” dans ce qui est connu désormais comme le . Selon cette théorie, l’important est que le profil ait un bord de fuite tranchant. Initialement, le fluide passant par le côté de l’aile le plus court (en principe l’intrados) doit franchir le bord de fuite à haute vitesse et remonter le flux pour “rejoindre” le fluide qui emprunte le chemin le plus long. Un bord de fuite tranchant force la formation d’un “tourbillon initiateur” qui entraîne par viscosité la création d’un autre tourbillon attaché à l’aile, mais tournant en sens inverse. Fred a même reproduit ce phénomène dans sa baignoire :

Selon Kutta et Jukowski, ce tourbillon produit la différence de vitesses entre les deux faces du profil jusqu’à ce que la “circulation” autour de l’aile s’annule comme le prévoit le (un anglais). Mais pour qu’une portance se crée, il faut que la soit satisfaite, comme l’illustre cette (alias , un américain), qui montre le flux et la dépression (en rouge) créée lorsqu’on varie la valeur de cette fameuse “circulation”:

En prime, Jukowski nous a aussi laissé sa qui permettait de générer facilement de jolis profils d’ailes. Maintenant on peut l’utiliser en , ou utiliser des moyens de calcul beaucoup plus puissants pour obtenir des profils bien meilleurs.

Tout ça est très séduisant, mais la signification physique de la “circulation” n’est pas claire pour tout le monde. Certains relèvement même qu’on a jamais vu de fluide remonter le flux après avoir passé le bord de fuite (tiens, idée : essayer à ). De plus cette théorie n’est pas très satisfaisante pour les profils qui ont un bord d’attaque également tranchant.

Une autre théorie “moderne” est celle de “l’écope de Newton” . Elle consiste à dire que le fluide est dévié vers le bas non seulement par l’intrados comme dans un bête effet ricochet, mais aussi par l’extrados. Ce “ ” est très visible à proximité d’un hélicoptère, mais aussi sur de belles photos comme celle ci contre. La portance serait simplement la force de réaction générée par la déviation de la masse de fluide. Cette théorie tout simple est considérée comme et aussi par certains physiciens de la voile , , mais n’explique pas vraiment comment une extrados dévie l’air vers le bas, ni ne fournit de moyens de calcul ou de simulation…

La troisième partie de l’article fleuve de Fred introduit la théorie plus récente de et (deux suédois) basée sur les (un autre français et un autre anglais) (un autre suisse) appliquées en 3D plutôt que sur une coupe 2D du profil comme toutes les autres. Selon Hoffman et Johnson, les petits tourbillons qui se créent dans l’axe du flux accentuent la dépression sur l’extrados et y “collent” le flux d’air qui est ainsi dévié vers le bas, créant l’effet d’écope.

Cette théorie fait l’objet de controverses sur le web, car d’un côté Hoffman et Johnson (H&J) considèrent qu’ils réfutent complètement la notion de “circulation” de Kutta-Jukowski (K-J), alors que de l’autre, les tenants de K-J prétendent qu’H&J utilisent des méthodes numériques qui utilisent implicitement la circulation, donc que leurs travaux ne sont au mieux qu’une reformulation de K-J. Un grand bravo à Fred qui a échangé quelques emails avec H&J et plusieurs autres auteurs pour présenter les divers points de vue avec une remarquable neutralité.

Il faut dire qu’à ce niveau, tout le monde fait preuve d’une certaine humilité, car la mécanique des fluides est loin d’être un sujet clos. Par exemple, on ne sait même pas aujourd’hui dans quelle mesure la résolution (numérique) des équations de Navier-Stokes correspond à la réalité physique . Une avancée vers une réponse claire à cette question sera récompensée par un million de dollars dans le cadre des “problèmes du millénaire” de la fondation Clay , donc ce n’est pas une petite affaire.

La fin de la troisième partie revient sur les applications nautiques de la portance. Parce que si vous ne l’aviez jamais réalisé, un bateau à voile peut aller beaucoup plus vite que le vent grâce à la portance générée par sa voile, mais s’il peut naviguer dans (presque) n’importe quelle direction, c’est grâce à la portance de sa quille et des autres éléments immergés, qui crée une force dans une direction différente de celle du vent.

Si ce court résumé vous a intéressé, ne manquez pas de lire les 3 articles complets de Fred (le breton) sur Foilers! Pour vous y encourager, je ferme exceptionnellement les commentaires sur le présent article pour ne pas disperser la discussion sur ce sujet passionnant. Si vous avez quelque chose à dire, ou une question à poser, faites-le sur Foilers!

Références:

Frédéric Monsonnec “Portance” , , sur
David Anderson et Scott Eberhardt “ ” sur Planet Soaring
Anderson, B. D. (2008). . Physics Today.
Luc Armand “ ” ( voir aussi l’ )
Johan Hoffman, Johan Jansson, Claes Johnson, “ ", 2008 ( )
Sonar, T. (2011). . Pour la Science, (403)
Carlson, J., Jaffe, A., & Wiles, A. (2006)." ”. Clay Mathematics Institute + American Mathematical Society
(ajout 26/9/2016) Hoffman, J., Jansson, J. & Johnson, C. “New Theory of Flight” J. Math. Fluid Mech. (2016) 18: 219.

Ces références, plus certaines apparaissant à la fin de l’article de Fred, plus d’autres encore sont regroupées dans le groupe sur Mendeley. Je vous causerai de cette chose très bientôt.

Terra Nova : le quiz

Wed, 29 Feb 2012 00:00:00 +0000

Une série télévisée de science-fiction basée sur un voyage dans le temps ? Et chapeautée par Steven Spielberge en plus ? Je regarde !

Le pitch de est simple : en 2149 la planète devient invivable, mais les humains trouvent par hasard une faille temporelle, qu’il faut un peu pour envoyer des poignées de colons 85 millions d’années dans le passé, au . Là ils tentent de fonder une nouvelle civilisation dans un monde vierge, un véritable Eden s’il n’y avait pas quelques et, pire encore, certains humains assoiffés de pouvoir….

Terra Nova rappelle assez vite Lost, avec ses héros isolés dans une nature hostile, leurs amours, leurs trahisons, etc. Mais autant l’univers de Lost était surnaturel, autant celui de Terra Nova se veut scientifique, avec ses dinosaures reconstitués, dominés grâce à la technologie du XXIIème siècle. Je ne m’étendrai pas sur la , dont on comprend juste qu’elle utilise un est de quelques microns… A part ça, les auteurs se sont visiblement bien documentés, et quelques éléments surprenants du scénario se sont avérés exacts après vérification. Mais un certains nombre d’erreurs manifestes m’ont tout de même choqué.

Je vous propose un petit quiz sur quelques assertions remarquées dans les premiers épisodes:

“Votre organisme risque de mettre du temps avant de s’habituer à la densité de l’atmosphère” du Crétacé. Vrai ou Faux ?
La Lune apparaît plus grosse car “elle s’éloigne de la Terre d’environ 1/2 centimètre par an, donc elle est beaucoup plus proche qu’elle ne l’était hier”, soit juste avant le voyage, 85 millions d’années plus tard. Vrai ou Faux ?
“Les étoiles sont différentes aussi. Elles n’ont pas la même place qu’en 2149 parce que l’Univers a poursuivi son expansion pendant 85 millions d’années”. Vrai ou Faux ?
Au Crétacé vivaient des libellules de 70 cm d’envergure. Vrai ou Faux ?
La chute d’une météorite peut provoquer une . Vrai ou Faux ?

Réponses:

Vrai et faux. Selon , la de 1013 aujourd’hui était effectivement supérieure d’au moins 70 hPa au Crétacé car l’oxygène composait environ 25% de l’atmosphère contre 21% aujourd’hui. Le CO2 était aussi environ 5 fois plus abondant qu’aujourd’hui, mais sa contribution à la pression atmosphérique est négligeable. Mais cette pression légèrement plus élevée ne peut pas provoquer de troubles de la respiration. On pourrait éventuellement craindre une comme le crie l’infirmière lorsque le héros s’écroule, mais il faudrait que la pression d’oxygène dépasse 500 hPa alors qu’il n’y en avait que 280 hPa au Crétacé. Comme le taux de CO2 n’était pas non plus assez élevé pour risquer l’ , on peut en déduire que les aides respiratoires de “Terra Nova” sont parfaitement inutiles.
Faux. D’abord la Lune s’éloigne plus vite, de 3.8 cm par an pour être précis. Mais surtout, 85*106*0.038 = 3230 km seulement, ce qui fait moins de 1% de la distance Terre-Lune, et donc de son diamètre apparent. De plus l’ellipse de fait varier cette distance entre 363'104 et 405'696 km, soit une variation de 12%, bien plus grande que le 1% de variation depuis le Crétacé. Bref, on ne pouvait pas observer de différence à l’oeil nu.
Faux. 85 millions d’années est une durée presque négligeable par rapport aux 13.7 milliards d’années de l’Univers. L’expansion de l’Univers éloigne les galaxies les unes par rapport aux autres, mais n’a pas d’effet perceptible dans une galaxie comme notre Voie Lactée. Le des étoiles n’a rien à voir avec ça.
Pas sur. La fameuse vivait au Carbonifère, soit bien avant. Selon , il y aussi eu de gros insectes au Crétacé, notamment des , mais je n’ai pas trouvé trace de grosses libellules. Si vous en savez plus, un petit commentaire serait apprécié.
Là j’ai eu une surprise : possible. En se vaporisant dans l’atmosphère, une grosse météorite pourrait en principe ioniser l’atmosphère comme une bombe atomique. Donc ce n’est pas impossible a priori, mais comme je n’ai pas trouvé de référence sérieuse sur le sujet, j’ai préféré demander au , l’auteur de . Voilà ce qu’il m’a répondu:

I don’t think a meteorite can do that, unless it’s very, very big (and I’m not even sure about that). EMPs are usually from a huge surge of ions, either from a solar flare or from ionizing radiation from a nuclear weapon. Meteors just don’t have that kind of energy to do that. If they did, then we’d see EMPs all the time from them, and we don’t! So I think that’s just a bit of writing license they took. :)

Voilà pour l’instant, il y aura peut-être une suite, surtout si vous crochez aussi à cette série tout à fait regardable et que vous postez questions et commentaires ci-dessous.

Références:

Joseph Gale et al. “ ", J. Exp. Bot. (2001) 52 (357): 801-809.doi: 10.1093/jexbot/52.357.801
Dudely, R. “ ”, 1998, The Journal of Experimental Biology, 201, 1043–1050.
Philip C. Plait (2009). Death from the skies!. Penguin.

Obsédé par le Cervin

Sun, 19 Feb 2012 00:00:00 +0000

logo avec le Cervin, mais aussi un ours ! Vous le voyez ?

Je suis accro au Cervin. Cette montagne est plus obsédante que le . Pas besoin de la sculpter en purée de patates, son image me poursuit dans une dont celui d’un chocolat mondialement connu, suisse et addictif. Et désormais, il faut que je la voie au moins une fois par an.

Pour éviter d’y succomber vous aussi, ne venez pas skier à ! Restez dans vos stations de béton encombrées de voitures, à bouffer des frites dans des self-service, et lisez juste cet article. Parce que si vous tombez sous le charme du Cervin, vous serez condamnés à visiter des sur les pistes, à , à rouler en taxi électrique et à gonfler votre budget vacances en conséquence…

Tout ça, c’est de la faute de de 4478m que les suisses alémaniques appellent “Matterhorn”, soit “corne des prés” comme l’ignorent certainement les . C’est l’une * car sa forme spectaculaire se découpe dans le ciel depuis une multitude de points de vue dont l’observatoire du à 3089m, station terminus d’une construite à la fin du XIXème siècle pour y attirer des hordes de touristes anglais, puis japonais entre autres.

"The Matterhorn" depuis l’observatoire du Gronergrat, par Stuck in Customs sur Flickr

A cette époque fleurissaient des projets fous, comme ceux découverts au détour d’un chemin (vers …) sur un , traduit pour vous:

Des projets spectaculaires: la conquête du Cervin par le rail

La chronique loufoque de projets visant à développer le Cervin remonte à 1855, dix ans avant sa première ascension, lorsqu’un Alsacien a proposé la construction d’une station de ballons sur la montagne. L’idée était de faire flotter les touristes jusqu’au sommet dans un ballon à gaz attaché à un câble fixe reliant la base de la montagne à son sommet. Mais ce projet resta du domaine du rêve …

Quatre ans plus tard, l’ingénieur cantonal du Valais présenta ses plans pour un tunnel en forme de spirale avec des fenêtres offrant des vues changeantes depuis l’intérieur de la montagne (NdT : un peu comme au ). Ce visionnaire conçut des wagons pour le transport des touristes sur 22 km à ciel ouvert de Zermatt au pied de la montagne, et de là dans les 15km de tunnel en tire-bouchon du cœur du Cervin jusqu’au sommet. Toutefois, les investisseurs furent sceptiques …

Un peu plus d’une décennie plus tard, la technologie ferroviaire avait avancé: le premier train à crémaillère d’Europe avait été en 1871, et la construction de la ligne Viège-Zermatt avait commencé à la fin des années 1880. Mais avant que la ligne soit terminée, l’imprimeur et passionné de chemin de fer Caspar Leonhard Herr-Bétrix de Bienne lança un autre projet ambitieux: une extension de la ligne du Gornergrat jusqu’au Cervin! En 1890, une demande fut déposée auprès du . Une première section prolongerait la ligne Viège-Zermatt à travers les gorges du Gorner jusqu’à Zum See. Puis les passagers sont pris en funiculaire jusqu’à Schafberg, en changeant de voiture au milieu. La troisième section transporterait les personnes en train électrique à crémaillère du Schwarzsee jusqu’à la cabane , près de l’actuelle cabane du Hörnli. De là, un funiculaire monte à un gradient vertigineux de 75° jusqu’au sommet du Cervin, doté d’un salon panoramique et d’un restaurant. Après quelques aller-retours, le Conseil Fédéral a accordé en 1892 une licence à l’ingénieur et topographe Xavier Imfeld.

Mais à ce moment l’enthousiasme du public pour les projets de construction de voies ferrées de montagne avait diminué, et les écologistes, les alpinistes et les médecins qui s’opposaient au projet eurent gain de cause (NdT voir aussi )

Le avec ce dessin du véhicule imaginé pour grimper le long de l’arête du Hörnli, la voie emprunté de nos jours par des dizaines d’alpinistes chaque année pour monter sur ce légendaire 4000

Détail d’un panneau d’information sur le projet du Hörnligratbahn (cliquez pour le panneau complet)

Hélas, un certain nombre en redescendent beaucoup trop vite. Plus de 500 alpinistes sont morts en escaladant le Cervin, parfois au rythme dramatique de 20 par an. Si ça vous tente, par pitié ne sous-estimez pas mon cher Cervin, et cassez votre tirelire pour vous adjoindre les expérimenté pour y monter. Ou alors faites-le à la descente en vous équipant de ce qu’il faut pour rater votre suicide, comme lui :

Le sommet du Cervin vient d’Afrique !

Le Cervin passionne aussi les géologues depuis , qui comprit il y a environ 100 ans que les Alpes (et l’Himalaya) sont produits par la rencontre et le déplacement de plaques tectoniques sur des centaines de kilomètres. Argand étudia le Cervin dans son mémoire de 1909 où il remarqua, sans gravir la montagne, qu’elle était formée de plusieurs nappes superposées : des roches sédimentaires à la base, des schistes verts au milieu, du gneiss en haut. Son interprétation de l’époque est dans les grandes lignes conforme à la vision moderne , de la formation de cette partie des Alpes, et notamment que le sommet du Cervin est fait d’une roche originaire du continent africain :

L’origine de ce fait, à première vue singulier, remonte à quelque 100 millions d’années, à l’époque où l’ancienne mer Téthys séparait encore la plaque africaine et la plaque européenne. Dans cette mer, des volcans actifs recouvraient le fond marin de roches volcaniques qui venaient s’ajouter aux sédiments marins. Du fait de la dérive des continents, la plaque africaine a convergé, à travers cette mer, vers la plaque européenne, en poussant devant elle une partie des sédiments et des roches volcaniques déposés au fond de la mer. Lors de la rencontre de ces deux plaques il y a quelque 45 millions d’années, la plaque africaine a grimpé sur le bord de la plaque européenne en compagnie de roches du fond marin. Sous l’effet de la pression, la croûte ainsi épaissie de ce bord de la plaque européenne a été à la fois comprimée et poussée vers le haut : le plissement alpin avait commencé.

Ce phénomène a laissé des traces visibles dans la région de Zermatt où l’on trouve réunis, dans un espace restreint, des types de roches de provenance africaine et européenne ainsi que des sédiments marins. Les laves en coussins que l’on y rencontre témoignent de l’ancienne activité volcanique sur le fond marin

C’’est l’érosion, surtout glaciaire, qui fait disparaître de grandes parties de ces nappes et en révèle d’autres, plus profondes, en formant des “ ” comme la plus belle montagne du monde. ! (= cocorico en Suisse.)

Coupe géologique schématique Breithorn - Mond de l’Etoile d’A. Escher, 1984 (3)

Note* : bon, ok, le Mont Blanc est , mais plus qu’une montagne c’est tout un massif, et c’est beaucoup plus facile d’y monter qu’au Cervin. Et en plus je le vois depuis chez moi, alors…

Références

Paul Caminada “Waghalsige Projekte durch Fels und Firn im ausgehenden 19. Jahrhundert - Herausforderungen unter Extrembedingungen” , Bautechnik, August 2010, Volume 87, Issue 8, pages 494–511,
Olivier Grivat “ ” sur swissinfo.ch 16. février 2011
“ ” (1909) Imprimeries Réunies ISBN:• •
Arthur ESCHER et Henri MASSON “ ” TRAVAUX DU COMITÉ FRANÇAIS D’HISTOIRE DE LA GÉOLOGIE - Deuxième série - T.2 (1984)
Michel Marthaler (2005). Le Cervin est-il africain ?: Une histoire géologique entre les Alpes et notre planète. LEP.
" ", 2004, DETEC

Acanthamoeba, voire pire

Fri, 03 Feb 2012 00:00:00 +0000

(article soumis au concours du 500ème article de “Strange Stuff and Funky Things”, qui l’a )

(article repris dans Collectif (2013). Les meilleurs blogues de science en français: Sélection 2013. Editions MultiMondes. )

est un genre d’amibes extrêmement communes. On en trouve partout : dans l’eau douce y compris potable, dans le sol, et même dans l’air sous forme de kystes volants. Les Acanthamoeba mangent des bactéries et contribuent ainsi aux premières étapes de la chaîne alimentaire qui transforme le carbone dissous dans l’eau en steaks, ce qui les classe définitivement dans la catégorie “animaux utiles” de mon premier cours de catéchisme.

De plus les biologistes cultivent des quantités de l’espèce A. Castellanii à raison d’environ 10¹² bestioles par kilo comme “ ” utilisé dans toutes sortes de recherches en biochimie, biologie moléculaire etc. Catégorie “animaux inoffensifs” a priori.

Acanthamoeba sous microscope électronique

Mais a_canthos_ signifiant épineux en grec (à ne pas confondre avec _, qui veut dire épine en grec…) , vous vous attendez certainement à ce que ces microbes méritent leur place dans un article de ce blog en causant un problème. Gagné! En fait ils en causent même plusieurs.

Acanthamoeba ne dérange pas trop notre système digestif qui a du s’y habituer depuis le temps, mais aime bien grignoter de la bactérie bien fraîche à la surface de nos yeux. Une baignade dans un étang un peu tiède et hop, c’est quasiment sur, quelques amibes croissent et multiplient sur vos cornées. Une petite douche plus tard, elles s’en vont comme elles sont venues, dans une goutte d’eau.

Sauf si vous ne vous douchez pas, ou avec l’eau du même étang. Ou si vous mettez vos lentilles de contact. Quelques espèces d’Acanthamoeba adorent les lentilles de contact : ça les protège de l’air qui pourrait les dessécher ou de vos doigts qui pourraient les essuyer, et ça maintien un petit film humide juste à la température où les bactéries peuvent profiter de la lumière pour devenir des proies facile à lyser. Et quand il n’y a plus de bactéries ou qu’elle n’a plus faim, Acanthamoeba s’enkyste, mais comme le plastique de la lentille est un peu dur à creuser, elle préfère se planquer dans la cornée…

Au début, ça pique les yeux comme une conjonctivite, mais les collyres ne soulagent que très temporairement. Et puis on va voir un ophtalmo qui va prescrire des antibiotiques “pour voir”, le temps de faire des analyses assez longues. Il ne veut pas effrayer le patient en lui parlant de “ ” tellement c’est rare. Et on perd un temps préc-yeux, parce qu’un diagnostic rapide permet de bien limiter les dégâts. Vous voulez voir à quoi ressemble un oeil infecté par des amibes au bout de quelques temps ? Vous êtes surs ? Sinon, vous pouvez aussi scroller vite d’une page vers le bas, c’est permis. Prêt ? alors voilà:

Perforation de la cornée secondaire à une kératite amibienne dramatique. crédit photo Dr. Jean-Louis Bourges (Hôtel-Dieu Paris)

Bon, là c’est le stade irréversible qui nécessite une . En osant cliquer sur l’image vous verrez des stades moins avancés où un traitement médicamenteux est encore possible, et si ça ne marche pas seule une greffe de cornée permet de sauver l’oeil, à condition que l’oeil n’ait pas produit trop de vaisseaux sanguins dans la cornée pour essayer d’y amener plus de globules blancs à la rescousse. On se tient les pouces pour Caroline qui attend une cornée depuis plusieurs mois, et on remercie (d’avance…) tous les futurs donneurs d’organes, y compris les yeux.

Après ça ai-je encore besoin d’insister sur l’importance de l’hygiène pour les porteurs de lentilles de contact ? Non ? Vous avez compris le message ? Je coupe/colle quand même les recommandations du Syndicat National des Ophtalmologistes de France (SNOF), on ne sait jamais:

Bien se laver les mains et les sécher convenablement avant toute manipulation de lentilles

Utiliser un oxydant pour nettoyer les lentilles souples

Nettoyer régulièrement le boîtier des lentilles avec le liquide de conservation des lentilles, l’essuyer et le laisser sécher ouvert. Le changer fréquemment

Ne pas mettre de lentilles sous une douche, dans les piscines ou en eau douce (jacuzzi, lac…)

Ne jamais nettoyer des lentilles avec l’eau du robinet

En cas de gêne ou de douleur (même augmentant au dépôt des lentilles):ôter les lentilles , consulter un ophtalmologiste en urgence

Toujours posséder une paire de lunettes correctrices adaptée en complément des lentilles

Regardez encore cette vidéo (supprimée…) qui explique pourquoi a désormais un look de pirate, et on pourra passer à la suite…

Il arrive que certaines amibes parviennent par un mécanisme encore pas très bien compris jusqu’à notre cerveau. C’est extrêmement rare, quelques dizaines cas par an dans le monde, mais le résultat est très bien documenté : la mort en quelques jours. L’ causées par Acanthamoeba étant à la due à dont , on n’en dira pas plus ici à ce sujet.

Reste encore une belle épine que les Acanthamoeba nous plantent bien profond par un mécanisme bien tortueux. Depuis 1994 on sait que se propage en utilisant Acanthamoeba castellanii et en 2006 une équipe de l’Université de Bath a démontré que les “MRSA” plus connus sous le nom de arrivent à survivre à l’intérieur d’ Acanthamoeba polyphaga et à s’y reproduire pendant que ces amibes omniprésentes leur servent d’omnibus entre les chambres d’hôpital.

vue d’artiste d’une Acanthamoeba polyphaga avec des MRSA. C’est presque mignon…

Plus embêtant encore : comme les amibes essaient de transformer ces bactéries en miam-miam à l’aide de substances qui sont par définition des , les bactéries que Dame Evolution préserve des dites substances (dont Elle essaie plein de combinaisons par ailleurs…) en ressortent plus résistantes encore. Ces bactéries sont donc nietzschéistes : “ce qui ne nous tue pas nous rend plus fort”, mais pour nous c’est la variante “ce qui les rend plus fort nous tue” qu’on a favorisé en récurant nos hôpitaux avec des antibiotiques.

Maintenant qu’on a compris, on va aussi viser ces sales bêtes nuisibles d’amibes. Mais juste dans les hopitaux, hein ? Et à la rigueur dans les étangs, parce que dans le sol je les aime bien, moi, les Acanthamoeba faiseuses de steaks.

Références

sur le site du SNOF
Naveed Ahmed Khan (2009). Acanthamoeba: biology and pathogenesis. Caister Academic Press.
(kératoplastie transfixiante) sur le site du SNOF
S. Carrette et al “ ", Bull. Soc. belge Ophtalmol., 275, 49-53, 2000.
Cirillo JD, Falkow S, Tompkins LS “Growth of Legionella pneumophila in Acanthamoeba castellanii enhances invasion.” Infect Immun. 1994 Aug;62(8):3254-61.
, University of Bath,Press Release - 28 February 2006
sur le blog “Travelling small with a nucleus”

Risques météoritiques

Sat, 28 Jan 2012 00:00:00 +0000

Le passage de l’ à moins de 60'000 km de la Terre hier est l’occasion de rassembler quelques infos sur les chutes de pierres de l’espace.

D’abord, il s’avère que l’espace est assez caillouteux. Le “ ” et le “ ” recensent des milliers de géocroiseurs de toutes tailles depuis la fin des années 1990, où la mise en place d’instruments de plus en plus performants a permis d’augmenter progressivement le rythme des découvertes à près de 900 en 2011

Depuis l’an passé, le et sa caméra de 1.4 Gigapixels viennent relever le qui lui-même succédait au dans la quête, essentiellement américaine, d’astéroïdes de plus en plus petits. Parce que pour les gros, on commence à en avoir fait le tour : en 2011 on n’a repéré “que” 19 astéroïdes de plus d’un km contre plus de 90 en 2000 :

Il n’y a donc pas énormément plus d’ que les 1300 actuellement connus. Le danger représenté par chacun de ces objets est codifié depuis 1999 par l’ qui attribue un niveau et une couleur en fonction de la taille de l’objet et de sa probabilité de collision:

échelle de Turin. L’énergie cinétique est en mégatonnes de TNT

Un objet de moins de 20m tel que 2012 BX34 n’y est pas considéré comme méritant un attention particulière même s’il était sur une trajectoire de collision certaine. Avec un peu de chance, ça en fait une attraction touristique comme à . Pour les objets plus gros, les astronomes commenceraient à les examiner avec attention dans la zone jaune, la politique commencerait à s’inquiéter quelques décennies avant une rencontre possible dans la zone orange, en essayant peut-être d’envoyer une mission spatiale pour dévier l’objet.

Meteor Crater. Dans ma liste "à visiter"

Dans la zone rouge, c’est le scénario catastrophe. Au niveau 8 ça va encore : tous les quelques siècles un caillou fait un cratère du genre Crater, ratiboise une forêt comme à la en 1908 ou tombe à l’eau en ne tuant que quelques poissons. Sur une ville, évidemment, ça ferait des dégâts comparables à une … Une collision de niveau 9 se produit tous les quelques millénaires et pourrait détruire une région entière. Des centaines de milliers d’années s’écoulent en moyenne entre des collisions de niveau 10. Là c’est par exemple : continents dévastés, voire grand reset planétaire.

Pas de panique: pour l’instant il n’y a que . Seul (250m) a été classé 2, puis 4 en 2004, avant que les astronomes n’écartent tout risque de collision pour le 13 avril 2029, mais comme ils avaient un doute sur son passage suivant en 2036 ils l’ont laissé “niveau 1” avant de le remettre au niveau 0 une fois ce risque écarté lui aussi. Déçus, les astronomes ont créé une beaucoup plus fine que celle de Turin pour pouvoir continuer à classer les géocroiseurs par risques microscopiques.

D’un autre côté, estime que ce risque n’est pas négligeable : puisque la probabilité qu’une météorite géante détruise toute vie humaine sur Terre est de 1/100'000'000 par année sur le long terme, et comme nous sommes 7 milliards, les impacts de niveau 10 font 70 morts par année en moyenne! Et en tenant compte de la qui lie la probabilité d’un impact à sa gravité, il estime statistiquement qu’une personne sur 700'000 meurt tuée par une météorite :-)

De mémoire d’homme, on est évidemment nettement en dessous de la moyenne. Seule une femme, Ann Elizabeth Hodges, a été blessée par une météorite authentifiée à en 1954. En 1992, un jeune ougandais a été touché par un fragment de météorite à , sans être blessé. L’histoire du blessé en 2009 est probablement un canular.

Mais peut-être avez-vous peur de vous brûler en ramassant une météorite fraîchement tombée du ciel , ce qui arrive ? Pour ma part j’ai été rassuré en entendant l’an passé une sur la météorite de la Chervettaz, tombée en 1901 et . Pesant 750 grammes, elle a été ramassée peu après sa chute par des bûcherons qui l’ont trouvé juste tiède. Pourtant on pourrait se dire qu’un caillou de cette taille chauffé à blanc doit rougeoyer quelques temps au sol comme dans tout film de Superman. Et bien non. Dans le vide spatial, les météorites sont très froides, au mieux chauffées à quelques dizaines de kelvin par le Soleil. Disons autour de -200° C. En entrant dans l’atmosphère, leur surface s’échauffe très violemment pendant quelques secondes, mais la n’est pas suffisante pour élever notablement la de toute la masse de la météorite. En fait, une fois au sol, c’est plutôt l’intérieur resté froid qui refroidit rapidement la surface.

Ce qui fait des météorites d’excellents congélateurs : leur composition d’origine n’est que très peu altérée par leur long séjour dans l’espace et par leur rapide chute sur Terre. Ainsi la qui vient d’être découverte au Maroc après avoir été il y a longtemps nous apporte 7 kg d’informations toutes fraîches sur notre voisine rouge, sans frais de transport. Mais peut-être avec des virus martiens …

Un trou noir lance des boules de gaz

Sun, 15 Jan 2012 00:00:00 +0000

Vue d

Pour le public les trous noirs sont toujours des monstres dévorant inexorablement la matière qui les approche, alors que depuis les années 1970 les scientifiques savent que certains qui envoient des quantités importantes de matière très loin dans l’espace à des vitesses relativistes, voire supraluminiques en apparence. Aujourd’hui certains astrophysiciens vont jusqu’à suggérer que les trous noirs géants siégeant dans le noyau actif des galaxies absorbent moins d’étoiles qu’ils n’en immédiat et indirectement par .

Toutefois, le mécanisme qui transforme le disque d’accrétion de matière tournant autour de l’équateur en jets émis par ses pôles est encore trop mal connu, en partie parce que tout ceci se passe dans les environs immédiats des trous noirs qui sont, , très petits. Ainsi , le trou noir central de notre Voie Lactée, émet du rayonnement depuis une zone qui tiendrait dans l’orbite de la Terre autour du Soleil. Mais il est situé à environ 26000 années-lumière, trop loin pour qu’on puisse distinguer ce qui s’y passe en détail, et mal orienté puisque nous nous trouvons à peu près dans le même plan que son équateur. En plus, il ne semble pas “actif” à manger des étoiles très souvent.

C’est pourquoi on étudie avec attention les systèmes “ ", des systèmes doubles dans lesquels une étoile tourne autour d’un trou noir stellaire (ou d’une étoile à neutrons), et plus particulièrement les “ ", qui émettent des jets. On en connait une bonne vingtaine dont le célèbre , le premier trou noir identifié comme tel en 1971, situé à 6000 années-lumière “seulement”. Bien que les trous noirs stellaires soient encore plus petits que ceux occupant le centre des galaxies, l’observation est facilitée par le fait que les deux astres se tournent autour en quelques dizaines d’heures, l’un aspirant le gaz de l’autre en quasi continu.

C’est justement une discontinuité de ce transfert qui vient d’être observée dans le système poétiquement nommé H1743-322 conjointement par le satellite de la NASA et le au sol , :

(Cliquer pour agrandir)

Le 28 mai 2009, “quelque chose” tournait 0.9 fois par seconde autour du trou noir, puis ce pic d’émission dans les rayons X s’est progressivement décalé à 1.3 Hz le 30 mai et 3.5 Hz le 2 juin. Imaginez que le “quelque chose” soit un grumeau de gaz peut-être de la masse de la Lune qui se mette à tourner 4 fois par seconde autour d’un trou noir de la taille de la Terre, pour vous faire une idée…

Et le 5 juin, plus rien ne tourne. Par contre le VLBA observe un accroissement des émissions radio de l’ensemble, et le 6 on voit distinctement deux paquets s’éloigner à la colossale vitesse de 0.25 c dans des directions opposées, perpendiculaires au plan de l’écliptique. Au lieu d’être absorbé par le trou noir, il en a éjecté une partie importante.

Combien ? Comment ? Les données recueillies sur H1743-322 vont certainement améliorer nos connaissance sur les trous noirs et sur les phénomènes physiques entourant la production de ces incroyables jets.

Références

, , AIM - Astrophysique Interactions Multi-échelles, Université Paris 7 Denis Diderot
sur MaxiSciences
“ ” L’Astronomie Vol 117 - Sept 2003

2012, Mayas, Kaya et cure-dents

Sun, 01 Jan 2012 00:00:00 +0000

Les Mayas se sont plantés : leur fin du monde n’arrivera pas en 2012 puisqu’elle a , et d’une façon peu hollywoodienne : abandon des villes étalé sur des décennies, dénatalité, le tout causé par une crise peu claire combinant peut-être surpopulation, surexploitation des sols et variations climatiques… Des dangers ô combien plus rationnels que “ ”.

De ce point de vue, l’ONU semble viser juste en décrétant “ ”, qui comprend trois “objectifs majeurs” à réaliser d’ici 2030:

“Doubler la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique mondial”, ce qui signifie en clair diviser par 2 le premier facteur de la géniale :
“Doubler le taux d’amélioration de l’efficacité énergétique”. C’est moins clair, mais si j’ai bien compris, on veut diviser par 2 aussi le 2ème facteur.
“Assurer l’accès universel aux services énergétiques modernes”. Ce louable objectif est en fait un moyen d’assurer un niveau de vie équitable aux humains, et comme les Indiens, les Chinois et les Africains ont plus envie d’imiter notre mode de vie que nous le leur (et en plus ils sont démocratiquement majoritaires…), ça revient grosso-modo à quadrupler le 3ème facteur.

La solution onusienne à l’équation de Kaya consiste donc, d’ici 2030, et en supposant une POPulation constante:

à quadrupler le PIB mondial pour satisfaire l’objectif 3. Ca revient à une croissance économique moyenne de 8 % par an pour les prochaines 18 années. “Optimiste” diront certains.
à doubler la production d’énergie TEP pour satisfaire l’objectif 2. Ca correspond pas mal aux .
à doubler cette production en ne recourant pratiquement qu’aux énergies renouvelables pour satisfaire l’objectif 1. Là on nage en plein océan …

Rappelez-vous qu’ériger une éolienne ou poser un panneau solaire ne fait que produire un peu d’énergie de plus, mais ne réduit pas du tout les émissions de CO2. Pour diminuer les émissions de CO2 il faut supprimer des centrales à charbon, des voitures à essence ou des chauffages à gaz, et on n’en prend pas le chemin.

En plus il y a un hic : on vient d’être 7 milliards, mais on . Cent milllions d’êtres humains de plus arrivent chaque année pour rendre le problème plus difficile intéressant. Mais aucun “objectif majeur de limitation de la population” n’est énoncé, aucune “Année internationale du contrôle des naissances” n’est prévue par l’ONU : le 4ème facteur de l’équation de Kaya est ignoré, occulté des débats, pourtant il est aussi important que les autres, et contrôlable à l’aide de petits bouts de caoutchouc…

Le futur s’avère donc passionnant, et comme disait Woody Allen : “l’avenir m’intéresse beaucoup car c’est là que j’ai l’intention de passer le reste de mes jours.”

Ce qui est déjà sur, c’est qu’en 2012 il y aura , ce qui n’est plus arrivé depuis 1984, ce qui est plus fréquent et nous fait une belle jambe, mais surtout le à ne pas rater,

Transit de Vénus de 2004 filmé dans l’UV par la NASA (cliquer pour la vidéo)

A part ça, le , ce qui le classe dans le . Parmi ces propriétés j’ai été intrigué par celle de la “ ”. Elle est définie par le nombre de pièces en “E” disposés à chaque étape du processus itératif représenté sur la figure ci-dessous :

illustration des premiers termes de la séquence A161328 : 1, 4, 9, 16, 29, … 2012 est le 42ème terme

On parle de cure-dents car il s’agit d’une des variations de plusieurs problèmes de disposition de cure-dents sur une nappe étudiés par des matheux qui ne savaient pas quoi faire d’autre

\[ David Applegate, Omar E. Pol and N. J. A. Sloane, "[The Toothpick Sequence and Other Sequences from Cellular Automata](http://www.research.att.com/~njas/doc/tooth.pdf)", avril 2010, [arXiv:1004.3036v2](http://arxiv.org/abs/1004.3036v2) math.CO\]

, mais nous autres informaticiens allons surement réussir à en faire quelque chose de joli, non ? Oui, c’est un challenge : celui qui fera la première représentation de 2012 en cure-dents E référencée dans les commentaires aura droit à des félicitations publiques.

A vous chers lecteurs et amis, je vous souhaite de découvrir plein de choses intéressantes et surprenantes en 2012, mais surtout la bonne santé et la quiétude nécessaires pour en profiter.

Meilleurs voeux à tous !

"Saumurite" de la mort filmée en Antarctique

Sat, 26 Nov 2011 00:00:00 +0000

Après avoir vu ça, je me suis dit une fois de plus qu’on vit sur une planète aussi étrange que surprenante:

Plutôt que de réécrire la roue, je traduis ci-dessous l’explication du phénomène ci-dessus donnée sur la .

Comment se forme une “saumurite”*

Dr Mark Brandon,Océanographe polaire,The Open University

L’eau de mer qui gèle ne fait pas de la glace semblable à celle que vous faite dans votre congélateur. Au lieu d’un bloc de glace compact, ça ressemble plutôt à une éponge imbibé d’eau de mer avec un fin réseau de canaux de saumure à l’intérieur.

En hiver, la température au dessus de la banquise peut être en dessous de -20°C alors que l’eau de mer n’est qu’à environ -1.9°C. Un flux de chaleur monte de la mer plus chaude vers l’air très froid, en formant la glace par le fond. Le sel dans cette nouvelle glace est concentré et poussé dans les canaux de saumure. Et puisqu’il est très froid et salé, il est plus dense que l’eau en dessous.

Le résultat est que la saumure coule dans une colonne descendante. Mais lorsque cette saumure extrêmement froide quitte la glace de la banquise, elle congèle l’eau de mer qui entre en contact avec elle. Ceci forme un fragile tube de glace autour de la colonne descendante, qui forme ce qui a été appelé une “saumurite”.

Les “saumurites” se trouvent dans l’Arctique et l’Antarctique, mais l’eau doit être relativement calme pour qu’elles deviennent aussi longues que celles observées par l’équipe de “Frozen Planet”.

La glace rampante

Avec des caméras filmant en accéléré, des spécialistes ont filmé de l’eau salée rejetée de la banquise et coulant. La température de cette saumure étant bien en dessous de 0°C provoque la congélation de l’eau sur une mince coquille autour d’elle.

Là où cette “saumurite” rencontre le fond de la mer, elle forme une toile de glace qui gèle tout ce qu’elle touche, y compris oursins et étoiles de mer.

Ce phénomène inhabituel a été filé pour la première fois par les cameramen Hugh Miller et Doug Anderson pour la série “Frozen Planet” de la BBC 1.

Miller a mis en place l’équipement nécessaire pour filmer la croissance d’une “saumurite” sous la glace de Little Razorback Island, près de l’archipel de Ross en Antarctique.

“Alors que nous explorions les environs de cette île, nous avons découvert une zone qui avait déjà 3 ou 4 saumurites, et une était en train de se former” raconte Mr. Miller

Les plongeurs spécialistes notèrent les températures afin de revenir sur zone dès que les mêmes conditions se répéteraient.

“C’était un peu une course contre la montre, car personne ne savait vraiment à quelle vitesse elles se formaient.” dit Mr Miller.

“Celle que nous avions vu une semaine avant s’allongeait devant nos yeux, et le processus complet n’a pris que 5 ou6 heures.”

Envers et contre tout

Hugh Miller filmant la saumurite avec tout son matériel (c) D. Anderson

L’emplacement, sous la glace aux large des contreforts du volcan Mont Erebus, dans de l’eau à -2°C, n’était pas facile d’accès…

“Le site était difficile à atteindre. Il était loin du trou et il y avait des passages très étroits entre la glace et le fond”, a expliqué Mr Miller.

“Je m’en souviens comme d’une bagarre.. Et le matériel est très lourd car il doit rester au fond et ne pas bouger pendant de longues périodes”

A part le montage du matériel, les cinéastes ont aussi du gérer les interférences avec la faune locale. Les gros phoques n’ont eu aucun problème à inspecter les lieux en détruisant les saumurites ainsi que l’équipement du tournage. “Le premier accéléré que j’ai fait, un phoque l’a flanqué par terre” dit Mr Miller.

Mais les efforts de l’équipe ont été finalement récompensés par le premier film de la formation d’une saumurite.

Note* : j’ai traduit le néologisme anglais “ ” par “saumurite”, comme “stalactite de saumure”, mais si vous avez une meilleure idée, proposez-la dans les commentaires…

Climat : le graphique qui vaut 10000 mots

Sun, 13 Nov 2011 00:00:00 +0000

En pondant sur le blog que j’ai honte de ne découvrir qu’aujourd’hui, une petite recherche sur l’effet de serre m’a conduit à cet excellent graphique, qui remplace au moins 10000 mots :

, oeuvre de de montre des tas de choses fondamentales, et quelques unes de mes interrogations:

le rayonnement “entrant” dans l’atmosphère est la somme de deux “rayonnements du corps noir” : celui du soleil à 5525 K par le haut, et celui de la Terre à 288 K environ actuellement, par le bas.
L’ozone nous protège des ultraviolets solaires, mais aussi la , qui nous donne ce joli ciel bleu. O3 mérite-t-il d’être considéré comme un méchant à cause de quelques petits pics dans l’infrarouge ?
Le fameux CO2 a deux petites bandes d’absorption des infrarouges solaires, mais il absorbe surtout du rayonnement thermique émis par le sol ! Sa plus large bande d’absorption se trouvant légèrement “à droite” du sommet du spectre terrestre, l’effet du CO2 diminue(ra) lorsque la surface de la Terre se réchauffe(ra), donc si le spectre “bleu” se décale vers la gauche. Serait-ce là un des phénomènes de stabilisation de la température de la planète ?
C’est bel et bien l’eau sous forme de vapeur qui est le principal gaz à effet de serre, non seulement parce qu’il y en a beaucoup dans l’atmosphère (en fait on ne sait même pas combien, tellement ça dépend de la température, de l’altitude et des vents…), mais aussi car ses bandes d’absorption sont nombreuses et larges, entamant le spectre solaire, mais surtout la moitié “froide” du spectre terrestre. Lorsque la Terre connait(ra) une glaciation, l’effet de serre de la vapeur d’eau renforce(ra) celui du CO2 lorsque le spectre bleu se décale(ra) vers la droite.
Le méthane et les oxydes d’azote ont quelques pics d’absorption des infrarouges solaires et terrestres, mais certaines dans des bandes absorbées également par la vapeur d’eau. Le GIEC a-t-il bien pris en compte l’effet de non linéarité qui apparaît lorsque l’augmentation de la concentration de ces gaz n’augmente plus notablement un taux d’absorption et de dispersion proche de 100% à ces longueurs d’onde ?

Allez-y, défoulez-vous dans les commentaires. Avec un peu de chance on y trouvera enfin des références claires aux mécanismes de régulation la température qui refroidiront inévitablement (trop?) cette planète un de ces siècles…

La route que nous n'avons pas prise

Sun, 06 Nov 2011 00:00:00 +0000

A la base, c’est le titre de l’article “ ” d’io9 qui m’a fait bondir. Aucune théorie ne “permet” ou “rend possible” quelque chose. Les théories décrivent en langage humain les lois de l’Univers, et ce sont elles seules qui fixent les limites. Si la théorie permet quelque chose que l’Univers interdit, ou vice-versa, c’est une mauvaise théorie. Je ne sais pas si la mentionnée dans l’article a été formellement infirmée, mais tant qu’elle n’aura pas été confirmée expérimentalement, elle ne “permet” rien du tout.

Sauf de rêver.

Grâce à un commentaire de l’article, j’ai découvert “The Road Not Taken”*, une nouvelle de science-fiction d’ écrite en 1985, et que l’on peut trouver dans les ouvrages cités en référence, ou en ligne en cherchant bien… Voici ses 18 pages résumées en quelques lignes.

Un énorme vaisseau extraterrestre Roxolani se pose sur la Terre dans un futur proche. La mission de son capitaine est claire : conquérir cette planète arriérée dont les habitants ne maîtrisent visiblement ni l’antigravité ni le voyage supraluminique. Il envoie rapidement ses soucoupes volantes bombarder les environs du lieu d’atterrissage et ses troupes au sol massacrer les premiers habitants rencontrés afin de terroriser les autres et obtenir une reddition rapide, comme sur les nombreuses autres planètes sous-développées envahies auparavant.

Après quelques minutes de surprise, les humains s’aperçoivent que les bombes des Roxolani sont des tonneaux de poudre noire, et que leurs fantassins sont alignés comme au 19ème siècle, tirant des salves avec des mousquets. Lorsque les Terriens ripostent avec mitrailleuses, chars et missiles à tête chercheuse, ils mettent rapidement en pièces les agresseurs sidérés, et font prisonniers quelques survivants.

Après quelques cours de langue anglaise, les Terriens demandent aux Roxolani pourquoi ils utilisent des armes si primitives alors qu’ils peuvent voyager plus vite que la lumière. Les Roxolani, vexés, expliquent que la poudre noire est une découverte récente et qu’ils maîtrisent également depuis peu la fabrication de l’acier et disposent de lunettes astronomiques, technologies qui leurs manquaient pour voyager dans l’espace. Par contre, ils s’étonnent que les humains disposent d’un armement si puissant alors qu’ils ne connaissent pas les principes pourtant élémentaires de la propulsion hyperspatiale…

Les Terriens s’aperçoivent qu’en manquant une découverte essentielle, ils ont suivi une voie qui les a confinés sur Terre et conduits à développer un armement sophistiqué au cours de conflits fratricides. Les Roxolani se rendent compte que l’épave de leur vaisseau apporte aux Terriens la technologie qui leur manquait pour dominer la Galaxie…

J’aime beaucoup cette histoire pour plusieurs raisons, mais surtout parce qu’elle pose une question intéressante : est-il possible que nous passions à côté d’un principe physique fondamental ? Ou est-il possible que les découvertes scientifiques et technologiques d’une autre civilisation se fassent dans un ordre très différent de celui que nous avons connu ?

Je pense que non.

D’une part, les expériences réalisables dépendent beaucoup de la maîtrise de l’énergie, or les niveaux d’énergie correspondant aux sont très différents. A moins d’habiter une planète où on allume un feu en frottant deux morceaux d’Uranium pur, il faut maîtriser l’électromagnétisme avant les forces atomiques.

Une autre raison est le de Gell-Mann : “tout ce qui n’est pas interdit est obligatoire” en physique des particules. Selon la mécanique quantique en effet, toute interaction permise a une probabilité non-nulle de se produire, et donc se produit forcément. D’après ce principe, les particules prédites par la théorie de Heim ou l’une de ses consoeurs folkloriques doivent apparaître lors des collisions réalisées au CERN ou ailleurs pour peu que les niveaux d’énergie soient suffisants. Puisque nous n’avons rien vu, c’est comme pour le boson de Higgs : soit la théorie est complètement fausse, soit elle est un peu fausse et il nous faut plus d’énergie pour maîtriser la physique associée à ces particules. S’il est possible, le voyage intersidéral est forcément devant nous, à des énergies plus élevées. Nous n’avons pas pu passer à côté.

*Note : le titre est celui d’un

Références

Recueils contenant la nouvelle “The road not taken”: ( )

Jerry Pournelle (1986). Warrior. T. Doherty Associates.
Harry Turtledove (1990). Kaleidoscope. Del Rey.
Orson Scott Card (2004). Masterpieces: The Best Science Fiction of the 20th Century. Ace Books.
Orson Scott Card (2001). Masterpieces: the best science fiction of the century. Ace Books.

Pavages aléatoires

Mon, 03 Oct 2011 00:00:00 +0000

Il devient de plus en plus difficile de choisir un carrelage original pour sa salle de bains.

Depuis le XVème siècle, 17 types de réguliers différents sont utilisés dans les décorations de l’ . En 1891, le mathématicien russe Evgraf Fedorov démontre que le nombre de pavages réguliers distincts vaut … 17 . Et ce n’est qu’entre 1968 et 1984 qu’on parvient à classifier toutes les formes de pavés possibles en 19 catégories . Depuis, les carreleurs ne peuvent se distinguer que par des motifs et des couleurs, plus par la géométrie.

En 1974, le crée un choc : il est possible de recouvrir le plan avec des pavés de deux formes différentes arrangés selon des règles rigoureuses, mais ne générant pas de motif périodique. En 1994, Radin et Conway en proposent un autre, le “ ”. Voilà pour le XXème siècle.

En 2011, c’est John Shier, un “artiste algorithmique” qui vient d’ouvrir tout grand la porte à une infinité de nouveaux pavages. Sa méthode permettent de couvrir le plan avec des pavés de presque n’importe quelles formes, mais de surface décroissantes , . Le principe semble tout simple : on place le plus grand pavé au hasard, puis le suivant en taille au hasard dans une surface libre et ainsi de suite.

Le pavage de John Shier le plus simple

Le problème est que si on réduit la taille des pavés trop vite on ne recouvre pas tout le plan, et si on réduit trop lentement, on risque d’être “coincé” à ne pas pouvoir placer un pavé. L’astuce consiste à attribuer au i-ème pavé une surface de A0/ic. Dans ce cas, la surface totale vaut :

\[mathjax\]$$A_{total}=A_{0}\sum_{i=0}^{\infty}i^{-c}$$

On reconnait en passant la , qui converge pour c>1. Grâce à cette formule, une fois choisi un c, la formule permet de calculer la surface A0 qui garantit qu’il ne restera plus un seul espace libre après avoir placé une infinité de pavés. En pratique on obtient d’excellent remplissages avec quelques milliers de pavés, un peu de patience et un bon programme. Paul Bourke décrit tout ceci en détail sur une page agrémentée de magnifiques exemples:

Il a même étendu la méthode à la 3D :

Pour ma part, j’ai réalisé la petite application ci-dessous en (disponible aussi avec son code source) pour expérimenter un peu cet algorithme que je trouve spectaculaire:

\[processing sketch="RandomTiling"\]

En pressant sur les touches 0,1,3,4,5,6 vous pouvez changer la forme des pavés à la volée, et la touche espace relance un pavage. Contrairement à Shier et Bourke, je ne pave pas un tore mais un rectangle, en prenant garde à ce que les pavés ne soient pas “coupés” par les bords. En plus je me suis amusé à implémenter les pavés en forme d’étoiles, en prévision d’une carte de Noël. Mignon, n’est-ce pas ? Bon, il reste pas mal de noir car la détection d’intersection entre étoiles est très lente, il faudrait améliorer ça.

Géantes rouges et naines bleues

ajout du 8/10/11 : j’ai présenté hier un décrivant la conception de ce programme.

edit du 20/9/13 : l’applet utilise maintenant Processing.js : drgoulu.com n’a plus besoin de Java !

Il y a encore (ou déjà…) 2 bugs connus, si ça vous dit de vous y mettre :

le pavage bloque parfois, surtout avec les triangles ou étoiles, il faut que j’ajoute un moyen d’ajuster la constante c…
des intersections entre cercles et polygones subsistent. Normal, j’ai eu la flemme d’implanter ça.

Une autre amélioration intéressante serait de remplir l’intérieur des pavés avec d’autres pavés…

Références:

Thérèse Eveilleau ” avec animations flash
Xavier Hubaut “ ”
John Shier “ ", Hyperseeing, summer 2011 issue, pp. 131-140, published by ISAMA (International Society of the Arts, Mathematics, and Architecture).
John Shier “
Paul Bourke “ ", July 2011

Comment comptent les Extraterrestres

Sun, 25 Sep 2011 00:00:00 +0000

Nos (vaines) tentatives de communication avec les extraterrestres reposent sur l’idée que les mathématiques forment un langage universel. Par exemple cette page du message “Cosmic Call” émis en 1999 nous semble assez clairement concerner Pi et Pythagore, mais est-ce le cas pour un Klingon ?

page 5 du "Cosmic Call". Cliquer dessus pour les 22 autres

Et d’abord, quels sont les pré-requis mathématiques nécessaires pour reconstituer cette “image” à partir du message émis point par point ?

La notion la plus élémentaire des maths est certainement celle de nombre entier. On peut difficilement imaginer un être intelligent qui ne soit pas confronté à des objets qu’il puisse compter sur ses tigods : 1, 2 3 etc. Et s’il est assez futé pour construire un radiotélescope capable de capter des femtowatts provenant de l’espace et assez naïf pour croire qu’une civilisation sera assez stupide pour lui envoyer des messages, il sait certainement additionner, soustraire et multiplier des nombres entiers, et en diviser certains. Et aux , il leur voue une curiosité sans bornes pendant des siècles.

C’est ainsi qu’en recevant un message composé d’une séquence de 1681 signaux, il devrait rapidement avoir l’idée de les arranger en tableau de 41 negils par 41 neloncos, ou le contraire, ou .

Jusqu’ici nous n’avons pas eu besoin de la notion de . Si les Shadoks, qui comptent en base 4 comme chacun sait, reçoivent signaux, il en feront un carré de ZOZOBU par ZOZOBU , : les nombres premiers le sont dans toutes les bases. De plus, toutes les bases sont des bases 10, ainsi que le démontre ce merveilleux cartoon traduit de l’anglais rien que pour vous :

(si vous ne comprenez pas la blague, cliquez dessus)

Il y a donc 10 sortes de civilisations : celles qui connaissent le et les autres. Même si certaines personnes considèrent que le vieux de 3000 ans décrit une numération binaire, il faut bien reconnaître que de nombreuses civilisations terriennes ont traversé les millénaires sans la connaitre, alors qu’elles étaient confrontées à différents lors de leurs contacts. Mais bon, on peut raisonnablement imaginer qu’en recevant les 1681 signaux, notre E.T. s’apercevra qu’il y en a de deux types et pourra les représenter sous une forme clairement lebsilvi à ses leriosels.

Là il devrait pouvoir identifier les figures géométriques, mais pour comprendre les symboles il lui faudra non seulement les pages précédentes du message , mais aussi une notion culturellement évidente pour nous, mais qui ne l’a pas toujours été : la .

Sous toutes ces hypothèses, Alien pourra enfin comprendre le message : “ces Nocs sont tellement fiers d’avoir enfin découvert Pi qu’ils invitent toute la Galaxie à une bouffe, et d’après la , ils ont l’air appétissants !”

Poli. il rédige une réponse empreinte de et de :

Références

sur Luxurion (ex Astrosurf)
de Dutil et Dumas ( )
, 2010, semaine de stage des collégiens à Jussieu
Discussion “ ” sur Reddit

Quel trématode a infecté METI ?

Sun, 28 Aug 2011 00:00:00 +0000

Vu l’autre jour cet excellent cartoon du “Saturday Morning Breakfast Cereal” qui associe l’émission de signaux à destination des extraterrestres ( ) à un comportement suicidaire de poissons infectés par des :-)

Hélas, il manque de références.

Il est relativement facile de trouver des documents sur les risques de METI et l’échec de SETI (les civilisations réellement intelligentes n’émettent surtout pas de signaux permettant de les localiser), à partir de par exemple.

Mais pour trouver des références sur le trématode illustré dans le cartoon, il faut chercher plus. Le terme “ ” qu’on y trouve correspond à une étape du cycle de vie des trématodes en général. Ce n’est qu’après avoir cherché “trématode poisson cerveau comportement” dans tous les sens que je suis tombé sur un cours de parasitologie où sont mentionnés plusieurs trématodes qui “manipulent” le poisson en le rendant plus vulnérable aux prédateurs:

produit des taches blanches sur le dos du poisson, ce qui le rend plus visible par les oiseaux
handicape ses nageoires
attaque les yeux du poisson, qui détecte moins bien l’oiseau qui l’attaque…

Mais celui qui nous intéresse semble être :

Les métacercaires d’Euhaplorchis californiensis envahissent (jusqu’à 3000 par hôte) la boîte crânienne du poisson marin Fundulus parvipennis.

L’adulte du parasite se développe chez des oiseaux marins qui se contaminent en ingérant les poissons.

Les poissons parasités ont un comportement très différent de celui des poissons sains : ils font des séjours fréquents près de la surface et ont des mouvements désordonnés.

Notamment, ils exposent fréquemment leur ventre clair vers la surface.

Les expériences en bassins extérieurs de K. Lafferty et K. Morris démontrent que les poissons parasités sont 30 fois plus nombreux à être capturés par les oiseaux que les poissons sains.

C’est pas une bonne idée pour un bouquin de S.F. ou un épisode de ça ? Envoyer dans l’espace des nano-robots qui infectent le cerveau des physiciens en leur suggérant l’idée d’envoyer des signaux “coucou on est là, sur une chouette planète habitable” dans l’espace ?

Références:

“Concepts de base en parasitologie”, 2005 \[[format PowerPoint PPT](http://www.edu.upmc.fr/sdv/desdevises/master_sduee/PDFs/Combes05.ppt)\]

Selon Newton, l'univers serait discret

Sat, 13 Aug 2011 00:00:00 +0000

"An experimental sonic black hole" par "E8 Album HQR Initiative" sur flickr.com

C’est du moins ce qu’illustre Jarmo Mäkelä dans son essai “Is Reality Digital or Analog?” qui a remporté le premier dont il y a quelques mois.

Le texte commence comme une petite nouvelle de S.-F. : le narrateur rêve de rencontrer Sir Isaac Newton après lui avoir envoyé quelques livres et articles sur la physique contemporaine, et il trouve le lendemain une invitation à rencontrer le célèbre physicien le 18 novembre 1700 à Londres, à 3 PM. Ne souhaitant pas “ennuyer le lecteur avec une description détaillée de la manière dont il s’est rendu au rendez-vous”, Mäkelä passe à un compte-rendu de sa rencontre avec Newton, auquel il demande sans ambages : “Alors, la réalité est-elle digitale ou analogique?”. Newton répond sans hésitation “Digital, of course.” - “Comment le savez-vous?” - “Parce que je l’ai calculé.”

Suivent deux pages de vulgarisation très bien faites sur la relativité et la mécanique quantique pour arriver au résultat sur lequel Newton base son calcul : l’ prédite par Stephen Hawking. Les trois pages suivantes sont consacrées à la physique des trous noirs. Elles sont nettement plus techniques et décorées de quelques formules susceptibles d’effrayer les non matheux, mais l’argumentation peut être suivie grâce au texte du dialogue entre les deux physiciens.

En résumé, un trou noir a une masse finie, une finie et la surface de son est elle aussi finie. Pourtant le calcul de la d’un trou noir conduit à des fonctions divergentes qui n’ont pas de réalité physique, à moins de considérer que la surface de l’horizon des événements est constituée d’une somme (finie) de surfaces minuscules. Et puisque l’horizon des événements appartient à l’espace-temps “normal”, alors toute surface dans l’espace-temps “normal” doit être discrète.

une brique d’espace-temps ?

A la fin de son essai, Mäkelä va encore plus loin : à l’ où les notions de distance, de temps et de causalité n’ont plus de sens, son Newton propose de substituer un sorte de “surface de Planck”. Il explique que dans l’espace temps, l’analogue du tétraèdre (4 sommets, 6 arètes, 4 triangles) est un “4- ” appelé aussi ". Cet objet a 5 sommets, et 10 arêtes qui forment aussi 10 triangles, ce qui permet exprimer la longueur des arêtes en fonction de la surface des triangles aussi bien que la surface des triangles en fonction de la longueur des arêtes. Dans un espace-temps découpé en “pentatopes”, les notions de distance et de surface sont interchangeables !

Après cette rencontre extraordinaire, Newton remet à son visiteur temporel un papier intitulé “La théorie complète de la ” à publier au XXIème siècle, mais au moment d’en découvrir l’équation fondamentale, le narrateur se réveille dans son lit…

Je le dis tout net, l’essai de Jarmo Mäkelä est un chef-d’oeuvre. Je n’ai pas la compétence d’en juger la valeur purement scientifique (voir les nombreux à son article si ça vous intéresse), mais du point de vue de la littérature scientifique, c’est une magnifique combinaison de fiction, de vulgarisation et de pédagogie sur un sujet aussi pointu que fondamental. Vous lisez l’anglais ? Alors lisez !

Note: titre changé le 8.8.18 de “… digital” en “… discret” car effectivement plus clair en français

Références:

Jarmo Mäkelä, “ ”, FQXi 2011
George Musser “ ” sur le blog Scientific American
" " sur Zone-Reflex

Amin Maalouf Immortel

Sat, 25 Jun 2011 00:00:00 +0000

L’Académie Française vient d’élire un auteur dont j’ai dévoré presque tous les livres : . D’après , le seul autre dans ce cas est Marcel Pagnol, élu en 1946. Autant dire que je ne suis pas un ventilateur* de Littérature Française. D’ailleurs Maalouf n’est pas véritablement un auteur français, ne vous déplaise. Il est libanais, et ses racines orientales font de ses oeuvres de magnifiques ponts entre l’Histoire de l’Orient et l’Occident, entre les cultures de l’Islam et du Christianisme.

La carrière de Maalouf a débuté par un essai , “ ”, qui présente les preux chevaliers sous un éclairage peu reluisant et replace leurs conquêtes dans le contexte de l’époque, marqué par la désunion des états et des forces musulmanes, pour ne pas dire décadence de la société.

“ ” est un roman inspirée par l’étonnante destinée d’un : un diplomate et érudit musulman du XVIème siècle se retrouve conseiller du pape Léon X et diplomate pour les relations pour le moins tendues entre musulmans et chrétiens à l’époque. Aujourd’hui encore on aurait bien besoin d’un type comme ça…

“ ” nous emmène dans la Perse du IIIème siècle, à la découverte du prophète , le fondateur du . Car avant d’être synonyme de vision réductrice du bien et du mal, le manichésime a été une religion combinant des notions issues du Christianisme naissant et d’anciennes religions orientales. Comme quoi le “New Age” remonte à loin.

J’ai aussi lu “ ”, “ ” et “ ”, tous bien aussi, et “ ” dans un registre assez différent, mais mon préféré reste “ ”.

“Samarcande” nous plonge dans la Perse d’ , poète, du XIIème siècle, qui aurait certainement des ennuis en Iran de nos jours avec ses poèmes du genre:

‘‘Allah est grand !’’ . Ce cri du moueddin ressemble à une immense plainte. Cinq fois par jour, est-ce la Terre qui gémit vers son créateur indifférent ?

“Samarcande” est construit sur la légende qui lie Khayyam a , fondateur de la “ ” basée à . Un excellent roman, avec en arrière plan les divisions et les interprétations mutiples de l’Islam, dont nous autres occidentaux avons une perception bien trop monolithique.

Si vous ne savez pas quoi lire cet été, je vous recommande un Maalouf. Il vous fera voyager dans le temps et peut-être comprendre un peu mieux vos voisins musulmans. Et ses romans sont vraiment passionnants, du genre qui empêche de s’endormir dessus. Un Académicien vraiment pas comme les autres donc. Pourvu qu’ils ne le contaminent pas trop vite.

Note * Avec la loi Toubon, je n’ai pas osé “fan”. Je fais un effort pour la circonstance…

Vivements conseillés:

Amin Maalouf (1989). Samarcande. LGF.
Amin Maalouf (1986). Léon l'Africain. Jean-Claude Lattès.
Amin Maalouf (1991). Les jardins de lumière: roman. JC Lattès.
Amin Maalouf (1986). Les Croisades vues par les arabes. Jean-Claude Lattès.

Pourquoi je n'ai toujours pas peur de mon téléphone mobile

Fri, 03 Jun 2011 00:00:00 +0000

(l’article “ ” sur Bad Astronomy correspond tellement bien à mon point de vue que je ne vois pas la raison de réécrire sur ce sujet : je le traduis)

Suite au de l’Organisation Mondiale de la Santé disant qu’il existe un lien “possible” entre les téléphones mobiles et le cancer du cerveau, ma première réaction a été : “Sérieusement ?”. Ce sujet réapparaît par ci par là de temps en temps, mais c’est la première fois que je l’entends d’un groupe aussi important que l’OMS.

La raison de cette réaction initiale était que j’ai vu tant d’études ne montrant absolument aucun lien entre mobiles et problèmes de santé (à part quadrupler vos risques d’accident si vous conduisez en téléphonant) que ma réaction était passablement sceptique. J’aurais été surpris si une forte relation avait été trouvée.

Il s’avère que mon impression est la bonne. Mon co-bloggeur Ed Yong . En fait, l’OMS a rangé les téléphones cellulaires dans le “Groupe 2B”, qui signifie qu’ils sont “potentiellement pour les humains”. Aiiiieee! Ca fait peur…sauf que “potentiellement” doit être un peu mieux compris quantitativement.

Comme Ed le montre, le graphique des résultats de nombreux tests sur les relations entre téléphones portables et cancer montre qu’une éventuelle relation est très faible, et ne peut honnêtement pas être statistiquement distinguée de pas de relation du tout. Bien sur, il n’est pas possible de l’exclure non plus, donc il y a le mot “potentiellement”. En regardant le graphique, je dirais que les risques sont très très faibles. Comme Ed le dit dans son article, “Il signifie qu’il y a un indice* de lien entre mobiles et cancers, mais il est trop faible pour en tirer des conclusions.”

Résultats de 2 séries de 12 tests avec intervalles de confiance de 95%. Les résultats combinés sont à droite

J’ai visité quelques sites de news (comme CNN et MSNBC), et bien qu’ils ne suramplifient pas la nouvelle, à mon avis ils ne la traitent pas de manière absolument neutre non plus. Les publications de gens liant les mobiles au cancer font paraitre cette relation comme évidente, mais les résultats de l’OMS montrent clairement que ce n’est pas le cas. Il y a “potentiellement” une relation, mais si elle existe elle n’est pas terriblement claire. Je note que ces études ne semblent couvrir qu’une décennie environ; il n’est pas possible de savoir ce qui arrivera dans, disons, 15 ou 25 ans. En plus, d’autres facteurs environnementaux dominent dans de telles études, rendant l’extraction d’un signal faible très difficile.

Vous pourriez aussi être intéressé à consulter , qui inclut l’essence, les légumes au vinaigre*, et (GASP!) le café !

Mon opinion actuelle est : bien qu’une relation entre téléphones mobiles et cancers du cerveau ne puisse pas être exclue, sans une forte corrélation et une affirmation chiffrée sur les risques, il me semble très improbable qu’il y ait lieu de s’en inquiéter. Je suis beaucoup plus inquiet de voir le gars devant moi dans le trafic parler à ses amis au téléphone et causer un accident que je ne le suis d’attraper un cancer avec mon propre portable.

(edit du 5 juin : remplacé “peut-être” par “potentiellement” qui correspond mieux aux autres articles en français sur le sujet)

Notes:

* en anglais “evidence” signifie aussi bien “indice” que “preuve”. J’ai choisi “indice” pour préserver ce qui me semble être l’intention logique de l’auteur…

** Pour éviter les risques liés aux concombres au vinaigre, choisissez donc des concombres crus…

Et un ordinateur quantique, un !

Thu, 19 May 2011 00:00:00 +0000

Et en plus il a de la gueule. Enfin, autant qu’une boite noire éclairée par des LED bleues…

La vague idée de l’ est née dans les années 1970 à l’image d’une boutade de Richard Feynman:

“Nature is not classic, dammit, and if you want to make a simulation of nature you’d better make it quantum mechanical and by golly it is a wonderful problem.”

Ca paraissait être de la science-fiction pendant quelques décennies et voilà c’est fait : après quelques et un partenariat avec Google, l’entreprise canadienne le premier ordinateur quantique !

Le D-Wave One est doté d’un processeur à 128 “ ” baptisé “Rainier”, spécialisé dans la résolution de problèmes d’ discrète, une classe de problèmes “NP” (Non Polynomial), dont la résolution est très lente voire impossible sur un ordinateur classique.

“Rainier” n’a pas grand chose à voir avec la puce de nos PC : il utilise des supraconductrices pour générer les qubits et exploite le pour accéder à leur état. Les qubits effectuent ensuite l’optimisation par une méthode de “ ”. Toutes ces notions sont bien éloignées du pain quotidien des informaticiens d’aujourd’hui…. D’ailleurs un ordinateur quantique ne se “programme” pas réellement, il doit plutôt être configuré pour résoudre un problème donné, un peu à la manière des bons vieux .

Vue de "Rainier", le processeur du D-Wave One

Avec un prix catalogue de 10 millions de dollars, le D-Wave One s’adresse aux entreprises ayant un problème très particulier à résoudre. Tellement particulier qu’un ordinateur à 10 millions de dollars n’y parvient pas. J’aurais tendance à dire que le marché me semble limité, mais je m’en voudrais de répéter une erreur célèbre:

“Je pense qu’il y a un marché mondial pour quelque chose comme 5 ordinateurs.” (Thomas Watson, président d’IBM, 1943)

(Edit du 28.9.2012 suite au commentaire de Manu : cette phrase n’est )

Références:

M. W. Johnson et al “ ”, 2011, Nature R. 473, pp 194–198
Newns & Tsuei, “ ”, 2002, United States Patent 6495854
" " sur “ ”, le blog de D-Wave
“Catching quantum mechanics in the act…” sur “ ”, le blog de D-Wave
Hartmut Neven, “ ”, 2009, Google Research Blog
page “ ” sur Wikipedia
" " sur The Stony Brook Algorithm Repository

Combien de décimales de Pi en physique

Sun, 15 May 2011 00:00:00 +0000

A la lecture de “ ”, je me suis interrogé sur le nombre de décimales de réellement π nécessaires en physique. A priori il n’est pas nécessaire de connaitre π avec une précision supérieure à celle d’autres grandeurs mesurées, alors quelles sont les expériences de haute précision faisant intervenir π explicitement ?

N’en ayant aucune idée, j’en ai profité pour tester un site découvert par hasard en y . Je n’ai pas été déçu : en quelques heures j’ai reçu des réponses de très bon niveau, dont celle de que je vous traduis ci-dessous:

Pi est très loin d’être le seul nombre dont nous ayons besoin en physique. Les prédictions théoriques typiques dépendent de nombreux autres nombres mesurés, calculés (ou les deux) que pi.

Cependant, il est vrai qu’on doit substituer la bonne valeur de pi pour obtenir les bonnes prédictions. Donc la bonne réponse à votre question est la prédiction théorique vérifiée avec la plus grande précision que nous ayons dans la physique à ce jour, à savoir le de l’électron.

Dans certaines unités naturelles le moment magnétique anomal de l’électron est exprimé par un facteur g qui est légèrement supérieur à 2. Expérimentalement :

g/2 = 1.00115965218111±0.00000000000074

Theoriquement, g/2 est donné par g/2 = 1 + α/2π + …

où le premier terme α/2π a été obtenu par en 1948, et beaucoup d’autres termes plus petits sont connus aujourd’hui. les prédictions théoriques correspondent aux mesures expérimentales dans la minuscule marge d’erreur; l’incertitude théorique contient l’effet de nouvelles espèces de dont les masses et couplages n’ont pas encore été éclaircies. Ceci nécessite, parmi beaucoup, beaucoup d’autres choses, d’introduire la bonne valeur de π dans la première correction de Schwinger α/2π. Vous avez besoin de 9 à 10 décimales de π pour que cette correction entre dans l’erreur expérimentale.

Donc en pratique, π≈3.141592654 serait OK partout dans la partie testable de la physique. Cependant, les physiciens théoriciens ont évidemment besoin de faire des calculs plus précis s’ils ne peuvent le faire analytiquement, pour voir ce qui se passe avec leurs formules.

Impressionnant, non ? Il faut dire que les sous-sites de utilisent un système sophistiqué de “réputation” donnant peu à peu plus de pouvoirs aux contributeurs constructifs, et écartant les . Certains forums dont je devraient s’en inspirer…

Sinon j’ai aussi reçu un petit commentaire intriguant sous la forme d’une citation (traduite par mes soins):

“Le lecteur pourrait souhaiter suivre le conseil de l’un des auteurs d’ignorer les différents facteurs de V; ils ne jouent pas de rôle crucial. De plus, le lecteur moins ambitieux pourrait aussi souhaiter d’ignorer tous les facteurs de π, l’ainsi nommée approximation du petit cercle.”

Quoi ! Des physiciens osent traiter π d’approximation ? à suivre…

Références:

B. Odom, D. Hanneke, B. D’Urso, G. Gabrielse," ", Physical Review Letter 030801, 2006
Edward W. Kolb , Michael Stanley Turner, “ ", Westview Press, 1994

Le fossé de Sloane

Sun, 10 Apr 2011 00:00:00 +0000

Les chemins de la science sont souvent inattendus et tortueux, comme le montre de plus en plus une jolie histoire dans laquelle je suis impliqué.

Rappel des épisodes précédents. Pour Zinzin, mon prof de maths un peu fou, 1548 était le nombre entier le plus quelconque qu’on puisse trouver. En 2008 j’ai eu l’idée d’utiliser l’ de Neil Sloane pour le vérifier et chercher les “ ”, des nombres sans propriétés particulières. J’ai contacté pour lui demander s’il avait connaissance de travaux similaires. Il m’a répondu que non, et m’a suggéré de faire une représentation graphique de l’ “intérêt” de chaque nombre, mesuré par le nombre des suites l’incluant dans l’encyclopédie de Sloane, et j’ai obtenu ceci :

Intrigué par ce résultat, Jean-Paul Delahaye y a consacré sa rubrique dans de Pour la Science de mai 2009 , qui s’achève par un appel à expliquer le “fossé de Sloane”, cette bande blanche qui sépare les nombres en deux classes assez distinctes. Dans mon article “ ” écrit en parallèle, j’ai constaté que les nombres fortement composites, les puissances entières et les nombres premiers représentent une forte majorité des nombres “intéressants” situés au dessus du fossé de Sloane, mais sans pouvoir réellement expliquer le fossé.

Delahaye a poursuivi les recherches sur ce sujet avec Hector Zenil et Nicolas Gauvrit, mathématicien et psychologue à l’Université d’Artois et ils viennent de publier ensemble un article en francais et d’en soumettre une version anglaise expliquant le fossé de Sloane.

Les auteurs commencent par expliquer la forme générale du nuage en utilisant la . Ils montrent d’une part que les nombreuses propriétés “simples”, pouvant être exprimée en peu de mots comme “être pair”, “être un carré” ou “avoir beaucoup de facteurs” se combinent pour produire beaucoup de propriétés pour les petits nombres (comme 36), produisant la décroissance exponentielle bien visible sur le graphique.

D’autre part, les propriétés plus complexes comme “ ” impliquent d’avoir des propriétés plus simples, ce qui explique la dispersion verticale du nuage : les nombres qui ont des propriétés simples en ont probablement de plus complexes.

A l’aide de ces deux résultats, Gauvrit, Delahaye et Zenil parviennent à reproduire un “nuage du nombre de propriétés” simulé sans tenir compte des propriétés effectivement répertoriées dans la base de Sloane. La Figure 5 de leur article ressemble effectivement beaucoup à “mon” nuage, mais sans le fossé…

Le fossé de Sloane ne serait donc pas un effet mathématique, mais plutôt “social” : les mathématiciens s’intéresseraient plus à certaines propriétés qu’à d’autres de même complexité par des effets de mode, ou simplement en poursuivant des recherches antérieures, ce qui provoquerait un glissement de la distribution : Fig. 6 de : La Figure du haut représente la distribution locale de N attendue sans tenir compte du facteur social. La communauté mathématique s’intéresse massivement à certains nombres de complexité moyenne ou faible (dans la zone centrale ou droite de la distribution) et, par cet intérêt, crée un décalage vers la droite d’une partie de la distribution (schématisée par une flèche grise). La nouvelle distribution qui en découle, représentée en bas, présente un fossé.

Comment ? Qu’entend-je ? Il existerait donc une discrimination entre les nombres opérées par les mathématiciens, qui opéreraient une forme de ségrégation parmi les propriétés mathématiques, en favorisant certaines par rapport à d’autres ? Si cela s’avère, il faut corriger cette injustice et lutter pour la défense des nombres acratopèges !

Plus sérieusement, j’en reviens à mes interrogations initiales : les nombres qui n’ont que peu de propriétés sont ils réellement inintéressants ? Les nombres qui ne sont pas encore répertoriés dans la base de Sloane ne pourrait-ils pas donner lieu à de nouvelles découvertes numériques ?

A suivre…

Références

Jean-Paul Delahaye, “ ”, Pour la Science N°379 - mai 2009, p 88-93
" ", blog de Nicolas Gauvrit
Nicolas Gauvrit, Jean-Paul Delahaye et Hector Zenil, « », , 194 | Eté 2011
Nicolas Gauvrit, Jean-Paul Delahaye, Hector Zenil, “ ”, 2011, \[math.PR\]
Nicolas J.-P. Gauvrit, Jean-Paul Delahaye, & Hector Zenil (2013). Sloane’s Gap: Do Mathematical and Social Factors Explain the Distribution of Numbers in the OEIS? Journal of Humanistic Mathematics, 3 (1), 3-16 DOI: (ajouté le 19.10.2013)

Sun Catalytics : du soleil à l'hydrogène sans passer par l'électricité ?

Sun, 03 Apr 2011 00:00:00 +0000

les feuilles naturelles sont plus facile à photographier que les artificielles… et elles sont aussi plus jolies.

Guy m’a demandé ce que je pensais de la technologie de , développée par , avec qui le groupe indien Tata vient de signer un accord de partenariat . Alors voilà d’abord les faits:

Le moins qu’on puisse dire, c’est que le buzz sur cette annonce fait un beau méli-mélo entre énergie solaire et hydrogène, allant jusqu’à annoncer qu’on fera de l’électricité avec une simple bouteille d’eau l’année prochaine .
Il y avait déjà eu un buzz similaire en 2008 suite aux publications de Nocera sur le même sujet
Nocera a déposé un brevet en 2010 contenant 234 revendications (!) couvrant pratiquement tous les aspects de la photolyse de l’eau, mais ne fournissant aucune information claire sur les nouveautés apportées par rapport aux publications de 2008. Rien non plus dans les bien qu’on nous annonce un nouvel article dans Nature.
Par contre Nocera est un excellent communicateur sur le sujet général du solaire comme source d’énergie du futur, et sa production décentralisée, comme on le voit par exemple dans

Et voici ensuite ce que j’en pense:

Pour l’instant, la découverte de Nocera marche sur quelques cm2 dans un labo. Il sait “ ”, c’est magnifique, mais de nombreuses histoires comme celle des “ ” montrent que le chemin jusqu’au marché est long et difficile… Il ne suffit pas d’être bon aujourd’hui, il faut maintenant résoudre plein de “ ” (comment faire pour que l’eau ne gèle pas dans le panneau en hiver…) et il faudra avoir les meilleures réponses aux “ ” quand le produit sortira, disons dans 10 ans.
Dans 10 ans, les panneaux photovoltaïques auront un et pourront enfin régater avec les bêtes miroirs utilisés dans le . Le rendement de l’électrolyse de l’eau sera de l’ordre de 80%, donc le système de Nocera doit être aujourd’hui capable de convertir 24% de l’énergie solaire en hydrogène à un prix inférieur aux panneaux photovoltaïques dans 10 ans, qui sera de quelques dizaines de cents par Watt de puissance installée, sans parler des solutions concurrentes comme (tiens, Grätzel fait ça aussi…)
Je ne suis pas convaincu qu’il faille stocker l’énergie solaire. En effet, la courbe de production du solaire coïncide bien avec la courbe de consommation d’électricité, donc on peut vendre le solaire à bon prix et ne pas perdre de rendement du au stockage. J’avais . Pour fixer les idées, une bonne électrolyse a un rendement de 80% et une bonne pile à combustible de 70%, donc on ne récupère que 56% de l’énergie stockée dans l’hydrogène. C’est la raison pour laquelle .
Je ne crois pas non plus à la production décentralisée d’énergie. Le coût de l’équipement nécessaire pour produire, stocker et restituer X kilowattheures est largement supérieur au coût d’une installation de X mégawattheures /1000 ou de X GWh/1'000'000, y compris les frais de transport. Dans l’énergie, les économies d’échelles marchent à fond, même .
Et justement, l’intérêt de l’hydrogène tient essentiellement au transport d’énergie car on en stocke l’équivalent de 31.6 KWh par Kg. Utile dans une fusée ou un avion, peut-être dans une voiture, mais pour stocker l’énergie dans une maison il y a peut-être mieux, et moins explosif…

En bref comme scientifique je veux en savoir plus, comme ingénieur je me réjouis qu’un industriel comme Tata vienne contribuer à l’industrialisation, mais comme manager consommateur je veux juste savoir : “combien ça coûte ?”

Références:

" " sur enerzine.com
" " sur dvice.com
Jean-Luc Goudet, “ ” 3 août 2008 sur Futura-Sciences
Kanan M.W., Nocera D.G. ", Science 2008, 321, 1072-1075
Nocera et al. “CATALYTIC MATERIALS, PHOTOANODES, AND PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS FOR WATER ELECTROLYSIS AND OTHER ELECTROCHEMICAL TECHNIQUES” brevet
Alexandra Goho “ ”, 2004, Science News, (liens vers d’autres recherches et entreprises dans ce domaine)

La réalité est-elle digitale ou analogique ?

Wed, 30 Mar 2011 00:00:00 +0000

"Deconstitutionalisation 29" par maistora sur Flickr

C’est le sujet du , motivé par cette réflexion*:

“Alors que la physique classique - ainsi que le calcul différentiel qui lui sert de fondations - est basé sur les nombre réels et leur ensemble continu de valeurs, la mécanique quantique indique que certaines quantités physiques ne peuvent prendre que des valeurs discrètes et dénombrables. En conséquence, plusieurs approches actuelles des questions fondamentales de la physique et de la cosmologie soutiennent de nouvelles visions de la nature discrètes ou “digitales”. Ce concours d’essais pose cette question : la Nature est-elle fondamentalement continue, ou discrète, et comment ces deux conceptions contradictoires mais très utiles pourraient être réconciliées ?”

Les essais doivent aborder une ou plusieurs des aspects suivants:

Comment un espace-temps ou un autre continuum doté de symétries continues peut-il émerger d’une description “digitale” ?

Quelle est la nature de l’epace ? Comment un univers discret pourrait-il être en expansion sans que sa discrétisation ne devienne évidente ? Ou : devient-elle évidente ?

Quelles sont les implications de minima de longueur, de temps ou d’énergie, et comment pourrions nous les observer aujourd’hui ? Ou : ceci est-il une mauvaise manière de voir la discrétisation fondamentale ?

Un univers infini de quelque manière est-il incompatible avec une description digitale ?

Comment une description digitale est-elle consistante avec l’“écoulement” du temps ? Comment fonctionne la causalité ?

le Monde peut-il est modélisé par ( ou être… ) un calcul digital ? Ou nous amène cette image ?

Les modèles discrets simples comme les automates cellulaires sont-ils des approches efficaces en physique ?

Y’a-t-il une profonde raison fondamentale pour laquelle la réalité doit être purement analogique, ou pourquoi doit-elle être digitale ?

Plus de 100 scientifiques du monde entier ont concouru en soumettant autant d’ . Impossible de les résumer ici, d’autant que je n’en ai parcouru qu’une poignée. Quelques mots sur trois d’entre eux, sélectionnés selon des critères purement subjectifs.

Julian Barbour est le sur “ ”. Voici l’abstract de son essai “ ”

Avec son aphorisme “it from bit”, a prétendu que toute chose physique, n’importe quel “it”, trouve sa véritable existence uniquement dans de l’information susceptible d’être captée par un détecteur via des réponses oui/non à des “bits” de choix quantiques. Dans cet esprit, beaucoup de théoriciens donnent aujourd’hui une priorité ontologique à l’information. Pour tester cette idée, J’identifie trois sortes distinctes d’information et trouve que les choses priment sur l’information. En examinant ce que Wheeler voulait dire par “it” et “bit” m’a conduit à inverser son aphorisme: “bit” dérive de “it”. Je soutiens que ceci affaiblit, mais ne détruit pas nécessairement l’argument selon lequel la nature est fondamentalement digitale et la continuité ne serait qu’une illusion. Il y aurait aussi des implications sur l’interprétation de la mécanique quantique et la nature du temps, la causalité et le monde.

Selon , “ ”. C’est grâce à lui que j’ai (re-)découvert ce concours d’essais car il est l’un des coauteurs de , j’y reviendrai très très bientôt. De plus il travaille pour Wolfram Research, et à part le génial Mathematica et le non moins génial , est l’un des supporters d’un univers digital du type “automate cellulaire” abordé dans son livre (contesté) “ ”. Retour à Zenil : voilà l’abstract de son essai:

Je propose la notion selon laquelle l’univers est digital, non comme revendication sur ce dont il est fait, mais plutôt sur la manière dont il se révèle. L’argumentation se base sur les concepts de rupture de symétrie et de probabilité algorithmique qui seront utilisés comme outils pour comparer la manière dont les structures sont distribuées dans notre monde avec leur distribution dans un univers digital simulé. Ces concepts fourniront un cadre pour une discussion sur la nature informationnelle de la réalité. Je soutiens que si l’univers était analogique, le monde serait principalement aléatoire, le rendant largement incompréhensible. Le modèle digital a cependant une beauté inhérente dans la l’imposition d’une limite supérieure de la puissance de calcul et la convergence vers un niveau maximum de sophistication. Même s’il est déterministe, “digital” n’implique pas que le monde soit trivial ou prédictible, mais plutôt qu’il est construit sur la base d’opérations très simples à petite échelle mais qui paraissent complexes ou même aléatoires à grande échelle, mais seulement en apparence.

Dans “ ” de Stefan Weckbach, c’est clairement le titre qui a attiré l’ingénieur que je suis. Pour moi, , et Stefan Weckbach propose une manière assez simple et séduisante de vérifier si l’Univers est calculé dans un ordinateur : essayer de construire un ordinateur encore plus puissant! En se basant sur de (celui de “ ") , il estime qu’une simulation de l’univers entier depuis le Big Bang nécessite environ 10123 opérations binaires. Or si on arrivait à construire un utilisant environ 500 particules intriquées, il serait capable de réaliser en un temps humainement raisonnable nettement plus que ces 10123 opérations binaires, par exemple pour factoriser un . Si on arrive à faire ça, ça prouve que notre univers n’est pas calculé. Si on n’y arrive pas alors que notre ordinateur quantique fonctionne bien avec moins de 500 particules intriquées, ça voudra dire que notre univers est calculé par une machine pas assez puissante.

Holà ! les vont se réveiller : ça pourrait aussi faire planter le système…

Note* : traductions effectuées par Dr. Goulu dans la mesure de ses modestes connaissances. N’hésitez pas à corriger ou préciser via commentaires svp.

La vie à bas Reynolds

Sun, 13 Mar 2011 00:00:00 +0000

Cet article est parti d’une question de Michel : “pourquoi l’araignée ne tourne pas au bout de son fil ?” .

Les réponses que l’on trouve sur le web se réfèrent principalement aux étonnantes propriétés mécaniques du fil d’araignée . D’un diamètre de 2 à 15 microns selon les espèces, il peut soutenir une traction de plusieurs grammes grâce à sa résistance de 450 kg/mm2, nettement supérieure à celle d’un bon acier trempé (~100 kg/mm2). Le fil d’araignée est également très élastique, il peut s’allonger de 40% avant de céder. En torsion, le fil d’araignée est plus rigide que le kevlar , mais surtout il amortit les oscillations de manière spectaculaire, un peu comme les matériaux à “mémoire de forme”, ce qui conduit à penser que le fil joue un rôle important dans la stabilité de l’animal. ,

Toutefois cette explication ne me satisfait pas pleinement, car la constante de torsion d’un fil de 20 microns de diamètre et de 1m de long n’est que de 37.10-12 Nm/rad, donc si un léger courant d’air appliquait une force d’un milligramme (10 millinewtons) de plus d’un côté d’une araignée de 2cm que de l’autre, la pauvre bête effectuerait plus de 425 tours sur elle-même avant que le moment de rappel du fil ne stoppe son supplice.

Un autre phénomène empêche donc les araignées de se transformer en toupies : l’aérodynamique. Pour un animal d’un centimètre dans l’air calme des sous-bois, disons limité à 1 m/s (3.6 km/h), le ne vaut que re=640, inférieur à 2000 ce qui signifie que l’écoulement de l’air autour de l’araignée est laminaire : aucune turbulence n’existe pour créer de petite force qui ferait tourner l’araignée.

En réalité, l’araignée se sent dans la brise comme un petit alevin dans l’eau calme d’un étang. Ca surprend, mais la de l’air est 15 fois plus élevée que celle de l’eau, ce qui signifie qu’un écoulement d’air autour d’un objet donné est similaire à un écoulement d’eau 15 fois plus lent, plus facile à se représenter. A son échelle, l’araignée nage littéralement dans un fluide visqueux. Peu dense certes, mais la viscosité élevée de l’air à cette échelle amortit tout mouvement de l’araignée, freinée tout comme un alevin s’arrête net dès qu’il cesse de frétiller de la nageoire.

D’ailleurs les très petits animaux aquatiques ne nagent pas du tout de la même manière que les baleines, comme l’a remarqué Purcell dans un article culte de 1977 *. La micro-algue Eutreptiella ci-dessous mesure environ 0.1 mm de long et met environ 10 secondes à avancer de sa propre longueur:

Elle nage donc à 0.01 mm/s et l’écoulement est caractérisé par un nombre de Reynolds re=0.001, extrêmement faible. C’est donc un si lent que l’inertie du liquide ne joue plus aucun rôle. Qui plus est, un tel écoulement est parfaitement réversible, ce qui a un effet intéressant sur la natation : un organisme qui effectuerait un certain mouvement pour se propulser reculerait d’autant en effectuant le mouvement inverse. Par exemple, les mouvements alternés de la queue d’un poisson ne lui permettraient pas d’avancer dans un liquide beaucoup plus visqueux que l’eau, comme on le voit dans .

Depuis quelques années on étudie les techniques de natation à bas Reynolds, soit pour les imiter avec de futurs , soit pour perturber les déplacements de microbes pathogènes. Un des premiers modèles proposés est le “nageur de Golestanian”, qui avance en utilisant les mouvements relatifs de 3 sphères alignées . Un peu plus tard, A. De Simone a imaginé un “stick and donut” plus rapide pour la même puissance, mais nécessitant une déformation importante du nageur, une faculté partagée par Eutreptiella et de nombreux unicellulaires.

On pourrait croire que les spermatozoïdes et autres cellules sont des contre-exemples, mais il n’en est rien car les flagelles ne font pas des mouvements d’aller/retour, mais des cycles toujours dans le même sens grâce aux seuls “roues” et moteurs rotatifs que la nature ait produit. Les flagelles sont plus des hélices que des nageoires, et les hélices, ça marche assez bien à bas Reynolds, comme on le voit dans .

Comme l’avait , beaucoup de phénomènes physiques sont plus simples et plus maîtrisables à petite échelle, et c’est le cas pour les fluides. Michel, ne t’en fais pas : la vie est bien plus simple pour une araignée au bout de son fil que pour un alpiniste pendu au bout de sa corde.

Note* : j’ai commencé la traduction en français de cet article. La traduction en français est terminée, elle est

Références

Ko, Kawabata et al “ ”
" ", Communiqué de presse du CNRS, 30 mars 2006
Olivier Emile, Albert Le Floch, Fritz Vollrath, “ ”, Nature 440, 621, 30 March 2006,( )
E.M. Purcell. “ ”, 1977, American Journal of Physics vol 45, pages 3-11 ( )
Ali Najafi, Ramin Golestanian, “ ", 2005 J. Phys.: Condens. Matter17 S1203
, Centre de Mathématiques Appliquées, Polytechnique

Pourquoi 3 dimensions + 1 temps ?

Sun, 30 Jan 2011 00:00:00 +0000

Dans “ ", traite de la “question bête” d’un lecteur de son livre qui se demande à quoi ressemblerait l’univers si le temps avait plus d’une dimension, et plus généralement, si la vie serait imaginable dans un univers à N≠3 dimensions. Voici quelques idées qu’il y développe, additionnées des miennes sur ce sujet.

La vie dans un espace à 2 dimensions (+1 temps) a été imaginée dès 1884 dans “ ” , une allégorie purement géométrique dont a été tiré en 2007 :

Un siècle plus tard, A.K. Dewdney a traité de manière beaucoup plus “scientifique” la physique, la chimie et la biologie dans “ ” , répondant au passage à une objection de Dave Goldberg : oui, il est possible de croiser deux fils dans le Planivers, , donc de réaliser des ordinateurs en 2D, comme le montre également le “ ” qui est une machine “ ”

Un univers à N=1 dimension (+1 temps) n’est pas imaginable en physique, mais du point de vue artistique j’aime beaucoup “la Linea” de mon enfance, un dessin animé minimaliste en “1½ D” avec interventions ponctuelles d’un Créateur tridimensionnel :

A propos d’un univers à (+1 temps toujours), Dave Goldberg mentionne un fait que je n’avais pas réalisé : l’action des forces n’y diminue pas comme l’inverse du carré de la distance comme dans notre univers, mais comme l’inverse du cube de la distance. Ceci fait notamment qu’aucune planète à 4 dimensions ne peut décrire une orbite stable autour de son soleil hypersphérique. Le problème ne s’arrangeant pas en augmentant les dimensions il faut se rendre à l’évidence : un univers “fertile”, où la complexité peut se développer jusqu’à permettre des formes de vie ne peut avoir que N=3 dimensions, ou à la rigueur 2.

Plus une seule dimension de temps, toujours. Quelle que soit la “ ” on n’y coupe pas : au niveau macroscopique bien décrit par la relativité d’Albert, le , au sens mathématique des nombres complexes. Evidemment, sans temps un univers serait désespérément statique et sans intérêt.

Mais peut-on imaginer un temps à plus d’une dimension ? Mathématiquement ça ne pose pas trop de problèmes et les caractéristiques de tels univers ont été étudiées, notamment par . Son très intéressant article soulève la difficulté majeure posée par un univers à plusieurs dimensions de temps :

Si un observateur est capable d’utiliser sa conscience de soi et des capacités de traitement de l’information, les lois de la physique doivent être telles qu’il puisse faire au moins certaines prédictions. Plus précisément, au sein du cadre d’une théorie des champs, en mesurant diverses valeurs de champ à proximité, il faut qu’il ait la possibilité de calculer les valeurs de champ à certains points plus éloignés de l’espace-temps (ceux se trouvant le long de la ligne de son monde à venir sont particulièrement utiles) avec une marge d’erreur finie. Si ce type de causalité bien définie était absente, alors non seulement il n’y aurait aucune raison pour que cet observateur ait une conscience de soi, mais il semble très peu probable que des systèmes de traitement de l’information tels que les ordinateurs ou le cerveau puisse exister.

Or justement cette prédictibilité n’apparaît que si les équations de champ suivent des . Et Tegmark montre que ceci n’est le cas que dans les univers à une seule dimension de temps ou une seule dimension d’espace. S’il y en a plus, l’univers devient totalement imprévisible. Avec un temps à deux dimensions, il est par exemple impossible de donner un rendez-vous à quelqu’un, car si nous contrôlons nos déplacements dans l’espace et pouvons éventuellement les moduler de façon à nous retrouver à un certain moment t1 selon le “temps1” à l’endroit convenu, nous n’aurions pas le moyen de gérer simultanément le “temps2” : l’autre personne suivant une trajectoire dans l’espace-temps différente n’aurait aucun moyen d’arriver au rendez-vous à la fois à la même position spatiale et au au même temps (t1,t2)

Le tableau suivant résume les caractéristiques des univers selon leurs dimensions spatiales et temporelles selon Tegmark:

Notre univers n’est donc pas le résultat d’une expérience menée par des êtres à 4 dimensions, ou de dieux pour lesquels notre temps ne serait qu’une dimension parmi beaucoup d’autres. Nous ne sommes pas manipulés comme “La Linea”, ça soulage…

Le tableau exhibe aussi une jolie symétrie entre entre dimensions spatiales et dimensions temporelles, ce qui laisse espérer un autres univers intéressant, notre “symétrique” à une dimension spatiale et “temps cubique”. Dans cet univers, la physique des particules n’autorise que l’existence de , des particules très hypothétiques dans notre univers mais liées à la théorie des cordes, laquelle postule l’existence de dimensions “bouclées” à très petite échelle en plus des dimensions spatiales. Dès qu’on vérifie leur existence expérimentalement j’écris un article là dessus, promis.

Références:

Dave Goldberg, Jeff Blomquist (2010). A User's Guide to the Universe: Surviving the perils of black holes, time paradoxes, and quantum uncertainty. Wiley.
Edwin Abbott Abbott (1885). Flatland: A Romance of Many Dimensions. Roberts brothers. (texte intégral en )
A.K. Dewdney (1985). le Planivers: Contact informatique avec un monde à deux dimensions. Londreys.
Max Tegmark, “ ”, 1997, , DOI

Fractales sur Google Earth

Sat, 08 Jan 2011 00:00:00 +0000

Paul Bourke est un prof australien passionné par les fractales. sont une mine inépuisable d’informations et d’émerveillements. Récemment, il s’est mis à collectionner des photos satellite d’endroits “fractals” sur notre planète grâce à Google Earth:

\[slickr-flickr tag="GoogleEarth" link="http://local.wasp.uwa.edu.au/~pbourke/fractals/googleearth/" align="center" start="random"\]

Pour réaliser le diaporama ci-dessus et également pour mieux faire connaitre ces magnifiques photos, je me suis permis de les copier . D’autre part j’ai collecté toutes les positions de dans un seul fichier .kmz que j’ai officiel de Google Earth, si vous voulez vous lancer dans l’exploration…

Une petite discussion y a immédiatement commencé pour savoir si ces paysages principalement générés par l’érosion sont des fractales ou pas. A mon humble avis il y a une dimension fractale, mais qui n’apparaît que sur un ou deux ordres de grandeur, un zoom x10, voire x100, mais c’est suffisant pour être très beau, n’est-ce pas?

Logicomix, la révolution de la logique en BD

Thu, 06 Jan 2011 00:00:00 +0000

Sous le sapin j’ai eu le plaisir de trouver “ ”, un livre assez particulier. Ce “roman graphique” de relève un défi très ambitieux : vulgariser en BD la révolution de la Logique survenue au début du XXème siècle à travers la biographie de l’un de ses principaux artisans, .

Les 300 pages soigneusement illustrées parviennent à ce but en permettant plusieurs niveaux de lecture : les plus jeunes y trouveront un lot de savants rendus fous par leurs travaux ( , , ); les non matheux s’initieront peut-être les joies de l’auto-référence dans les passages où les auteurs se représentent dans leurs propres séances de discussion sur “Logicomix”; les amateurs de casse-tête s’arracheront les cheveux sur le fameux , version simplifiée du qui ébranla la . Enfin, les curieux de science comme vous et moi comprendront mieux l’enchaînement d’idées et de difficultés qui ont conduit ce domaine des mathématiques touchant à la philosophie à une remise en question du même ordre que celle qui a touché la physique à la même époque. “Logicomix” s’achève avec , l’Heisenberg de la Logique dont le n’a pas encore frappé les foules, mais ça viendra. Peut-être sous la forme d’une suite de Logicomix ?

Ce que j’ai le plus apprécié dans “Logicomix” est le traitement de l’échec en sciences. Non, la recherche ne progresse pas de succès en succès via publications réputées et prix Nobel. Ceux qui butent sur les obstacles, les analysent, cherchent à les contourner pendant des années, effectuent un travail de fourmi pour prouver que 1+1=2 :

Démonstration formelle que 1+1=2
\[2\]

ceux-là posent les bases indispensables pour permettre de futures avancées. Avec quelques jours de recul, c’est même ce que je retiendrai de ce livre : une excellente illustration de la démarche scientifique à mettre entre toutes les mains.

Ref et liens

Apostolos K. Doxiadēs, Christos H. Papadimitriou, Alecos Papadatos (2010). Logicomix. Vuibert.
Alfred North Whitehead, Bertrand Russell (1910). Principia mathematica. University Press. p. 379 *54.43 :

une autre

Le temps est-il une illusion ?

Sun, 21 Nov 2010 00:00:00 +0000

C’est le thème du , qui vaut vraiment la peine que vous vous précipitiez dans le kiosque le plus proche. Vous y retrouverez des idées et auteurs déjà mentionnés sur “Dr. Goulu” ou sur “ ", plus de nombreux autres.

Dans “L’instant présent, unique mais banal”, Étienne Klein montre le statut très particulier du présent par rapport au passé et au futur. Physicien suivant une approche essentiellement philosophique et citant notamment “ ” de McTaggart, Klein introduit de façon assez convaincante du temps, selon laquelle seul le présent existe.

L’article de intitulé “Le temps-est-il une illusion ?” est un pont dans l’autre sens entre physique et philo, car Callender est prof de philo mais ‘appuie son discours sur de nombreuses notions de physique. J’ai un peu de la peine à le suivre cependant lorsqu’il prétend que “le temps est passé à la trappe en 1915” lorsqu’Albert a montré qu’il n’existait pas UN temps absolu, ni plus loin lorsqu’il montre qu’une “tranche” d’espace-temps coupée perpendiculairement au temps est plus cohérente et simple qu’une tranche coupée parallèlement au temps. Il me semble que ça doit résulter tout bonnement du fait que dans l’ , le d’une part, et que d’autre part ce que nous appelons “présent” est une …

Egalement, lorsque Callender affirme que l’ est dépourvue de variable temporelle, il me semble qu’il va un peu vite. Pour le peu que j’en aie compris, cette équation décrit toutes les probabilités qu’un Univers dans un état donné passe dans un autre état. Elle décrit donc tous les univers possibles en même temps, ce qui la rend populaire auprès des adeptes des univers parallèles, multiples, superposés et autres mousses d’univers. Mais pour décrire l’évolution du seul Univers dans lequel j’ai le plaisir de vivre, il faut décrire les corrélations entre les événements que nous observons, et comme le reconnait tout de même Callender, il est pratique de “définir une entité nommée temps et tout y relier”. Callender voit ce temps comme purement virtuel, fictif, peut être parce que la notion de seconde ou de durée est effectivement absente des lois de la physique. Pour ma part, je me demande si ce n’est pas simplement un .

A noter que Callender avait participé aux avec “ ”.

Dans “la disparition du temps en relativité”, Marc Lachièze- Rey détaille un peu mieux la profonde remise en question du temps induite par la théorie d’Albert. L’article montre de façon convaincante que la notion de durée n’a plus de sens depuis 1905. Selon la fin de l’article “la relativité à définitivement condamné la plupart des propriétés du temps et des notions qui s’y rapportent. Il y a toutes les raisons de penser que cette disparition est fondamentale” alors que le passage mis en évidence dans le journal est “il y a toutes les raisons de penser que la disparition du temps est fondamentale”, ce qui me semble un raccourci rapide.

Si la relativité a remis en question les notions de simultanéité et de chronologie, c’est en conférant au temps le statut assez rigoureux de dimension dans l’espace de Minkowski… S’il est aujourd’hui possible de formuler une théorie sans temps, voire sans métrique, il me semble qu’il reste à la valider par des observations avant d’enterrer le temps lui-même…

Les auteurs précédents se réfèrent à plusieurs fois à Carlo Rovelli, qui signe l’article “s’affranchir du temps” après “ ” présenté au concours fq(x). Ce professeur de physique à l’Université de Marseille explique bien pourquoi l’existence même du temps est remise en question : “je suis convaincu que pour conceptualiser la temporalité, le devenir et l’évolution d’une manière qui soit compatible tant avec la mécanique quantique qu’avec la relativité générale (…) la meilleure option est d’abandonner la notion de temps toute entière.” Mais Rovelli reconnaît qu’après avoir supprimé le temps pour permettre la fusion des deux théories les plus solides de la physique du point de vue mathématique, il faut pouvoir expliquer notre perception évidente de ce que nous nommons “temps”.

Rovelli commence par distinguer deux classes de phénomènes physiques : ceux dans lesquels le temps peut être inversé sans difficulté, comme le mouvement des planètes et autres systèmes mécaniques, et ceux dans lesquels le temps est irréversible, essentiellement dans les phénomènes thermodynamiques. Il présente ensuite sa conception du “temps thermique”, selon laquelle notre sensation d’écoulement du temps est provoquée par les lois de la thermodynamique. J’aime beaucoup cette idée pour .Le point qui me perturbe, c’est justement cette distinction trop nette entre phénomènes réversibles et thermodynamiques. Un jeu de billard, c’est mécanique ou thermodynamique ? Les orbites des planètes, ça à l’air mécanique, mais à long terme, … L’approche de Rovelli permet-elle de décrire aussi bien les phénomènes évoluant en microsecondes que ceux étalés sur des millions d’années ? Il faudrait que je lise “ ’” pour aller plus loin. (voir aussi “temps de tomita”)

Cette question cruciale de la réversibilité de certains phénomènes et de l’irréversibilité d’autres est abordée par Roger Ballan dans “le paradoxe de l’irréversibilité”. Il y fait le lien entre la “flèche du temps”, la thermodynamique et la théorie de l’information en considérant un gaz formé de N particules confinées dans un volume A puis libérées dans un volume B double, et en montrant que l’augmentation d’entropie chère à correspond à une incertitude croissante sur l’état des N particules.

Tombe de Boltzmann à Vienne par martinroell sur flickr

Je suis resté un peu sur ma faim à la fin car j’espérais un développement de ce lien pour aboutir à une véritable proposition sur la nature du temps.

Le “présent” ne pourrait-il pas être une sorte de “ ” où l’information probabiliste sur le futur se “condense” en certitude sur le passé ? Dans cette vision “no-futuriste” qui est la mienne actuellement, la mécanique quantique décrirait en quelque sorte cette condensation limitée à la surface d’un bloc d’espace-temps qui croît en figeant l’information.

Suit un passionnant article de Marie-Hélène Schune : “Du sens du temps à la violation de la symétrie CP”. (Pour une introduction au sujet, ne manquez pas de (re-) lire mon article “ ” dont je suis très fier mais qui n’a reçu que peu d’écho, à mon grand désespoir ). Mme Schune travaillant au du CERN** (), son article parle beaucoup d’antimatière*, donc de la faible rupture de la symétrie CP. Mais elle explique aussi que la rupture de la symétrie T, donc la direction de la “flèche du temps”, est fondamentalement liée à la CP (puisque la symétrie CPT est absolument conservée). Si je comprends bien, dans un Univers parfaitement symétrique, non seulement la matière et l’anti-matière se seraient annihilés mutuellement au moment du Big Bang, mais le temps n’aurait alors même pas commencé à s’écouler, donc il n’y aurait pas eu de Big Bang…

“Mesurer le temps avec des atomes” de Christophe Salomon est un régal pour les suisses ou tous autres passionnés d’horlogerie. Il y explique le fonctionnement des horloges atomiques au césium actuelles, utilisées pour la définition même de la ainsi que dans les , puis décrit les horloges optiques en développement, qui atteindront des précisions encore supérieures pour des applications plus nombreuses et variées qu’on ne l’imagine.

“Les paradoxes temporels” de Philippe Boulanger décrit les diverses variantes de scénarios rencontrés dans les romans et de voyages dans le temps, ainsi que d’autres paradoxes célèbres liés au temps comme “ ”. Cet article m’a rappelé une réflexion que je m’étais faite en lisant l’excellent “Au pays des paradoxes” de Jean-Paul Delahaye : le temps joue un rôle crucial dans tous les paradoxes, et d’ailleurs en logique, où tous les énoncés se font par étapes, au cours d’un temps très quantifié. Il y a aussi peu de paradoxes “à temps continu” que de raisonnements réversibles dans le temps. Faut que je demande à ce que le philosophe en pense.

Enfin pose LA bonne question : “Peut-on créer une machine à remonter le temps ?” reprise de son livre dont j’ai . Certes la machine envisagée par Davies nécessite une technologie beaucoup plus avancée, de l’énergie en quantité phénoménale et l’accès à diverses bricoles telles qu’un trou noir, mais son propos est de montrer que c’est en théorie possible, pour autant que nous vivions dans un univers-bloc strict (où le futur existe au même titre que le passé et où tout est donc prédéterminé, le libre-arbitre étant une illusion due à notre ignorance) où que nous vivions à la surface d’un bloc no-futuriste.

Et c’est là que je vois l’intérêt de la “proposition” de Paul Davies : elle va dans la direction d’une vérification expérimentale de la nature du temps. On pourra peut-être concevoir bientôt une expérience de physique permettant de départager éternalistes et présentistes. Ce ne sera peut-être pas mon double surgissant d’une spirale colorée pour me serrer la pince, mais peut-être juste une particule piégée dans une “boucle de genre temps”, ou une réalisation subtile d’un , mais au moins on saura…

C’est d’ailleurs ce qui m’a frappé dans cet excellent “Pour la Science” : les défenseurs du temps sont plutôt des expérimentateurs, alors que les théoriciens sont plutôt enclins à l’éliminer parce que sa simplifie les équations de la .

Dans ce contexte, j’aurais bien aimé que écrive aussi un article dans ce journal. Sean tient l’excellent blog “ ” qui m’a lancé sur le sujet du temps, et son essai “ ” au concours fq(x). Il défend le temps dans une et dans où il se livre au même jeu que les présentistes, mais à l’envers : il élimine mathématiquement l’espace des équations de la physique et montre que tout est plus simple et cohérent en ne gardant que le temps comme dimension fondamentale :-)

Ce “Pour la Science” contient encore d’autres articles, notamment sur le temps biologique, neurologique ou en ethnologie, mais si j’avais attendu de les lire avant d’écrire cet article, il n’y aurait plus eu de numéros en kiosque, alors courez !

Notes:

*Le CERN vient d’ailleurs de réaliser une importante avancée dans l’étude de l’antimatière en parvenant à

** Chouette de Marie-Hélène Schune, en particulier le passage sur la direction de recherches

Dernières nouvelles du Soleil

Wed, 10 Nov 2010 00:00:00 +0000

2010 restera une année importante pour l’observation et la compréhension de notre étoile. Deux nouveaux instruments sont venus compléter “Stereo”, qui nous fournit de du Soleil depuis 2007 et le fidèle lancé au siècle passé.

D’une part, le satellite du (SDO) embarque un ensemble d’ qui fournissent chaque seconde des images à haute résolution dans plusieurs longueurs d’onde ainsi que des mesures des champs magnétiques et des vitesses des gaz. Après vous être dilatés les pupilles sur ces gigantesques cyclones de plasma filmés récemment, ne manquez pas d’essayer la consultation interactive des dernières images de SDO directement sur

D’autre part, le télescope du a également commencé à fournir jamais obtenues de la surface du Soleil, et ce depuis le sol de notre bonne vieille Terre grâce à l’utilisation de l’ .

Une petite photographiée par le Big Bear Solar Observatory en juillet. La résolution de l’image originale est de 100 km, les petites bulles font environ 1000 km de diamètre, et la Terre tiendrait dans la tache “noire”, où la température n’est que de 3600°K, soit bien moins que les ~5800°K environnants.

Avec ces instruments, on devrait pouvoir observer en détail le 24ème , débuté en 2008, et mieux comprendre le magnifique diagramme “butterfly” qui représente le nombre de taches solaires repérées à chaque latitude du Soleil en fonction du temps. Admirez cette régularité encore mal comprise :

diagramme "papillon" des taches solaires. cliquer pour agrandir

Avec ces mesures de qualité, nul doute que vont progresser à pas de géant, ce d’autant que les liens avec la climatologie sont politiquement porteurs…

Adieu focale, bonjour plenoptique !

Thu, 07 Oct 2010 00:00:00 +0000

Avez-vous vu ça ?

youtube

L’entreprise “Refocus Imaging” a mis au point une technologie qui permet de ne plus mettre au point* les photos! Concrètement, on peut rendre nette une photo floue, en réglant la focale après que la photo ait été prise, comme dans “les Experts” …

plenoptic

A un détail près : le logiciel ne suffit pas, il faut un , équipé d’une matrice de micro-lentilles avant le capteur CCD. L’optique fonctionne comme illustré ci-contre:

tous les rayons arrivant sur un pixel donné passent par une seule micro-lentille, et proviennent d’une zone donnée appelée “sous-ouverture” de la lentille principale
tous les rayons passant par une “sous ouverture” sont focalisés par les différentes micro-lentilles sur des pixels distincts.

L’image ainsi capturée ressemble à une mosaïque de petites images partielles prises de points légèrement différents (en réalité, il y a plus de micro-lentilles : l’équipe de Stanford qui a mis au point la technologie de “Refocus Imaging” utilise une matrice de 296 x 296 micro-lentilles ) :

Le principe d’un appareil plénoptique est similaire à celui d’un produisant des “images 3D” ou du “ ” célèbre depuis Matrix : en prenant plusieurs images simultanément, on capture le “ ” en 4D. Quatre dimensions parce qu’on reconstitue non seulement le point d’arrivée (x,y) des rayons sur l’image, mais aussi leur direction (définie par deux angles).

C’est cette information supplémentaire qui permet de recalculer la photo comme si elle était prise avec une focale différente, parmi beaucoup d’autres effets possibles. Ca parait un peu compliqué , mais en fait il s’agit d’utiliser de en 2D ou en 4D , des choses que les processeurs actuels savent faire à toute vitesse ( , tu étais décidément génial).

Un appareil “plenoptique” n’est pas plus gros qu’un appareil normal, n’a pas besoin de mise au point, et présente un autre avantage inattendu : on peut ouvrir le diaphragme beaucoup plus qu’avec un appareil classique pour une même profondeur de champ. Donc on peut obtenir des profondeurs de champ exceptionnelles, ou alors réduire le temps de pose… Le prix à payer, car il y en a quand même un, est une diminution assez nette ** de la résolution. Ca tombe bien, on ne trouvait pas vraiment d’utilité pratique aux capteurs de plus de 10 Megapixels au moment où … Mais il y a peut être des .

Jusqu’ici le numérique a surtout remplacé le film, mais quand le “plénoptique” supprimera les réglages dans quelques années, la révolution numérique prendra tout son sens.

Notes: * sic ** et re-sic :-)

Références

(merci à P.-F. pour les links)

Ren Ng et al, “ ”, April 2005, Stanford University Computer Science Tech Report CSTR 2005-02
Ren Ng, “ ", July 2005, ACM Transactions on Graphics,
Sri Rama Prasanna Pavani “ ”, 2005, présentation MO-ISL, CU Boulder

Molécules d'été et divers

Sun, 01 Aug 2010 00:00:00 +0000

représentation 3D de la molécule de menthol (wikipedia)

Il fait chaud et vous appréciez le goût rafraîchissant de la menthe ? Dites merci au , la molécule contenue dans ces plantes, et désormais également synthétisée par l’industrie chimico-alimentaire. Le menthol a la propriété d’agir chimiquement sur les récepteurs de notre bouche normalement sensibles à la température des aliments, en particulier via un , le TRPM8 qui nous signale qu’un aliment est agréablement frais.

Il y a quelque temps on nous annonçait l’arrivée d’un “super menthol” 200 fois plus rafraîchissant : l’ . En attendant l’apparition de crèmes glacées chaudes un de ces jours, l’iciline est utilisée dans la recherche sur les canaux TRP .

les 6 TRP thermo sensibles

A l’inverse, la contenue dans les piments excite TRPV1, un canal sensible au chaud, voire : il provoque la douleur et des réactions physiologiques associées à la brûlure comme la transpiration. Evidemment, tout dépend de la concentration de capsaïcine dans les piments consommés, mesurée par l’ qui s’applique aussi au poivre et au gingembre. Par contre, la cannelle, l’ail et le raifort de la moutarde japonaise agissent sur TRPA1, le canal du “trop froid”. Etonnant non ? Pourtant on apprécie ces condiments l’été et les picotements qu’ils provoquent ne nous font pas transpirer.

En passant, la capsaïcine est une molécule vraiment étonnante: elle provoque de l’euphorie en stimulant la production d’endorphines, en réaction à la sensation de brûlure j’imagine. Elle est utilisée dans les armes non létales comme les sprays d’autodéfense “au poivre”, mais est pourtant assez toxique pour vous tuer si vous avez la mauvaise idée de vous en injecter quelques dizaines de milligrammes. A part ça, certains utilisent la capsaïcine pour le dopage des chevaux !

Vous pouvez admirer la et en profiter pour découvrir et , ce qui ouvre le chapitre “divers”.

Aimez-vous les asperges ? Si oui, vous avez peut-être remarqué que vous en “profitiez” une deuxième fois en urinant après en avoir consommé. L’odeur caractéristique est du produit par la digestion de l’ , un acide aminé soufré abondant dans les asperges. Ce qui est surprenant, c’est le “peut-être”, car il est très possible que vous n’ayez jamais remarqué cette odeur particulière, alors que d’autres personnes y sont extrêmement sensibles car c’est un gène qui confère cette faculté particulière de l’odorat.

Enfin, si vous avez une processeur à plus de 2 coeurs, vous n’avez plus aucune excuse pour ne pas , et au projet en particulier, qui étudie la structure en 3D de protéines. Avec un peu de chance, vous aussi vous deviendrez célèbre pendant 24 heures :

Bon, et maintenant : vacances !

Références

Daniel Abegg, “les thermo TRP - des canaux ioniques sensibles à la température”, 2009, Université de Genève ( )
David D McKemy, “How cold is it? TRPM8 and TRPA1 in the molecular logic of cold sensation”, Molecular Pain 2005, 1:16
M Lison, S H Blondheim, and R N Melmed “A polymorphism of the ability to smell urinary metabolites of asparagus.",Br Med J. 1980 December 20; 281(6256): 1676–1678

Poussières d'espace

Sat, 12 Jun 2010 00:00:00 +0000

Perdu dans le ciel,

le faucon est de retour,

le bec poussiéreux.

Le premier * de Dr. Goulu a été inspiré par la (“faucon pèlerin” en japonais) dont j’ai appris l’histoire mouvementée à la radio l’autre jour.

Les japonais ont lancé très discrètement cette sonde en 2003, parlant de “démonstrateur technologique”. Hayabusa a souffert de nombreux incidents qui la font rentrer 3 ans plus tard que prévu. Demain pourtant, elle devrait se poser en Australie après un exploit remarquable : ramener sur Terre de la matière prélevée sur un astéroïde de 600 m seulement, .

vue de la sonde Hayabusa sur l’astéroïde Itokawa

Hayabusa a utilisé les fameux moteurs ioniques dont j’ai pour rejoindre sa cible, puis s’est posée sur le caillou dont l’attraction est si faible qu’il n’est pas possible d’y creuser. En tirant un petit projectile sur la surface, Hayabusa devait récupérer les poussières éjectées lors de l’impact, mais on ne saura que dans quelques jours si ça a marché.

Si oui, Hayabusa rejoindra le club très fermé des missions ayant ramené de la matière extraterrestre :

En 2004, “ ” a ramené de la poussière du vent solaire collectée au L1, mais au retour sur Terre, ses parachutes n’ont pas fonctionné et elle s’est bien plantée… Mais les échantillons ont survécu et les viennent d’être publiés.

Genesis après son “atterrissage”…

En 2006, “ ” a ramené des poussières cométaires prélevées près de la comète Wild 2. Mieux : elle n’a fait que larguer sur Terre un container avec les échantillons et poursuit sa route vers la comète Tempel-1 (qui a été percutée par en 2005) qu’elle rencontrera à moins de 200 km le 14 février 2011. Grâce à , vous pouvez aider la science en repérant les quelques poussières interstellaires collées dans les m2 de capteurs de la sonde.
Sans oublier les astronautes des missions Apollo qui ont ramené 382 kg de entre 1969 et 1972, ni les 3 sondes Luna soviétiques qui en ont ramené 326 g entre 1970 et 1976.

WorldCat • Open Library • LibraryThing • Google Books • BookFinder A ce sujet, j’ai lu cette semaine “Poussière de Lune” , prêté par Stefano. Un épais roman de S-F avec beaucoup de références à toutes sortes de choses intéressantes et réussissant notamment à promouvoir la géologie au rang des sciences dignes de la science-fiction. Cependant, je n’ai pas adhéré à l’intrigue principale, un peu trop visiblement destinée aux scénaristes d’Hollywood. Mais un bon bouquin de vacances tout de même.

Note* : j’en suis assez fier, car même ça reste un haïku. Mais bizarrement, le mot “hayabusa” n’apparait pas…

Références :

Frédéric Castel “ ” (MP3) Radio Suisse Romande, 12:30, 6 juin 2010
Stephen Baxter (1998). Poussière de Lune. J'ai Lu.

Nombres Univers

Fri, 04 Jun 2010 00:00:00 +0000

Pi est un (il est même “ ”) : comme il ne peut pas s’écrire sous forme d’une fraction, ses décimales ne “cyclent” jamais commes celles de 22/7 = 3.142857 142857 142857 … par exemple, et il y en a une infinité, donc a priori une infinité de séquences de décimales toutes différentes.

Pas étonnant donc qu’on puisse facilement , mais est-on sur de trouver n’importe quelle séquence (finie) de chiffres dans les décimales de Pi, par exemple un million de chiffres 5 consécutifs, ou l’oeuvre complète de Shakespeare traduite en chiffres ? Pour ça, il faudrait que pi soit un “ ”. Et n’en déplaise à , on n’en sait rien pour l’instant*, et il en va de même pour e, $\sqrt{2}$, ln(2) et tous les nombres irrationnels usuels, et ce non seulement en base 10 mais dans n’importe quelle base .

Par contre il existe une infinité de nombres univers, on sait les fabriquer, et c’est même très facile. Exemple: la . On la forme en concaténant simplement les entiers croissants dans les décimales :

C10=0,123456789101112131415161718192021…

Les nombres ainsi construits sont même plus qu’univers, ce sont des parce que toute séquence de décimales finie se répète indéfiniment avec une probabilité uniforme. Dans C10, la séquence 1234 du début va se trouver plus loin …1233 1234 1235… et encore plus loin …11233 11234 11235… et ainsi de suite jusqu’à l’infini. La séquence 1234 se retrouve statistiquement dans 1/10000 ème des groupes de 4 décimales.

Un nombre univers compact ?

Les nombres normaux font un beau gâchis de décimales, car ils contiennent l’oeuvre complète de Shakespeare une infinité de fois. Peut-on imaginer un nombre univers plus économique ?

Essayons de compacter la en:

ne répétant pas les décimales déjà présentes. Par exemple après 0,1234567891011 , on ne va pas écrire 12 parce que le 1 est déjà présent, mais seulement 2 : 0,12345678910112 …
ne répétant pas les nombres déjà présents dans les décimales précédentes : dans l’exemple ci-dessus, le 12 est déjà présent dans les toutes premières décimales, donc on peut passer directement au 13 :

on obtient ainsi 0,123456789 10113141516171819 20212242526272829 3032335 …

On voit qu’on ne gagne que quelques pourcents de décimales. Mais on peut aller plus loin : les 9 premières décimales de C10 ne servent à rien puisqu’elles sont forcément présentes dans les décimales de 10..à..99, lesquelles ne servent à rien puisqu’elles figurent 10x dans les décimales de 100..à..999 et ainsi de suite.

Les séquences de De Bruijn

Une tresse de De Bruijn

Mais d’abord, est-ce bien malin de fabriquer un nombre univers compact en concaténant des entiers consécutifs ? Peut-on fabriquer une séquence contenant chaque nombre de n décimales et qui soit nettement plus compacte que l’énumération ? m’a gentiment indiqué qu’une (SDB) fait exactement ça, et même très bien puisque chaque nombre de n chiffres en base b n’est présent qu’une seule fois dans la séquence B(b,n). La pointe sur un site étonnant : le “ ” qui comporte entre autres outils un permettant de générer très rapidement par exemple :

B(10,3) = 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 1 1 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0 1 5 0 1 6 0 1 7 0 1 8 0 1 9 0 2 1 0 2 2 0 2 3 0 2 4 0 2 5 0 2 6 0 2 7 0 2 8 0 2 9 0 3 1 0 3 2 0 3 3 0 3 4 0 3 5 0 3 6 0 3 7 0 3 8 0 3 9 0 4 1 0 4 2 0 4 3 0 4 4 0 4 5 0 4 6 0 4 7 0 4 8 0 4 9 0 5 1 0 5 2 0 5 3 0 5 4 0 5 5 0 5 6 0 5 7 0 5 8 0 5 9 0 6 1 0 6 2 0 6 3 0 6 4 0 6 5 0 6 6 0 6 7 0 6 8 0 6 9 0 7 1 0 7 2 0 7 3 0 7 4 0 7 5 0 7 6 0 7 7 0 7 8 0 7 9 0 8 1 0 8 2 0 8 3 0 8 4 0 8 5 0 8 6 0 8 7 0 8 8 0 8 9 0 9 1 0 9 2 0 9 3 0 9 4 0 9 5 0 9 6 0 9 7 0 9 8 0 9 9 1 1 1 2 1 1 3 1 1 4 1 1 5 1 1 6 1 1 7 1 1 8 1 1 9 1 2 2 1 2 3 1 2 4 1 2 5 1 2 6 1 2 7 1 2 8 1 2 9 1 3 2 1 3 3 1 3 4 1 3 5 1 3 6 1 3 7 1 3 8 1 3 9 1 4 2 1 4 3 1 4 4 1 4 5 1 4 6 1 4 7 1 4 8 1 4 9 1 5 2 1 5 3 1 5 4 1 5 5 1 5 6 1 5 7 1 5 8 1 5 9 1 6 2 1 6 3 1 6 4 1 6 5 1 6 6 1 6 7 1 6 8 1 6 9 1 7 2 1 7 3 1 7 4 1 7 5 1 7 6 1 7 7 1 7 8 1 7 9 1 8 2 1 8 3 1 8 4 1 8 5 1 8 6 1 8 7 1 8 8 1 8 9 1 9 2 1 9 3 1 9 4 1 9 5 1 9 6 1 9 7 1 9 8 1 9 9 2 2 2 3 2 2 4 2 2 5 2 2 6 2 2 7 2 2 8 2 2 9 2 3 3 2 3 4 2 3 5 2 3 6 2 3 7 2 3 8 2 3 9 2 4 3 2 4 4 2 4 5 2 4 6 2 4 7 2 4 8 2 4 9 2 5 3 2 5 4 2 5 5 2 5 6 2 5 7 2 5 8 2 5 9 2 6 3 2 6 4 2 6 5 2 6 6 2 6 7 2 6 8 2 6 9 2 7 3 2 7 4 2 7 5 2 7 6 2 7 7 2 7 8 2 7 9 2 8 3 2 8 4 2 8 5 2 8 6 2 8 7 2 8 8 2 8 9 2 9 3 2 9 4 2 9 5 2 9 6 2 9 7 2 9 8 2 9 9 3 3 3 4 3 3 5 3 3 6 3 3 7 3 3 8 3 3 9 3 4 4 3 4 5 3 4 6 3 4 7 3 4 8 3 4 9 3 5 4 3 5 5 3 5 6 3 5 7 3 5 8 3 5 9 3 6 4 3 6 5 3 6 6 3 6 7 3 6 8 3 6 9 3 7 4 3 7 5 3 7 6 3 7 7 3 7 8 3 7 9 3 8 4 3 8 5 3 8 6 3 8 7 3 8 8 3 8 9 3 9 4 3 9 5 3 9 6 3 9 7 3 9 8 3 9 9 4 4 4 5 4 4 6 4 4 7 4 4 8 4 4 9 4 5 5 4 5 6 4 5 7 4 5 8 4 5 9 4 6 5 4 6 6 4 6 7 4 6 8 4 6 9 4 7 5 4 7 6 4 7 7 4 7 8 4 7 9 4 8 5 4 8 6 4 8 7 4 8 8 4 8 9 4 9 5 4 9 6 4 9 7 4 9 8 4 9 9 5 5 5 6 5 5 7 5 5 8 5 5 9 5 6 6 5 6 7 5 6 8 5 6 9 5 7 6 5 7 7 5 7 8 5 7 9 5 8 6 5 8 7 5 8 8 5 8 9 5 9 6 5 9 7 5 9 8 5 9 9 6 6 6 7 6 6 8 6 6 9 6 7 7 6 7 8 6 7 9 6 8 7 6 8 8 6 8 9 6 9 7 6 9 8 6 9 9 7 7 7 8 7 7 9 7 8 8 7 8 9 7 9 8 7 9 9 8 8 8 9 8 9 9 9

qui ne comporte que 1000 chiffres au lieu des 3000 qui seraient nécessaires pour une énumération. Si vous êtes observateur, vous remarquerez que 900 n’est pas présent dans la séquence. C’est parce qu’elle est cyclique, il faut l’imaginer “bouclée” et alors les 00 du début de la séquence dont on pouvait penser qu’ils étaient inutiles se placent après le 9 final pour former le 900.

Cette nature cyclique permet donc de commencer la séquence B(b,n) n’importe où en prenant n chiffres, puis de passer au suivant en se décalant d’un chiffre soit vers la gauche soit vers la droite et ainsi de suite. Après avoir effectué ainsi bn décalages, on se retrouve au point de départ en ayant la certitude d’être passé une et une seule fois par chaque nombre compris entre 0 et bn-1. Beau, non ?

Et utile. Par exemple pour ouvrir une porte protégée par un digicode de 3 chiffres sans touche “entrée”, qui s’ouvrirait dès qu’on tape les trois chiffres secrets consécutivement. Si vous avez oublié le code, la SDB B(10,3) donne la séquence qui ouvrira la porte à coup sur en pressant le minimum de touches…

On peut aussi remarquer qu’une SDB comme

B(2,8) = 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1

, qui définit en 256 bits les 256 octets possibles en binaire (compression d’un facteur 8 par rapport à l’énumération!), se rapproche assez du code de Gray(-Gros) connu par 1 des : on passe d’un nombre à l’autre par un décalage à gauche ou à droite et l’entrée d’un seul bit d’information du côté opposé.

Retour au nombre univers compact

Dans la SDB B(10,n), tous les nombres à n chiffres ne sont représentés qu’une seule fois.

La tentation est grande de proposer comme nombre univers le plus compact qui soit un nombre dont les décimales seraient données par B(10,∞), ce qui garantirait que chaque nombre de longueur infinie n’y figure qu’une seule fois…

J’aurais même été tenté d’en écrire les premières décimales :

U=0,3 141 592 653 589 793 238 462 643 383 279 502 884 197 169 399 375 105 820 974 944 592 307 816 406 286 208 998 628 034 825 342 117 067 982 148 086 513 282 306 647 093 844 609 550 582 231 725 359 408 128 481 117 450 284 102 701 938 521 105 559 644 622 948 954 930 381 964 428 810 975 665 933 446 128 475 648 233 786 783 165 271 201 909 145 648 566 …

Ben oui, comme les SDB sont cycliques, je pourrais m’arroger le droit de commencer la séquence là où commence l’infinité de décimales de Pi, par pur esprit de provocation…

Mais on n’a pas le droit de faire tout ça; manipuler les infinis mathématiques nécessite des précautions dont je suis incapable. Je vais donc me contenter d’un nombre “presque” univers, tout comme l’Univers astronomique est peut-être infini, mais dont seul un volume fini nous est accessible : B(10,1'000'000). Dans ce , il y a une seule fois le nombre formé d’un million de chiffres 5, et l’oeuvre complète de Shakespeare s’y trouve aussi, ainsi que tous les autres livres édités et pas encore écrits, ainsi que toutes les autres informations accumulées par l’humanité puisqu’elles sont en . De plus, comme chaque bloc d’un million de décimales de pi, de e et des autres transcendants y figure aussi, j’ai cette fois rigoureusement le droit de commencer la séquence par le premier million de décimales de pi. J’y tiens ;-)

Note* : en fait c’est fortement suspecté et Bailey et Crandall ont proposé en 2001 une démonstration de la normalité en base 2 de pi, e et d’autres “constantes fondamentales” basée sur une conjecture qu’il reste à prouver.

Références

David H. Bailey and Richard E. Crandall “ ”, Experiment. Math. Volume 10, Issue 2 (2001), 175-190.
" " sur Jeux et Mathématiques (avec un générateur en ligne acceptant les lettres)

La forme du coeur

Mon, 24 May 2010 00:00:00 +0000

Enfin une explication rationnelle de la forme du cœur. Pas celle de l’organe mais celle du symbole de l’amour, celle que les filles aiment en bijou, les garçons en gâteau et qui ne ressemble que très vaguement à une

Symbole de l’amour : la graine de silphium sur une pièce d’argent de 700 av JC

Une des représentations les plus anciennes de ce symbole figure sur les pièces en argent de datant de 700 av JC et représente des graines de . Cette plante de la famille de la aujourd’hui disparue ne poussait que dans cette région de la Libye actuelle et était l’un de ses principaux produits, cité dans plusieurs textes anciens. Certains historiens vont jusqu’à penser que cette plante a justifié à elle seule la colonisation et la fondation de Cyrène par les Grecs.

Et à quoi donc servait cette plante si recherchée ? A beaucoup de choses assez habituelles pour des plantes “médicinales”, mais surtout au contrôle des naissances. Ses vertus contraceptives étaient reconnues dans tout le monde antique et semblent bien avoir été réelles puisque dès la domination romaine sur Cyrène en 96 av JC, la natalité de la Rome antique pourtant à son apogée a baissé. A cette époque le médecin Soranus écrivit:

“les femmes doivent boire le jus de silphium avec de l’eau une fois par mois car il empêche non seulement la conception, mais détruit aussi tout ce qui existe.”

Récemment, des parents de la silphium été soumis à des tests de laboratoire. a réduit d’environ 50% la fécondité des rats et Jaeschikaena Ferula a été efficace à près de 100% lorsqu’ administrée dans les trois jours suivant la copulation.

Symbole de l’Amour s’il n’y avait pas eu la silphium …

Durant le premier siècle av JC, la silphium était un produit très recherché, mais les tentatives de la cultiver ou la replanter ailleurs qu’en Cyrénaïque ont échoué. Selon Pline, les derniers plants de silphium ont été offerts à l’empereur Néron, donc vers l’an 60 de notre ère. Il n’est pas certain que la surexploitation soit la cause unique de la disparition de silphium, mais les fabricants de pilules contraceptives peuvent remercier les Romains de ne pas nous en avoir laissé quelques graines bien au sec…

Références

Pline l’Ancien " "
Alan Bellows “ ”, 2007, damninteresting.com

La grande unification des étoiles à neutrons

Sun, 16 May 2010 00:00:00 +0000

En 1930, Subrahmanyan Chandrasekhar dit “Chandra” montra qu’une “naine blanche” s’effondre en formant un corps extrêmement dense. En 1932 James Chadwick découvrit le neutron et Lev Landau pensa immédiatement que lors de l’effondrement, les protons et électrons formant la matière de l’étoile pourraient se retrouver si comprimés que leurs charges s’annuleraient, donnant naissance à une . Les étoiles à neutrons sont des objets défiant l’imagination. Lourds comme une étoile mais petits comme un astéroïde, la gravité y est environ 100 milliards de fois plus élevée que sur Terre : un objet lâché à un mètre au dessus de la surface s’y fracasse 1 millionième de seconde plus tard à la vitesse de 7 millions de km/h. Il n’y a pas de montagnes sur les étoiles à neutrons. Ce sont les objets les plus lisses qu’on puisse imaginer, l’empilement le plus compact possible des plus petites particules “solides” existantes. En 1934, Baade et (un suisse) montrent que l’effondrement provoque une bien plus violente que les connues alors.

Pulsar PSR B0531+21 de la Nébuleuse du Crabe par Chandra. Crédit : NASA/CXC/SAO/F.Seward et al (cliquez pour plus d’infos)

Quelques années extrêmement prolifiques, et puis presque plus rien pendant des decennies. En astrophysique comme dans les autres sciences, les progrès ne sont pas constants ni même continus, et le hasard joue un rôle important. En 1967, Jocelyn Bell, alors étudiante en thèse sur un sujet bien différent, détecte un signal radio provenant de l’espace avec une régularité de métronome, toutes les 1,337301192269 secondes. Anthony Hewish, son prof, croit d’abord à un problème d’instrument, puis suspecte un signal des petits hommes verts, avant de publier la découverte

\[1\]

. Comme il ne parvient pas à identifier la source du rayonnement, il émet timidement l’éventualité d’un lien avec une “pulsation d’étoile à neutrons”. Curieusement, il semblerait qu’on n’ait pensé qu’alors qu’une énorme étoile tournant très lentement se met à pirouetter au moins aussi vite qu’une patineuse aux Jeux Olympiques lorsqu’elle devient une étoile à neutrons de 10 ou 20 km de diamètre seulement, et que son champ magnétique provoquerait une émission de rayonnement dirigée, un peu comme un phare. Ca méritait un nouveau nom : . Il ne restait plus qu’à vérifier que la de l’an 1054 avait bien donné naissance au pour valider la théorie énoncée 40 ans plus tôt. La découverte fortuite de Jocelyn Bell vaudra à Hewish (et pas à elle …) le prix Nobel en 1974.

Le pulsar PSR B1509-58 par Chandra. Crédit NASA/CXC/SAO/P.Slane, et al. (cliquez pour plus d’infos)

Après quelques décennies d’observation notamment grâce au , nous connaissons aujourd’hui plus de 2000 pulsars dans la Voie Lactée. Il y en a qui tournent vite, d’autres lentement. Il y en a qui émettent des rayons X, d’autres des ondes radio. Il y en a qui ont une “atmosphère” d’une dizaine de centimètres de fer, pour d’autres c’est du carbone pur, du diamant quoi…

\[2\]

Il y en a qui , d’autres presque pas. Depuis 1992, on pense que certains pulsars génèrent un champ magnétique si puissant qu’ils méritent un nom à eux tout seuls : , ce qui veut dire “effaceur de cartes de crédit galactique” en . Le champ magnétique apparait d’ailleurs comme un élément essentiel des pulsars, qui freine leur rotation en fournissant l’énergie du rayonnement selon un processus assez complexe pour que je n’aie pas encore tout bien compris.

Dans un article récent

\[3\]

, Victoria M. Kaspi fait le ménage dans ce zoo avec un diagramme :

Sur ce diagramme dit P-P’ montrant la période des pulsars en abscisse et leur ralentissement en ordonnée, on voit 1674 pulsars radio (points noirs) dont ceux formant un système double avec une étoile normale sont cerclés , 9 et 5 qui sont des variétés de magnétars et qui sont bien ceux qui ralentissent le plus, ainsi que quelques autres pulsars atypiques.

Les lignes en traitillés indiquent l’intensité du champ magnétique en surface en , les lignes en traits mixtes indiquent la “demi-vie de rotation”, le temps après lequel la rotation sera deux fois plus lente. En haut à gauche, il n’y a pas de points car il n’y a pas eu beaucoup de supernova dans notre galaxie ces derniers siècles. En bas à droite, il y a probablement beaucoup d’étoiles à neutrons anciennes, qui ont trop ralenti ou dont le champ magnétique est trop faible pour alimenter une émission de signaux radio. Combien y’en a-t-il ? Mystère. Pourrons-nous les détecter un jour ? Surement !

Référence

A. Hewish, S. J. Bell, J. D. H. Pilkington, P. F. Scott& R. A. Collins, “ ”, 1968, Nature 217, p 709 - 713
Wynn C. G. Ho, Craig O. Heinke, “ ”, 2009, Nature, Vol. 462, p. 71–73
Victoria M. Kaspi, “ ”, 2010, Submitted to Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

Filles, maths et notes

Sat, 24 Apr 2010 00:00:00 +0000

Entendu à une interview de (disponible ). Elle y raconte son enfance d’enfant à très haut potentiel aux USA, qui l’a poussée à créer le pour les petits génies suisses romands, et parle un tout petit peu de .

Mais le passage que j’ai trouvé les plus intéressant concerne les raisons pour lesquelles les filles ne crochent pas autant au maths que les garçons. Elle raconte une discussion avec son fils aîné (à 20:50) qui remarquait que les filles se désinscrivait de l’option “maths renforcés” au bout d’une année de gymnase (= 1ère année de préparation au bac, vers 16 ans. L’option “maths renforcés” correspond aux exigences de l’ancienne orientation “scientifique”, avec quelques heures de cours supplémentaires).

Selon ses observations, les filles sont plus sensibles à la baisse de leurs notes qu’entraine un niveau plus élevé. Alors qu’un garçon ne se fait pas de souci tant qu’il obtient la moyenne, et restera dans l’option tant qu’il pourra, une fille le prend comme un échec et se dit qu’en choisissant une autre option, elle aura une meilleure moyenne, et abandonne les maths pour l’art ou une autre discipline “facile”.

Entendre ceci a provoqué un déclic, car j’ai souvent remarqué une différence dans l’approche des études entre garçons et filles sans vraiment arriver à la qualifier. Je me surprends souvent à dire à mes filles que les notes n’ont pas d’importance, que c’est ce qu’on apprend qui compte et qu’en étudiant bien, les évaluations ne sont que des formalités administratives. Mais elles ne le prennent pas comme ça. Et j’ai vraiment vu beaucoup plus d’étudiantes que d’étudiants malades de stress avant les épreuves, prendre des calmants etc.

Je n’ai pas le temps de faire des recherches sur des recherches (sic…) qui vérifieraient cette différence garçon/fille expérimentalement. En connaissez-vous ? Avez-vous remarqué la même chose ?

Pets solaires

Sun, 28 Mar 2010 00:00:00 +0000

Voici mon nouveau fond d’écran :

(cliquer pour obtenir l

Trouvée grâce à , c’est une photo de notre étoile préférée prise par , deux satellites identiques qui observent le Soleil simultanément et permettent de faire une image en 3D de l’héliosphère. L’image est prise dans les ultraviolets à haute énergie, à la limite des rayons X, et montre des . Celle qui produit la tache blanche de gauche est assez violente pour saturer les capteurs CCD de Stereo, dont les électrons débordent sur les pixels voisins. Mais c’est encore une petite éruption comparée à certaines qui ont endommagé des satellites.

Admirez aussi les magnifiques boucles de gaz ionisé qui suivent les lignes du du Soleil. Une énergie colossale est stockée dans ces boucles qui se perturbent mutuellement, fusionnent et parfois s’ouvrent en propulsant le gaz dans l’espace dans ces éruptions qui peuvent causer momentanément des variations de 10% de la puissance émise par notre étoile.

Pour fixer les idées, à l’échelle, la Terre est grande comme une des petites taches claires à la surface du Soleil. , mais on peut faire de sacrément jolies photos des grandes, non ?

"Fumer rend idiot, c'est prouvé!". Au contraire ...

Sat, 27 Feb 2010 00:00:00 +0000

Vu la semaine passée dans un article modèle, repris de partout sans la moindre analyse, ni même changer le titre : “ ”.

“Modèle” car exemple typique de vulgarisation scientifique totalement à côté de la plaque. L’étude

\[1\]

effectuée par Mark Weiser et ses collègues sur les recrues israéliennes montre bien une entre le fait de fumer et un Q.I. moins élevé.

Mais il ne prétend absolument pas qu’il existe une relation de causalité, et encore moins dans le sens affirmé par le titre. Le résumé de l’article scientifique se termine par suggérer une relation exactement inverse :

Les adolescents à QI faible devraient être ciblés par les programmes de prévention du tabagisme.

La recherche ne montre pas du tout que “fumer rend idiot”, mais plutôt qu’ “être idiot rend fumeur”, pour conserver l’excès dans les formules. On a donc ici des journalistes qui utilisent un résultat scientifique en inversant totalement ses conclusions pour le faire correspondre à leur préjugé infondé.

Cette erreur est hélas très courante, et souvent beaucoup plus insidieuse. Lorsqu’on remarque une relation entre deux événements, on ne peut s’empêcher de supposer une relation de cause à effet. Mais cette causalité est beaucoup plus difficile à démontrer que la corrélation, car il faut par exemple prouver que ce n’est pas un troisième événement insoupçonné qui cause les deux premiers. Dans l’étude en question, c’est peut-être le fait de provenir d’un certain milieu social qui défavorise à la fois le travail intellectuel et valorise le tabac, ce qui pourrait causer la corrélation constatée sans aucune relation de cause à effet ni dans un sens, ni dans l’autre…

Tenter d’expliquer les stats aux journalistes de torchon de coin café, c’est mission impossible. Mais vous, amis lecteurs, s’il vous plait, faites attention à la causalité…

Référence :

Mark Weiser et al. “ ", 17 Nov 2009, Addiction Volume 105 Issue 2, Pages 358 - 363

2012 et l'ennemi intérieur

Sun, 29 Nov 2009 00:00:00 +0000

Astromachin de 2012. Cliquez dessus pour un ramassis d’absurdités, si vous y tenez vraiment…

D’après la , nous échappons à la fureur divine ou à un cataclysme cosmique définitif en moyenne tous les 3 ans. Mais en , c’est du sérieux. Rendez-vous compte : le calendrier Maya arrive à échéance ! Ca vaut bien un film hollywoodesque et un buzz planétaire, non ?

Et si ça marche, on vous fera la fin du monde façon Papou, Tchoutchke ou Wolof, promis. Avec le nombre de calendriers, de mythologies, d’ sur ou sous la surface de notre planète, on devrait arriver facilement à une fin du monde par mois, de quoi faire une série…

Mais pourquoi diable y’a-t-il toujours de gens pour se demander : “et si c’était vrai ?” En y réfléchissant, je me suis rappelé la :

“Le lecteur est prié de noter les remarques sur l’astrologie. Elles démontrent que l’ennemi intérieur
\[chez Kepler\]
, vaincu et devenu inoffensif, n’était pas encore complètement mort.” ¹

Cette phrase a été par Serge Bret-Morel, astrologue fréquentable, et avec Denis Hamel, sceptique québécois². Il en ressort que ce qu’Einstein appelait “ennemi intérieur” serait " une manière de penser animiste et téléologiquement orientée omniprésente dans les recherches « scientifiques » de l’époque.“³

L’ , on voit un peu ce que c’est : tout a une âme, donc les planètes ont leur caractère… La téléologie, ça a l’air compliqué d’après de la Wikipedia, mais c’est plus clair traduit depuis :

Une école de pensée téléologique considère toute chose comme étant conçue dans un but, ou dirigée vers un résultat final, et qu’il y a un but inhérent, ou une à tout ce qui existe.

Voilà un bel ennemi intérieur pour un scientifique : présupposer un but à ce qu’il observe, . Il me semble que bon nombre d’erreurs de la science sont attribuables à cet ennemi intérieur qui nous incite obstinément à croire que nous occupons une place privilégiée dans l’Univers ou parmi les êtres vivants.

Soulignons au passage qu’ et ne prétendait pas que le scientifique doit nier toute finalité, mais plutôt travailler à la découvrir :

Ce qui m’intéresse vraiment c’est de savoir si Dieu avait un quelconque choix en créant le monde. (A. Einstein)

Voilà donc pourquoi tant de gens lisent leur horoscope et flippent en attendant 2012 : ils sont “téléologiques”. Ils présupposent que les astres ont un but, une finalité. Comment leur instiller la vertu essentielle de la pensée scientifique, à savoir le doute ? Peut être en proposant ici une…

Méthode pour calculer vous-même votre fin du monde astrologique préférée:

Choisissez 3 ou 4 périodes de rotation ou de révolution de vos planètes préférées. Par exemple 225, 365, 687, les révolutions de Vénus, la Terre et Mars arrondies au jour près.
Calculez le de ces nombres (en ligne, c’est ). Avec l’exemple on obtient 3'761'325 jours.
Choisissez une date de référence où l’Univers a commencé un nouveau cycle par un événement d’importance. Quel meilleur choix que ma date de naissance, le 25.12.1963 ?
En ajoutant le nombre de jours calculés sous 2 à la date de référence choisie sous 3, vous obtiendrez la date à laquelle les astres choisis se retrouveront dans la même configuration les uns par rapport aux autres.

L’Apocalypse selon Goulu aura donc lieu . Si ce jour là il ne se passe rien de spécial, promis je fais : plus de prédictions.

A part ça, 2012 sera effectivement une année assez rare : , ce qui n’est plus arrivé depuis .

Références

préface de “Johannes Kepler: Life and Letters”, Carola Baumgardt, New York, Philosophical Library, 1951.
Denis Hamel “ ”, - Numéro 57
sur Wikipedia

Le premier demi-vortex de l'Univers ?

Sat, 28 Nov 2009 00:00:00 +0000

, du laboratoire d’Opto-électronique Quantique de l’EPFL vient de parvenir à créer des “demi-vortex”, un phénomène quantique compliqué prédit par la théorie en 1985. Je ne me risque pas à une explication, me parait très bien pour ceux qui ne sont pas capables de piger paru dans Science. Vous pouvez aussi consacrée à cette découverte par l’émission Impatience de la RSR.

Ce qui m’intéresse dans ce type de phénomènes physiques très fondamentaux, c’est qu’ils ne peuvent pas exister dans la nature, nulle part dans l’Univers. Ils n’ont même jamais pu exister car l’Univers a toujours été trop chaud. Au CERN, on reproduit des conditions qui existaient dans les premières fractions de pouillèmes de seconde après le Big Bang, et depuis l’Univers refroidit, et la physique étudie tout ce qui s’y produit. Mais comme , comme l’endroit le plus froid de l’Univers est baigné par le , les phénomènes qui se produisent proche du zéro absolu dans les labos sont des premières dans l’histoire de l’Univers. A moins qu’une autre civilisation soit plus avancée, quelque part.

Excitant, non ?

Références:

K. G. Lagoudakis et al. “ ”, Science, 13 November 2009, Vol. 326. no. 5955, pp. 974 - 976
" ", News EPFL, 12 novembre
sur Wikipedia (anglais)

Encore, Cassini, encore !

Thu, 22 Oct 2009 00:00:00 +0000

La sonde Cassini devait explorer le système de Saturne jusqu’en 2008, mais sa fantastique moisson d’informations a été jusqu’en 2010 pour observer l’équinoxe de Saturne, le moment où la lumière du lointain Soleil rase le plan des anneaux. C’est ces jours-ci. Cassini a pris de dont mes préférées sont ci dessous.

Mais tout d’abord, une bonne nouvelle : il est question de prolonger la mission Cassini jusqu’en 2017, le prochain solstice sur Saturne ! Il faut juste convaincre la NASA de débourser $80'000'000 par an en salaires des équipes qui gèrent la sonde (ils sont beaucoup, ou bien payés ?) Ca fait cher la photo, mais ça vaut vraiment le coup. Go yankees, go !

La lune Promethée et la perturbation qu’elle cause à l’anneau F de Saturne. Image prise dans le visible à environ 950'000 km de Saturne. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Le "sillon de Keeler" est creusé dans l’anneau A par la lune Daphné, le petit point blanc au milieu du sillon. On voit les vagues créées par la gravité de Daphnée sur les bords du sillon. Image prise le 11 juillet 2009 à environ 496,000 km de Daphnée. (NASA/JPL/Space Science Institute) #

L’ombre rasante d’une lune sur les anneaux, dont on voit que les caractéristiques optiques sont très variables (NASA/JPL/Space Science Institute) #

Montage montrant l’influence des lunes Prométhée et Pandore sur l’anneau F (NASA/JPL/Space Science Institute)

Si ça vous plait, regardez encore les autres photos .

Sources:

John Spencer: “ ”
Le très bon
sur Wikipedia

Rezoscience et les Parcours Alpha

Wed, 21 Oct 2009 00:00:00 +0000

En ballade dominicale au (un parc surplombant le Lac Léman, entre Genève et Lausanne), je suis tombé sur une excellente initiative : le “Parcours Alph@” de “ ”.

Rezoscience est le “Réseau Romand Science&Cité”, une association regroupant . Elle coordonne un , des . Le site web est un peu “statique” et mériterait un lifting 2.0 (des flux RSS svp !) car on y trouve beaucoup de contenu intéressant qui devrait être mieux mis en valeur, comme l’espace .

Les “ ” sont une vraiment bonne idée : avec Madame G. et nos deux adolescentes, nous avons passé un bon moment à nous triturer les neurones et à apprendre des choses intéressantes avec que vous pouvez . Les thèmes abordés sont variés, tous intéressants et favorisent plutôt la réflexion que les connaissances, ce qui permet aux plus jeunes de ne pas être frustrés.

Mon poster préféré est celui là :

La . Un autre panneau nous a retenu assez longtemps:

On voit bien des choses étonnantes sur cette photo, mais à mon humble avis certaines sont discutables:

Le drapeau ne que sur la photo originale de la mission Apollo. On voit bien la tige, ce n’est donc pas une erreur.
Pour le réveil, ok on ne peut pas l’entendre sonner dans le vide, mais on peut aussi arguer qu’il n’y a pas d’heure sur la Lune puisqu’elle ne tourne pas sur elle-même…
Pas sur du tout que le ballon aurait explosé. Tout dépend de la pression avec laquelle il a été gonflé. La pression dans un ballon de baudruche est d’environ 20 hectopascals supérieure à l’extérieur, donc un ballon gonflé à cette pression devrait survivre dans le vide.

On trouve aussi un peu d’auto-dérision science-fictionesque grâce à cette magnifique contribution de la d’Yverdon:

J’avoue avoir voté en désespoir de cause pour “Des yeux de phocapotame” alors qu’il s’agissait de “deux globes de verre surmontant ”, plus et dont le principe de fonctionnement me parait décidément très nébuleux…

J’espère que rezoscience continuera à proposer des “parcours alph@”, ou mieux encore, que cette excellente idée soit reprise un peu partout pour stimuler les neurones scientifiques des promeneurs. Bravo !

Photons et télescopes

Sun, 11 Oct 2009 00:00:00 +0000

Après des millénaires d’observation du ciel à l’oeil nu, la lunette de Galilée et les grands télescopes nous ont permis de voir des objets beaucoup plus lointains et beaucoup moins lumineux, mais toujours “visibles”.

L’atmosphère diffusant les infrarouges et nous protégeant des rayonnements ultraviolets et à haute énergie, les seuls autres rayonnements que nous pouvons capter au niveau du sol sont les ondes radio et millimétriques. Mais depuis quelques années, les instruments placés en orbite permettent de fournir des informations sur le cosmos qu’il serait impossible d’obtenir depuis le sol.

infographie du CNRS. Cliquer pour pdf haute résolution annoté

Désormais, nous sommes capables de capter les photons de toutes les fréquences, donc de toutes les énergies. Ces instruments combinés aux techniques d’imagerie informatique élargissent le spectre des couleurs visibles à l’œil en produisant des images visibles à partir de rayonnements invisibles.

Voici un petit tour d’horizon des principaux instruments qui complètent Hubble et les télescopes optiques traditionnels, illustré avec les dernières images qu’ils ont fourni.

Dans l’infrarouge, la découverte par d’un gigantesque anneau de poussière entourant Saturne montre qu’on peut encore découvrir des choses surprenantes dans notre propre système solaire. (L’image ci-dessous est un dessin d’artiste, la étant moins sexy, mais il y aura certainement bientôt une image de l’anneau complet)

Dans l’ultraviolet, ce sont principalement et qui scrutent le ciel. Swift a produit une (M31) dans laquelle on peut distinguer 20'000 sources, principalement de jeunes étoiles. Admirez ça :

est le télescope spatial à rayons X le plus productif actuellement. Les rayons X sont produits par des phénomènes très violents, souvent liés aux trous noirs. Récemment Chandra a produit la partie orange de cette image de NGC 6240 :

centre de la galaxie NGC 6240, visible en blanc, rayons X en orange (clqiuer pour plus d’infos)

On distingue au centre deux sources très lumineuses. Il s’agit de deux trous noirs supermassifs qui furent les centres de pour former NGC 6240. Ils se tournent autour en irradiant d’énergie les environs, baignant une bonne partie de la galaxie de rayons X. Dans quelques dizaines de millions d’années, lorsque les deux trous noirs fusionneront , ce sera .

Ce phénomène produira a coup sur une flambée de rayons gamma, la “lumière” la plus violente que l’on puisse imaginer. (anciennement nommé GLAST) et sont les télescopes dédiés à l’observation des , ces événements si violents qu’ils ont été confondus avec des explosions nucléaires sur Terre par les premiers satellites de surveillance militaires. Ils détectent environ , et on ne sait toujours pas exactement ce qui peut en provoquer autant.

Il ne faudrait pas pour autant oublier les radiotélescopes. Après qui ne captait que des signaux, le (VLA) et le (VLBA) fournissent désormais des images “radio” avec une résolution comparable aux télescopes optiques. En combinaison avec d’autres instruments, la permet de mieux comprendre des phénomènes aussi titanesques que les :

jets du trou noir centrale de la galaxie M87 observé par plusieurs instruments (cliquer pour plus d’infos)

La fraternité des nombres

Mon, 28 Sep 2009 00:00:00 +0000

Vu l’autre jour sur un blog¹ une “question bête”, donc intrigante : existe-t-il des nombres entre lesquels les mathématiciens ne connaissent aucune relation ?

La question est “bête” puisqu’on peut toujours trouver une relation entre deux nombres entiers. Mais elle m’a rappelé ma quête initiée avec les : tous les nombres ont de nombreuses propriétés répertoriées en particulier dans l’ de Sloane, mais certains en ont nettement que d’ .

En utilisant la même approche (la base de données de Sloane digérée par quelques lignes de Python), j’ai établi le lien de “fraternité” entre les entiers de 1 à 1024, en comptant pour chaque paire (a.b) possible le nombre de suites comportant ces deux nombres, que j’appelle la fraternité f(a,b).

Par exemple, 456 et 789 ont une fraternité f(456,789) = 32, car et partagent donc autant de propriétés répertoriées.

Les nombres les plus fraternels sont évidemment , qui sont présents dans 133529 séries répertoriées à ce jour. A l’inverse, **les deux plus petits entiers qui ne partagent aucune propriété sont **².

sont les plus petits nombres ayant une seule propriété commune, en l’occurence

J’ai représenté les fraternités f(a,b) pour a et b variant de 1 à 1024 dans l’image ci-dessous. Le point (1,1) est en bas à gauche. Les fraternités f(a,b)>100 sont représentées par des pixels rouges et les fraternités inférieures à 10 sont en bleu foncé. Les quelques pixels noirs dénotent les fraternités f(a,b)=0.

fraternité f(a,b) des nombres entre 1 et 1024. cliquer pour agrandir.

On remarque l’apparition de quelques motifs:

les lignes horizontales et verticales claires correspondent à des nombres particulièrement , les sombres aux
les lignes claires à 45° sont plus surprenantes. Elles semblent indiquer que des nombres consécutifs ont tendance à être plus proches d’autres nombres consécutifs séparés par des constantes. Je m’attendais à voir apparaître des lignes à 30° et 60° liant les nombres à leurs doubles, mais ce n’est pas le cas.
Sur la diagonale (coloriée en rouge par convention), on distingue des petites taches autour de groupes de nombres particulièrement intéressants comme les fortement composites (160, 320) et les puissance de 2 (256, 512), qui forment aussi des taches aux intersections hors diagonale.
Les motifs les plus étranges sont les groupes de 9 points clairs visibles le long des bords bleus, et en particulier au coin supérieur droit. Ils correspondent aux nombres 1010±10 et 110±10, ce qui peut s’expliquer par les nombreuses suites faisant intervenir des nombres binaires, mais on en trouve aussi à 210±10. Est-ce l’effet du ternaire, ou d’autre chose ?

Résultat provisoire de ma recherche aussi excitante qu’inutile : les nombres ne sont décidément pas tous égaux devant les mathématiques.

Notes:

je ne retrouve plus la source de la “question bête”. Elle a été posée il y a une semaine sur un blog… Si vous savez où, merci de me l’indiquer en commentaire…
Le moteur de recherche de l’Encyclopédie de Sloane peut soit trouver des termes consécutifs dans la série, soit des nombres présents dans tout l’article dédié à chaque suite. C’est pourquoi la recherche de fournit plusieurs résultats, mais si vous regardez bien, les nombres 48 et 857 ne sont jamais présents ensemble dans les séries.

de Graetzel aux great cells

Tue, 15 Sep 2009 00:00:00 +0000

Un événement me permet de consacrer un article complet aux relations complexes entre science, technique (industrielle) et économie : le professeur de l’EPFL vient de remporter le , presque aussi prestigieux que le Nobel, “ ses nombreuses contributions à la Science des matériaux nouveaux et en particulier pour avoir inventé et développé un nouveau type de cellule solaire photovoltaïque, la , la cellule à pigments photosensibles, plus connue sous le nom de ”. ,

Les premières cellules de Grätzel ont fonctionné au début des années 1990 alors que j’étais étudiant à l’EPFL. Pleins d’optimisme, on les surnommait déjà “great cells”. J’ai suivi (de loin) leur aventure, que je considère comme un exemple de la difficulté à transformer une magnifique avancée scientifique en produit commercial. Comme l’avait si bien dit un prof de marketing:

Les questions des scientifiques commencent par “ “, les techniciens se demandent “comment”, et les managers “combien”. Pour que ça marche, il faut répondre aux trois.

Pourquoi

D’un point de vue scientifique, l’invention de Grätzel est merveilleuse : un colorant qui se comporte comme une sorte de artificielle, convertissant le rayonnement solaire absorbé en électricité par un procédé très différent des habituelles en silicium.

Les DSSC sont faites d’un mélange colorant/solvant liquide, emprisonné entre deux électrodes transparentes, ce qui permet d’en faire des panneaux transparents de diverses couleurs suivant le colorant choisi:

Comment

Contrairement à la production de panneaux photovoltaïques en silicium, la production de cellules de Grätzel ne nécessite ni beaucoup d’énergie ni opérations délicates. On trouve même des soi-même. Le tout est de disposer des colorants et solvants ad-hoc, que l’on pourrait en principe produire en quantités industrielles.

Évidemment, il y a quelques problèmes à résoudre:

Les rayons UV dégradent la cellule, il faut ajouter une couche filtrant ce rayonnement indésirable
A basse température, le solvant peut geler : la cellule ne fonctionne plus jusqu’au dégel, ou définitivement…
Les colorants ne convertissant qu’une fraction limitée de la lumière en énergie, le rendement des DSSC est de l’ordre de 10%, nettement inférieur à celui des cellules au silicium (à moins de combiner plusieurs colorants)
La cellule doit être étanche pour éviter que le solvant ne fuie
La stabilité chimique à long terme des cellules a posé, et pose encore, de sérieux problèmes ,

Depuis près de 20 ans, plusieurs entreprises suisses, européennes et plus lointaines se sont heurtées à ces problèmes d’industrialisation avec plus ou moins de succès. Leurs chercheurs contemplent désormais les arbres avec un soupçon d’envie : ils savent que l’Evolution ne fait pas repousser chaque année des feuilles gorgées de chlorophylle toute neuve pour rien…

Combien

On a donc des cellules de rendement plus faible que les cellules au silicium, dont la durée de vie n’est pas supérieure, et dont le prix de revient actuel (2400 €/kWc) n’est pas meilleur marché que le silicium, que l’on produit désormais en couches minces et en grandes quantités…

Un avantage des cellules Grätzel que l’on voit au premier coup d’oeil, c’est la transparence, ou plutôt la translucidité. Depuis 20 ans Grätzel et les promoteurs des DSSC rêvent d’immeubles dont les vitrages produiraient de l’électricité. Mais encore beaucoup de “comment” barrent le chemin de la fortune : comment intégrer les “great-cells” a des vitrages isolants de grande surface ? Comment réaliser une connexion électrique fiable entre des centaines de fenêtres que l’on doit pouvoir ouvrir, laver ?

Un autre avantage de la technologie Grätzel est de pouvoir réaliser des cellules flexibles. est même parvenu à rendre le mélange solvant+colorant suffisamment pâteux pour être imprimé . Mais et d’autres arrivent à un résultat similaire avec du , à un prix comparable….

Certains imaginent pouvoir réaliser un jour des DSSC sous forme de couches de peinture : il suffirait de passer trois ou quatre couches différentes sur un mur ou un toit pour que la surface produise de l’électricité. Ca serait vraiment fantastique, mais dans ce domaine on en est encore au début des “comment”.

Après plus de 20 ans de recherche scientifique fructueuse et de développements spectaculaires de cette technologie, les cellules de Grätzel cherchent toujours un marché, une application où leurs avantages seraient décisifs. Après tant de publications, de brevets, de rapports et de mémos sur tous les “pourquoi” et les “comment”, il faut maintenant répondre aux “combien”. Ils sont tout simples : combien ça coûte, combien on peut en vendre, combien ça rapportera. Sans réponses à ces questions, les cellules de Grätzel ne deviendront hélas pas des “great cells”.

Références

Gratzel, Liska, “Photo-electrochemical cell”, 1990,
Graetzel, Nazeeruddin, O’regan, “Photovoltaic cells”, 1994,
Bari, “Electrolyte Composition”, 2009, Patent
Tributsch H., “Dye sensitization solar cells: a critical assessment of the learning curve”, Coordination Chemistry Reviews, 2004, 248, p1511-1530
A. Hinsch et al “ ” in “Progress in Photovoltaics: Research and Applications”, 2001, Volume 9 Issue 6, Pages 425 - 438

Hubble v.2.009

Sat, 12 Sep 2009 00:00:00 +0000

Les premières images prises par le télescope Hubble après son récent lifting ont été publiées, et elles sont… (insérez votre liste de superlatifs favoris ici, moi je n’en ai plus)

La video ( ) montre et décrit (en anglais) toutes . J’en ai choisi une par instrument embarqué sur ce fantastique satellite:

STIS

On commence par le . Le “ ” a été installé en 1997 sur Hubble, et est tombé en panne en 2004. Sa réparation justifiait presque à elle seule la mission de la navette en mai 2009. STIS peut analyser la lumière provenant de nuages de gaz pour déterminer leur composition chimique.

Le montage ci-dessous montre une image d’Eta Carina, une grosse étoile en fin de vie à 7500 années-lumière dont j’ai , et le spectre mesuré par STIS le long de la ligne noire au centre de l’image. On sait ainsi qu’Eta Carina crache dans l’espace des gigatonnes de fer et de nickel qu’elle a produit et qui l’asphyxient. Combien de temps arrivera-t-elle à briller avant d’exploser en supernova ? Quelques années ? quelques décennies ou quelques siècles (mais pas beaucoup plus) ? On en saura plus sur la mort des étoiles grâce à STIS.

COS

Le “ ” est un instrument qui vient d’être installé sur Hubble. Il est destiné à mesurer la composition de l’espace intergalactique, mais il peut aussi être utilisé comme spectrographe sur des sources très peu lumineuses.

COS a été braqué sur les restes d’une supernova ayant explosé il y a 3000 ans à 170'000 années-lumière d’ici. Grâce à COS, on sait maintenant que cet événement a produit du carbone et de l’oxygène en quantités astronomiques.

WFC-3

A ceux qui préfèrent de belles images avec beaucoup de pixels, la “ ” n’apporte que du bonheur. Jusqu’ici les photos de Hubble avaient 1600x1600 pixels, maintenant WFC-3 photographie dans le visible et l’ultraviolet en 4096x4096 et dans l’infrarouge en 1024x1024. Rincez-vous l’oeil avec les Nébuleuses et ou ce

De plus, l’élargissement du spectre capté offre de nouvelles possibilités, comme de classer les étoiles d’un seul coup d’oeil sur des photos comme celle-ci, où on a rendu rouge l’infrarouge et bleu l’ultraviolet :

ACS

Le dernier des 4 instruments de Hubble est tout neuf. La “ ” est en fait une combinaison de 3 appareils:

Une caméra à large champ permettant d’observer une “grande” portion du ciel englobant plusieurs galaxies
Une caméra à haute résolution permettant de détailler une toute petite portion de ciel, comme le centre d’une galaxie. On espère même pouvoir distinguer des planètes extrasolaires avec cette caméro, qui a été équipée d’un pour éviter d’être ébloui par une étoile…
La Solar Blind Camera observe dans l’ultraviolet sans être influencée par la lumière solaire.

ACS a débuté sa prometteuse carrière en photographiant les magnifiques lentilles gravitationnelles Abell 370, à 6 milliards d’années lumière d’ici.

Quoi ? vous ne savez pas ce qu’est une ? Pourtant j’en avais parlé …

Voir aussi :

sur le Cosmographe
sur Bad Astronomy

Bougies et Bonus

Sun, 06 Sep 2009 00:00:00 +0000

Les sont une mine inépuisable de découvertes passionnantes comme la récente présentation de sur “la surprenante science de la motivation”.

Il y démontre les limites du traditionnel système de motivation par “incentives” en partant d’expériences de psychologie expérimentale utilisant une bougie… On y découvre les notions de “ ”, de motivation intrinsèque et extrinsèque, il y parle de nouveaux systèmes de motivation dans les entreprise, comme les fameux “20% du temps chez Google”, l’ “Environnement de Travail Orienté Résultats” (ROWE) et les .

Il termine en expliquant pourquoi la Wikipedia a écrasé l’encyclopédie Encarta de Microsoft, en termes qui me semblent très convaincants. En effet, je viens justement de passer quelques heures de mon précieux temps à traduire bénévolement cette conférence grâce à , qui permet le sous-titrage de videos en plusieurs langues.

Ma traduction en français est disponible directement , mais je ne peux inclure ci-dessous que la v.o. :

En ces , la démonstration de Dan Pink me semble plus convaincante que les propositions de nos démagos politiciens : si le monde de la finance est régi par des règles strictes et que le travail y est purement mécaniste, les bonus sont effectivement la bonne solution pour faire ce travail ennuyeux et routinier.

Si au contraire il s’agit d’une activité à forte valeur ajoutée nécessitant de la créativité et des idées nouvelles, il vaudrait peut-être mieux les laisser travailler 20% du temps pour leur propre compte, comme chez Google…

Bulles et couleurs de l'espace

Tue, 28 Jul 2009 00:00:00 +0000

Il y a plus de choses dans le ciel et la terre, Horatio, qu’il est rêvé dans votre philosophie.

Je n’avais jamais commencé d’article par une citation de Shakespeare (Hamlet, Acte I, Scene V). Voilà qui est fait. La raison, c’est ça :

Vous admirez la (PN G75.5+1.7 pour les intimes)

\[1,2\]

découverte il y a un an par

\[3\]

et indépendamment par ,

\[4\]

des astronomes amateurs bien équipés.

Cette bulle parfaitement sphérique de 5 années lumières de diamètre a été expulsée il y a 22'000 ans d’une étoile de la constellation du Cygne qui a eu un hoquet nucléaire. Lorsqu’une étoile épuise son hydrogène et s’étouffe dans l’hélium qu’elle a produit, elle s’éteint brièvement, s’effondre en se comprimant et se réchauffant. Si elle est assez lourde pour que la s’amorce, elle se rallume. Une fois l’hélium fusionné en carbone et oxygène, elle s’éteint à nouveau. Si l’étoile est très massive, elle peut encore enchaîner plusieurs cycles de plus en plus rapides et terminer son existence dans une spectaculaire , mais beaucoup d’étoiles deviennent des après la fusion de l’hélium, éjectant leurs couches externes dans l’espace, formant des (dites “planétaires” pour des raisons historiques). Mais il est très rare qu’elles aient une forme aussi parfaitement sphérique (sur 1500, je crois qu’il n’y en a qu’une seule autre : )

Les couleurs des photos astronomiques

Parlons maintenant des jolies couleurs bleu-orange de la photo. En fait elles n’existent pas. La photo originale de Dave Jurasevich est celle-ci:

Elle a été obtenue avec un temps de pose d’une demi heure. On comprend pourquoi cette nébuleuse n’a pas été détectée plus tôt : elle est extrêmement peu lumineuse. Et on n’y distingue pas la moindre couleur pour la simple raison que les sont par nature “noir et blanc”, ou plutôt détectent la lumière de toutes les couleurs

\[5\]

. Nos appareils photo utilisent des qui colorient un pixel sur 4 en rouge, un autre en bleu, et les deux restants en vert parce que notre oeil est plus sensible dans le vert, mais les couleurs du ciel nocturne sont bien différentes de celles de nos photos de vacances, donc il serait dommage d’atténuer la faible lumière céleste en la filtrant par des couleurs terrestres.

Les “couleurs” des astres chauds sont formées de typiques des éléments qui les composent, ce qui permet d’ailleurs de déterminer leur composition par . Par conséquent, les “bonnes” couleurs à filtrer en photographie astronomique sont celles des raies d’émission des atomes que l’on suppose être présents dans l’objet observé. L’hydrogène, élément de très loin le plus abondant dans les étoiles est un bon candidat, et en particulier sa raie , qui correspond à un rouge vif. Pour notre nébuleuse, la raie de l’ , dans le vert, s’est révélée un bon choix pour mettre en évidence la “bulle de savon”.

Les clichés pris successivement avec un filtre pour H-α et un filtre O-III sont différents, mais toujours en noir et blanc. Il faut bien comprendre qu’ils ne représentent qu’une toute petite partie de la lumière reçue, dans deux “couleurs” judicieuseemnt choisies pour obtenir un contraste maximum parce que les “vraies couleurs” sont pratiquement indiscernables à l’oeil.

L’équipe du à Kitt Peak a choisi de combiner les clichés en attribuant une couleur orange à H-α et bleue à O-III pour faire plus joli, alors que Keith B Quattrocchi et Mel Helm

\[4\]

ont choisi des couleurs violettes et vertes, ajoutant même un troisième filtre pour le Soufre-II.

De plus ils sont plus explicites sur la technique utilisée : ils ont pris au total 21 clichés de 20 minutes d’exposition, soit 7 heures pour chacun des 3 . Les clichés ont été superposés avec , et , puis un peu PhotoShopés quand même.

Voilà, votre nouveau fond d’écran astronomique est disponible en , et vous savez pourquoi.

Sources:

, 17, juillet 2009, Techno Science
Jeff Hecht, “ ”, 23 July 2009, New Scientist
Dave Jurasevich “ ”
Keith B. Quattrocchi, “ ”
”, sur Starizona

Gouttes de sable

Wed, 01 Jul 2009 00:00:00 +0000

Prenez une caméra haute vitesse très chère, mettez-la en marche et laissez-la tomber à côté d’un sablier géant de façon à ce qu’elle filme des grains de sable en chute libre. Voilà ce que ça donne :

Etonnant, non ? Avec un liquide, c’est la tension superficielle qui tend à former des gouttes, mais quelle force rapproche les grains pour former des “gouttes de sable” ? Selon qui a réalisé l’expérience

\[1\]

, c’est la qui rapproche les grains, puis des ponts de nanoscopiques s’établissent entre les aspérités des grains, ce qui les maintient liés.

En fin de compte, le sable se comporte comme un liquide dont la tension superficielle serait 100'000 fois plus faible que celle de l’eau. La preuve en images:

Les matériaux granulaires combinent certaines propriétés des solides et des liquides, voire des gaz, au point que certains suggèrent de les considérer comme . Ce domaine de recherche touche de nombreux sujets passionnants comme:

ceux étudiés par
les , un phénomène vraiment étonnant
la simulation de fluides avec des aux

Je ne sais pas comment se termine l’histoire pour la caméra haute vitesse, mais si ça vous intéresse, le propose de nombreux films et le de magnifiques photos de phénomènes rapides.

Référence et Sources:

John R. Royer et al. “ ”, 2009, Nature 459, p.1110-1113
Brandon Keim, “ ”, Wired Science, 24 juin 2009
Mark Trodden, ”, 29 June 2009, Cosmic Variance

Neurologie du Temps

Sat, 27 Jun 2009 00:00:00 +0000

Dans son excellent blog “ ”, Sean Carroll aborde souvent la passionnante question de la nature du temps et m’a inspiré plusieurs . Son récent article “ ” est un peu moins cosmologique que d’habitude, mais tout aussi excitant.

Grâce à l’imagerie médicale, on sait aujourd’hui que les zones du cerveau activées lorsqu’on imagine une situation future sont les mêmes que celles utilisées lorsqu’on se rappelle une situation du passé.

L’idée selon laquelle notre capacité à faire un “voyage dans le temps” mental en nous projetant dans le futur reposerait sur notre mémoire du passé date de 1985, où D.H. Ingvar publia “Memory of the future” . En 2005, Tulving publia le résultat de nombreuses expériences astucieuses effectuées sur les animaux : seuls les humains sont capables de voyager dans le temps mentalement. De nombreuses autres études indiquent que les amnésiques ont plus de difficultés que la moyenne des gens à se projeter dans le futur, difficultés rencontrées aussi par les personnes atteintes de certaines maladies mentales comme la schizophrénie.

Toutes ces informations sont détaillées dans un article de Daniel L. Schacter et de son équipe à Harward , qui ont franchi une étape de plus en soutenant que notre cerveau est un “organe prospectif”, dont une des fonctions essentielles est justement de nous permettre d’envisager des situations futures, et que que notre mémoire du passé est un élément essentiel de cette fonction. En effet, à quoi bon se souvenir du passé si nous étions incapables d’utiliser ces informations pour prendre des décisions influant sur notre futur ?

Selon Schacter, il est de ce point de vue normal que notre mémoire ne fonctionne pas comme celle d’un ordinateur qui se remplit progressivement, mais en étant plutôt capable de relier entre eux des morceaux de souvenirs avec une extrême flexibilité. Si je suis en présence d’un objet brûlant, je me rappelle instantanément des nombreuses occasions où je me suis brûlé (y compris la fameuse fois où j’ai marché pieds nus sur un fer à souder…) et je suis capable d’interpoler et d’extrapoler à la fois pour agir de façon à ne pas me brûler cette fois-ci. De plus, les scénarios imaginés rejoignent les souvenirs, parfois même en s’y confondant, mais ceci nous permet d’améliorer encore notre comportement futur.

Ainsi, le cerveau nous donnerait un avantage adaptatif important en nous permettant de “simuler” les futurs possibles, et en les intégrant au même rang que nos souvenirs.

Références:

Ingvar, D. H. ,“Memory of the future : an essay on the temporal organization of conscious awareness”, 1985. Human neurobiology, 4(3), 127–36.
Tulving, E. (2005). Episodic Memory and Autonoesis: Uniquely Human? In H. S. Terrace & J. Metcalfe (Eds.), The missing link in cognition: Origins of self-reflective consciousness (pp. 3-56). New York, NY, US: Oxford University Press.
Daniel L. Schacter, Donna Rose Addis and Randy L. Buckner, “Remembering the past to imagine the future: the prospective brain”, Nature Reviews, Neuroscience volume 8, september 2007, 657 ( )

Il y a plein de place en bas

Thu, 11 Jun 2009 00:00:00 +0000

tentative de modélisation de la pensée de Feynman

Traduction de la présentation que a donné le 29 décembre 1959 à la réunion annuelle de l’American Physical Society à (Caltech). Intitulé “ ”, ce discours visionnaire pose les bases de la course à la miniaturisation qui nous fournit chaque année des ordinateurs et autres gadgets plus puissants, plus fiables et moins chers, et qui nous amène vers les .

Traduit par Philippe Guglielmetti ( ) et Maxence Dolle* en 2009

Introduction

J’imagine que beaucoup de physiciens expérimentateurs doivent envier les hommes comme Kamerlingh Onnes, qui a découvert un domaine sans fond comme la basse température, dans lequel on peut creuser indéfiniment. Un tel homme est un chef de file et a un quasi monopole, temporaire, dans une aventure scientifique. Percy Bridgman, en concevant un moyen d’obtenir des pressions supérieures, a aussi ouvert un nouveau domaine pour lui et pour nous. La technique du vide de plus en plus poussé est un développement continu de même nature.

Je voudrais décrire un domaine dans lequel peu a été fait, mais où d’énormes progrès peuvent en principe être fait. Ce domaine n’est pas tout à fait de la même nature que les autres dans la mesure où il nous apporte pas beaucoup sur la physique fondamentale (“Quelles sont les particules étranges?’’), mais il concerne plus l’état solide de la matière, et pourrait nous dire beaucoup de choses très intéressantes sur les phénomènes étranges qui se produisent dans des situations complexes. En outre, le point le plus important, c’est qu’il aurait un très grand nombre d’applications techniques.

Ce dont je veux parler est le problème de la manipulation et le contrôle des choses à très petite échelle.

Dès que je mentionne cela, les gens me parlent de la miniaturisation, et dans quelle mesure elle a déjà progressé aujourd’hui. Ils me parlent de moteurs électriques de la taille de l’ongle de votre petit doigt. Et il y a un appareil sur le marché, me disent-ils, avec lequel vous pouvez écrire la prière du Seigneur sur la tête d’une épingle. Mais ceci n’est rien, ce n’est que le premier arrêt dans la direction dont je veux parler. Le monde qui est en dessous est incroyablement petit. En l’an 2000, date à laquelle ils auront du recul sur notre époque, ils se demanderont pourquoi il a fallu attendre 1960 pour que le monde commence sérieusement à aller dans cette direction.

Pourquoi ne pourrions-nous pas écrire l’ensemble de 24 volumes de l’Encyclopedia Brittanica sur une tête d’épingle?

Voyons ce qui serait en cause. Une tête d’épingle a un diamètre de un seizième de pouce. Si vous agrandissez son diamètre d’un facteur 25'000, la surface de la tête est alors égale à la surface de toutes les pages de l’encyclopédie Brittanica. Par conséquent, tout ce qu’il serait nécessaire de faire serait de réduire la taille tous les textes de l’encyclopédie 25000 fois. Est-ce possible? Le pouvoir de résolution de l’œil est d’environ 1 / 120 de pouce, ce qui est à peu près le diamètre d’un des petits points sur la trame des illustrations en noir/blanc de l’Encyclopédie. Ceci, lorsque vous le réduisez 25'000 fois, a encore un diamètre de 80 angströms, soit 32 atomes d’un métal ordinaire. En d’autres termes, un de ces points couvrirait encore environ 1000 atomes. Ainsi, chaque point peut être réduit à cette taille comme l’exige la photogravure, et il ne fait aucun doute qu’il y a assez de place sur la tête d’une épingle pour contenir toute l’Encyclopédie Brittanica.

En outre, si on peut l’écrire ainsi, elle pourra être lue. Imaginons qu’on écrive les lettre de métal en relief, en embossant le noir et les lettres réduites à 1 / 25'000ème de leur taille ordinaire. Comment pourrions-nous lire?

Si nous avions quelque chose d’écrit ainsi, nous pourrions le lire à l’aide des techniques couramment utilisées aujourd’hui. (Il y aura sans doute de meilleures façons une fois que nous serons capables de l’écrire, mais pour rendre mon argument convaincant, je ne vais utiliser que des techniques connues aujourd’hui.) Nous presserions contre le métal un matériau plastique afin d’en faire un moule, puis pèlerions le plastique très délicatement et évaporerions de la silice dans le plastique pour obtenir un film très mince, puis masquerions par évaporation de l’or contre la silice de sorte que toutes les petites lettres apparaîtraient clairement, et nous pourrions les lire avec un microscope électronique une fois le plastique dissout!

Il ne fait aucun doute que si le texte était réduit 25'000 fois sous forme de lettres gravées sur l’épingle, il serait facile pour nous de le lire aujourd’hui. De plus, il ne fait aucun doute que nous trouverons un moyen facile de faire des copies de l’original; nous suffirait d’appuyer sur la même surface de métal à nouveau du plastique et nous aurions une autre copie.

Comment peut-on écrire petit?

La question suivante est: Comment pouvons-nous écrire? Nous n’avons pas de moyen technique pour le faire maintenant. Mais permettez-moi de soutenir que ce n’est pas aussi difficile que ça semble l’être.Nous pouvons inverser les lentilles du microscope électronique afin de réduire plutôt que grossir. Une source d’ions traversant les objectifs du microscope en marche arrière pourrait être focalisée sur une très petite surface.Nous pourrions écrire à cet endroit comme nous écrivons sur l’écran d’une TV à rayons cathodiques, ligne par ligne, en ajustant la quantité de matière qui va être déposée pendant que nous balayons les lignes.

Cette méthode pourrait être très lente en raison des limites de charge de l’espace. Il y aurait des méthodes plus rapides.Nous pourrions peut-être en premier lieu faire par technique photographique un écran avec des trous ayant la forme des lettres. Ensuite, nous pourrions créer un arc derrière les trous et tirer des ions métalliques à travers les trous, en utilisant à nouveau notre système de lentilles pour focaliser les ions, ce qui créerait le dépôt de métal sur la broche.

Il y aurait peut être même un moyen plus simple que cela (même si je ne suis pas sûr que cela fonctionnerait): Prenons de la lumière et, à travers un microscope optique fonctionnant à l’envers, nous la concentrons sur un très petit écran photoélectrique. Donc des électrons sortent de l’écran où la lumière brille. Ces électrons sont concentrés à la bonne taille par le microscope électronique et éroderaient directement la surface du métal. Est-ce qu’un tel faisceau enlèverait du métal assez vite?Je ne sais pas. Si cela ne marche pas pour une surface métallique, il doit être possible de trouver une surface avec laquelle recouvrir les épingles qui, une fois bombardée par les électrons, est modifiée d’une façon que l’on pourrait reconnaître plus tard.

Il n’y a pas de problème d’intensité avec ces dispositifs, rien de ce que vous connaissez avec le grossissement, où vous devez prendre un peu d’électrons pour les diffuser sur une plus grand écran, c’est tout le contraire. La lumière obtenue d’une page est concentrée sur une très petite zone, où elle est très intense. Les quelques électrons qui proviennent de l’écran photoélectrique sont réduits sur une très petite zone de sorte que, là encore, ils sont très intenses. Je ne sais pas pourquoi cela n’a pas encore été fait!

Voilà pour l’encyclopédie Brittanica sur la tête d’une épingle, mais nous allons maintenant examiner tous les livres du monde. La Bibliothèque du Congrès possède environ 9 millions de volumes, la bibliothèque du British Museum a 5 millions de volumes, il y a aussi 5 millions de volumes de la Bibliothèque nationale de France. Il ne fait aucun doute qu’il y a des doublons, mais disons qu’il y a quelque 24 millions de volumes intéressants dans le monde.

Que se passerait-il si je les imprimais tous à l’échelle dont nous avons discuté?Combien de place cela prendrait-il ?Il faudrait, bien sûr, la superficie d’environ un million de têtes d’épingle parce que, au lieu d’avoir juste les 24 volumes de l’Encyclopédie, il y a 24 millions de volumes. Le million de têtes d’épingle peut être mis dans un carré d’un millier d’épingles de côté, soit environ 3 mètres carrés. Ca signifie que la réplique en silicium avec la feuille de plastique mince utilisé pour effectuer les copies, avec l’ensemble de ces informations totalise une superficie d’environ 35 pages de l’Encyclopédie. C’est environ la moitié du nombre de pages de ce magazine. Toutes les informations que l’humanité tout entière a enregistré dans les livres peuvent être transportés dans une brochure tenant dans votre main, et pas seulement le texte, mais aussi la reproduction des photos, gravures, et tout le reste à une petite échelle sans perte de résolution.

Que dirait notre bibliothécaire à Caltech, si je lui disais que dans dix ans à compter de maintenant toutes les informations dont elle a la charge, soit 120'000 volumes empilés du sol au plafond, les tiroirs plein de cartes, les locaux d’entreposage pleins d’anciens livres pourront être conservées sur une seule carte de bibliothèque! Si l’Université du Brésil, par exemple, constate que sa bibliothèque a brûlé, nous pourrions lui envoyer un exemplaire de chaque livre de notre bibliothèque en gravant une copie de notre plaque en quelques heures et en l’envoyant dans une enveloppe pas plus grosse ni plus lourde qu’une lettre ordinaire de poste aérienne.

Mais le nom de cet exposé est “Il y a beaucoup de place en bas”, pas seulement “il y a de la place à la bas”. Ce que j’ai démontré est qu’il est possible que nous puissions réduire la taille de choses d’une manière pratique. Je vais maintenant montrer qu’il y a beaucoup de place. Je ne vais pas discuter maintenant comment nous allons le faire, mais seulement ce qui est possible en principe, en d’autres termes ce qui est possible selon les lois de la physique. Je ne suis pas en train d’inventer l’anti-gravité, ce qui ne sera possible un jour que si les lois ne sont pas ce que nous pensons. Je vous le dis ce qui pourrait être fait si les lois sont ce que nous pensons, nous ne le faisons pas déjà simplement parce que nous n’avons pas encore trouvé comment le faire.

L’information à petite échelle

Supposons que, au lieu d’essayer de reproduire les photos et toutes les informations directement dans leur forme actuelle, nous écrivons seulement le contenu de l’information dans un code de points et de tirets, ou quelque chose comme ça, qui représentent les diverses lettres. Chaque lettre représente six ou sept “bits” d’information, c’est-à-dire que vous n’avez besoin que d’environ six ou sept points ou des tirets pour chaque lettre. Maintenant, au lieu d’écrire tout sur la surface de la tête d’une épingle comme je l’ai fait auparavant, je vais aussi utiliser l’intérieur du matériau.

Représentons un point par une petite tache de métal, le prochain point par une autre tache de métal, et ainsi de suite. Supposons, pour être large, qu’un bit d’information nécessite un petit cube d’atomes 5 fois 5 fois 5, soit 125 atomes.Nous avons probablement besoin d’une centaine d’atomes pour faire en sorte que l’information ne soit pas perdue par diffusion ou par tout autre effet.

J’ai estimé combien de lettres il y a dans l’Encyclopédie, et j’ai supposé que chacun des 24 millions de livres est gros comme un volume d’encyclopédie volume, et j’ai calculé combien de bits d’information y sont stockés : 10^15.Pour chaque bit je consacre 100 atomes. Il s’avère que toutes les informations que l’homme a soigneusement accumulé dans tous les livres dans le monde peut tenir sous cette forme dans un cube de 0.127 mm de côté, soit le plus fin morceau de poussière visible à l’oeil humain. Donc, il y a beaucoup de place en bas! Et ne me parlez pas des microfilms!

Ce fait, que d’énormes quantités d’information peuvent être transportées dans un très petit espace, est bien sur connu des biologistes et résout le mystère qui existait avant que nous comprenions tout clairement, à savoir la manière dont toutes les informations sur l’organisation d’une créature aussi complexe que nous puisse être stockées dans une minuscule cellule. Toutes ces informations, si nous avons les yeux bruns, ou si nous pouvons penser, ou que dans l’embryon le maxillaire devrait d’abord développer avec un petit trou sur le côté afin que plus tard, un nerf puisse se développer à travers lui, toutes ces informations figurent dans une très infime partie de la cellule sous la forme d’une longue chaîne de molécules d’ADN dans laquelle environ 50 atomes de la cellule sont utilisés pour un bit d’information.

De meilleurs microscopes électroniques

Si j’avais un code écrit avec 5x5x5 atomes par bit, comment pourrais-je le lire aujourd’hui?Le microscope électronique n’est pas tout à fait assez bon : avec beaucoup de soin et d’effort, il n’a qu’une résolution d’environ 10 angströms. Je voudrais essayer de vous convaincre de l’importance d’améliorer le microscope électronique par un facteur cent. Ce n’est pas impossible : ce n’est pas contraire aux lois de la diffraction de l’électron. La longueur d’onde de l’électron dans un tel microscope est de seulement 1/20 d’angström. Donc, il devrait être possible de voir les atomes. Mais à quoi bon voir distinctement des atomes individuellement?

Nous avons des amis dans d’autres domaines, en biologie, par exemple.Nous les physiciens, nous les regardons souvent en disant “vous savez pourquoi vos chercheurs font si peu de progrès?"(En fait je ne connais pas d’autre domaine où les progrès sont plus rapides qu’en biologie aujourd’hui).“Vous devriez utiliser plus les mathématiques, comme nous le faisons.“Ils pourraient nous répondre, mais ils sont polis, donc je vais répondre pour eux: “Ce que vous devriez faire pour que nous puissions faire des progrès plus rapides, c’est un microscope électronique 100 fois meilleur.”

Quels sont les problèmes les plus centraux et fondamentaux de la biologie aujourd’hui?Ce sont des questions telles que: qu’est-ce que la séquence de bases dans l’ADN?Que se passe-t-il lors d’une mutation?Comment l’ordre des bases dans l’ADN est-il lié à l’ordre des acides aminés dans les protéines? Quelle est la structure de l’ARN, est-ce une chaîne unique ou double, et comment est-il lié à l’ordre des bases de l’ADN?Quelle est l’organisation des microsomes? Comment sont synthétisées les protéines ?Où va l’ARN ? Où réside-t-il ?Où résident les protéines? Où interviennent les acides aminés? Dans la photosynthèse, où est la chlorophylle, comment est-elle organisée, les caroténoïdes sont-ils impliqués dans ce processus? Quel est le mécanisme de la conversion de la lumière en énergie chimique?

Il est très facile de répondre à bon nombre de ces questions biologiques fondamentales : il suffit regarder la chose! Vous verrez l’ordre de bases de la chaîne, vous verrez la structure des microsomes. Malheureusement, le microscope actuel voit à une échelle qui est juste un peu trop grossière.Faites un microscope une centaine de fois plus puissant, et de nombreux problèmes de la biologie seraient beaucoup plus faciles. J’exagère, bien sûr, mais les biologistes vous seraient certainement très reconnaissants et vous pardonneraient la critique selon laquelle ils doivent avoir recours à plus de mathématiques.

La théorie des processus chimiques d’aujourd’hui est basée sur la physique théorique. En ce sens, la physique fournit la base de la chimie. Mais la chimie a également l’analyse. Si vous avez une substance étrange et vous voulez savoir ce que c’est, vous passez par le processus long et complexe de l’analyse chimique.Vous pouvez analyser presque tout aujourd’hui, je suis donc un peu en retard avec mon idée. Mais si les physiciens voulaient, ils pourraient également creuser le problème de l’analyse chimique. Il serait très facile de faire une analyse de toute substance chimique complexe, tout ce qu’il y aurait à faire serait de la regarder et de voir où sont les atomes. Le seul problème est que le microscope électronique est une centaine de fois trop mauvais. (Plus tard, je demanderai : qu’est-ce que les physiciens peuvent au sujet du troisième problème de la chimie, à savoir la synthèse?) Y’a-t-il un moyen physique de synthétiser n’importe quelle substance chimique?

La raison pour laquelle le microscope électronique est si mauvais, c’est que la focale (f-value?) des lentilles n’est que de 1/1000. Vous n’avez pas une assez grande ouverture numérique. Et je sais qu’il ya des théorèmes qui prouvent qu’il est impossible, avec des lentilles a symétrie axiale à champ stationnaire, de produire une valeur f plus grande que tant, et donc que le pouvoir de résolution à l’heure actuelle est à son maximum théorique. Mais dans tous les théorème existent des hypothèses.Pourquoi le champ doit être symétrique?Je pose ceci comme un défi: n’existe-t-il aucun moyen de rendre le microscope électronique plus puissant?

Le merveilleux système biologique

L’exemple biologique de l’écriture d’information informations à petite échelle m’a incité à penser à quelque chose qui devrait être possible. La biologie ne consiste pas simplement à écrire des informations, c’est faire quelque chose avec. Un système biologique peut être extrêmement petit.Bon nombre des cellules sont très petites, mais très actives, elles fabriquent des substances diverses, elles se promènent, se tortillent, et font toutes sortes de choses merveilleuses, tout ceci à une très petite échelle. En outre, elles stockent de l’information. Envisagez la possibilité que nous puissions également faire des chose très petites qui feraient ce que nous voulons, imaginez que l’on puisse fabriquer un objet qui manœuvre à cette échelle!

Il y aurait peut-être même un intérêt économique de faire des choses très petites. Permettez-moi de vous rappeler quelques-uns des problèmes des machines à calculer. Dans les ordinateurs, nous devons stocker une énorme quantité d’informations. Le type d’écriture que j’ai mentionné précédemment, dans lequel tout serait gravé dans le métal, est permanente. Mais pour les ordinateurs il est beaucoup plus intéressant de pouvoir écrire, effacer et écrire autre chose. (C’est d’ailleurs parce que nous ne voulons pas gaspiller les éléments sur lesquels nous venons d’écrire.Pourtant, si nous pouvions écrire dans un très petit espace, cela ne ferait aucune différence, il pourrait simplement être jeté après avoir été lu, car le matériel ne couterait presque rien.)

Miniaturiser l’ordinateur

Je ne sais pas comment les rendre petites en pratique, mais je sais que les machines informatiques sont trop grandes, elles remplissent des pièces.Pourquoi ne pouvons-nous pas les rendre très petites, avec de petits fils et de petits composants, et par petits, je veux dire vraiment petits ? Par exemple, les fils devrait avoir 10 ou 100 atomes de diamètre, et les circuits ne devraient avoir que quelques milliers d’angströms. Tous ceux qui ont analysé la théorie logique des ordinateurs parvient à la conclusion que les possibilités des ordinateurs seraient très intéressants, s’ils pouvaient être rendus moins complexes de plusieurs ordres de grandeur. S’ils avaient des millions de fois plus d’éléments, ils pourraient émettre des jugements. Ils auraient le temps de calculer le meilleur moyen de faire le calcul qu’ils sont sur le point de faire. Ils pourraient choisir la méthode d’analyse qui, par leur expérience, serait meilleure que celle que nous leur fournirions. Et ils auraient plusieurs nouvelles caractéristiques qualitatives.

Si je regarde votre visage, je sais immédiatement que je l’ai vu avant. (En fait, mes amis vont dire que j’ai choisi un exemple malheureux pour illustrer ce sujet. Mais au moins, je reconnais que c’est un homme et pas une pomme.)Pourtant, il n’existe pas de machine qui puisse aussi vite prendre une image d’un visage et dire qu’elle représente un homme, et encore moins que c’est le même homme que sur une précédente photo, à moins que ce ne soit exactement la même image. Si le visage est changé, si j’en suis plus proche, ou plus loin, si la lumière n’est pas la même, je le reconnais quand même. Mais ce petit ordinateur que je porte dans ma tête est capable de le faire facilement. Les ordinateurs que nous construisons ne sont pas en mesure de le faire. Le nombre d’éléments dans ma boîte osseuse est énormément plus élevé que le nombre d’éléments dans notre plus “merveilleux” ordinateur. Mais nos ordinateurs mécaniques sont trop gros; alors que les éléments dans cette boite sont microscopiques. Je veux en faire qui soient sub-microscopiques.

Si nous voulions faire un ordinateur ayant tous ces merveilleuses capacités supplémentaires, il devrait avoir, peut-être, la taille du Pentagone. Ceci a plusieurs inconvénients. Tout d’abord, il faut trop de matériel: il n’y a pas assez de germanium dans le monde pour tous les transistors qui doivent être mis dans cette énorme chose. Il y a aussi le problème de la production de chaleur et de la consommation d’énergie; la TVA# serait nécessaire pour faire tourner l’ordinateur. Mais une difficulté plus importante est que l’ordinateur serait limité à une certaine vitesse. En raison de sa grande taille, il faut un certain temps pour transférer l’information d’un endroit à l’autre. L’information ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière, donc si, nous voulons obtenir des ordinateurs de plus en plus rapides et de plus en plus élaborés, nous aurons à les rendre de plus en plus petits. Mais il y a beaucoup de place pour les rendre plus petits. Il n’y a rien que je puisse voir dans les lois physiques qui dise que les composants des ordinateurs ne peuvent pas être considérablement plus petits qu’ils ne le sont maintenant. En fait, il y aurait même des avantages.

La miniaturisation par évaporation

Comment pouvons-nous réaliser un tel dispositif? Quel genre de procédés de fabrication utiliserions-nous?Une possibilité que nous pourrions envisager, puisque nous avons parlé d’écrire en positionnant des atomes dans un certain arrangement, serait de faire évaporer le matériau, puis de faire évaporer l’isolant à côté. Ensuite, pour la couche suivante, faire évaporer une autre position du fil, un autre isolant, et ainsi de suite. Ainsi, il vous suffit de faire évaporer jusqu’à ce que vous ayez un bloc de choses qui contienne les éléments - bobines et condensateurs, transistors et ainsi de suite - de dimensions extrêmement fines.

Mais je voudrais examiner, juste pour le divertissement, les autres possibilités.Pourquoi ne pouvons-nous pas fabriquer ces petits ordinateurs un peu comme nous fabriquons les plus gros?Pourquoi ne pouvons-nous pas percer des trous, couper, souder, ou emboutir des choses, modeler différentes formes à un niveau infinitésimal?Quelles sont les limites quant à la façon dont une chose doit être petite avant que vous ne puissiez plus la modeler?Combien de fois lorsque vous travaillez sur quelque chose de frustrant car très petit comme la montre-bracelet de votre femme, avez-vous dit à vous-même, “Si seulement je pouvais dresser une fourmi pour faire ça !”. Ce que je voudrais proposer est la possibilité de former une fourmi pour qu’elle forme un acarien qui fasse cela. Quelles sont les possibilités des machines petites mais mobiles? Elles pourraient être utiles ou non, mais elles seraient certainement plaisantes à réaliser.

Pensez à n’importe quelle machine - par exemple, une automobile - et renseignez vous quant aux problèmes de réalisation d’une telle machine infinitésimale. Supposons, en particulier dans la conception d’une automobile, que nous ayons besoin d’une certaine précision des parties; nous avons besoin d’une précision, disons, de 10 microns. Si les choses sont plus imprécises que cela, tolérances cylindriques etc. , ça ne marchera pas très bien. Si je fais quelque chose de trop petit, je dois m’inquiéter de la taille des atomes; je ne peux pas réaliser un cercle de “balles” pour ainsi dire, si le cercle est trop petit. Donc, si je fais une erreur, correspondant à 10 microns, soit une erreur de 10 atomes, il vient que je peux réduire les dimensions d’une automobile 4.000 fois, approximativement, afin qu’elle fasse 1mm.Évidemment, si vous reconcevez la voiture afin qu’elle marche avec une tolérance plus grande, ce qui n’est pas complètement impossible, alors vous pouvez en réaliser une encore plus petite.

Il est intéressant d’examiner quels sont les problèmes de telles petites machines.Premièrement, avec des contraintes sur les pièces proportionnelles, les forces diminuent d’autant que vous réduisez la surface, de sorte que les choses comme le poids et l’inertie sont relativement sans importance. En d’autres termes, la résistance du matériau est proportionnellement beaucoup plus grande. Les contraintes et la déformation du volant dûs à la force centrifuge, par exemple, seront dans les mêmes proportions seulement si la vitesse de rotation est augmentée dans la même proportion que la diminution de taille. D’un autre côté, les métaux que nous utilisons ont une structure en grain, et cela serait très ennuyeux à petite échelle car le matériau n’est pas homogène. Les plastiques, le verre et les choses de nature amorphe sont beaucoup plus homogènes, et donc nous pourrions avoir à réaliser nos machines avec de tels matériaux. Il y a des problèmes relatifs à la partie électrique du système avec les fils en cuivre et les parties magnétiques. Les propriétés magnétiques à très petite échelle ne sont pas les mêmes qu’à grande échelle; il y a le problème des “domaines” qui serait en cause. Un gros aimant constitué de millions de champs ne peut être fait à petite échelle qu’avec seulement un champ. L’équipement électrique ne sera pas simplement réduit; il doit être repensé. Mais je ne vois aucune raison pour laquelle il ne peut pas être reconçu pour fonctionner à nouveau.

Les problèmes de lubrification

La lubrification soulève quelques points intéressants. La viscosité réelle de l’huile devrait être proportionnellement de plus en plus grande lorsque nous descendons vers le petit. (et si nous augmentons la vitesse autant que possible). Si nous n’augmentons pas autant la vitesse, et que nous passons de l’huile au kérosène, ou à quelque autre fluide, le problème est moindre. Mais en fait, nous pourrions ne pas avoir pas à lubrifier du tout!Nous avons beaucoup de force en réserve. Laissons les roulements tourner à sec; ils ne chaufferont pas parce que la chaleur s’échappe très, très rapidement d’un tel petit système. Cette perte rapide de chaleur devrait empêcher l’essence d’exploser, donc un moteur à combustion interne est impossible. D’autres réactions chimiques, libérant de l’énergie à froid, peuvent être utilisées. Un générateur électrique externe serait probablement plus approprié pour de telles petites machines.

Quelle serait l’utilité de ces machines? Qui sait? Bien sûr, une petite automobile ne serait utile qu’aux mites pour conduire dans leur coin, et je suppose que nos motivations chrétiennes ne vont pas aussi loin. Cependant, nous avons noté la possibilité de fabriquer de petits éléments d’ordinateurs dans les usines complètement automatiques, qui contiennent des tours et autres machines-outils à très petite échelle. Le tour miniature n’aurait pas à être exactement comme nos gros tours. Je vous laisse imaginer l’amélioration de la conception à fin de tirer pleinement avantage des propriétés des choses à petite échelle, et de telle manière que l’aspect entièrement automatisé serait plus facile à gérer.

Un de mes amis (Albert R. Hibbs) suggère une possibilité très intéressante pour les machines relativement petites. Il a dit que, bien qu’il s’agissait d’une idée extrême, il serait intéressant en chirurgie d’avaler le chirurgien. Introduisez le chirurgien mécanique dans un vaisseau sanguin, et il ira dans le cœur pour “regarder” autour. (Bien sûr, l’information doit être récupérée.) Il trouve quelle valvule est défectueuse, prend un petit couteau et la tranche. D’autres petites machines pourrait être incorporées de façon permanente dans le corps pour assister un organe fonctionnant inadéquatement.

Maintenant vient la question intéressante : Comment réalise-on un si petit mécanisme?Je vous laisse l’imaginer. Cependant, permettez moi de suggérer une possibilité singulière. Vous savez que dans les centrales nucléaires ils ont des machines et du matériel qu’ils ne peuvent contrôler directement car ils sont devenus radioactifs.Pour dévisser des écrous et mettre des boulons, et ainsi de suite, ils ont un ensemble de mains maîtres et esclaves, de telle sorte qu’en opérant sur un jeu de leviers, vous contrôlez ces “mains”, et pouvez les utiliser de telle manière que vous puissiez gérer les choses correctement.

La plupart de ces machines sont en fait réalisées plutôt facilement, dans la mesure où il y a un câble particulier, comme une ficelle de marionnette, qui va directement des contrôles aux “mains”. Mais, bien sûr, de telles choses ont également été réalisées en utilisant des servomoteurs, de sorte que la connexion entre un élément et l’autre soit électrique plutôt que mécanique. Lorsque vous manipulez les leviers, ceux-ci activent un servomoteur, et cela change les courants électriques dans les câbles, ce qui repositionne un moteur à l’autre bout.

Maintenant, je veux construire à peu près le même dispositif -un système maître-esclave fonctionnant électriquement. Mais je veux que les esclaves soient réalisés soigneusement par des machinistes modernes à grande échelle, de sorte qu’ils soient à l’échelle un quart des “mains” que l’on manœuvre ordinairement.Vous avez donc un système par lequel vous pouvez faire faire des choses à une échelle un quart : les petits servomoteurs avec leurs petites mains dirigent de petits écrous et de petits boulons, ils percent de petits trous, ils sont un quart de fois plus petit. Aha! J’ai donc construit un tour à la taille un quart. Je construis des outils à l’échelle un quart; et je peux ainsi réaliser un autre jeu de mains é l’échelle relative d’un quart! Celui-ci a un seizième de la taille, depuis mon point de vue. Et après avoir fini de faire cela, je connecte directement mon système à grande échelle, peut-être par le biais de transformateurs, aux servomoteurs à l’échelle un seizième. Ainsi, je peux maintenant manipuler les mains à l’échelle un seizième.

Bien, vous avez là le principe. C’est un programme plutôt difficile, mais c’est une possibilité.Vous pourriez dire que l’on peut aller beaucoup plus loin avec une seule étape que de un à quatre.Bien sûr, tout cela doit être conçu très soigneusement et il n’est pas forcément nécessaire de faire cela simplement comme des mains. Si vous réfléchissiez à cela très sérieusement, vous devriez probablement arriver à un bien meilleur système pour faire de telle choses.

Si vous travaillez avec un pantographe, même aujourd’hui, vous pouvez obtenir beaucoup plus qu’un facteur quatre dans une seule étape. Mais vous ne pouvez travailler directement via un pantographe qui réalise un pantographe plus petit, qui alors en réalise un plus petit, à cause du jeu causé par les trous et les irrégularités de construction. Au final, le pantographe oscillera avec une irrégularité relativement plus grande que l’irrégularité avec laquelle vous déplacez vos mains. En descendant vers le petit, j’aurais le pantographe du pantographe du pantographe remuant tant et tant qu’il ne serait pas possible de faire quoi que ce soit de précis avec.

A chaque étape, il est nécessaire d’améliorer la précision de l’appareil. Si, par exemple, ayant fait un tour miniature avec un pantographe, on voit que sa mèche est irrégulière -plus irrégulière que celle à large échelle- on pourrait faire chevaucher la mèche contre des écrous cassables pour lesquels vous pouvez inverser la procédure habituelle, jusqu’à ce que la mèche soit, a son échelle, aussi précise que notre mèche de départ, à notre échelle.

Nous pouvons faire des replats en frottant trois surfaces non planes ensemble -en trois paires- et le replat deviendrait alors plus plat que ceux dont vous êtes parti. Ainsi, il n’est pas impossible d’améliorer la précision à petite échelle à l’aide d’opérations adéquates. Donc, lorsque nous avons construit cela, il est nécessaire d’améliorer la précision de l’équipement en travaillant quelque temps dessus, en réalisant des mèches précises, des “blocs de Johansen”#, et tous les autres matériaux que l’on utilise dans le travail de machines précises de haut de gamme.Nous devons nous arrêter à chaque niveau et fabriquer tout ce qu’il faut pour passer au niveau d’après; un programme très long et très difficile.Peut-être pouvez vous imaginer une meilleure façon pour aller vers le bas plus rapidement.

Pourtant, après cela, vous avez un bébé tour quatre cent fois plus petit qu’habituellement. Mais nous étions en train de penser à la conception d’un ordinateur énorme, que nous allions construire en perçant des trous avec ce tour pour faire de petites rondelles pour l’ordinateur. Combien de rondelles peut on fabriquer avec ce tour?

Une centaine de petites mains

Au lieu de construire mon premier jeu de “mains” esclaves à l’échelle un quart, j’en fais 10. Je construis dix jeux de “mains”, et je les connecte à mes leviers de départ de afin qu’elles fassent exactement la même chose au même moment, en parallèle. Maintenant, lorsque je construis mes nouveaux systèmes d’un quart d’échelle plus petits, je laisse chacun en fabriquer dix copies, de sorte que j’aurais une centaine de mains à la taille un seizième.

Où vais-je mettre le millions de tours que je j’obtiendrai?Mais pourquoi cette question, il n’y a aucun problème : le volume total est beaucoup plus petit que celui du tour à pleine échelle.Par exemple, si je fais un milliard de petits tours, chacun à la taille 1/4000 d’un tour normal, il y reste beaucoup de matière et d’espace disponible, car dans le milliard de petits tours, il y a moins de 2 pour cent de la matière d’un gros tour.

Cela ne coûte rien en matériaux, voyez-vous. Donc je veux construire un milliard de petites usines, modèles les unes des autres, qui sont en train de produire simultanément, perçant des trous, poinçonnant des parties, et ainsi de suite.

En allant vers le petit, il y a de nombreux problèmes intéressants qui surviennent. Tout n’est pas simplement réduit de façon proportionnelle. Un problème est que les matériaux vont coller ensemble, par l’attraction moléculaire (de Van der Waals). Ainsi, après que vous ayez réalisé une pièce et que vous dévissez le boulon d’un écrou, il ne tombera pas parce que la gravité est négligeable; il sera même difficile de l’écarter de l’écrou. Ce sera comme dans ces vieux films, avec un homme avec les mains pleines de mélasse, essayant se débarrasser d’un verre d’eau. Il y aura plusieurs problèmes de ce genre que nous devons être prêts à résoudre.

Réarranger les atomes

Mais je n’ai pas peur d’attaquer la dernière question, qui est de savoir si en fin de compte, dans un futur lointain, on pourra réarranger les atomes comme on le veut, chaque atome, jusqu’au dernier!Que se passerait-il si l’on pouvait ordonner tous les atomes, un par un, comme nous le désirons (dans les limites du raisonnable, bien sûr; vous ne pouvez pas les mettre de sorte qu’ils soient chimiquement instables, par exemple).

Jusqu’à maintenant, nous nous sommes contentés de creuser dans le sol pour trouver des minéraux.Nous les chauffons et nous faisons des choses à large échelle avec, et nous espérons obtenir une substance pure avec en fait plein d’impuretés, et ainsi de suite. Mais nous devons toujours accepter quelques arrangements atomiques que la nature nous donne.Nous n’avons rien, disons, avec une disposition en “damier”, avec les atomes impurs disposés exactement à 1000 angströms d’intervalle, ou en quelque autre motif particulier.

Que pourrions-nous faire avec des structures en couches ayant juste les bonnes couches?Quelles seraient les propriétés des matériaux si nous pouvions arranger les atomes comme nous le voulons?IlIls seraient très intéressants à étudier théoriquement. Je ne vois pas exactement ce qui se passerait, mais je peux difficilement douter du fait que lorsque nous aurons quelque maitrise sur les arrangements des choses à petite échelle, nous aurons un éventail extrêmement large de propriétés possibles que les substances peuvent avoir, et des différentes choses que nous pouvons faire.

Prenons, par exemple, un morceau de matériau dans lequel nous faisons des petites bobines et des petits condensateurs (ou l’équivalent de leur état solide), de 1000 ou 10000 angströms dans un circuit, l’un à côté de l’autre, sur une large zone, avec des petites antennes dépassant à l’autre bout, toute une série de circuit. Est-il possible, par exemple, d’émettre de la lumière avec une série entière d’antennes, comme nous émettons des ondes radios avec une série d’antennes organisée pour transmettre le programme radio en Europe? L’équivalent serait d’émettre un rayon de lumière dans une direction définie avec une très forte intensité. (Peut-être qu’un tel rayon n’est pas très utile techniquement ou économiquement.)

J’ai pensé à quelques problèmes de construction de circuits électriques à petite échelle, et le problème de la résistance est important. Si vous construisez un circuit équivalent à petite échelle, sa fréquence propre augmente, puisque la longueur d’onde diminue avec l’échelle; mais l’épaisseur de peau ne décroît que comme la racine carrée du rapport d’échelle, et ainsi les problèmes de résistance sont de difficulté croissante.Peut-être pouvons-nous lutter contre la résistance par l’utilisation de la supraconductivité si la fréquence n’est pas trop haute, ou par d’autres astuces.

Les atomes dans un monde miniature

Lorsque nous allons vers le monde miniature des circuits de, disons, sept atomes- nous avons beaucoup de nouvelles choses qui se produisent et qui représentent de nouvelles opportunités pour la conception. Les atomes à petite échelle ne se comportent pas comme à grande échelle, afin de satisfaire les lois de la mécanique quantique. Ainsi, en descendant vers le bas, et en bidouillant les atomes, nous travaillons avec des lois différentes, et nous pouvons nous à attendre à faire des choses différentes.Nous pouvons les fabriquer de différentes manières. Nous pouvons utiliser non seulement des circuits, mais aussi des systèmes impliquant les niveaux d’énergie quantifiés, ou les interactions des spins quantifiés, etc.

Une autre chose que nous remarquerons est que, si nous descendons suffisamment vers le bas, tous nos systèmes peuvent être produits massivement, de sorte qu’ils soient les copies exactes les uns des autres.Nous ne pouvons pas construire deux grandes machines telles que leurs dimensions soient exactement les mêmes. Mais si votre machine n’est haute que de 100 atomes, vous n’avez à l’avoir précise qu’au demi pourcent pour être sûr que l’autre machine est exactement de la même taille, à savoir 100 atomes de haut!

Au niveau atomique, nous avons de nouvelles sortes de forces et de nouvelles sortes de possibilités, de nouvelles sortes d’effets. Le problème de la fabrication et de la reproduction des matériaux sera assez différent. Je me suis, comme je l’ai dit, inspiré par les les phénomènes biologiques dans lesquels les forces chimiques sont utilisées de façon répétitive pour produire toutes sortes d’effets bizarres (dont l’un est l’auteur).

Les principes de la physique, autant que je suis puisse le voir, ne vont pas contre la possibilité de manier les choses atome par atome. Ce n’est pas une tentative de violer quelque loi que ce soit; c’est quelque chose qui peut en principe être fait, mais qui en pratique n’a pas été fait car nous sommes trop grands.

En fin de compte, nous pouvons faire de la synthèse chimique. Un chimiste nous vient, et dit : “Regardez, je veux une molécule qui ait les atomes arrangés ainsi; faites moi cette molécule”. Le chimiste fait une mystérieuse chose quand il veut faire une molécule. Il voit que ça a un anneau, donc il mélange ceci et cela, et il le secoue, et il bidouille. Et, à la fin d’un processus difficile, il réussi souvent à synthétiser ce qu’il veut. Le temps que je j’obtienne mon système en train de fonctionner, de sorte que celui-ci puisse être fait par la physique, il aura trouvé comment synthétiser absolument tout, si bien que cela sera vraiment inutile.

Mais ce qui intéressant, c’est que ce sera, en principe, possible (je pense) pour un physicien de synthétiser toute substance chimique que le chimiste noterait. Donnez les ordres et le physicien le synthétise. Comment? Placez les atomes là où le chimiste le dit, et ainsi vous réalisez la substance. Les problèmes de la chimie et de la biologie peuvent être grandement aidés si notre capacité à voir ce que nous faisons, et de faire des choses au niveau atomique, était enfin développée -un développement que je pense inévitable.

Maintenant, vous devez vous dire, “Qui devrait faire cela, et pourquoi le ferait-on?“Eh bien, j’ai montré quelques applications économiques, mais je sais que la raison pour laquelle vous le feriez serait juste le plaisir. Mais amusez-nous! Organisons une compétition entre des laboratoires. Laissons un laboratoire faire un moteur minuscule, qui l’envoie à un autre laboratoire qui le renvoie avec quelque chose qui tienne à l’intérieur de l’axe du premier moteur.

Compétition de lycées

Juste pour le plaisir, et afin d’intéresser les enfants à ce domaine, je suggérerais que quelqu’un qui a des contacts avec les lycées envisage de faire une sorte de compétition de lycées. Après tout, nous n’avons même pas débuté dans ce domaine, et même les enfants peuvent écrire plus petit que ce qui a pu être écrit auparavant. Les lycées pourraient participer à des défis. Le lycée de Los Angeles pourrait envoyer une épingle au lycée de Venise avec marqué “Que pensez-vous de ça?“Ils recevraient l’épingle en retour, et dans le point du “i”, il serait écrit “Pas si dur.”

Peut-être que ça ne vous excite pas de le faire, et que seuls les aspects économiques vous intéressent. A ce propos, je veux faire quelque chose, mais je ne peux le faire en ce moment, car je n’ai pas préparé le terrain. Mon intention est d’offrir un prix de 1.000$ au premier capable de prendre les informations d’une page d’un livre et de les mettre sur une surface 1/25.000 fois plus petite avec une échelle linéaire de telle sorte que cela puisse être lu par un microscope électronique.

Et je voudrais offrir un autre prix, si j’arrive à trouver comment formuler cela de sorte que je ne m’engage pas dans un tas de débats quant aux définitions, de 1.000$ au premier qui réalisera un moteur électrique opérationnel -un moteur électrique rotatif qui peut être contrôlé depuis l’extérieur et qui, sans compter les fils de connexion, aurait une taille de seulement 0.4 mm au cube.

Je ne m’attends pas à ce que de tels prix aient à attendre longtemps avant d’être réclamés.

(le texte complet a été inséré dans cet article de blog le 28.12.2012, réédité pour l’occasion)

1,2,6,42,1806, Combien ?

Wed, 10 Jun 2009 00:00:00 +0000

Vous avez peut-être reçu un e-mail vous garantissant un QI > 120 si vous arrivez à trouver le terme suivant de la suite entière 1,2,6,42, 1806. Et vous avez peut-être été tout fier de remarquer que puisque 42/6=7, peut-être que 42*43=1806 … calculatrice … gagné!

Donc le prochain terme est 1806*1807=3263442 et hop! QI > 120, vous vous sentez intelligent et heureux d’un coup.

Pourtant 3270666. En effet, chaque entier de la suite est aussi égal au précédent multiplié par le nombre premier qui lui est juste supérieur, et comme le nombre premier suivant 1806 est 1811, 1806*1811=3270666. Quel QI je mérite pour ça ? Au moins 130, à vue de nez.

On peut aussi soutenir qu’il n’y a pas de terme suivant. En effet 1,2,6,42 et 1806 sont les seuls entiers n tels que m^(n+1) = m modulo n quel que soit m. Il n’y en a pas d’autre. Pour démontrer ça, je dirais qu’un QI de 140, ça aide…

Mais pas besoin d’un QI élevé pour ;-)

Placebo et nocebo

Wed, 20 May 2009 00:00:00 +0000

les placebos colorés et chers ont plus d’effet que du sucre blanc

15 à 25% des personnes qui prennent un déclarent ressentir des effets bénéfiques: c’est “l’ ” bien connu. L’importance de cet effet dépend entre autres de la précision du diagnostic du médecin : plus le médecin explique au patient de quoi il souffre avec force détails, plus le patient sera satisfait du médicament qu’il prescrira, même si c’est un placebo.

Pourquoi l’homéopathie marche

Ce qui précède au une conséquences importantes de nos jours :

D’une part, l’homéopathie et les autres médecines “douces” reposent sur une implication forte du médecin ou du guérisseur pendant la consultation, sur sa capacité d’empathie et de persuasion qui renforce l’effet placebo du traitement qu’il prescrit. Plusieurs études ont démontré depuis la fin du XIXème siècle que les traitements homéopathiques agissent autant que des placebo, mais pas mieux.
D’autre part, l’efficacité des médicaments conventionnels se mesure de nos jours par des , dans des conditions relativement défavorables à l’effet placebo.

Ainsi, un médicament inefficace est moins efficace qu’un médicament homéopathique, ce qui peut peut-être expliquer l’engouement pour cette théorie médicale fumeuse à une période où beaucoup de “médicaments” étaient peu ou pas efficaces. Mais désormais seuls sont commercialisés les médicaments qui démontrent une efficacité nettement supérieure au placebo prescrit dans les mêmes conditions expérimentales.

Comme je l’ai entendu dire par un médecin dans un interview, si les traitements homéopathiques (et des autres médecines alternatives) étaient plus efficaces que des placebo, ces médecines ne seraient plus alternatives, mais intégrées à la médecine conventionnelle!

Comment fonctionne l’effet placebo?

L’effet placebo est donc bien réel, accepté et intégré par la science médicale moderne. (Vous avez remarqué comme les jeunes médecins sont plus sympas et causants que la génération précédente ?)

On ne sait pas encore très bien comment un placebo “soigne”. Pendant longtemps, des mécanismes purement psychologiques ont été invoqués : le fait de croire à l’effet du traitement aurait un effet de réduction du stress, et donc de la sensibilité à la douleur.

Depuis quelques années, une autre interprétation, neurophysiologique se développe. Predrag Petrovic a découvert en 2002 que l’injection d’un placebo à une personne à laquelle on promettait un analgésique entraînait une libération de dopamine et d’endorphines endogènes, des substances de la même famille que la morphine, qui réduisent réellement la douleur . Comme l’ont confirmé d’autres travaux, un placebo stimule aussi la production de dopamine, qui intervient dans les mécanismes de récompense du cerveau humain, générant le soulagement promis par l’intervention thérapeutique proposée au malade.

Et l’effet nocebo ?

Si “placebo” signifie “je plairai” en latin, “ ” signifie “je nuirai”. C’est le négatif du placebo : un sujet ressent souvent des effets secondaires désagréables qu’on lui a décrit en lui prescrivant une substance inactive !

L’ décrit par extension des troubles induits par une conviction, même en l’absence de toute substance. En 2006, une étude a montré qu’en chirurgie cardiaque, les patients qui étaient informés que leurs proches priaient pour eux développaient plus (oui plusss, + quoi …) de complications.

Je termine cet article en remerciant Benjamin de m’avoir fait découvrir l’effet par qui raconte l’histoire merveilleuse de riverains d’antennes de téléphonie mobile qui se sont plaints de maux de tête et autres désagréments provoqués par ces antennes… !

Références:

Shang A, Huwiler K. Nartey L, Jüni P, Dörig S, Stern J, Pewsner D, Egger M. “Are the clinical effects of homoeopathy placebo effects? Comparative study of placebo-controlled trials of homoeopathy and allopathy”. The Lancet 2005; 366:726-732 ( )
Chamayou G, “ ”, Les génies de la science, février-avril 2009, p14-17
Dr. Patrick Lemoine “ ”
" " sur le dictionnaire des sceptiques du Québec
Predrag Petrovic et al. “ ",Science 1 March 2002, Vol. 295. no. 5560, pp. 1737 - 1740
liste de , CHU de Rouen
Herbert Benson et al., , American Heart Journal, Volume 151, No 4, 934-42 (2006)

10 choses que vous ignorez à propos de Hubble

Wed, 13 May 2009 00:00:00 +0000

J’ignorais aussi beaucoup de choses sur le vénérable mais extraordinaire télescope spatial avant de lire que je résume ici en français pour vous :

1 Hubble a pris la photo la moins lumineuse*

En 2003, l’astronome Tom Brown vers le bord de la Galaxie d’Andromède et a pris une photo avec un temps d’exposition de trois jours et demi. Il a ainsi détecté les étoiles les moins lumineuses d’Andromède (de 31, 10 milliards de fois moins lumineuses que celles qu’ont distingue à l’oeil nu) mais aussi obtenu l’image optique la plus “profonde” de l’univers, que vous pouvez .

2 la Lune n’est pas trop claire pour Hubble.

A part certains détecteurs spéciaux, la plupart des cameras de Hubble peuvent observer des astres lumineux sans risque de destruction, comme le montre , un impact de 90km de diamètre sur la Lune.

Par contre Hubble n’arrive pas à suivre un objet bougeant aussi rapidement dans le ciel que la Lune. les images doivent être prises en “mode embuscade” : on programme Hubble pour qu’il vise la direction où va se trouver le cratère quelques minutes plus tard et au bon moment on fait la photo avec une pose courte.

Ca ne marche pas à tous les coups : en 1999 on a voulu observer , mais le pointage de Hubble n’était pas parfait si bien que la détection d’eau par spectroscopie n’a pas pu être effectuée.

3 Hubble observe la Terre très souvent

En fait Hubble a observé la Terre des milliers de fois, tout simplement pour calibrer ses cameras ! En orbitant à 8 km/s, la Terre défile à toute vitesse. De plus, elle est trop près pour qu’Hubble puisse mettre au point, ce qui fait que les images de la Terre sont floues et “sillonnées”. Mais on peut les pour obtenir la sensibilité de chaque pixel de la camera.

4 Hubble a même observé le Soleil !

Hubble ne peut absolument pas observer le Soleil directement. Le télescope spatial est muni d’un système de sécurité qui l’empêche de se transformer en four solaire vaporisant des millions de dollars de silicium si un faisait une petite erreur de calcul.

Mais Glenn Schneider a exploité de manière originale un système qui utilise la lumière UV solaire pour éliminer des électrons restés piégés dans les détecteurs, et réussi à produire une “image” mosaïque du Soleil. Tous les détails sont , mais c’est pas simple. L’image est de très mauvaise qualité et sans intérêt scientifique, mais montre l’ingéniosité sans borne des expérimentateurs, qui réussissent à tirer d’un appareil plus que ce pourquoi il avait été prévu.

5 Hubble ne peut pas voir les restes d’ Apollo sur la Lune

Pourquoi Hubble n’a-t-il pas fait taire les adeptes de la en prenant des images des sites d’alunissages ? Une raison est que les astronomes ont autre chose à faire que de tenter de faire taire des illuminés qui prétendront de toutes façons que les images sont aussi truquées.

Mais aussi, Hubble ne peut pas voir ces objets ! Ils sont beaucoup trop petits. Ca surprend beaucoup de monde car nous sommes désormais habitués à voir des images ultra nettes de nébuleuses et de galaxies. Mais si ces objets sont très lointains, ils sont aussi très très grands : des années-lumière, ou parfois des milliers d’années lumière de diamètre.

Or les restes du ne font que 4 mètres… Mais la Lune est beaucoup plus proche, n’est-ce pas ? Oui, mais .

La de Hubble est de 0.1 , ce qui correspond à 200 mètres sur la Lune. C’est surprenant, mais il faudrait un télescope 50x plus puissant que Hubble pour voir le LEM sur un seul pixel…

6 Hubble a observé toutes les planètes sauf Mercure.

Pas de problème pour les planètes extérieures à l’orbite terrestre : Hubble a observé , , , , et même .

Mais le système de sécurité mentionné plus haut empêche de pointer Hubble vers Venus et Mercure. La marge de sécurité de 50° a été une seule fois exceptionnellement réduite à 45° pour , à la recherche (infructueuse) de SO2 d’origine volcanique.

Mercure se situe au maximum à 28° du Soleil, trop près pour que Hubble puisse l’observer sans dommages. Mais la sonde est en train de nous en apprendre beaucoup plus sur Mercure que tout ce que nous aurions pu imaginer voir depuis la Terre ou son voisinage immédiat.

7 Hubble n’utilise pas de lentilles. Enfin presque.

19 ans après le lancement de Hubble, il n’est pas rare d’entendre parler de la “lentille de Hubble”, même dans un show produit par le Space Telescope Science Institute, l’agence qui exploite Hubble!

Il faut dire qu’en anglais on utilise le terme “telescope” également pour une à lentilles (un “ ” si on voulait être précis)

Hubble est un “ ” doté d’un miroir de 2.4 mètres, le plus grand jamais hissé en orbite :

En fait même les caméras utilisent des miroirs plutôt que des lentilles, qui absorberaient un peu de lumière mais surtout causeraient de l’ .

Cependant, il y a quelques lentilles à bord : celles des , petits télescopes qui suivent des étoiles “repères” avec une incroyable précision pour maintenir Hubble pointé dans la bonne direction.

8 Tout ce qu’il voit n’est pas intentionnel.

Hubble a plusieurs caméras qui observent différents points du ciel séparés de quelques minutes d’arc. Si l’une est entrain d’observer, disons le centre d’Andromède, les autres voient les environs du centre de cette galaxie, mais n’étaient initialement pas exploitées.

Mais en 1997, une nouvelle mémoire de masse a été installée à bord, et la bande passante étant suffisante pour transmettre les mesures de 3 caméras à la fois, on a lancé le “programme parallèle” : une caméra observe ce qui est visé, et deux autres observent à côté, “au cas où…”

En octobre 1997, Hubble était pointé sur le Grand Nuage de Magellan. La caméra active était la , mais Phil Plait utilisait la en parallèle. En arrivant au boulot le matin, il regardait ce que STIS avait mesuré le jour précédent, en regardant dans des directions jamais observées précédemment.

La majorité du temps, il n’y voyait rien de spécial. mais un jour il vit ceci :

La tache floue est une “nébuleuse planétaire”, un nuage de gaz émais par une étoile mourante, Malheureusement elle avait été découverte précédemment et ne s’appelle donc pas “nébuleuse Phil Plait”, mais il put cependant en tirer quelques conclusions du spectre de l’objet dans une

Et comme il le dit, il ne sait pas ce qu’il trouvera sur son bureau demain grâce au “programme parallèle”.

9 Une camera de Hubble est déjà au musée

Au Smithsonian à Washington DC, vous pouvez voir le (FOS) qui a été démonté en 1997 pour faire de la place à STIS et à

10 Vous pouvez voir toutes les photos prises par Hubble

Depuis son lancement en 1990, Hubble a orbité plus de 100'000 fois autour de la Terre et a effectué un demi million d’observations distinctes. Le public a accès à toutes les images qui ont été prises au moyen de cette .

Mais les images récentes n’y sont pas : elles sont réservées pendant un an aux scientifiques qui ont commandé les observations, ce qui leur laisse une longueur d’avance pour publier leurs travaux tout en fournissant ensuite gratuitement d’innombrables informations utiles à d’autres chercheurs, et de très beaux fonds d’écrans aux amateurs.

Note* : ma traduction initiale de Hubble took the deepest visible light image yet made était Hubble a mesuré la lumière la plus faible, mais un disciple de transmission quantique à un photon par bit a fait ;-)

La minéralisation des nombres

Sat, 18 Apr 2009 00:00:00 +0000

Dr. Goulu est (un peu) dans ce numéro de "Pour la Science" ! La Gloire ! (enfin…)

Après mon article sur les , j’avais contacté pour lui demander si quelqu’un avait déjà étudié ce sujet. Il m’avait répondu qu’à sa connaissance ce n’était pas le cas, et trouvait étrange de rechercher les nombres ayant peu de propriétés plutôt que ceux en ayant beaucoup. Mais mon idée d’utiliser la de l’ pour mesurer l’intérêt des nombres l’a séduit et les résultats de la petite collaboration qui s’en est suivie figurent dans l’article “Mille collections de nombres” de Jean-Paul Delahaye qui vient paraitre dans “Pour la Science”

\[1\]

A l’aide de quelques lignes de Python, j’ai créé une donnant le nombre de propriétés connues des nombres de 2 à 65536*, que j’appelle “minéralisation” par analogie avec les eaux minérales riches en ions supposés apporter bienfaits et saveur comparativement à une eau “plate”, voire “acratopège”, sans propriété particulière.

En réalisant un simple graphique de la minéralisation, j’ai remarqué un phénomène très intriguant : le graphique présente deux bandes distinctes, nettement visibles à tous les ordres de grandeur :

Autrement dit, les nombres entiers se divisent assez clairement en 2 groupes : les nombres “intéressants” et les nombres “inintéressants”. Il y a étonnament peu de nombres moyennement intéressants. L’article de Delahaye se termine par un appel à expliquer ce phénomène.

J’ai un peu profité de ma longueur d’avance en demandant à Python de colorier sur le nuage de points les nombres appartenant à quelques séries particulières :

les nombres premiers en rouge,
les nombres de la forme an en vert,
les nombres ayant plus de diviseurs que n’importe quel nombre inférieur en jaune :

Bingo ! On voit que ces nombres recouvrent la quasi totalité des nombres particulièrement minéralisés, ou intéressants.

Il me semble que la bande claire entre les nombres fortement minéralisés et les nombres “plats” pourrait résulter du fait que de nombreuses suites de l’encyclopédie de Sloane sont définies par combinaison de critères. Par exemple si on , on ne trouvera pas seulement les nombres premiers, mais aussi:

les nombres de Chen : les nombres premiers p tels que p + 2 est soit premier soit semipremier
les nombres premiers palindromiques : en inversant leur chiffres, ils sont toujours premiers
les nombres n tels que n et 6n+1 sont premiers
et encore 120 autres propriétés combinant la primalité avec d’autres propriétés.

De ce fait, les nombres premiers ont des chances d’être aussi présents dans ces nombreuses autres séries, alors que les nombres composés n’en ont aucune. Le même raisonnement vaut pour les nombres ayant beaucoup de diviseurs ( …) : ils vont naturellement se retrouver dans de nombreuses autres suites en tant que multiples. Pour les puissances parfaites ( , …) il me semble plus étonnant qu’elles “méritent” d’appartenir à de nombreuses propriétés dérivées, mais c’est comme ça.

Ces 3 propriétés me semblent être fondamentales, ou “minéralisantes” car à part 1,2 et 4, aucun nombre entier ne peut avoir deux de ces propriétés, ou les trois, mais les nombres qui possèdent une de ces trois propriétés sont systématiquement plus intéressants que ceux qui n’est possèdent pas. Reste à trouver une ou deux de ces propriétés de plus que partagent les nombres fortement minéralisés encore bleus dans le graphique ci-dessus.

Au vu de ce qui précède, il y a probablement quand même des choses très intéressantes à trouver parmi les nombres peu minéralisés. Existe-t-il des propriétés “déminéralisantes”, telles que les nombres qui en jouissent ne peuvent qu’avoir un nombre limité d’autres propriétés ?

Note* : 65536 est un nombre bien connu des informaticiens : 2^16 donne le nombre de codes binaires possibles sur 16 bits, et le format de fichier (.xls) d’Excel a été défini au bon vieux temps des processeurs 16 bits …

Référence:

Jean-Paul Delahaye, “ ”, Pour la Science N°379 - mai 2009, p 88-93 (

Collision d'amas

Fri, 17 Apr 2009 00:00:00 +0000

J’aime bien les collisions. Les , les “normales” comme celle-ci où les :

(la réponse est non, même à 1000 km/h, ça ne se soude pas…).

Le cratère est le résultat d’une collision à peine plus violente.

On connait aussi des , phénomènes beaucoup plus lents entre “objets” énormes, mais peu denses, qui s’interpénètrent et mélangent leur gaz et leurs étoiles avant que leurs dans les chocs .

L’image ci-dessous montre “la taille au dessus” en matière de collisions. Seuls les quelques points visibles sur cette magnifique photo sont des étoiles proches, dans notre Galaxie. Les centaines d’autres points ou taches sont autant de galaxies formées chacune de milliards d’étoiles et regroupés en 4 en interaction.

image de MACSJ0717.5+3745,prise par Hubble+Chandra+Keck. Credit: NASA, ESA, CXC, C. Ma, H. Ebeling, and E. Barrett (University of Hawaii/IfA), et al., and STScI.

Les nuages bleus et mauves sont du gaz arraché aux galaxies par l’attraction de leurs voisines, sur des distances qui dépassent très largement la taille des galaxies.

L’ensemble a été baptisé MACS J0717, se trouve à 5.4 milliards d’années lumière de nous et mesure dans les 13 millions d’années lumières de diamètre. Selon , les astronomes vont passer quelques années à analyser cette structure colossale, en particulier pour éclaircir le mystère de la , qui doit jouer un rôle important à cette échelle. Pour le commun des mortels, ça fera un immédiatement.

de Manicouagan à Rochechouart

Thu, 16 Apr 2009 00:00:00 +0000

En préparant un voyage au Québec sur Google Maps, je suis accidentellement tombé sur ça :

le réservoir de Manicouagan, au Québec. Cliquez dessus pour le localiser

Ce lac circulaire de 72 km de diamètre est partiellement artificiel, puisqu’il est formé par le barrage que l’on devine au bas de la photo, sur la rivière coulant vers le Sud.

Mais le vrai responsable de la superbe géométrie de ce lac est un astéroïde d’environ 5km de diamètre qui percuta ce point il y a 214 millions d’années, formant un cratère de 100 km de diamètre, le repéré sur notre planète.

Deux petites parenthèses avant de revenir sur ce sujet:

Ce lac perdu au milieu des vastes étendues du nord du Canada est exactement à la même latitude que Londres.
C’est qu’a été prise cette tirée d’une :

photo de Sylvain Serre à Salluit, Nunavik, Quebec

Après ce petit détour, revenons à Rochechouart. Oui, car il y a aussi un , dont le est d’ailleurs construit sur une colline de roches d’impact météoritique datant de 214 millions d’années. 214 ? oui, 214, comme le cratère de Manicouagan. Il faut dire qu’à l’époque, l’Océan Atlantique n’existait pas et que la Terre ressemblait à ceci :

Gros impacts météoritiques sur la Terre il y a 214 millions d’années

Comme le montre la carte, on connait aujourd’hui 8 gros impacts de météorites datant de cette époque et alignés de manière trop régulière pour être le fruit du hasard. Il s’est probablement passé quelque chose de similaire à la chute de la sur Jupiter observée en 1994 : un gros astéroïde se serait fragmenté en approchant la et les morceaux auraient heurté notre planète à quelques heures d’intervalle, voire en plusieurs séries espacées de quelques mois ou années si ces objets ont transité par une orbite.

n’est pas due à ces événements pourtant extrêmement spectaculaires, mais à quelque chose d’autre qui est arrivé 150 millions d’années plus tard. La pourrait être la coupable, mais son cratère sous-marin de 170 km de diamètre n’est pas aussi beau que celui de Manicouagan, il faut bien en convenir.

Sources :

le sur Wikipedia
sur Wikipedia
la de l’Université de New Brunswick

MIROIR | ЯIOЯIM

Sat, 04 Apr 2009 00:00:00 +0000

Un long article divisés en quelques Pourquois, Comments et Combiens. On commence en douceur:

Pourquoi un miroir inverse-t-il la gauche et la droite et pas le haut et le bas ?

cette question “bête” en soulève deux autres moins triviales :

comment marche un miroir ?
comment définir la “gauche” et la “droite” ?

Un miroir réfléchit simplement la lumière en n’inversant rien du tout : en face d’un miroir, la lumière issue de votre main droite rebondit sur le miroir et arrive à vos yeux par la droite. La lumière venant de vos pieds vous parvient de même par le bas : tout est à sa place. Tout, sauf la “profondeur” : c’est en fait la distance des objets au miroir, autrement dit “l’avant” et “l’arrière” qui sont “inversés” par :

Toby Reflects par Kevin Steele sur flickr

Notre image dans un miroir est donc “retournée comme un gant” : un gant droit retourné devient un gant gauche, comme nos mains dans le miroir .

Même si nous nous regardons dans des miroirs artificiels ou naturels depuis pas mal de miliers d’années, nous avons toujours de la peine à comprendre que la symétrie ne correspond pas à une rotation (sauf dans un espace de dimension supérieur, comme le note ). Ce fait bien n’empêche pas certaines de tenter avec obstination d’orienter leurs mèches de cheveux à gauche ou à droite alors que personne ne les verra jamais comme elles se voient dans un miroir…

Ce qui nous amène à la seconde partie de la question : les notions de “gauche” et de “droite” ont-elles une réalité physique ? Autrement dit, existe-t’il des objets ou phénomènes dont l’image dans un miroir serait impossible ?

On pense tout de suite à l’écriture : un texte vu dans un miroir est illisible, ou du moins pas facilement. Mais ce n’est qu’une question de convention : on aurait très bien pu écrire de droite à gauche comme certaines langues, en utilisant des lettres “retournées” comme dans cette jolie affiche:

Du russe ou du ЯIOЯIM ?

Comment expliquer la gauche et la droite aux extraterrestres ?

Page 15 du message de Dutil et Durand. Le message de paix pourrait-être lu à l envers…

La question de la transmission de cette convention est d’ailleurs un problème intéressant : les messages que certains ont envoyé aux extra-terrestres ( ) sont composés de bits que les destinataires sont censés assembler en lignes et en colonnes pour produire des images en noir et blanc. Comment leur dire que les points doivent être disposés de gauche à droite plutôt que de droite à gauche ?

(On admet qu’on ne dispose pas de points de repère communs avec les extra-terrestres, sinon ça serait trop simple… Disons qu’ils vivent sous une couverture nuageuse perpétuelle et ne connaissent rien à l’astronomie …)

Cette question est équivalente à celle posée plus haut : il suffirait de décrire dans le message un objet ou un phénomène physique dont l’image dans un miroir ne peut pas exister dans la réalité .

Il existe bien quelques objets déroutants en version “miroir”, comme les tire-bouchons “tourne à gauche” vendus dans les farces et attrapes, mais ils sont tous aussi possibles à réaliser que leur version “normale”.

Une molécule chimique ? Il en existe beaucoup qui ont une forme différente de leur image dans le miroir. Par exemple le sucre existe sous forme de qui fait tourner le plan de polarisation de la lumière à droite et sous sa forme . La des molécules détermine donc parfois leur propriétés physiques, mais … tout reste cohérent vu dans un miroir.

Les effets de ces molécules peuvent être très différents selon leur forme dans le miroir : la catastrophe de la est due à l’énantiomère d’un bête calmant, et la L-métamphétamine débouche juste le nez, alors que la D- a d’autres effets…

D-méthamphétamine / L-méthamphétamine

La raison de ceci est que ces molécules interagissent différemment avec les molécules de notre organisme, qui ont elles-mêmes une certaine géométrie plutôt que leur image dans le miroir. Ainsi les êtres vivants sur Terre produisent ou consomme beaucoup plus de D-glucose (ou dextrose) que de L-glucose, et l’ADN présent dans tous les être vivants à la forme d’une double hélice tournant dans à droite. Mais il n’y a pas de raison fondamentale à ceci : la vie a probablement “préféré” une forme plutôt qu’une autre à ses débuts, et cette “brisure de symétrie” s’est propagée par contagion, mais une biochimie “dans le miroir” est parfaitement cohérente.

L’électromagnétisme alors ? Si on fait passer un courant électrique dans une bobine, on crée un champ magnétique avec un pôle Nord et un pôle Sud. Si la bobine est bobinée à l’envers, les pôles Nord et Sud sont inversés.

La main droite, pouce écarté, tient le solénoïde. Le courant sort par les doigts et le pouce oriente le vecteur champ mégnétique.

Oui… mais les notions de pôles magnétiques “Nord” et “Sud” sont tout à fait conventionnelles (jusqu’à ce qu’on trouve un ) : le schéma ci-dessus reste parfaitement cohérent vu dans un miroir.

Combien de fêlures dans les miroirs de la physique ?

Jusqu’en 1956, l’Univers observé dans un miroir était parfaitement cohérent. De fait, 3 des ont une parfaite. Mais en 1956, Mme démontra une concernant la 4ème force, l’ . Lors de désintégration β d’un noyau de Cobalt 60, un électron est émis dans une direction aléatoire. Mais il y en a statistiquement de plus qui part dans la direction opposée à celle du spin du noyau que dans la direction du spin (le spin indique le sens de rotation du noyau). En regardant l’expérience dans un miroir le spin change de sens et l’électron irait très légèrement plus souvent dans la direction du spin, ce qui est contraire à l’expérience. L’interaction faible “préfère” très légèrement la rotation à gauche et on pourrait donc expliquer aux extraterrestres notre convention gauche/droite en leur transmettant ce dessin:

Mais si par malheur nos extraterrestres vivent dans une Galaxie (hypothétique) formé d’ , on a un gros problème : l’antimatière peut également être considérée comme “vue dans un miroir”. Chaque particule de la physique possède son antiparticule dont toutes les caractéristiques sont les mêmes sauf la charge électrique, qui est inversée. Le “miroir” de la “ ” (C comme charge) est très semblable à celui de la symétrie P : toute la physique et la chimie est parfaitement identique avec de l’antimatière qu’avec de la matière, sauf pour l’interaction faible, exactement comme ci-dessus.

Autrement dit, si nos extraterrestres font l’expérience avec un noyau de ce que nous appellerions de l’anti-Cobalt 60 et observent la direction d’émission du , tout marchera parfaitement bien mais ils comprendront absolument tout à l’envers : la gauche et la droite, le signe des charges électriques, les pôles Nord/Sud magnétiques etc. Et la rencontre des deux civilisations fera des étincelles …

Le problème est que notre dessin implique en fait 2 miroirs, le C et le P qui inversent tous deux de la même manière l’expérience, et comme chacun sait, si on regarde notre reflet dans un miroir à l’aide d’un autre miroir, tout se remet en place.

"Two Mirrors" de Steven Scott

On appelle “ ” l’image de l’Univers qu’on obtient en inversant à la fois la gauche et la droite et les charges électriques, et cette symétrie était parfaite. Mais dans les années 1960, on a découvert une très légère brisure de la symétrie CP : la transformation d’un kaon en antikaon est 1 milliardième de fois plus rare que la transformation d’un antikaon en kaon.

Cette nanoscopique (10-9) fêlure a une conséquence pratique assez importante: nous existons.

En effet, c’est la violation de la symétrie CP qui fait que le Big Bang a eu la bonne idée de produire un milliardième de plus de matière “normale” que d’antimatière, et c’est ce milliardième qui ne s’est pas annihilé avec l’antimatière qui constitue tout ce qui nous entoure, sans quoi il n’y aurait pas eu grand chose après “que la lumière soit”.

Comment transformer une caméra vidéo en miroir temporel

Réponse : c’est très facile et amusant :

Même un extra terrestre très différent de nous devinerait assez vite qu’il regarde le film à l’envers parce que beaucoup de phénomènes macroscopiques ont une préférence pour le futur. Ce n’est pas le cas à petite échelle : toutes les interactions entre particules peuvent se produire “en sens inverse” : la mécanique quantique possède une “ ” que l’on retrouve dans les dont .

Voici donc un troisième miroir légèrement imparfait, qui peut se combiner avec les autres ! D’ailleurs, pour réaliser le film ci-dessus, je suppose que la demoiselle qui va “à l’endroit” regarde dans un miroir pour marcher à l’envers sans se heurter à la foule. En quelque sorte, la symétrie PT a permis de rendre le film plus réaliste qu’avec la symétrie T seule.

Mais à propos… pour la violation de la symétrie CP on a dit que la transformation d’un kaon en antikaon plus rare que son contraire, mais si on passe le film de l’expérience à l’envers ? On verra plus de kaons se transformer en antikaons, donc l’Univers observé dans les trois miroirs C,P et T sera parfaitement cohérent avec les observations dans l’Univers “normal”.

La “ ” est aujourd’hui considérée comme une loi fondamentale de la physique car c’est une des rares qui soit compatibles à la fois avec la mécanique quantique et la théorie de la relativité via le principe d’ . Mathématiquement, on a même réussi à montrer que la symétrie T était identique à la symétrie CP et donc que toute violation de la symétrie CP devait causer une violation de T équivalente, et vice-versa.

Les conséquences de la symétrie CPT

Avertissement : dans ce paragraphe, je m’avance un peu en terrain dangereux, mais c’est pour mieux vous faire réagir si vous maîtrisez le sujet mieux que moi …

Une conséquence fondamentale de la symétrie CPT est qu’il est impossible de distinguer:

une particule qui se promène entre les points A et B
son antiparticule qui suivrait la même trajectoire entre A et B, filmée dans un miroir, et dont on passe le film à l’envers (où on la verrait donc aller de B en A)

Si on suppose que comme une , on peut aller un peu plus loin en disant que ces deux observations sont parfaitement indiscernables :

une particule qui se promène entre les points A et B
son antiparticule qui remonte le temps entre B et A, vue dans un miroir.

Donc lorsqu’on reçoit par exemple un sous forme d’un antiproton à haute énergie, ne devrait-on pas vérifier s’il ne s’agirait pas d’un proton généré par un événement futur et qui remonte le temps? Est-ce que des installations comme l’ ont un “miroir” permettant d’observer la brisure de symétrie P qui distingue les deux cas ?

Dans le même ordre d’idée, l’ est décrit par des phénomènes quantiques représentés par des diagrammes de Feynman ressemblant à la figure ci-contre, et qui surviennent des milliards de fois chaque seconde dans chaque millimètre cube de vide de tout l’Univers…

La lecture classique est que 2 particules virtuelles, dont l’une est l’antiparticule de l’autre apparaissent spontanément par les fluctuations du , et leur annihilation mutuelle un court instant plus tard restitue “l’énergie du vide” empruntée par les particules.

Mais là aussi, je me demande comment distinguer cette interprétation de celle d’une particule tournant “en rond” dans le temps : pendant sa phase de retour dans le passé, la particule nous apparait exactement comme son antiparticule allant vers le futur … Existe-t-il une expérience permettant de vérifier la symétrie P du phénomène pour exclure cette interprétation ?

Références:

" " sur le Webinet des Curiosités
Michel Thévoz “L ”
Tom Roud “ ”
Tom Roud “ ”
Tom Roud “ ”

Les Natures du Temps

Sat, 28 Mar 2009 00:00:00 +0000

“Gear Work 2” par Curious Expeditions sur flickr

Les résultats du concours d’essais scientifiques sur “ ” ont été proclamés il y a quelques semaines, sans trompettes médiatiques hélas.

Le premier prix va a pour

Le jury a admiré cet essai pour sa présentation attirante et claire comme le cristal d’un problème de dynamique classique, à savoir de trouver une mesure de la durée de la taille d’un intervalle de temps. L’article débat lucidement et d’une manière historiquement bien informée, qu’un choix approprié d’une telle mesure ne peut être trouvée dans la notion Newtonnienne d’un temps absolu pré-existant, mais émerge plutôt sous la forme d’un temps éphémère, des mouvements obsrvables et de l’hypothèse de la conservation de l’énergie. L’article suggère également comment cette émergence de la durée peut s’appliquer aux problèmes de gravité quantique.*

Le second prix va à pour“ ”

Un problème fondamental en gravité quantique est que , probablement notre équantion la plus fiable en gravité quantique, ne se réfère ni même ne suggère quoi que ce soit à propos du temps oude l’évolution. Dans ce contexte le temps doit émerger sous forme de relations entre un système donné et un autre qui pourrait être considéré comme une horloge. Kiefer décrit (reviews) ce problème de façon magnifique et propose comment, grâce à la “décohérence quantique”, le temps décrit par l’équation de Schrödinger habituelle en mécanqiue quantique peut émerger d’un substrat dépourvu de temps, via l’imbroglio (entanglement) entre les systèmes physiques de l’espace, et la métrique spaciale qui contrôle le mouvement.*

Le troisième prix est décerné à Sean Carroll pour “ ”. (Sean maintient le j’ai découvert ce concours)

Poursuivant sur des développements récents de la théorie des cordes , Carroll a impressionné le jury par un intéressant (exciting) rapport sur comment un espace-temps gravitationnel pourrait en fait n’être qu’une approximation holographique d’une théorie sans gravitation dans laquelle le temps “existerait vraiement” . Observant les difficultés soulevées par d’étranges récurrences dans un univers éternel, il soutient une forte condition sur l’ensemble des états quantiques permis qui interdirait ces répétition. Carroll termine en tenant de réconcilier cette image avec les observations récentes qui indiquent que l’expansion de l’univers accélère, avec des résultats surprenants.

Le premier prix de la communauté, donné par les votes du public, va à Carlo Rovelli pour “ ”.

On le voit, les conceptions modernes du temps en physique sont assez éloignées de l’intuition, et de profondes divergences et interrogations subsistent. Comme le note le jury:

Notez qu’à cause de la difficulté et la subtilité du sujet, il y a eu de nombreuses divergences au sein du jury sur pratiquement tous les essais. La remise d’un prix signifie que le jury reconnait que le gagnant est un essai intéressant et productif pertinent (relevant) : quelque chose qui est bien écrit, dérangeant, stimulant, amusant, etc. Il ne doit pas être supposé que les membres du jury ont cru que l’approche soit complète, sans faute, exempte de critique etc.

datant d’environ un siècle, je crois que je vais lire ou relire quelques-uns de ces essais en essayant d’y comprendre quelque chose …

Note* : Les paragraphes en italique sont des traductions effectuées par votre serviteur, qui n’est pas un spécialiste… Les corrections et précisions éventuelles sont les bienvenues.

Pourquoi on aime le joli, le sexy, le sucré et le drôle

Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000

Regardez ce petit chef d’oeuvre de vulgarisation du darwinisme (en anglais sous titré)

commence sa présentation en présentant “l’étrange inversion de raisonnement de Darwin” à partir d’une citation d’un critique de l’époque :

“Dans la théorie qui nous est soumise, l’Ignorance Absolue est l’artificier; ainsi nous pouvons énoncer comme principe fondamental de tout le système que, pour faire une machine parfaite et magnifique, il n’est pas nécessaire de savoir comment la réaliser. On trouve dans cette proposition, après examen attentif, l’expression sous forme condensée de la Théorie qui exprime en peu de mots toute la pensée de Mr. Darwin; lequel, par une étrange inversion du raisonnement, semble penser que l’Ignorance Absolue est pleinement qualifiée pour prendre la place de la Sagesse Absolue dans toutes les réussites du talent de création.” (Robert Beverley MacKenzie, 1868, traduit par Dr. Goulu)

Dennett ponctue sa lecture animée de cette citation par deux profonds “Exactly! … Exactly!”, et explique qu’effectivement la théorie de l’évolution résulte d’une inversion du raisonnement qu’il illustre avec 4 thèmes:

Pourquoi aimons-nous le miel ? Pas parce qu’il a un goût sucré, mais parce que c’est un aliment à haute valeur énergétique et que l’évolution a développé nos papilles pour le détecter. Selon Dennett, c’est en quelque sorte parce que nous aimons le miel qu’il a un goût que nous trouvons délicieux. Inversion du raisonnement.
La séquence “sexy” dès 3:50 vaut son pesant de cacahuètes : que signifie “sexy” pour un chimpanzé ? Si nous ne trouvions pas sexy nos partenaires sexuel(le)s, nous ne nous reproduirions pas. Etre sexy est une conséquence, pas une qualité absolue. Inversion.
Pourquoi les bébés sont-ils mignons ? C’est une conséquence obligatoire de l’évolution que nous les trouvions jolis, sinon nous les abandonnerions ou au mieux ne changerions pas leurs couches. Inversion encore.
Pourquoi apprécions nous les blagues ? Selon Dennett et d’autres auteurs travaillant sur ce sujet, l’humour est un système neural qui récompense le travail intellectuel. Il n’y a rien de fondamentalement marrant : c’est faisant fonctionner notre cerveau que nous trouvons certaines choses drôles. La présentation de Dennett en est un excellent exemple.

Liens:

Daniel Dennett “ ”, New York Times, 28 août 2005

Pourquoi les bébés sont plus jeunes que leurs parents

Sat, 21 Mar 2009 00:00:00 +0000

Cette question étrange a été abordée hier par Antoine Danchin dans une séquence de l’émission scientifique “ ” de la Radio Suisse Romande sur la “biologie synthétique”.

Vous pouvez écouter cette séquence . Si vous êtes pressé, sautez à 7 minutes où Danchin décrit le parallèle entre biologie et informatique. Le passage qui inspire cet article commence après 14:30 minutes. Je l’ai trouvé vraiment passionnant.

Danchin dit que “le vieillissement est inéluctable, mais la vie a trouvé la solution : produire un autre, mais qui soit jeune”. Mais ceci provoque un dilemme si on vise l’utilisation industrielle d’organismes vivants:

soit les jeunes ne se comportent pas comme leurs parents, car selon lui “les organismes vivants sont construits comme des pièges à information”.
soit les organismes se répliquent exactement, mais dans ce cas ils vieillissent et se dégradent (peut-être parce qu’ils ?) . C’est entre autres un problème des OGM : en bloquant leur évolution naturelle, on est “condamnés” à les produire en continu alors que les organismes non modifiés s’adaptent et se reproduisent…

Danchin parle ensuite de son sujet de recherche, les gènes qui contrôlent justement que les bébés soient jeunes, et dont la présence ou l’absence décide si le bébé est un vieux clone ou un jeune autonome. Et apparemment, ce n’est pas demain qu’on sera capable de résoudre ce dilemme biologico-informatico-éthique.

Liens:

Inculture Scientifique

Sat, 14 Mar 2009 00:00:00 +0000

Selon un par la

Seuls 53% des adultes américains savent en combien de temps la Terre tourne autour du Soleil.
59% savent que les premiers humains et les dinosaures ne vivaient pas en même temps.
47% peuvent approximativement dire quel pourcentage de la Terre est recouvert d’eau (71%, réponse admise à 5% près)
Et seuls 21% ont répondu correctement aux 3 questions ci-dessus.

Hélas, il semblerait que les étatsuniens n’aient pas grand chose à nous envier, car les scores européens en matière de culture scientifique sont assez similaires, selon une étude datant de 2001

\[3\]

Paradoxalement, une grande majorité des sondés pensent que la recherche et l’enseignement scientifique sont importants. Pour 4 adultes sur 5, l’enseignement des sciences est “absolument essentiel” ou “très important” pour le système de santé des USA (86%), la réputation du pays (79%), et l’économie (77%).

On pourrait voir ceci comme une bonne nouvelle si on ne constatait pas simultanément une augmentation générale de la croyance au paranormal, à l’exception notable des cas de possession par le diable :

Comme le note BadAstronomer

\[2\]

, les résultats du sondage ne montrent pas non plus d’amélioration de la situation depuis 1997, date de la parution du livre “Worlds Apart”

\[4\]

qui traite de ce sujet et est disponible en ligne.

Si vous lisez l’anglais, vous pouvez tester votre culture scientifique sur des questions plus fondamentales

\[5\]

. On y trouve une approche intéressante : faire découvrir ce qu’est la science plutôt que ce qu’elle dit. Peut-être que c’est une voie pour une meilleure culture scientifique : plutôt que d’apprendre des choses que l’on oubliera peut-être à l’age adulte, commencer par faire découvrir la méthode scientifique. Il me semble que c’est un peu la tendance de ce qui se fait à l’école pour mes filles aujourd’hui. On verra si ça marche mieux que pour moi ;-)

Sources et Références:

sur Scientific Blogging
sur BadAstronomy
National Science Board “Science and Technology: ”, 2004
Jim Hartz, Rick Chappel “ : How the distance between science and journalism threatens America’s future” , 1997, First Amendment Center ( )
Richard Carrier “ ” sur infidels.org

Pourquoi Comment Combien

Fri, 06 Mar 2009 00:00:00 +0000

Pendant deux ans, ce blog était sous-titré “penser différemment”, un peu dans le sens de cette fameuse pub d’Apple:

Depuis que Dr. Goulu a rejoint le , je cherchais un nouveau slogan de couleur plus scientifique, tout en restant dans l’esprit critique face aux idées reçues. Ce sera “Pourquoi Comment Combien”, en souvenir d’un excellent prof de management qui avait dit en substance:

point-dinterrogation
Les questions des scientifiques commencent par “ ”,
les techniciens se demandent “comment”,
les questions des managers commencent par “combien”.
pour que tout marche bien, il faut répondre aux 3 questions.

A l’avenir, je souhaite développer dans ce blog le thème des relations entre science, technique et économie. Ces relations sont difficiles par la nature des questions, les échelles de temps et beaucoup d’incompréhension du public et des politiques.

Je vais donc essayer de formater mes articles futurs en paragraphes comme suit:

Pourquoi …

…la réponse successive aux 3 questions prend-elle des décennies, voire plus d’un siècle, par exemple de la découverte de l’ jusqu’à la compétitivité de l’électricité solaire , alors que existent depuis les années 1960 ?

A mon avis et selon ma modeste expérience, le processus qui mène de l’idée au produit est freiné par un phénomène fondamental : la dévalorisation, voire la négation de l’échec. On ne publie et documente que les quelques pourcents de l’activité humaine qui mène aux succès, pas les échecs, beaucoup plus nombreux. A l’école on apprend ce qui marche, ce qui est vrai, mais on ne dit que très peu sur les erreurs. De ce fait, les chercheurs, ingénieurs et managers sont condamnés à reproduire des échecs passés, sous les regards jouissifs de leurs prédescesseurs.

Comment…

… faire pour résoudre rapidement des problèmes aussi complexes que le réchauffement planétaire ? Au lieu de réponses du type “c’est simple, yaka taxer/interdire/faire …”, je vais continuer à promouvoir l’analyse systématique et la décomposition des problèmes. Est-il correct de considérer l’épuisement des ressources fossiles et le réchauffement climatique comme un problème unique ? Faut-il absolument réduire nos émissions de gaz (le peut-on vraiment?) ou y-a-t’il d’autres solutions ?

Combien…

… d’humains seront sur Terre en 2100 ? Et combien de lecteurs suivront ce blog en 2009 ? Vous le saurez en continuant à lire Dr. Goulu.

Merci de votre fidélité !

Quand Darwin invente le télescope

Thu, 26 Feb 2009 00:00:00 +0000

2009 est l’année Darwin, et aussi l’année de l’Astronomie. Et voici qu’une découverte toute récente

\[1\]

rapproche en quelque sorte ces domaines sous la forme d’un poisson des profondeurs : .

Ce poisson de 18 cm vit vers 1000m de profondeur connu depuis 1888, mais ce n’est que récemment que Hans-Joachim Wagner a réussi à en capturer un exemplaire vivant. Il a ainsi pu examiner de plus près les étranges yeux de cet animal et a fait une découverte stupéfiante :

illustration de l’article (1)

La lumière n’est pas focalisée par réfraction par un cristallin comme tous les yeux des vertébrés connus, mais par réflexion sur un miroir concave, comme dans un télescope !

Il semblerait bien que l’évolution ait trouvé là encore une solution originale à un problème de survie : détecter la luminescence émise par certains habitants des profondeurs mieux que ceux-ci, qu’ils soient proies ou prédateurs.

\[altmetric doi="10.1016/j.cub.2008.11.061" float="right"\]Hans-Joachim Wagner et al. “A Novel Vertebrate Eye Using Both Refractive and Reflective Optics”, Current Biology, Volume 19, Issue 2, 108-114, 24 December 2008,
Jean Etienne, “ Futura-Science, 10 janvier 2009
“ ” sur fishbase.org

Galaxies proches et lointaines

Tue, 17 Feb 2009 00:00:00 +0000

Hubble nous fournit une fois encore une :

La galaxie NGC 4921 est distante de 320 millions d’années lumière, et présente la particularité d’être peu dense et peu lumineuse. Pour les besoins d’une étude scientifique sur l’expansion de l’univers, le télescope spatial a réalisé 80 prises de vues de cette galaxie totalisant un temps d’exposition d’environ 27 heures! On a ainsi obtenu ainsi cette image qui révèle non seulement NGC 4921, mais aussi des centaines de galaxies plus distantes tapissant le fond du ciel*.

Il est même possible d’en distinguer certaines à travers les bras spiraux de NGC 4921 et obtenant ainsi une image à tel point qu’il est possible de distinguer à travers elle d’autres galaxies, plus lointaines:

ngc4921detail1

Comme sur d’autres clichés, le “ ” de cette photo révèle également des objets de forme irréguliers, peut-être de jeunes galaxies en formation ou le résultat de leurs collisions:

ngc4921detail2

Voilà donc encore quelques centaines de galaxies de plus à classifier et à étudier. Mais comme il n’y a pas assez d’astronomes pour suivre le rythme des découvertes, vous pouvez les aider en utilisant . Je vous en avais déjà parlé , mais je remets la compresse car ils viennent de passer en “version 2”. Peut-être deviendrez-vous aussi célèbre que (qui a désormais .)

*Rappel : une galaxie est formée de milliards d’étoiles… il y a donc quelque chose comme 10'000'000'000'000 étoiles sur cette photo, à quelques zéros près…

Source : “ ” sur Le Cosmographe, un bon blog d’astro que je découvre à l’instant

Mise à jour du 21.2.09 : Le #26 est consacré à cette image:

\[embed\]

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\[/embed\]

Manicore

Sun, 15 Feb 2009 00:00:00 +0000

Jean-marc Jancovici

Je m’étais lancé dans un article fleuve sur le CO2, les énergies du futur et leur liens avec l’économie mondiale… Et puis j’ai réalisé que tout ce que j’avais à en dire figure déjà sur un site absolument génial : .

C’est le site de , ingénieur conseil indépendant spécialiste de ces domaines, mais surtout capable de les vulgariser très efficacement grâce à un style décontracté, souvent amusant, ou l’auto-dérision côtoie les informations les plus sérieuses et fiables . Il est un des auteurs de la méthode “ de l’ADEME, un de ses , et vient de publier deux livres de plus

\[4\]\[5\]

Manicore.com détaille plusieurs sujets déjà esquissés sur Dr. Goulu comme une (c’était ), l’ ( ), le ( ), le (j’en ai causé ), les ( ), le (c’était ), les (encore ) plus évidemment une foule d’autres avec abondance de données chiffrées, de graphiques parlants et de sources citées.

A part cela Jean-Marc Jancovici bouleverse aussi beaucoup les idées reçues, par exemple sur ou le , et les solutions qu’il préconise sont aussi peu populaires que douloureusement inévitables selon lui : induite par une sur les combustibles fossiles, avec maintien voire dans l’intervalle.

Personnellement je ne suis pas encore convaincu que l’ (ci dessous) n’admette pas d’autre solutions que les siennes.

Emissions de gaz carbonique = Contenu en gaz carbonique de l’énergie * Efficacité énergétique de l’économie * Production par personne * Population

En particulier, il me semble que l’efficacité énergétique (produit des deux premiers facteurs, donc le CO2/$ PIB) a encore une large marge de progression. La , soit un score situé entre le Salvador ou la Papouasie Nouvelle-Guinée, alors que la France est à 0.78, les USA à 1.77 et la Chine à 2.03, ce qui laisse une bonne marge de progression.

De plus, le dernier terme ne doit pas être négligé : pourquoi taxer le CO2 et continuer à favoriser la natalité ? Loin d’envisager des mesures drastiques à la chinoise ou de souhaiter guerres ou épidémies, je m’interroge : pourquoi mes voisins français sont-ils si fiers de détenir le ? C’est anti-écologique ! Si on ne réduit pas la population, il y aura tout simplement plus d’humains à se partager les mêmes ressources limitées…

Bref, le site Manicore.com est une mine indispensable d’information et de réflexion sur les problèmes économico-écologiques du monde, à visiter et à bookmarker d’urgence.

On y trouve même une de circonstance en cette année Darwin.

Le seul défaut de Manicore.com est de ne pas être un blog, donc de ne pas offrir de flux RSS pour être informé des nouvelles publications (il y a bien un vieux système de newsletter…) Aussi ai-je utilisé le service gratuit de * pour créer un flux RSS à partir de la page web listant les nouveautés, et ça marche ! Le .

(*avant j’utilisais PonyFish.com mais ce service a été supprimé, puis FeedEyes qui ne marchait plus bien…)

Les livres:

Hervé le Treut, Jean-Marc Jancovici, “ ”, 2001 (réédité en 2004 ), Flammarion
Jean-Marc Jancovici (2002). L'avenir climatique. Seuil.
Jean-Marc Jancovici, Alain Grandjean, “ ”, 2006, Seuil (réédité en poche en 2008 )
Jean-Marc Jancovici, “ ”, 2009

Recyclage galactique

Wed, 04 Feb 2009 00:00:00 +0000

Si vous croyez toujours qu’une galaxie n’est qu’un disque d’étoiles qui tournent autour d’un trou noir supermassif qui les avale une à une, regardez cette image :

la galaxie NGC 5128 et ses lobes de gaz éjectés par son trou noir central

est une galaxie assez proche (15 millions d’années lumière), bien visible dans l’optique mais aussi dans les fréquences radio. Elle se classe donc dans les “ ” sous le nom de “Centaurus A”. On savait déjà que l’émission d’ondes radio de ces galaxies, qui peut atteindre une puissance de 10^39 Watts (!!!) est provoquée par les , plus exactement par leur rencontre brutale avec le gaz très diffus qui entoure les galaxies.

L’image ci-dessus combine en fait des mesures faites avec 3 instruments différents dans 3 domaines du spectre électromagnétique:

l’image optique vient du au Chili
les zones oranges correspondent aux ondes radio submilimétriques mesurées par le au Chili aussi
le rayonnement X, représenté en bleu, a été mesuré par le

On y distingue les jets du trou noir, en particulier celui en haut à gauche, dont on a mesuré la longueur (13'000 années lumière) et la vitesse initiale (c/2). Mais on voit aussi que les jets ne sont pas infinis : ils créent des ondes de choc et des volutes de gaz, qui ne peuvent rien faire d’autre que retomber lentement dans le disque galactique pour y être recyclées en étoiles fraiches dans quelques millions d’années.

Cette magnifique preuve supplémentaire que les est promue ipso facto non seulement au rang d’ “ ” mais à celui de “fond d’écran du mois” par votre serviteur.

Inventaire des Croix du Ciel.

Sat, 17 Jan 2009 00:00:00 +0000

Cet article multipack regroupe deux sujets intéressants, et un qui sert juste à rendre l’inventaire exhaustif. Commençons par celui-là:

La Croix du Sud, et celle du Nord

Deux constellations ont “une forme de croix” :

la permet de repérer le Sud approximatif si vous êtes perdus la nuit dans le désert australien, ou sur un voilier retourné au Cap Horn.
Dans l’hémisphère Nord, on appelle parfois “Croix du Nord” la constellation du , une belle croix bien visible dans le ciel d’été hébergeant plusieurs nébuleuses intéressantes et faciles à observer, comme la dont j’ai déjà causé

mais ce dont je voulais principalement parler c’est…

Pourquoi les étoiles brillantes ont une forme de croix sur les photos astronomiques.

Les étoiles sont tellement éloignées qu’à part le Soleil, elles nous apparaissent toutes comme des points. Il n’y a que les qui apparaissent comme de vagues petites boules de quelques pixels sur les images des plus puissants télescopes. Mais alors pourquoi voit-on de grosses étoiles brillantes ornées de jolis “rayons” en forme de croix sur les photos astronomiques comme celle-ci :

Grand Nuage de Magellan photographié par Hubble.

C’est la faute de la , ou plutôt des inévitables imperfections optiques des instruments d’observation qui causent ce .

Sur un télescope, c’est principalement “l’araignée” composée des tiges fixant le miroir secondaire qui causent les “aigrettes”, ces lignes formant une croix parfaite. Cet effet peut être parfois utile, par exemple pour détecter des étoiles doubles, mais il est souvent néfaste, en particulier lorsque les pourraient masquer des objets moins lumineux.

En observant les étoiles avec une lunette astronomique, composée de lentilles et non de miroirs, les étoiles n’ont en principe pas d’aigrettes. Certains amateurs trouvent ça dommage et ajoutent des fils de pêche croisés devant leur instrument pour .

A l’inverse, certains tentent d’ en cachant l’araignée avec des masques bien pensés, mais ils créent inévitablement d’autres effets de diffraction comme l’agrandissement de la tache constituant l’image de l’étoile.

Car même sans aigrettes, c’est toujours la diffraction qui transforme les points lumineux que sont les étoiles en taches lumineuses de tailles variables sur les photos astronomiques : la moindre imperfection, la plus petite poussière sur le miroir cause de la diffraction. Et même avec un instrument parfait, une étoile lumineuse ne sera jamais un point car le simple fait que la taille de l’instrument soit limitée cause de la diffraction. En effet, le des instruments optiques dépend de l’ouverture de leur objectif.

Pour faire des télescopes encore plus grands (sujet d’un prochain article), on assemble plusieurs miroirs hexagonaux, ou on combine plusieurs télescopes distants de dizaines de mètres. De nouvelles figures de diffraction vont en résulter, avec des étoiles à 6,8,12 branches voire plus.

La Croix d’Einstein

Autre phénomène physique créant une croix dans notre ciel : la .

La présence d’une masse importante entre un objet lumineux très éloigné et nous forme une gigantesque loupe naturelle, mais d’une piètre qualité : l’objet distant nous apparait fortement déformé, copié à de multiples exemplaires sur un motif en forme d’anneau dit “ ” en l’honneur du Suisse qui que les rayons lumineux sont déviés par des masses, entre autres choses…

Une galaxie avec un noyau un peu bizarre …

Dans le cas particulier ci-dessus, une galaxie se trouve pile dans l’axe d’un très lointain, dont l’image se retrouve en 4 exemplaires autour du noyau de la galaxie, formant une magnifique “Croix d’Einstein”

Récemment, une équipe Suisso-Germano-Etatsunienne

\[3\]

a combiné des images de la Croix d’Einstein observée pendant 3 ans pour tenir compte de la rotation de la galaxie, et de celles de la Terre autour du Soleil, qui causent de petites variations par “microlensing” de la Croix résultant du “macrolensing”. Le principe est expliqué dans cette vidéo :

\[youtube tTLqlgFOxcU\]

mais la qualité n’est pas terrible, téléchargez plutôt le film en HD directement depuis le .

Le résultat c’est qu’ils ont réussi à prouver que le quasar fait moins de quelques jours-lumière de diamètre, ce qui est compatible avec un . Donc cette lentille gravitationnelle nous permet de “voir” avec une résolution d’un jour lumière un objet distant de 10 milliards d’années lumière. Il suffit d’une division pour obtenir la résolution de l’instrument : 3.10^-13 radians. C’est mille fois mieux que le meilleur télescope existant. Mais moins maniable, c’est vrai.

Sources:

Philippe Boeuf “ ”
Dante Bissiri “ ”
“ ”, news EPFL, 15 décembre 2008
“ ” sur Techno Science, 29 décembre 2008

Voir aussi “ ”, une collection d’applets Java illustrant la diffraction et d’autres phénomènes, par l’Université du Mans

Dernières nouvelles de la Voie Lactée

Sun, 11 Jan 2009 00:00:00 +0000

Ce n’est qu’au début du XXème siècle qu’on a réalisé que de nombreuses “nébuleuses” observées étaient des “galaxies” regroupant des milliards d’étoiles, et que la trainée blanche qui barre notre ciel les nuits bien noires est la Galaxie à laquelle appartient notre Soleil, vue de l’intérieur.

Notre position à l’intérieur de la Voie Lactée rend impossible son observation directe et difficile la mesure de certains paramètres importants, comme sa masse et sa densité. En fait, on connait mieux la voisine que . Si on sait depuis 1953 que la Voie Lactée est une , ce n’est qu’en 1991 que sa “barre” a été confirmée et en 2007 qu’on a formellement

D’ailleurs, une image récente du centre de la Galaxie montre que la zone de 300 années-lumière voisine du trou noir central (la tache blanche sur la photo) est extrêmement active, avec des nuages de gaz chaud et des étoiles massives, comme le prévoit :

gros plan sur le centre galactique (cliquer pour agrandir)

En 2008, la structure de la Voie Lactée est enfin illustrée sur cette magnifique carte :

mais est-ce correct ? Une équipe suisso-germano-américaine vient de confirmer cette structure à l’aide de mesures faites dans l’infrarouge par les satellites observant le fond du ciel. La représentation graphique de ces mesures est celle-ci:

Avec un peu d’imagination, on voit que ça correspond assez bien : la Voie Lactée possède deux bras spiraux principaux et deux plus ténus.

D’autre part, une équipe a récemment mesuré les vitesses de nombreuses étoiles de notre galaxie à l’aide du et découvert qu’elles tournent plus vite que prévu autour du centre galactique, ce qui signifie que la Voie Lactée est plus vaste et environ 50% plus massive qu’on ne l’imaginait jusqu’ici .

Références:

" ", 9 janvier 2009, techno-Science.net
Francis Reddy “ ”, 4 juin 2008
Englmaier P., Pohl M., Bissantz N. “ ”, in: “Tumbling, Twisting, and Winding Galaxies: Pattern Speeds along the Hubble Sequence”, E. M. Corsini and V. P. Debattista (eds.), Memorie della Società Astronomica Italiana, 2008
" ", 5 janvier 2009

Pourquoi / Pour Quoi ?

Sun, 04 Jan 2009 00:00:00 +0000

Si un petit enfant vous demande “pourquoi il pleut ?”, ne vous lancez pas immédiatement sur la physique des nuages car la réponse attendue est peut-être “pour arroser les plantes”.

Même adulte, lorsqu’on vous pose une question du type “pourquoi avez vous acheté une nouvelle voiture ?”, il n’est pas clair si la question porte sur la cause ou sur la finalité. Faut-il répondre “parce que la vieille est fichue” ou “pour aller à mon travail” ?

Donner une seule de ces réponses suffit souvent, l’autre étant implicitement liée par une relation logique implicite : “comme j’ai besoin d’une voiture pour aller travailler, et que la vieille est fichue, j’ai du en acheter une nouvelle”.

La question “pourquoi ?” recouvre donc en langage courant les deux concepts très distincts en logique que sont la cause et la finalité. A mon humble avis, bon nombre d’incompréhensions et de quiproquos pourraient être évités par l’utilisation judicieuse d’un simple espace pour distinguer:

“Pour Quoi ?” qui suppose une réponse commençant par “pour” suivi d’une finalité.
“Pourquoi ?” qui cherche une cause, donc attend un “parce que”, réponse suivie souvent d’un autre “pourquoi … ?” remontant à la cause de la cause. C’est le principe des “ . (*)

Mais en pratique, il est très difficile de remonter à la “cause première” sans invoquer une finalité. Voyons ceci avec la célèbre photo ci-contre. Pourquoi ce soldat meurt-il ? Parce qu’une balle l’a transpercé. Pourquoi ? parce qu’un ennemi lui a tiré dessus. Pourquoi ? parce que l’un occupait le Vietnam de l’autre. Pourquoi ? parce que le gouvernement américain avait décidé de défendre le gentils du Sud contre les méchants du Nord. Là on est déjà en train de mélanger cause et but. Encore un “pourquoi ?” et on est à court de causes, condamnés à répondre par un but : “pour ….” (je ne me risquerai pas à proposer de réponse, comme scientifique, ce sont les causes qui m’intéressent…) La réponse proposée au bas de cette variante de l’affiche est exemplaire à ce titre : Le mot anglais “because” signifie “parce que” mais souligne la notion de cause alors que la proposition “il y a de l’argent à faire” dénote clairement un but supposé.

L’idée selon laquelle un but peut devenir une cause choque le scientifique parce qu’elle inverse le principe sacro-saint de la causalité : en physique, les causes précèdent les conséquences (du moins si le temps est irréversible…). La démarche scientifique ne concerne donc que le “pourquoi” sans espace : la recherche “pure” ne recherche que les causes qui font que les choses sont comme elles sont, et pas autrement.

Par contre, la recherche “appliquée” et la technique poursuivent des buts : “pour quoi” optimiser des profils d’hydrofoils ? ce n’est pas parce que les équations de Navier-Stokes ont alors de plus jolies solutions, c’est .

Enfin, les petits enfants et les religieux ont ceci en commun qu’ils présupposent que tout a une : le monde est comme ça parce qu’il a été créé pour … (complétez en fonction de votre religion préférée).

Ce double sens du “pourquoi” est à mon humble avis une des sources majeures d’incompréhension, voire de conflit dans les discussions de sujets fondamentaux entre personnes de bonne foi. Voici donc ma bonne résolution 2009.23 : distinguer “pourquoi” et “pour quoi”. Et maintenant, je peux enfin réaliser la 2008.512 : écrire l’article “pourquoi je blogue”.

Références :

Note* : Une des questions que je me pose est de savoir pourquoi (cause…) les langues que je connais n’ont pas deux mots distincts pour ces questions distinctes, comme si les idées de cause et de but étaient intimement liés dans notre esprit. Est-ce différent dans d’autres langues ou cultures ? En japonais par exemple ? Quelqu’un sait ?

2009

Sat, 03 Jan 2009 00:00:00 +0000

photo de Môsieur J. sur flickr

En ces temps incertains, je voulais vous apporter quelques certitudes concernant 2009.

D’abord, 2009 sera l’Année Mondiale de l’Astronomie, . On a commencé très fort en observant la le 1er janvier avec la lunette de Yannick, 9 ans, mais je vous promets de continuer avec beaucoup d’articles sur le thème “on est peu de chose dans le vaste Univers”.

Ensuite 2009 sera . Ca fait 200 ans que l’antéchrist des cré(a)ti(on)nistes est né, et 150 ans que son “Origine des Espèces” ( ) explique ce genre de choses magnifiques autrement que par un délire du Créateur:

Guèpe "Fairy Fly" par Spike Walker, vainqueur 2008 du Concours "Olympus BioScapes Digital Imaging"

Sur ce thème “on est peu de chose, mais bien foutu quand même”, je vous recommande la lecture des blogs de mes éminents collègues biologistes du .

Côté Physique, j’ai une certitude et un espoir. La (quasi-)certitude, c’est de finir quelques articles sur la réversibilité du temps, la symétrie CPT, la supersymétrie et ce genre de trucs. Et l’espoir, c’est que parviendra à faire redémarrer sa machine en 2009 et à nous dessiner un boson de Higgs ou un morceau de matière noire.

En Maths, les nouvelles sont mauvaises. Peu de chances qu’un mathématicien obtienne le Prix Nobel d’Economie, comme c’était devenu une habitude ces dernières années… En plus, “2009” est loin d’être : ce nombre a au moins propriétés, dont peu sont intéressantes :

2009 et 9002 sont tous deux divisibles par 7. C’est peut être un détail pour vous, mais ça veut dire beaucoup pour ceux qui s’escriment sur les sélections pour les ;-)
le 2009 ème nombre premier, 14741 est palindromique.
C’est un : 2^2009 contient dans ses décimales qu (2**2009=58784291598041831640721059900297317581942666346941194264455308125479232583289360069460965699405121019824433389516158094000492490796188432969007685435732643092034554442399887360352654923898902974171610618912504957328187117386950842341026317332718773233103358237779148190179650358079135564562516081648810332848214481400042754868418296221651998157278605568219649390953792425227268163704976021381769156258409778685642966081035151287502869585844829824788935390157871063324138385197912084049961962094914858370754777898867719950514578646749211908564621201347904089822990746021295498658798312326238643788303040512 , merci Python)
En plus c’est un nombre méchant ( ). J’ai pas tout compris, mais il y a aussi du 666 là dessous.

Bref si j’étais numérologue, je dirais que 2009 est très mal barré. Mais même les matheux les plus purs sombrent dans la déprime : dans le dernier “Pour la Science”, Jean-Paul Delahays confirme avec “ ” que le poursuit ses ravages dans la logique, ébranlant les maths un peu comme Heisenberg a ébranlé la physique avec le principe d’incertitude.

A vous tous mes chers lecteurs je vous souhaite une excellente année 2009 pleine de bonheur, de santé et d’optimisme. Que la Flêche du Temps pointe dans cette direction ô combien désirable. Et si l’incertitude vous ronge, dites vous bien que grâce à Darwin, Gödel, Heisenberg et leurs nombreux disciples, nous échappons à l’ennui mortel d’un monde prévisible. Si Elisabeth Teissier avait raison, ça serait l’enfer.

La Nature du Temps

Wed, 24 Dec 2008 00:00:00 +0000

Malgré les fantastiques progrès de la physique depuis la théorie de la relativité et l’avènement de la mécanique quantique, le débat fait toujours rage autour de la question “qu’est-ce que le temps?”

L’ “institut des questions fondamentales en physique et cosmologie” a organisé un (en anglais…) sur ce thème. Les auteurs étaient invités à soumettre un article d’un niveau intermédiaire entre “Pour la Science” et “Science” ou “Nature”. Ce concours vise donc surtout les spécialistes de la physique théorique, option cosmologie, mécanique quantique et/ou thermodynamique, mais certains passionnés ont aussi soumis leurs idées. A noter que , un précurseur de la question “ ” est membre de la fondation fq(x).

C’est un succès : , les forums de discussion attachés à certains article sont très animés, et le public peut jusqu’au 1er janvier 2009 pour désigner la meilleure contribution.

La plupart des essais tentent de réconcilier les deux conceptions du temps fondamentalement différentes (déja esquissées dans “ ”):

l’ “ ”, ou théorie de l’Univers-Bloc, qui découle logiquement de la théorie de la relativité.
le “ ”, résultant d’une vision quantique du monde.

l’Univers-bloc

Dans la sa version la plus simplifiée, l’Univers-bloc ressemble à un “flipbook” :

Si on considère le “flipbook” comme un “univers” à 2 dimensions spatiales (où l’on dessine) + 1 temporelle (les pages qu’on feuillette) , on peut imaginer l’Univers-bloc comme ayant 3 dimensions spatiales,plus la fameuse 4ème dimension du temps. Le “présent” ne serait alors qu’une “tranche” à 3 dimensions traversant l’Univers selon l’axe du temps à la vitesse d’une seconde par seconde.

L’Univers-bloc est une solution de l’ , dans lequel au sens mathématique du terme. Ceci permet de très bien décrire la relativité, au point que Ken Wharton considère dans “ , que

L’univers-bloc est de loin le meilleur cadre (framework) pour les théories physiques, du fait que la relativité générale est simplement incompatible avec toute alternative

En effet, dans l’Univers-bloc, chaque point de l’Univers peut avoir son propre “présent”, défini par le “ du passé”, sur lequel se trouvent tous les objets que nous voyons à cet instant. Plus ces objets sont éloignés, plus ils mettent de temps à agir sur nous, et toutes les actions ou interactions qui surviennent ici et maintenant n’influenceront le futur qu’à l’intérieur du “cône de lumière du futur”. De ce fait, nous n’avons aucune idée de ce qu’est le “présent” sur la Galaxie d’Andromède depuis 2.5 millions d’années, et nous n’avons aucune façon de le savoir avant 2.5 millions d’années.

De plus, comme non seulement la théorie d’Albert, mais aussi de nombreuses expériences montrent que le temps ne s’écoule pas partout à la même vitesse, nous sommes amenés à imaginer que le passé et le futur sont aussi des notions “locales”, et que le seul moyen de rendre le passé d’un point cohérent avec le futur des autres est de considérer que tout “préexiste”.

Dans l’Univers-bloc, le passé existe encore et le futur existe déjà. Ils sont prédéfinis. L’Univers-bloc est déterministe, figé, et notre libre-arbitre est une magnifique illusion. Notons en passant que le n’est pas exclu dans l’Univers-bloc, mais il est limité à des particules “tournant en rond” sur de boucles figées, ce qui exclut toute possibilité de “modifier le passé”.

Outre une réalité difficile à accepter par les “animaux prétentieux” que nous sommes, l’Univers-bloc est totalement contradictoire avec la mécanique quantique, qui démontre par de très nombreuses expériences aussi que le hasard est fondamental en physique.

Le

Radicalement opposés à l’Univers-bloc, les “présentistes” soutiennent que seul le présent existe. L’univers est défini par un seul “état” que l’on peut imaginer comme un très grand vecteur contenant les positions, vitesses charge électrique etc. de toutes les particules de l’Univers. Les variations de ce vecteur selon les lois statistiques de la mécanique quantique définissent la “flèche du temps” qui pointe en direction d’un Univers plus probable à chaque instant, expliquant ainsi comment les phénomènes fondamentalement réversibles de la mécanique quantique produisent des phénomènes aussi irréversibles que la dilution d’un nuage de lait dans votre thé de Noël.

Le voyage dans le temps dans l’Univers présentiste est beaucoup plus délicat, voir impossible : il n’y a nulle part où aller car le vecteur d’état n’est “mémorisé” nulle part. En fait le présentisme pose la question même de l’existence du temps : que représente la variable t de nos cours de physique dans un monde sans passé ni futur ? A quoi bon se fatiguer à compter 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4 de l’état fondamental 6S½ de l’atome de césium 133 pour décréter qu’une seconde s’est écoulée, alors que le vecteur d’état n’en a rien à battre ?

C’est notamment le point de vue de Carlo Rovelli, professeur de physique à l’Université de Marseille dans “ ” selon qui

Dans la nature, il n’y a pas de variable préférentielle t pour un temps physique. Il n’y a pas d’états d’équilibre préferés ρo a priori. Plutôt, toutes les variables sont équivalentes; nous pouvons trouver le système dans un état arbitraire ρ ; si le système est dans un état ρ, alors une variable préférentielle est rendue célibataire (“singled out”) par l’état du système. C’est cette variable que nous appelons “temps”.

Essais de réconciliation

Peu de textes proposés défendent bec et ongles l’une ou l’autre position, et c’est une bonne nouvelle : chaque tendance reconnait des points forts dans l’autre et comprend la nécessité de proposer une vision du temps englobant les acquis des deux théories indestructibles de la physique moderne : la mécanique quantique et la relativité. Cet effort est très semblable (identique ?) à celui tentant d’unifier la gravitation aux autres forces “atomiques”. Je n’ai hélas pas eu le temps de lire en détail les dizaines d’articles que j’aurais souhaité étudier, mais voici déjà quelques mots sur ceux qui m’ont intéressé jusqu’ici :

Commençons par Sean Carroll, qui maintient l’excellent blog “ ” grâce auquel j’ai découvert ce concours et où se trouve notamment une Dans son essai, il il propose de considérer tout de même le temps explicitement dans l’univers présentiste ce qui permettrait, si j’ai bien compris car son article est tout de même très technique, de considérer la mécanique quantique comme une théorie “duale” de l’univers relativiste.
Cette idée de dualité se retrouve dans un article plus accessible, “ ” de Richard P. Dolan selon qui

Dans le modèle de l’espace-temps “ ”, il y a une dualité inhérente entre le concept “univers-bloc” du temps et notre sensation d’un temps qui s’écoule. Ces visions sont complémentaires dans le même sens que la nature corpusculaire et ondulatoire du photon. Alors que les lois de la physique voient l’univers-bloc, nous ne voyons que le temps qui s’écoule car nous somme faits du flux du temps.
Elliot McGucken aka “Dr. E” a intensivement utilisé les forums de pratiquement tous les autres articles pour promouvoir son propre essai baptisé " dont l’abstract est très attrayant :

Dans son manuscrit sur la relativité de 1912, Einstein n’a jamais dit que le temps est la 4ème dimension, mais il a plutôt écrit x4=i.c.t. 4ème dimension n’est pas le temps, mais i.c.t. Malgré ceci, des physiciens réputés égalent le temps et la 4ème dimension, conduisant à des paradoxes insolubles et des confusions sur la nature physique du temps car les physiciens projettent faussement des propriétés des 3 dimensions spatiales sur une dimension temporelle, arrivant à des concepts curieux comme le “temps gelé” ou “l’univers-bloc” dans lesquels le passé et le futur sont omni-présents, niant le libre arbitre tout en permettant des voyages temporels vers le passé, que des visiteurs venus du futurs doivent encore prouver. Commençant avec le postulat que le temps est un phénomène émergent, résultant d’une quatrième dimension en expansion par rapport aux dimensions spatiales à la vitesse c, divers phénomènes comme la relativité, la mécanique quantique et la mécanique statistique sont pris en compte.(…) La théorie présentée postule que la 4ème dimension se déplace indépendamment des 3 dimensions spatiales, ce qui distribue la localité et donne naissance au temps.

Dr. E. tente donc de découpler la relativité de la conception de l’Univers-bloc, en considérant l’Univers en expansion également dans la dimension imaginaire du temps. En gros il propose une cosmologie autorisant le présentisme, ce qui est très intéressant. Mais la démonstration de la compatibilité avec les théories physiques (relativité, quantique, thermodynamique) semble un peu courte, comme en témoigne une avalanche de commentaires.
A l’inverse, pour les défenseurs de l’Univers Bloc comme Ken Wharton dans “ , la mécanique quantique pourrait être reformulée dans l’Univers bloc.
Mark Stuckey suit une approche similaire dans ”. Il étend la notion d’espace-temps à l’espace-temps-matière et ajoute une notion de graphe relationnel à l’univers-bloc pour y intégrer la mécanique quantique.

De la théorie à la pratique

Tous ces articles sont bien théoriques… Seuls quelques auteurs ont suggéré des validations expérimentales possibles :

Dans “ ” Cristinel Stoica propose une expérience permettant de tester l’existence du libre arbitre, et donc de confirmer ou d’invalider l’Univers-bloc. Je n’ai encore pas tout compris…
“ ” de Franklin Potter prédit l’observation prochaine au LHC de quarks b’, qui prouveraient que les leptons et les quarks se déplacent sur une grille d’espace-temps discrète.
Dans “ ” by Kenneth M. Sasaki propose une expérience destinée à confirmer une version modernisée de la théorie de l’Ether, qui n’est donc toujours pas morte …

Conclusion

Cet article m’en a pris beaucoup, du temps. Initialement je voulais lire (et comprendre) tous les essais proposés, mais sans machine à remonter le temps je n’aurais rien publié avant la fin des votes. Donc n’hésitez pas à butiner aussi dans les essais que je ne mentionne pas ici et à faire part de vos découvertes dans les commentaires. Il y aura d’autres articles sur le temps bientôt sur Dr. Goulu car

soit c’est certain car nous vivons dans un Univers-Bloc et ils sont déjà écrits, il faut juste que le cône de lumière les éclaire …
soit la flèche du temps pointe dans la direction où l’entropie les force à sortir de mon cerveau à 37° pour les étaler sur un écran à 20° …

Ce qu'Einstein n'a jamais dit

Wed, 26 Nov 2008 00:00:00 +0000

L’autre jour, un titre de journal de boulevard a retenu mon attention : “Ce que Cécilia n’a jamais dit”. Merveilleux : un article entier sur ce qu’une célébrité n’a pas dit ! Ca laisse songeur … Puis Annick m’a expliqué que l’article est un interview ou elle révèle des choses qu’elle n’avait jamais dites avant. Ah! Trop facile… Je peux faire mieux!

Voici donc un article sur ce qu’Einstein n’a jamais dit, et ne dira jamais, mais qu’un grand nombre de personnes croient qu’il a dit.

Commençons par la pire “citation” d’Einstein:

L’ est une science en soi illuminatrice. J’ai appris beaucoup grâce à elle, et je lui dois beaucoup. Les connaissances géophysiques mettent en relief le pouvoir des étoiles et des planètes sur le destin terrestre. A son tour, en un certain sens, l’astrologie le renforce. C’est pourquoi c’est une espèce d’élixir de vie pour l’humanité .

Qui peut ne serait-ce qu’imaginer un fondateur de la physique moderne prononcer une telle stupidité ? Pourtant cette phrase figure dans la “thèse” d’Elisabeth Teissier, sans référence d’aucune sorte et personne n’a songé à demander au “docteur” de la vérifier. En fait, il s’agit d’une “citation” non seulement totalement bidon , , mais malhonnête. Ce qu’il a vraiment écrit sur l’astrologie, c’est :

Le lecteur est prié de noter les remarques sur l’astrologie. Elles démontrent que l’ennemi intérieur
\[chez Kepler\]
, vaincu et devenu inoffensif, n’était pas encore complètement mort.

Génial Albert qui définit la croyance comme “ennemi intérieur” du scientifique…

Une autre qui fait bien peur:

Si l’abeille disparaissait de la surface du globe, l’homme n’aurait plus que quatre années à vivre

à cette phrase attribuée à Albert sans aucune référence crédible. La aussi, il est peu probable qu’un scientifique sérieux ose une assertion aussi définitive à propos d’un sujet qui n’est pas le sien.

Il y a des citations plus inoffensives attribuées à Albert sans source avérée, comme :

Si les faits ne concordent pas avec la théorie, alors changez les faits

Remplir une feuille d’impôt est plus compliqué que la théorie de la relativité

et une ribambelle d’autres du même niveau.

D’autres “citations” sont des raccourcis compressés qui trahissent la pensée d’Einstein, comme

Croire en Dieu est un superstition enfantine

dont . Dans le même domaine :

Le Mal est l’absence de Dieu

est une récente, totalement inventée, mais qui circule partout sur le net…

Enfin beaucoup de phrases attribuées à Einstein sont très similaires à des citations réelles, mais dues à d’autres :

Tout doit être fait aussi simple que possible, mais pas plus simple

qui n’est qu’une formulation du

Deux choses m’inspirent crainte et respect : le ciel étoilé et l’univers moral à l’intérieur de moi

qui est du à Emmanuel Kant, environ 150 ans plus tôt.

La seule chose qui interfère avec mon apprentissage est mon éducation.

Ca c’est de Mark Twain, et enfin :

Si vous ne pouvez expliquer un concept à un enfant de six ans, c’est que vous ne le comprenez pas complètement

est parfois attribué aussi à Richard Feynman (ça aurait pu être lui), mais on trouve une phrase très similaire dans le roman “le berceau du chat” de Kurt Vonnegut

Et pour clore ce petit survol de ce qu’Einstein n’a jamais dit, voilà ce qu’il a entendu de la part de Charlie Chaplin :

Moi, on m’acclame parce que tout le monde me comprend et vous, on vous acclame parce que personne ne vous comprend.

et enfin , la prochaine fois que vous verrez une Vérité Suprême signée Albert Einstein, rappelez-vous de cet aveu de

J’aime citer Einstein. Vous savez pourquoi ? Parce que personne n’ose vous contredire.

références:

Jean-Paul Krivine “ ”, SPS n° 250, décembre 2001
Denis Hamel “ ”, Le Québec sceptique, Numéro 57
préface de “Johannes Kepler: Life and Letters”, Carola Baumgardt, New York, Philosophical Library, 1951.
(ajoutée le 3.12.2013) Kurt Vonnegut (1972). Le Berceau du chat. Seuil. : la phrase exacte est “Le Dr Hoenikker disait volontiers qu’un scientifique incapable d’expliquer ce qu’il fait à un enfant de huit ans est un charlatan.”

Sources:

(ajoutée le 7.1.2013) :

Le Problème à N corps

Sun, 16 Nov 2008 00:00:00 +0000

Le “problème à N corps” consiste à déterminer le mouvement de N masses sous l’effet des forces d’attraction gravitationnelles entre elles.

Pour N=2, Newton savait déjà que les décrivent des ellipses autour de leur centre de gravité commun.

Pour N=3, : une toute petite différence dans les positions et vitesses initiales des corps pouvait causer de très importantes différences dans la trajectoire des corps. Cependant, malgré ce que beaucoup croient, il existe une solution analytique au problème des trois corps découverte en 1909 par . Elle n’est cependant pas utilisable en pratique pour des calculs.

Pour plus de 3 corps, il n’existe pas de solution analytique. Ceci signifie entre autres qu’il n’est pas possible de démontrer la stabilité d’un système avec quelques corps, comme le Système Solaire par exemple. Des mathématiciens comme ou s’y sont cassés les dents : rien ne prouve que les planètes suivront toujours leurs orbites actuelles dans quelques centaines de millions d’années. Encore moins qu’un astéroïde viennent percuter notre belle planète beaucoup plus tôt.

Simulation du Système Solaire sur Univers Sandbox, N~20

Il est aujourd’hui facile de simuler quelques millions d’années d’évolution du Système Solaire sur un PC, par exemple avec , le chouette programme dont j’ai . Comme on connait avec une très grande précision la position, la vitesse et la masse des planètes et de leurs principaux satellites, on estime que l’on peut calculer leur position dans 5 millions d’années à 150m près. Pour arriver à cette précision, mais aussi tout simplement pour réaliser une simulation réaliste, il faut tout particulièrement veiller à la utilisée, pour garantir la conservation de l’énergie totale du système. Selon , la méthode de donne les meilleurs résultats.

D’autre part, pour chacun des N corps, il faut calculer les N-1 forces exercées par les autres corps. Au total, il faudra calculer

\[N.(N-1)\]

/2 forces (le /2 vient du fait qu’il suffit de ne calculer qu’une fois la force entre deux corps). On dit que la complexité est O(N²) : il faut effectuer un nombre d’opérations proportionnel au carré de N. Pour quelques dizaines de corps, ça ne pose aucun problème, mais si l’on veut simuler des galaxies ou même la collision de galaxies avec N=1'000'000, on se retrouve avec mille milliards de forces à évaluer, ce qui nécessite beaucoup de temps de calcul.

Simulation de la future collision de la Voie Lactée et d’Andromède, N=100'000'000

On pourrait se dire qu’une petite étoile à un bout de la galaxie n’attire pratiquement pas une autre petite étoile très distante, mais négliger cette force n’est pas une bonne idée. D’une part, l’énergie totale du système ne serait plus conservée, et d’autre part il faudrait trouver un critère permettant de savoir quelles forces sont négligeables, sans les calculer.

ont proposé en 1986 un algorithme dont la complexité est O(N.log N). Pour N=1'000'000, il n’y a environ que 20'000'000 de forces à évaluer, ce qui rend le calcul possible. L’algorithme consiste à diviser l’espace en une structure arborescente appelée et à y répartir les corps. On ne calcule les forces qu’entre les corps situé dans la même zone de l’octree, puis l’algorithme calcule les interactions entre les zones. Reste une difficulté : en se déplaçant, les corps changent de zone, et l’algorithme nécessite d’adapter l’octree de l’adapter à la distribution des corps.

interaction de 2 amas de 50 galaxies. N=160'000

Dès 1987, a développé un algorithme baptisé “ ” (FMM), dont la complexité est O(N) seulement, et qui ne nécessite pas d’adaptation de la division de l’espace utilisée. Il est assez facile d’ , mais en 3D l’interaction entre zones est beaucoup plus complexe.

La FMM est considérée par certains comme l’un des algorithmes les plus importants du XXième siècle, car il peut être appliqué à des problèmes beaucoup plus généraux que les N corps, comme certains problèmes de ou de . Inutile de dire que je vais regarder ça de plus près …

Références:

, le logiciel développé par Barnes et Hut, site avec énormément de liens sur le domaine
Dossier “ ” sur AstroSurf
sur la Wikipedia
à Berkeley
: code VPython
sur Wikipedia
Guy Blelloch and Girija Narlikar “ ” Parallel Algorithms. Series in Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science, Volume 30, 1997.
, une librairie de simulation N corps parallélisée sur GPU (processeur graphique)
: comparaisons et implémentation sur super ordinateurs

Logiciels N corps sur PC:

: le plus beau et le plus fun
: utilise l’alogrithme de Barnes Hut
, un peu ancien

Très très très grands nombres

Tue, 04 Nov 2008 00:00:00 +0000

Quel est le plus grand nombre entier que vous pouvez exprimer ? neuf milliards de milliards de milliards de (répéter quelques fois) milliards ? C’est un bon début, mais chaque “milliards de” n’ajoute que 9 zéros au nombre mais vous coute 12 lettres. Cherchez plus grand et plus court, disons en 5 caractères maximum.

99^{99, où ^ signifie “à la puissance”, est déjà mieux : ça donne un nombre de 197 chiffres. Mais on peut faire beaucoup mieux : 9}9^9 donne un nombre monstrueux

\[_à condition de considérer que 9^9^9 signifie 9^(9^9) et non (9^9)^9_ \]

de 387'420'489 chiffres

( J’ai trouvé une merveilleuse démonstration de cette proposition. Mais la marge est trop étroite pour la contenir. DrG et )

A priori, de tels nombres n’ont aucune utilité : ils sont beaucoup mais pourraient être intéressants tout de même :

Le problème avec les entiers est que nous avons seulement examiné les plus petits. Il se pourrait que les choses les plus extraordinaires arrivent pour des entiers réellement grands, ceux que l’on ne peut appréhender ou qu’on n’a simplement pas commencé à concevoir de manière très précise

Ces mots sont de , le mathématicien détenant le record du plus grand nombre entier utilisé dans une démonstration mathématique, le . C’est la plus petite solution connue d’un problème apparemment simple, mais ce nombre est si extraordinairement grand qu’un ordinateur de la taille de l’Univers n’arriverait pas à le stocker en mémoire. Pourtant il figure (presque) en noir sur blanc dans la démonstration de Graham, qui utilise une notation mathématique adaptée.

Les “ ” consistent à généraliser la progression entre les opérateurs considérés comme des itérations :

l’addition a+b est équivalente à b incrémentations : a+b=a+1+1+…+1+1 avec b “+1”
la multiplication a.b est équivalente à b additions : a.b=a+a+ … +a avec b “a”
l’élévation à la puissance a^{b est équivalente à b multiplications : a}b=a.a. …a avec b “a”
ensuite, Knuth définit l’opérateur ↑↑ ainsi : a↑↑b est équivalent à b élévations successives à la puissance a : a↑↑b=a^aa…^{a, avec b-1 “^{a”. Avec cette notation, notre 9}9}9 se note 9↑↑2, un nombre minuscule à côté de 9↑↑9, lui même ridicule comparé à 9↑↑99 qui tient en 5 caractères aussi …
On peut continuer en définissant a↑↑↑b = a↑↑a↑↑a↑↑…↑↑a avec b-1 “↑↑a”. Cet opérateur permet d’écrire les 5 caractères 9↑↑↑9, un nombre absolument titanesque. (qui arrivera à déterminer sa taille ?)
Et évidemment, on peut continuer ainsi à l’infini en ajoutant des flèches, ou plus simplement définir un opérateur généralisé ↑n ainsi:

Outre sa beauté, cette généralisation des opérateurs mathématiques courants semble redoutablement puissante pour écrire de très très grands nombres.

Pourtant, nos amis mathématiciens ont éprouvé le besoin de manipuler des nombres encore plus grands de façon encore plus compacte et ont inventé la :

la chaîne notée a→b→n est équivalente à a↑nb. Par exemple, notre 9⁹9 se note 9→9→2. Donc avec 5 caractères toujours, on peut écrire 9→9→9, un nombre colossalement plus grand.
pour n=1, on ne note pas le 3ème terme de la chaîne et on retrouve l’exponentiation usuelle : 9→9=9^9
mais on peut aussi allonger la chaîne. Les chaines de longueur 4 ou plus permettent de manipuler des nombres encore plus grands à l’aide règles bien définies.

Concluons en revenant au . Il est défini comme le 64ème élément de la suite

4, 3↑↑↑↑3,3↑(3↑↑↑↑3)3, 3↑s33,…, 3↑s(n-1)3, … dans laquelle chaque élément donne le nombre de flèches dans l’élément suivant. Le 64ème élément a des milliards de milliards … de milliards de flèches. On ne sait pas directement l’écrire en chaîne de Conway, mais on sait que G est compris entre 3→3→64→2 < G < 3→3→65→2

Plutôt compact pour des nombres qui n’ont pas beaucoup de chiffres à envier à l’infini …

sources :

sur le Blog à Maths
sur Wikipedia
sur Wikipedia

Voyage au coeur d'un trou noir

Thu, 09 Oct 2008 00:00:00 +0000

Alain Riazuelo est astrophysicien à Paris et il a eu l’excellente idée (et les moyens) de simuler ce qu’un observateur verrait en s’approchant d’un trou noir, puis en plongeant dedans. Ainsi est né le film “Voyage au coeur d’un trou noir” dont voici un petit extrait :

La simulation est d’excellente qualité visuelle, la seule critique que je me permet d’émettre concerne le réalisme : les trous noirs tournent, et même très vite, ce qui engendre des effets qui ne sont pas représentés dans cette simulation. De plus, ils sont souvent entourés d’un disque d’accrétion et d’autres phénomènes très violents qui seraient très intéressant de visualiser, peut-être dans une suite (Le retour de la vengeance du trou noir …)

Le commentaire du film est très didactique, comme on le constate dès le début visible . Au total, il dure 38 minutes et il est disponible sur un DVD à prix très modique (3€90) auprès de Sciences et Avenir ( )

Liens:

sa donnée au Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules en novembre 2007 (pdf, 34 Mo).

Dimensions

Sun, 05 Oct 2008 00:00:00 +0000

" " est un film sur la géométrie et en particulier sur la notion clé de dimension.

Diffusé sous licence “Creative Commons” et donc disponible gratuitement, vous pouvez soit le soit le regarder directement .

“ ” est divisé en 9 chapitres permettant d’aborder progressivement des notions de plus en plus avancées.

Ca avec la cartographie et la notion de projection : comment représenter la sphère terrestre sur un plan
On avec Escher, artiste géomètre ( ) et , qui permet d’illustrer la notion de dimension supérieure en décrivant ce que verraient des êtres à 2 dimensions si un objet à 3 dimensions traversait leur univers.
Les chapitres 3 et 4 présentent la 4ème dimension d’une façon plus complète et mieux illustrée que . J’y ai surtout appris l’existence d’un illustre compatriote de plus : et découvert la puissance insoupçonnée de la projection stéréographique.
Les nombres complexes font l’objet des , peu intéressants si vous maitrisez déjà le sujet. Dans ce cas sautez au milieu du chapitre 6 ou on présente les transformations, puis la “dynamique holomorphe” qui donne naissance aux célèbres fractales de Julia et Mandelbrot, entre autres.
Les présentent quelques notions de topologie, dont la fibration de Hopf. Là par contre, le contenu est très dense, il faudra que je revoie ce sujet au ralenti pour pouvoir prétendre avoir tout compris… Heureusement, j’ai pu me raccrocher aux et aux
Le est un peu particulier : il traite de la preuve en mathématiques et démontre de façon illustrée mais rigoureuse la propriété essentielle de la projection stéréographique : elle transforme un cercle tracé sur la sphère, qui ne passe pas par le pôle nord en un cercle tracé dans le plan tangent au pôle sud.

“ ” est un film très instructif et bien fait, à voir pour réviser vos bases de géométrie ou pour les développer un peu.

Pourboires et cycle menstruel

Fri, 03 Oct 2008 00:00:00 +0000

Comme cette année à lister les lauréats du prix igNobel 2008, je me contente de traduire en français pour vous l’abstract de l’article “Effets du cycle ovulatoire sur les pourboires des strip-teaseuses: une preuve économique de l’œstrus humain ?” lauréat en “économie” :

\[altmetric doi="10.1016/j.evolhumbehav.2007.06.002" float="right"\]

Geoffrey Miller, Joshua M. Tybur, & Brent D. Jordanie (2007). Ovulatory cycle effects on tip earnings by lap dancers:economic evidence for human estrus? Evolution and Human Behaviour, 28 (6), 375-381 DOI:

"strip-tease" par puss-in-boots sur flickr

Pour voir si vraiment l’ a été «perdu» au cours de l’évolution humaine (comme des chercheurs le prétendent souvent), nous avons examiné les effets du cycle ovulatoire sur les pourboires de strip-teaseuses professionnelles travaillant en night-clubs.

Dix-huit danseuses ont enregistré leurs périodes menstruelles, heures de travail, et pourboires pendant 60 jours sur le site Web de l’étude. Une analyse statistique par modèle mixte (? mixed-model ?) de 296 périodes de travail (soit environ 5300 danses) a montré une interaction entre la phase du cycle et l’utilisation de contraception hormonale.

Les participantes avec un cycle naturel gagnent environ US$ 335 sur 5h au cours de l'œstrus, US$ 260 sur 5h au cours de la phase lutéale, et US$ 185 sur 5h pendant les menstruations. En revanche, les participants utilisant la pilule contraceptive ne présentaient aucun pic de gains.

Ces résultats constituent la première preuve directe économique de l’existence et l’importance de l’œstrus chez la femme contemporaine, dans le cadre du monde du travail. Ces résultats ont des implications claires pour l’évolution humaine, la sexualité, et l’économie.

Mots-clés: oestrus, sexualité féminine, économie comportementale, industries de services sexuels, la contraception hormonale

C’est pas beau la science ?

Anti Spore

Thu, 25 Sep 2008 00:00:00 +0000

est un blog qui a fait trembler la blogosphère en 3 jours avec trois poignées d’articles sur le thème “Résister à la guerre d’Electronic Arts contre le créationnisme”. Antispore combat la diffusion de , un jeu accusé d’enseigner lâchement la théorie de l’évolution aux enfants, tout en les exposant à la nudité de , entre autres perversions.

Les 18 articles publiés en 3 jours sur AntiSpore ont suscité plus de 6000 commentaires allant des insultes au soutien total… Jusqu’à la parution de l’article (Comprenez mes croyances SVP) qui se terminait par cet étrange paragraphe (traduit pour vous):

Mais la Bible nous enseigne que Dieu n’en avait pas fini avec l’homme. Mais nous étions Sa création et Il parla ainsi à Noé dans Genèse 8:21-27 après le Déluge:

21. Le Seigneur huma les odeurs plaisantes et dit en son coeur “Plus jamais je ne maudirai la terre à cause de l’homme, même si chaque tendance de son coeur est mauvaise depuis son enfance. Et jamais je ne vous abandonnerai"
22. “Et jamais je ne vous abandonnerai.”
23.”Jamais je ne fuirai et ne vous abandonnerai_.”_
24. “Jamais je ne vous ferai pleurer”
25. “Jamais je ne vous dirai au revoir.”
26. “Jamais je ne vous mentirai ni ne vous heurterai.”
27.”Ne croyez jamais ce que vous lisez sur Internet. Il y aura toujours des cas relevant de la Loi de Poe.”

:-) c’était donc un canular très bien fait, dont la genèse (sans G majuscule…) est décrite dans la “ ”.

Reste à savoir ce qu’est la “Loi de Poe” dont nous parle le “Seigneur”. Je n’ai pas trouvé sa formulation en français, mais en traduisant de l’ ça donne:

Sans un smiley clignant de l’oeil ou un autre signe flagrant d’humour, il est impossible de créer une parodie de fondamentalisme religieux que quelqu’un ne prendra pas au sérieux.

Cette “Loi” est dérivée d’un principe du théologien Harry Lee Poe, un cousin of Edgar Allan Poe, qui proposa aux évangélistes de sélectionner les passages bibliques en fonction du public considéré. Oui, c’est encore très utilisé…

Palindrome de 196

Sun, 14 Sep 2008 00:00:00 +0000

palindrome par puja (flickr)

Prenons un nombre au hasard : 1729. Ecrivons-le à l’envers : 9271 et additionnons les deux nombres : 1729+9271=11000. Recommençons avec ce nombre : 11000+00011 = 11011.

Ce nombre est égal à lui même écrit à l’envers, c’est un nombre , comme le mot “radar” ou la phrase “élu par cette crapule” si on ne tient pas compte des espaces, ou encore “ ”, un texte de 5566 lettres écrit par Georges Perec en 1969.

Tiens, refaisons le calcul avec 1969 pour voir : 1969+9691 = 11660 11660+06611 = 18271 18271+17281 = 35552 35552+25553 = 61105 61105+50116 = 111221 111221+122111 = 23332 : palindrome !

Bizarre n’est-ce pas ? En fait on peut prendre n’importe quel nombre de départ, et la séquence d’opérations arrive inévitablement à un nombre palindrome en un nombre fini d’itérations. C’est du moins ce que l’on , car il y a deux problèmes :

nos amis mathématiciens n’ont aucune idée de la raison qui fait que ça marche, entre autre parce que “écrire un nombre en base 10 à l’envers” n’a pas de signification mathématique simple.
il y a un gros hic. Si on commence avec 196, on n’arrive pas à un palindrome même après 300 millions d’itérations…

196 est le plus petit des “ ” (en l’honneur de Cheryl, la petite amie du matheux qui a proposé cette propriété) : les nombres qui n’aboutissent apparemment pas à un palindrome … se trouvent évidemment , mais aussi quelques autres.

Ce qui est intéressant aussi, c’est la distribution du nombre d’itérations : très souvent, on atteint le palindrome en quelques étapes, même pour de très grands nombres, mais quelques rares nombres demandent quelques étapes de plus

Par exemple pour les nombres de 1 à 99, on arrive à un palindrome en 4 itérations ou moins pour 98 nombres, 79 et 97 ont besoin de 6 itérations, mais 89 et 98 nécessitent 24 itérations.

Pour les nombres de 1 à 999, 929 atteignent le palindrome en 6 itérations ou moins, 13 sont des nombres de Lychrel et les 57 restant ont besoin de moins de 24 étapes : 89 et 98 sont toujours les plus gourmands en itérations

Poussons jusqu’à 10'000 : à part les 249 (edit du 6.1.14 : et non 246) nombres de Lychrel, il n’y a toujours pas d’autre nombre que 89 et 98 qui nécessite plus de 24 itérations.

La quête du “ ” a commencé par ces résultats :

Nombre	Iterations	Palindrome
10911 147996 150296 1000689 1005744 1017501 7008899 9008299	55 58 64 78 79 80 82 96	4668731596684224866951378664 8834453324841674761484233544388 682049569465550121055564965940286 796589884324966945646549669423488985697 796589884324966945646549669423488985697 14674443960143265333356234106934447641 68586378655656964999946965655687368586 555458774083726674580862268085476627380477854555

le record du monde actuel (2008) date de 2005 et concerne le nombre 1'186'060'307'891'929'990, qui produit un palindrome de 119 chiffres après 162 itérations.

On voit que le nombre maximal d’itérations requises n’augmente que très lentement, ce qui rend les nombres de Lychrel encore plus intriguants et exceptionnels.

A propos : j’ai commencé cet article par est peu intéressant : 1548+8451 = 9999. Ou alors, 30 ans plus tard, je viens de découvrir une nouvelle propriété de ce nombre …

Références:

pour le calcul de palindromes
sur MathWorld

Les trous noirs : des moteurs de l'Univers ?

Sat, 06 Sep 2008 00:00:00 +0000

Dans l’imaginaire collectif alimenté par les mauvais films de SF, les trous noirs sont des monstres qui avalent tout ce qui les entoure. En fait, ils recyclent, transforment et éjectent probablement beaucoup plus de matière qu’ils n’en absorbent.

Rappelons tout d’abord que les trous noirs sont des “astres” tellement massifs que même la lumière ne peut s’en échapper. Il en a trois familles:

les trous noirs stellaires, formés à la fin de la vie d’une étoile massive. Ils pèsent comme plusieurs soleils
les trous noirs “supermassifs” qui siègent au centre de la plupart des galaxies, voire toutes .
c’est tout. Les minis trous noirs qui n’existent pas ;-)

Concentrons-nous sur les premiers en supposant que d’un coup de baguette magique, le Soleil se transforme en trou noir là, maintenant, sous nos yeux ébahis. Ca ne peut pas arriver, mais imaginons. Que se passerait-il ?

Evidemment, il ne brillerait plus, et ce serait bien ennuyeux. Mais la bonne nouvelle c’est qu’il n’avalerait pas la Terre, car sa masse serait toujours la même, simplement il ne serait plus qu’un point au centre du Soleil actuel. Sa force d’attraction resterait pratiquement la même, donc la Terre, Mars, Vénus et toutes les autres planètes continueraient gentiment de lui tourner autour sur leurs orbites respectives.

Pas un désintégrateur

Qu’est-ce qui pourrait tomber dans le trou noir alors ? Pas grand chose. Actuellement le Soleil a un diamètre de 1.4 millions de kilomètres et il arrive assez fréquemment qu’une comète, un astéroïde ou des petits cailloux se vaporisent en l’approchant de trop près. Mais une fois “trounoirisé”, il faudrait que ces projectiles arrivent tout droit dans une cible de moins de 10 km de diamètre pour être agglomérés au trou noir : aucune chance.

En réalité c’est plus compliqué. Plus haut, j’ai dit que la force d’attraction resterait “pratiquement” la même, parce qu’en passant d’un diamètre de 1.4 millions de kilomètres à moins de 10 km, la rotation du Soleil accélèrerait monstreusement, et c’est un euphémisme. Au lieu d’une rotation en 26 jours, le Soleil trounoirisé pirouetterait plusieurs centaines de fois par seconde, devenant une sorte de fraise de dentiste stellaire, enroulant littéralement l’espace alentour :

Donc pour tomber dans le trou noir, la matière doit arriver “tout droit à côté”, selon des géodésiques comme celle tracée en rouge sur la figure. Un petit écart et la matière, sera éjectée à une vitesse prodigieuse sur une orbite totalement aberrante selon les lois de la mécanique classique. Mais au passage, elle sera broyée menu par les “forces de marée”.

Générateurs de gaz

A 100 km de notre trou noir, la force d’attraction est titanesque : 13 milliards de Newtons sur une masse de 1kg ! de quoi l’accélérer 0 à 100 km/h en 2 milliardièmes de secondes, et à près de la vitesse de la lumière en 23 millièmes de seconde chrono. Mais 1 mètre plus loin, à 100.001 km, l’attraction est inférieure de 265 KN. Donc une barre d’acier trempé qui passerait par inadvertance à une distance relativement confortable du trou noir serait étirée et transformée en kilomètres de fil à couper le beurre en une milliseconde, et en atomes de fers relativistes une fraction de seconde plus tard.

Les choses deviennent plus intéressantes si un trou noir traverse un nuage de gaz : là, en tombant en spirale vers le trou noir, les atomes accélérés à des vitesses fantastiques vont s’entrechoquer, se freiner mutuellement dans un plasma visqueux qui tourne autour du trou en formant un “disque d’accrétion”. Ce sont ces disques d’accrétion, très lumineux particulièrement dans les rayons X, qui permettent de détecter directement les trous noirs.

Petit à petit, comme l’eau de la baignoire qui se vide, la matière du disque d’accrétion devrait tomber peu à peu dans le trou. Mais une fois encore, ce n’est pas si simple.

D’abord, les étoiles ont des champs magnétiques, et lorsqu’une étoile s’effondre, son champ devient incroyablement puissant et forme une sorte dynamo qui éjecte dans l’espace des de gaz par ses pôles nord et sud. Les trous noirs supermassifs émettent ainsi de la matière à des distances prodigieuses, recyclant de la matière depuis le centre des galaxies vers leur périphérie, comme on le voit bien sur les clichés récents de

Générateurs d’étoiles

D’autre part, selon des simulations récentes, des grumeaux peuvent se former en bordure des disques d’accrétion et se retrouver éjectés, formant des étoiles massives, qui ne vivent pas très longtemps

Bien sur, une simulation peut être tès jolie mais simuler des phénomènes inexistants, mais là ça tombe plutôt bien : autour du centre de la galaxie d’Andromède toute proche, on a détecté un anneau d’étoiles massives jeunes, et autour du centre de notre propre Galaxie aussi, il y a beaucoup plus d’étoiles jeunes que la normale….

Conclusion

En quelques années, on est passés de l’idée étonnante qu’il pouvait peut-être y avoir des trous noirs au centre de quelques galaxies à celle que les galaxies se sont probablement formées autour des trous noirs supermassifs. Désormais, ces objets fascinants apparaissent comme des moteurs de l’univers d’une puissance fantastique, bien plus recycleurs qu’aspirateurs.

Références

Rachel Courtland “ ”, NewScientist.com, 21 August 2008
I. A. Bonnell, W. K. M. Rice “Star Formation Around Supermassive Black Holes”, Science 22 Aug 2008: Vol. 321, Issue 5892, pp. 1060-1062 DOI:
David L Chandler “ ”, NewScientist.com 20 September 2005
Didier Jamet “ ”, Ciel des hommes, 29-01-2002
Jonathan Ferreira “ ”, cours de Magistère et Maîtrise de Physique, OBSERVATOIRE DE GRENOBLE, LABORATOIRE D’ASTROPHYSIQUE, UNIVERSITE JOSEPH FOURIER, Novembre 2000

Monstre de Spaghetti Galactique

Sat, 23 Aug 2008 00:00:00 +0000

NGC 1275 est la galaxie spirale bleue que vous distinguez au centre de cette photo prise par le télescope spatial Hubble. Les filaments rouges mesurent chacun dans les 20'000 années-lumières de long et 200 de diamètre, et contiennent chacun environ 1 million de masses solaires de gaz tellement chaud (des millions de degrés) qu’il émet des rayons X.

La grande question était de savoir ce qui émet ces jets, les chauffe et maintient dans ces formes tentaculaires qui les empêche de retomber sur la galaxie.

Une équipe de l’Université de Cambridge a montré que c’est le trou noir supermassif au centre de NGC 1275 qui la matière qui s’approche trop non pas sous forme de , mais sous forme de “bulles” qui sont ensuite déformées et maintenues sous forme de filaments par les champs magnétiques du trou noir.

Mais tant de puissance et de beauté font que certains entrevoient une ..

sources : et

Suites, Courbes et Théories

Sat, 23 Aug 2008 00:00:00 +0000

(une des bannières du Guardian. A utiliser sans modération. Cliquer pour plus)

Si je vous dis “quel nombre vient après 1,2,3, ?” vous allez certainement dire immédiatement “4”.

Si je vous dis réponds “non, c’est 5. Quel est le suivant ?” vous allez probablement penser aux nombres premiers et me dire “7” (oubliant au passage que 1 n’est pas considéré comme premier, alors qu’il pourrait l’être pusiqu’il ne se divise que par 1 et par lui-même…)

Et là si je vous dis “non, le suivant est 8. Et celui d’après ?” vous allez peut-être vous rappeler de la , dans laquelle chaque nombre est la suite des deux précédents : 1,2,3,5,8 et donc proposer 13 comme nombre suivant. Si je voulais pousser le bouchon, je pourrais et dont beaucoup continuent avec un autre nombre que 13, et répéter l’expérience encore plusieurs fois.

Le point essentiel est qu’il existe une infinité de courbes distinctes passant par des points donnés. Ce qui distingue ces courbes, c’est les points qui ne sont pas donnés, ou pas encore. Ceci est hyper important et super fondamental, rappelez-vous toujours de ça. Par exemple lorsque des financiers vous proposent des placements en vous montrant les belles courbes croissantes de leurs rendements sur les X dernières années, vous les projetez mentalement dans le futur, au risque de vous faire avoir comme ci-dessus.

Ce même principe peut être appliqué aux théories scientifiques. Je me restreins ci-dessous à la physique, mais le raisonnement me semble fondamental dans la démarche scientifique en général.

Si on prend tous les résultats de toutes les expériences scientifiques réalisées depuis Archimède dans sa baignoire jusqu’aux dernières photos de Hubble en passant par la pomme de Newton et l’éclipse d’Einstein et qu’on réduit ces résultats à des nombres* que l’on alignerait sur l’axe du temps, les théories scientifiques proposées pour expliquer les phénomènes observés correspondent à des courbes passant par certains de ces points :

celles qui ne passent que par un seul point sont des idées qui ont mal tourné, genre “comme les oiseaux qui volent ont des plumes” (1 fait expérimental) “si je me colle des plumes et que je saute d’une tour, je vais voler … “. La courbe ne passe pas par le point prévu mais par un autre : “sauter d’une tour avec ou sans plumes fait très mal”.
celles qui passent par quelques points, mais plus du tout par les suivants, comme la et bien d’autres.
celles qui passent par beaucoup de points, et juste à côté de certains autres, comme la gravitation de Newton qui décrit parfaitement la plupart des phénomènes de la mécanique terrestre et céleste, mais est juste un peu fausse pour tout ce qui est très lourd ou va très vite, et très faux pour les petites particules.
celles qui passent par au moins la moitié de tous les points connus. La mécanique quantique et la relativité couvrent chacune une bonne moitié de la physique actuelle, avec des points de contact toujours plus nombreux.
les “ ”, qui passent par tous les points mesurés par la physique. C’est beaucoup plus facile que ce qu’on croit car rappelez-vous, il y en a en principe une infinité, parmi lesquelles :
- la
- la
- la
- la
- la
- la théorie de
- les
- les
- Dieu a créé l’Univers il y a 5000 ans (ou 5 minutes selon une autre théorie) en faisant tout pour qu’on croie que l’Univers a surgi du Big Bang il y a 13 milliards d’années.
- le , légère variante de la précédente.
- et encore beaucoup d’autres

Avant de hurler parce que j’ai osé les mettre toutes à égalité, lisez bien la suite. Certaines de ces théories font des courbes bien lisses et cohérentes, d’autres font des acrobaties et assènent des postulats pour coller à certains points, mais leurs adhérents sont inattaquables : ils ont réponse à tout puisque leur théorie correspond à la perfection à tout ce qui a été observé jusqu’ici.

Le seul moyen de les distinguer, c’est sur les résultats qu’elles prédisent au sujet d’expériences qui n’ont pas encore été réalisées. La gravitation de Newton, la relativité et la mécanique quantique sont des théories extraordinairement fortes pas parce qu’elles collaient aux mesures, mais parce qu’elles se sont révélées capables de correspondre aux expériences menées pendant des decennies après leur formulation.

En reprenant les théories de tout ci-dessus, certaines jouent le jeu scientifique et sont prêtes à être validées ou invalidées prochainement au CERN ou ailleurs. Celles qui postulent un avant-Big Bang ou des univers parallèles sont invérifiables à très long terme, voire définitivement. D’autres nécessitent l’expérience de la mort pour une ultime vérification, mais au moins on saura (ou pas…).

Mais la palme de la démarche anti scientifique revient probablement plus aux qu’aux cré(a)ti(on)nistes : en gros ils exigent de ne surtout pas faire d’expérience qui leur donnerait raison, car elle provoquerait une catastrophe définitive. Et évidemment, ils ne proposent pas d’autre expérience permettant de valider leur théorie sans danger. Ca c’est du courage.

*Note : il y a plusieurs manières de faire. On peut faire un “checksum” genre CRC-32 du compte rendu de leurs expériences, ou faire un très grand nombre binaire en mettant toutes les informations à la suite etc.

Naissance des étoiles et mécanique des fluides

Fri, 22 Aug 2008 00:00:00 +0000

Les méandres de la science et l’interconnexion des domaines me laissent souvent pantois. Hier soir par exemple, je m’intéressais à la simulation (qualitative) d’écoulement des fluides, .

La méthode utilisée ne se base pas sur l’intégration des ; la “ ” (SPH) divise le fluide en sphères qui se déplacent et se modifient en fonction de leurs voisines les plus proches. Et ceci a visiblement donné une idée à , chercheur en astrophysique à l’Université d’Exeter : la SPH ressemble drôlement à la résolution du , très utilisée pour simuler la trajectoire de nombreux corps célestes…

Mais en plus de simuler un amas d’étoiles qui se tournent autour, la SPH permet de représenter le gaz qu’elles dispersent dans l’espace en se frôlant, et qui en se re-condensant forme de nouvelles étoiles au sein de magnifiques nébuleuses:

Matthew Bate a même simulé la formation d’un amas d’étoiles à partir d’un nuage de gaz initial presque homogène:

Une telle simulation a tout de même nécessité plus de 1000h de calcul à 64 CPUs, donc ce n’est pas encore tout à fait du temps réel, mais ..

Cassini

Sat, 16 Aug 2008 00:00:00 +0000

Voici 4 ans que la sonde Cassini orbite autour de Saturne, nous envoyant une moisson de superbes images et mesures sur les nombreuses lunes orbitant autour de la planète aux anneaux. A l’occasion de cet anniversaire le Jet Propulsion Lab a sorti retraçant cette magnifique aventure ;

Eclairs au ralenti

Sat, 16 Aug 2008 00:00:00 +0000

Grâce à , je viens de voir “ ”, un court reportage de Science Friday (SciFri pour les intimes) consacré à la foudre. Le passage le plus intéressant et spectaculaire concerne les travaux de Tom A. Warner de , qui est parvenu à faire des montrant en particulier les “précurseurs” de la foudre :

les précurseurs ionisent l’air en établissant des canaux ou la résistance électrique est plus faible. Ils se promènent aléatoirement, à environ 200km/s. Le premier qui touche le sol établit le canal principal ou la va se produire presque instantanément.

je me demande si la ne serait pas liée à ces précurseurs : vus de loin, ça y ressemble pas mal …

Grosse découverte grâce à Galaxy Zoo ?

Sat, 09 Aug 2008 00:00:00 +0000

Il y a quelques temps, , un projet permettant aux internautes de participer à l’analyse des milliards de galaxies photographiées par Hubble.

Le 13 août 2007, Hanny van Arkel, une institutrice hollandaise de 25 ans à : “c’est quoi le truc bleu en dessous ?” à propos de cette image qui lui avait été soumise :

Le grenouille bleue en dessous de la galaxie centrale a été baptisée “voorwerp” par Hanny, le mot hollandais pour “objet”. Mais personne n’a pu lui répondre sur sa nature.

ont montré que la grenouille n’était pas bleue mais verte, et qu’elle était approximativement à la même distance de la galaxie au centre du cliché, baptisée IC 2497, et qu’elle est constituée de gaz ionisé à 10'000° environ et non pas d’étoiles.

Le “Hanny’s Voorwerp” a reçu les honneurs de la NASA lorsque le grand téléscope des Canaries a pris cette photo, devenue “ ” le 25 juin 2008 :

L’hypothèse actuelle est que le Hanny’s Voorwerp est une gigantesque “ ”, un nuage de gaz éclairé par le (qu’on appelle alors un quasar), mais qui serait désormais “éteint” depuis 100'000 ans. Si c’est le cas, il pourrait y avoir beaucoup de ces nuages de gaz extragalactique, mais ils ne deviendraient visibles que dans des conditions très particulières.

Mais quel phénomène a pu créer un nuage si énorme, et qu’est-ce qui lui donne cette forme étrange et notamment ce trou entre les “bras de la grenouille” ? Les supporters de la matière noire et de l’énergie sombre sont sur le coup, et peut-être que Hanny Van Arkel restera dans la postérité comme la découvreuse d’une nouvelle classe d’objets célestes.

Ca aurait pu être vous, si vous partiticpiez à …

La densité des trous noirs

Fri, 20 Jun 2008 00:00:00 +0000

Black hole on Earth, par Revilla sur flickr

A la fin de sa vie, une étoile s’éteint et s’effondre sur elle-même : en quelques minutes, la gravité compacte sa matière en une sphère de plus en plus dense, jusqu’à une limite qui ne dépend que de la masse de l’étoile:

si l’étoile résiduelle* pèse moins de 1.4 x la masse du Soleil, elle devient une : ses atomes (pratiquement que du carbone) sont serrés les uns contre les autres au maximum permis par la physique. Un jour, le Soleil deviendra une naine blanche approximativement de la taille de la Terre, et sa densité sera d’environ 1 tonne / cm3. Pas mal.
si l’étoile résiduelle* pèse plus de 1.4 masses solaires au stade précédent, la gravité écrase ses atomes, et les protons des noyaux deviennent des neutrons quand les électrons coincés les touchent : il ne reste qu’une boule de neutrons incroyablement serrés les uns contre les autres, de 20 à 40 kilomètres de diamètre seulement, et d’une densité d’un milliard de tonnes / cm3. C’est vraiment dense, une .
s’il y a plus de 3.3 masses solaires résiduelles* de neutrons (il faut une étoile initiale d’environ 10 masses solaires), la gravité écrabouille les neutrons, en fait de la purée de quarks comprimée, qui s’effondre jusqu’à former un .

Le terme de “trou noir” désigne fondamentalement un objet générant une gravité si forte que même la lumière ne peut s’en échapper, mais ceci recouvre deux notions :

l’ “objet” lui-même, qui doit être extrêmement lourd ou dense pour générer un champ de gravité intense. Or en théorie, la purée de quarks peut s’effondrer en se comprimant indéfiniment, jusqu’à la taille d’un point infinitésimal baptisé .
la zone de l’espace d’où la lumière ne peut pas sortir, donné par le qui définit l’ “horizon des événements” du trou noir, à l’intérieur duquel on ne peut rien voir. Or ce rayon est directement proportionnel à la masse de l’“objet” et la constante de proportionnalité vaut environ 3km par masse solaire, ce qui fait que le plus petit trou noir stellaire possible a un rayon de Schwarzchild de 10km environ.

Donc la notion de densité d’un trou noir dépend de quoi on parle : la densité de la singularité est par définition infinie, mais si l’on considère la densité moyenne à l’intérieur du rayon de Schwartzchild, elle n’est “que” de 1.75 milliards de tonnes / cm3 pour le plus petit trou noir stellaire possible, pas beaucoup plus dense qu’une étoile à neutrons.

Là où ça devient intéressant, c’est que les trous noirs plus massifs ont une densité moyenne plus faible car le volume “noir” augmente comme le cube de la masse. Le pèse 2.6 millions de masses solaires, ce qui lui donne un rayon de 7.7 millions de km (seulement 10x plus gros que le Soleil, donc !).

Un petit calcul et hop : la densité moyenne du centre de notre galaxie est de 2.8 kg/cm3. Oui, des kilos, pas des tonnes. Et , qui fait 100 millions de masses solaires ? Re petit calcul et hop : 295 millions de km de rayon, 2 grammes par cm3, juste le double de celle de l’eau ! Et il y a des trous noirs encore plus gros.

Petit intermède publicitaire : cet article aurait été encore plus inexact sans , la calculatrice gratuite pour PC, Mac et pingouin. Dotée de plein de fonctions utiles et de constantes aussi indispensables que la masse et le rayon du soleil, est la calculatrice qu’il vous faut !

Pour , calculons le rayon de Schwartzschild d’un soi-disant “trou noir” (avec guillemets) produit par le choc frontal de deux protons dans le . Il a une masse de 14 protons, soit 4,7.10-50 masses solaires (d’où les guillemets plus haut…) ce qui donne un “rayon de Schwartzchild” de 1,4.10-46m. C’est petit. Tellement petit que c’est environ 1'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000 x plus petit que les protons qui se téléscopent… En fait, il n’est même pas permis d’être si petit, car c’est plus petit de la . Mais une chose est sure : un objet aussi dense que vous voulez, mais plus grand que son rayon de Schwartzchild n’est pas un trou noir.

Maintenant, on est d’accord sur une chose : la collision de protons si rapides peut créer une densité localement élevée. 14 masses de proton dans 1/10ème de volume de proton, ça donne à peu près 140x la densité d’une étoile à neutrons, soit effectivement une densité qui ne se rencontre nulle part dans l’Univers actuel. Mais ce n’est pas la densité qui fait le trou noir, c’est la masse, et la taille du rayon de Schwartzchild qui va avec.

Note* : les mots “résiduels” ont été ajoutés suite au commentaire de Guillaume pour bien distinguer de la masse initiale de l’étoile “normale”, qui est nettement plus élevée avant son passage en supernova.

Peut-on voyager dans le temps ?

Thu, 19 Jun 2008 00:00:00 +0000

C’était la question abordée dans une récemment par , et à laquelle il a répondu NON, trop vite à mon goût. Il faut dire qu’Etienne Klein est physicien et philosophe, et que sa conférence mêlait un peu les deux aspects de la question. De plus, le titre de son livre “Le facteur temps ne sonne jamais deux fois” ne laissait que peu de doute sur son opinion sur le sujet. (Je me suis permis d’illustrer cet article avec l’image de la couverture, que je trouve excellente)

Voyage vers le futur

Klein a commencé par introduire deux conceptions philosophiques opposées du temps en physique , , , :

le “présentisme”, qui correspond à l’intuition selon laquelle seul l’instant présent “existe” alors que le passé n’existe plus et le futur pas encore.
l’ “éternalisme”, ou théorie de l’ “Univers-bloc”, qui considère que tout ce qui existe est déterminé dans un espace comportant donc que le passé et le futur existent au même titre que le présent, qui n’est que la “tranche” (cônique) d’Univers que nous percevons , , , .

J’ai rapidement compris que j’étais éternaliste, et suspecté que Klein était présentiste , dès qu’il a mis en garde ceux qui voudraient “se téléporter vers le futur, car peut-être qu’il n’existe pas encore”.

Dans son avertissement, c’est surtout le mot “téléporter” qui m’a dérangé : pourquoi le voyage dans le temps supposerait-il une discontinuité, un saut “instantané” qui est par ailleurs interdit dans les déplacements spatiaux ? D’ailleurs même la première “ ” imaginée il y a plus d’un siècle par H.G. Wells ne “saute” pas : son passager parcourt le temps en accéléré, en avant ou en arrière.

Or il existe au moins 4 moyens physiquement envisageables pour voyager de manière continue vers le futur:

attendre ! En fait, le plus difficile est de ne PAS avancer dans le temps à la vitesse d’une seconde par seconde ;-) …
L’attente “accélérée” en orbite autour d’une grande masse. Le temps propre (donc le “vieillissement”) d’un voyageur tournant autour d’un astre très massif est ralenti très légèrement, voir beaucoup à proximité d’un trou noir par exemple. C’est prouvé par les satellites GPS entre autres .
A défaut de trou noir à proximité, le produit le même effet. Il est d’une difficulté technique certaine, mais on sait déjà que ça marcherait : les horloges atomiques des GPS le prouvent aussi .
L’hibernation. Bon, on ne sait pas (encore) le faire sur des humains, mais des êtres vivants plus simples peuvent sauter un hiver, une saison sèche ou même de nombreuses années pratiquement sans vieillir.

Le problème du voyage dans le temps est donc essentiellement celui du …

Voyage vers le passé

A priori, un “voyage vers le passé” déclencherait toute une série de violations de principes physiques :

La conservation de la masse ou de l’énergie : en retournant hier, il y aurait 2 copies de moi, le voyage ajouterait 100 kg à l’Univers…
la conservation de l’information : je vais 1h dans le futur lire la fin de cet article sur le web
\[Ctrl-C\]
et je reviens le copier là
\[Ctrl-V\]
: qui l’a écrit, finalement ?
Mais surtout, la violation de la sacro-sainte Causalité, qui introduit tous les paradoxes soulevés dans la science-fiction de bas de gamme : le voyageur de temps qui tue accidentellement sa grand-mère etc.

Etienne Klein place la Causalité en principe absolu de la Physique et de la Logique philosophique. Dès lors, le voyage dans le temps est impossible car l’Univers ne permet pas son viol (celui de la Causalité … ) .

Pourtant, l’éternalisme permet de contourner cette difficulté de plusieurs manières, et je regrette que Klein ne les ait pas abordées dans sa conférence:

La “ ”. Géométriquement du moins, on peut dessiner des courbes fermées dans l’ à 4 dimensions, et conformes à la relativité d’Einstein. , le plus extraordinaire mathématicien du XXème siècle a même réussi à faire douter Einstein de la relativité en proposant son “ ”, à la fois relativiste et permettant le voyage dans le temps. Ce sujet est tellement intéressant que je vais lui consacrer un article spécifique, mais à ce stade ce qu’il suffit de savoir c’est qu’une particule qui tournerait en rond sur “boucle de genre temps” ne violerait pas la causalité, tout simplement en n’interagissant pas avec le reste de l’Univers.
L’abandon du libre arbitre. Si on admet que l’Univers est un bloc dans lequel le futur existe au même titre que le présent et ne peut pas plus être altéré que le passé, alors le problème ne se pose pas car ni le voyageur, ni aucun être humain ne peut réellement influer sur l’avenir, à plus forte raison modifier le passé. C’est certainement ce qui me dérange le plus dans l’Univers-bloc (mais l’être humain à une tendance naturelle à l’anthropocentrisme, donc à se croire doté de facultés spécifiques comme le libre-arbitre, peut-être qu’un peu de modestie lui ferait du bien). Deux de mes histoires de voyage dans le temps préférées sont liées à cette question:
1. dans le génialissime film “ ” (ne lisez pas la suite si vous ne l’avez pas vu…) un voyageur temporel est en fait la cause du problème qu’il était censé résoudre.
2. une très courte nouvelle lue il y a longtemps et dont je recherche la référence. En deux mots, l’humanité fabrique à grands frais une machine à voyager dans le temps. Un voyageur soigneusement sélectionné est envoyé 1 siècle dans le futur. A son retour (instantané) on lui demande comment c’était. Il dit “je ne sais plus!” On lui demande comment ça se fait. Il dit “je me rappelle qu’on m’a bien accueilli, tout montré et expliqué, et qu’au moment de rentrer on m’a proposé de m’effacer la mémoire…et j’ai dit oui !”

Trous de vers

Comme Klein, je pensais les voyages dans le temps absolument impossibles jusqu’à lecture de “How to build a time machine” de désormais disponible en français . Maintenant je pense qu’ils sont seulement impossibles en pratique, mais que le fait qu’ils ne soient pas absiolument formellement impossibles pour des petites particules dans des conditions très spéciales est intéressant à étudier du point de vue théorique.

C’est pourquoi j’ai été très déçu d’entendre Klein ranger la machine de Paul Davies, basée sur la création puis l’agrandissement d’un “trou de ver” permettant une boucle de genre temps, au rang de machine à générer des ventes pour Science & Vie, alors qu’il a quand même publié dans Pour la Science ( ) !

De plus, cette “machine” répond bien à une objection souvent entendue au sujet du voyage dans le temps et reprise par Etienne Klein : si c’était possible, il devrait y avoir des visiteurs du futur parmi nous, descendant de machines assez spectaculaires pour qu’on les remarque. En fait, les “machines” basées sur les boucles de genre temps dans un univers bloc ne permettent pas de remonter avant leur construction, et même pas de choisir facilement la date d’arrivée. L’idée est que le trou de ver mettrait en “contact” deux points de l’espace, puis l’une des extrémités du trou “vieillirait moins vite” que l’autre grâce à des effets relativistes, disons d’un facteur 100. Ainsi, après la création de la machine, il faudrait attendre 100 ans pour pouvoir revenir de 99 ans vers le passé, un an après la création du trou de ver. Pour voyager vers le futur, la date d’arrivée dépendrait exactement de la date de départ : en partant 2 ans après la construction, on arriverait 200 ans dans le futur, 3 ans - 300 ans etc.

Donc en résumé, j’aurais bien aimé une réponse de scientifique du genre “Non, sauf éventuellement peut-être si …” pour préserver le rêve, alors que le “Non” définitif du philosophe l’a brisé.

Références :

" " sur le Journal du Net : dossier très complet
" " sur e-znogood
" " sur la Wikipedia
, Le facteur temps ne sonne jamais deux fois, 1997, Flammarion, ISBN : 9782081205802
” sur nuance blog
Michael Esfeld “ (ch. 13)”, Université de Lausanne
Pierre Spagnou, De la relativité au GPS. Quand Einstein s’invite dans votre voiture, 2020, Ellipse, ISBN:9782729872816
Claude Semay, “ ”, conférence du 18 décembre 2002 à l’université de Mons-Hainaut (Belgique).
“ ” (2002) Penguin Books Ltd ISBN:9780141005348
" ", Films tirés des conférences Cyclope du 12 et 19 juin 2006, INSTN de Saclay, dont “Le Temps existe-t-il ?” par Etienne Klein

Le temps dans les constantes universelles

Thu, 12 Jun 2008 00:00:00 +0000

En répondant à un sur , je me suis aperçu que le mètre et la seconde apparaissaient ensemble dans toutes les unités des :

Nom	Symbole	Unité
dans le vide	c	m/s
	μ0	kg·m / A2·s2
	ε0	A2·s4 /kg·m3
	Z0	kg·m2 / A2·s3
	ℎ	kg·m2/s

Albert et Max (Einstein et Planck)

Or, comme expliqué dans “ ”, la relativité d’Albert lie le temps et l’espace par la vitesse de la lumière : actuellement, est d’ailleurs basée sur , mais dans cet “espace-temps” ( ) , le temps est une dimension “imaginaire” au sens mathématique du terme :

\[s\]

= i. 300'000'000

\[m\]

, où i est l’ telle que i2=-1

En introduisant la seconde comme équivalente, à un facteur près, à des mètres imaginaires dans les unités des constantes universelles on obtient :

Nom	Symbole	Unité
dans le vide	c	-i
	μ0	-kg / A2·m
	ε0	A2·m /kg
	Z0	i. kg / A2·m
	ℎ	-i.kg·m

N’est-ce pas merveilleux ? non seulement la vitesse de la lumière devient une constante purement géométrique, mais les “constantes du vide” retrouvent leur parenté oubliée…

Le plus amusant dans ce petit jeu, c’est de voir ce que devient l’unité d’énergie, le avec cette manipulation :

1 J = 1 kg·m2/s2 ≈ -1 kg

L’énergie, c’est une masse négative ! Ah, me direz vous, mais Albert a dit que E=m.c2, donc que (beaucoup) d’énergie était équivalent à (un peu) de masse ! Oui, mais c est proportionnel au nombre imaginaire i, donc c2 ≈ i2 = -1, donc c’est bien ça : l’énergie correspond à de la masse négative.

Pour demain, démontrez que : E+m = 0, donc qu’avec un peu d’imagination, la somme de tout ce qui existe pourrait être rigoureusement nulle ;-)

Références:

“ ” sur Wikipedia
“ ” sur Wikipedia

Nostradamus et les Catastrophysiciens

Sun, 08 Jun 2008 00:00:00 +0000

Après Superman, James Bond et Georges W. Bush, de nouveaux super-héros sont en train de de la destruction totale par les méchants.

N’écoutant que leur courage, les Catastrophysiciens Luis Sancho et Walter Wagner ont pointé leur contre les savants fous qui se préparent à donner la Terre à avaler au micro trou noir qu’ils vont produire avec le LHC du CERN.

A l’appui de leur théorie, les amis de Catastrophysiciens citent une référence de poids : ! Voici le quatrain qui annonce la catastrophe :

Migrés, migrés de Geneue trestous, Saturne d’or en fer se changera, Le contre Raypoz exteriminera tous, Auvant l’aruent le ciel signes fera.

En clair ça donne : Fuyez, fuyez tous de Genève, Saturne se changera d’un truc qui brille en truc qui brille pas et les rayons positifs contraires extermineront tout le monde, mais avant, le ciel deviendra tout rouge par Effet Doppler. (Je suis pas mauvais en interprétation de Nostradamus, je trouve… )

Notez comme l’énigmatique mot “Raypoz” de la prédiction trouve tout son sens avec les faisceaux de protons. D’ailleurs, il y a un même un petit dessin prophétique qui confirme cette interprétation :

(détail d’une illustration du “ ”, le “livre perdu de Nostradamus”. Cliquer dessus pour le dessin complet)

On voit bien les deux poissons (Nostradamus ne savait pas bien dessiner les protons…) qui se croisent en sens inverse, lançés avec un arc à supraconducteur, et le trou dans le sol creusé par le micro trou noir qui descend au centre de la Terre, d’où il absorbera tout, comme dans ce joli film :

Tout est limpide n’est ce pas ? Sauf que d’après le texte on peut s’en tirer en fuyant Genève, ce qui fait que d’autres voient plutôt une annonce d’ d’après le même texte…

Concrètement donc, des juges américains ont considéré comme recevable la plainte de Luis Sancho et Walter Wagner, et assigné le partenaire du CERN en justice. Les physiciens du monde entier vont devoir probablement prouver que leurs expériences au LHC sont sans danger, alors que c’est justement le but du LHC de valider scientifiquement les prédictions de la théorie du “modèle standard” et/ou de ses diverses ramifications.

Et les super-héros qui reçoivent une publicité mondiale, que risquent-ils, eux ? A mon avis, on ne devrait que les obliger à avoir le même courage que Paco Rabanne, qui s’était engagé à ne plus faire de prédictions si comme l’avait prédit Nostradamus (déjà…). Il s’est et ne la ramène plus.

Les scientifiques signent tous implicitement ce que j’appelle le “Serment de Paco Rabanne” : si les prédictions de ma théorie ne se vérifient pas, c’est que je me suis planté alors après je me fais très discret. Pour être pris au sérieux, les catastrophysiciens et leurs amis devraient être forcés à le signer explicitement : si le CERN ne détruit pas la Terre, on fait amende honorable et on ne la ramène plus.

Références :

Alan Gillis “ ”, the Science of Conundrum
(en anglais) sur history.com
" " sur le ZebraBlog de Sugus, qui a trouvé le document juridique et motivé ce second article, merci !
Alan Boyle, “ ” sur CosmicLog
un forum initié par les catastrophysiciens avec un début de débat

la Grande Question du Temps

Fri, 06 Jun 2008 00:00:00 +0000

"Big Bang" par ToniVC sur flickr

Dès que l’on parle du , la première question qui se pose est “qu’y avait-il avant ?”. C’est la Grande Question du Temps. La réponse de la physique actuelle est “la question n’a pas de sens”. Dans cet article, je vais tenter de montrer que ce n’est de loin pas une façon de contourner la difficulté de la question.

Introduction

Commençons par un sujet qui peut paraître éloigné. Notre intuition en regardant un thermomètre est qu’il peut toujours faire plus froid : 20°C, 0°, -20°, -100°, -300°C … Et bien non. Il ne peut pas faire -300°C, parce que , et qu’à une certaine température appelée “zéro absolu” (-273.15°C), les molécules ou atomes ne bougent absolument plus du tout. Une fois qu’on a compris que la température mesure en fait une sorte de vitesse, il devient évident qu’il ne peut pas faire plus froid que le zéro absolu. En serait-il de même avec le temps ? Si le temps que l’on mesure en secondes était en fait relié à une autre notion qui aurait un “zéro absolu” au moment du Big Bang, la question de savoir ce qu’il y avait “avant” n’aurait effectivement pas de sens.

La 4ème dimension

Selon Einstein, liée aux dimensions spatiales par la vitesse de la lumière. Si on admet qu’à l’instant du Big Bang, l’Univers était un point de dimensions spatiales nulles, le temps était aussi au “Temps zéro” absolu. Autrement dit, si on mesure le temps non pas en secondes, mais en se basant sur le qui augmente depuis le BigBang, il devient clair qu’à un moment l’univers avait un rayon de 1 mètre (à 10-32 secondes), mais que se demander quand il avait un rayon de -1m n’a pas de sens.

fig. 1 : relation entre la taille de l’Univers observable et son âge

La mesure du temps

Nous allons nous intéresser à la mesure du temps, en commençant par son unité : la seconde. A quoi correspond-elle physiquement ? Jusqu’en 1956, c’était un 60ème de 60ème de 24ème de jour terrestre. Puis on s’est aperçus que la Terre ralentissait, alors c’est devenu 1/31 556 925,9747 d’année. Mais alors que valait une seconde avant que le Système Solaire n’existe, il y a 4 milliards d’années ?

Heureusement, en 1967 on a défini la seconde comme

\[1\]

la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4 de l’état fondamental 6S½ de l’atome de césium 133 à 0°K .

C’est mieux, ça sonne bien physique. Mais , et d’ailleurs les premiers atomes sont apparus 300'000 “ans” après le Big Bang, et le césium plutôt après 1'000'000'000 d’années, avec les premières étoiles. Avec quelle horloge pouvait-on mesurer le temps avant ? Ou autrement dit, comment savoir si les secondes du début de l’Univers avaient la même durée que les secondes actuelles ?

fig 2 : Histoire "microscopique" de l’Univers (cliquer pour la "macroscopique")

Le Grand Métronome Absolu

Dans la purée de particules et de rayonnements qui composaient l’Univers pendant la première “minute” après le Big Bang, il n’existait aucun moyen de mesurer le temps. Aucun système oscillant de façon stable en conservant de l’énergie, sauf peut-être des photons dont la fréquence variait rapidement avec la dilatation de l’Univers, à condition qu’ils aient la chance de parcourir plus d’une longueur d’onde avant de heurter une autre particule. Pendant une minute, l’Univers a entièrement été gouverné par le Hasard Quantique. Même Dieu n’aurait pas pu chronométrer une seconde de cette minute là.

Et encore avant cela, avant l’inflation et pire encore avant le à 10-44 secondes, on a strictement aucune idée de ce que contenait l’Univers à part de “l’énergie pure”.

On a donc un gros problème : le Big Bang est décrit en utilisant la notion actuelle de “seconde”, mais on n’a peut être pas le droit de le faire car il n’existe pas de “Grand Métronome Absolu”.

Temps et Énergie

Cependant, il existe un point commun entre toutes les mesures passées et actuelles du temps, c’est l’énergie : toutes les horloges sont basées sur une oscillation périodique d’un système contenant de l’énergie. Que ce soit la rotation de la Terre, le mouvement d’un balancier muni d’un ou la fréquence d’un rayonnement électromagnétique, notre mesure du temps est étroitement liée à la notion d’énergie.

La théorie du Big Bang lie étroitement le temps et l’énergie au “début” de l’Univers, comme on le voit sur la fig.2. Les particules sont apparues à 10-10 s, quand leur énergie correspondait à 10² Giga (GeV). Puis elles se sont agglomérées en atomes à 1013 secondes, quand leur énergie a baissé à 10-11 GeV, et actuellement il est exactement 2,3.10-13 GeV après le Big Bang.

Chaud le Big Bang, chaud !

Comme on l’a vu dans l’introduction, la température est une mesure de l’énergie des particules, et ceci permet de graduer l’âge de l’Univers avec un thermomètre. Actuellement, il est 2,7 °K d’après le rayonnement du fond du ciel, mais il était 15°K quand les étoiles et galaxies se sont formées et 1015°K au moment de la formation des particules. Notez le retournement de situation avec cette façon de mesurer le temps : le Big Bang n’a pas lieu au “temps zéro”, mais à “énergie infinie”. Et contrairement au froid qui admet un “zéro absolu”, il n’y a en principe pas de limite supérieure à la température. En mesurant le temps par l’énergie ou la température, poser la question “Qu’y avait-il avant ?” n’a plus de sens car le Big Bang est repoussé à l’infini de notre nouvelle échelle du temps : on peut toujours imaginer un Univers encore plus petit, encore plus dense et encore plus chaud.

Conclusion

L’idée selon laquelle le Big Bang a eu lieu à un “instant” précis est le résultat de notre mesure du temps par des “secondes”. Mais comme l’Univers n’a pas de “Grand Métronome Absolu”, on doit se résoudre à utiliser l’énergie ou la température pour graduer le temps de façon cohérente. Tout ce que l’on peut dire alors, c’est que l’Univers est en refroidissement perpétuel, sans que ça suppose l’existence d’un “début”. Mesuré avec un thermomètre, le temps est continu de plus l’infini jusqu’au zéro absolu, qui aura lieu dans une infinité de secondes. Le Big Bang n’est pas un événement remarquable, avec un “avant” et un “après”. Avec les bonnes unités, c’est une asymptote à l’infini dans le passé.

Sources:

Etienne Klein, “ ”, dans Michel Cazenave (1998). Dictionnaire de l'ignorance: aux frontières de la science. A. Michel.
“ ”

Mémoire eidétique

Wed, 04 Jun 2008 00:00:00 +0000

Quelques personnes sont dotées d’une faculté assez incroyable : la . Elle permet de mémoriser instantanément le contenu d’une image ou une scène vue, puis de la décrire avec une grande précision. Beaucoup de personnages célèbres ont pu exploiter ce don étonnant, comme Ampère, Jacques Bergier, Kasparov, Mozart et autres.

Si vous voulez savoir si vous avez la mémoire eidétique, faites :

cliquez dans le petit rond
après une courte pause, quelques chiffres apparaitront au hasard dans des cases sur l’écran pendant une fraction de seconde puis ne restent que les cases, vides.
Ensuite, vous devez cliquer sur les cases dans l’ordre croissant des chiffres qu’elles contenaient.

Pour ma part, je trouve presque toujours la première case, souvent 2, parfois les 3 premières cases, mais jamais plus. C’est parce que mon regard ou mon cerveau doit naviguer d’une case à l’autre, mais n’arrive pas à photographier l’ensemble.

Le singe qui se moque de vous à chaque erreur, c’est Ayumu, un chimpanzé doté de mémoire eidétique. Le voici dans ses oeuvres, et non, ce n’est pas truqué :

Ayumu a évidemment été entrainé à reconnaitre et ordonner les chiffres, mais surtout il semblerait que la mémoire eidétique soit assez répandue voire générale chez les chimpanzés. Les auteurs de l’étude initiale supposent que la mémoire eidétique résulte de l’évolution dans les sociétés de singes, et que la plupart des hommes auraient perdu cette faculté au profit d’autres, comme le langage.

La mémoire eidétique remarquable chez certains “génies” est donc un héritage d’un très ancien passé, et pas une caractéristique de l’ homme sur-évolué du futur. Ouf, ça me rassure…

References:

Dominique Cazin, “ ” , Neuropsychologie.fr, 5 décembre 2007
Inoue, S. & Matsuzawa, T. “ .”, 2007, Curr. Biol. 17: R1004-R1005.

Le Big Bang en une image

Fri, 30 May 2008 00:00:00 +0000

Si vous comprenez le très bon anglais, regardez . Ce jeune et enthousiaste physicien du CERN présente le LHC du CERN dans le contexte des interrogations actuelles en physique. A un moment, il montre cette image de nos connaissances actuelles de l’histoire de l’Univers:

Cette figure montre le BigBang à gauche, il y a 13.7 milliards d’années, la phase “inflatoire” où il a gonflé exponentiellement en 380'000 ans, avant que la purée de matière ne s’agglomère par gravitation pour former les étoiles (les premières 400 millions d’années après le Big Bang seulement), les galaxies, amas et superamas qui constituent l’univers actuel.

Le satellite représenté à gauche, c’est qui a mesuré la densité de la purée de matière telle qu’elle était 380'000 ans après le Big Bang, à la fin de l’inflation. C’est l’image la plus ancienne de l’Univers que l’on puisse obtenir par l’astronomie, on en voit un bout sur la tranche d’Univers la plus à gauche ci-dessus, mais la voici au complet, correspondant à la voute céleste complète :

Cette image montre qu’il y avait déjà des grumeaux dans la purée, mais sans structure claire : le Big Bang a “pété droit”, mais des phénomènes survenus immédiatement ensuite ont créé une légère anisotropie.

“Comment ?”, c’est l’une des questions que le LHC va contribuer à résoudre, une autre étant la raison de l’accélération de l’expension de l’univers, aussi représentée sur la première figure. WMAP et d’autres mesures montrent que de “l’énergie sombre” fait que les Galaxies se repoussent. C’est comme si : l’attraction faiblit au fur et à mesure que l’Univers vieillit. Tout ça devrait être éclairci très bientôt par mes voisins, au CERN.

Les particules sont-elles de petits noeuds ?

Sun, 25 May 2008 00:00:00 +0000

La théorie de la relativité n’est pas très simple, mais on peut parvenir à en saisir quelques notions avec un peu d’imagination et de curiosité. La mécanique quantique est beaucoup moins abordable car elle choque beaucoup plus notre compréhension intuitive du monde. Alors que dire de la “théorie des cordes” (string theory), censée lier l’infiniment grand et l’infiniment petit dans un univers à 10 dimensions légèrement plus tordues que l …

Il existe l’ sur ce sujet, mais en anglais et durant 3h au total.

Les idées de base ont cependant été résumées dans un excellent petit reportage de 10 minutes, en français :

Ne manquez pas l’explication sur les petites dimensions recourbées sur elles-mêmes à 3.44 minutes. C’est génial.

Tout ça est bien joli sous forme de théorie, mais pour la valider, il faudrait que la théorie des cordes puisse faire des prévisions que l’on puisse vérifier expérimentalement. Or Brian Greene, un des physiciens soutenant la théorie des cordes vient de faire au une présentation de 20 minutes (en anglais…) recouvrant bien le reportage ci-dessus, mais dans les 4 dernières minutes, il parle d’une vérification expérimentale possible au LHC du CERN, très bientôt :

Selon lui, l’énergie totale des particules résultant d’une collision sera inférieure à l’énergie totale des protons au moment de la collision. Cette violation du principe de conservation de l’énergie ne pourra s’expliquer que si des particules “débris” sont éjectées dans les dimensions bouclées d’où elles ne peuvent pas ressortir vers les capteurs. Pour en savoir plus, les courageux peuvent lire “ ” par dans le CERN Courrier de Juillet 2003.

Wow ! je vais peut-être être juste à côté de la première violation d’une loi fondamentale de la physique depuis le Big Bang !

Les puissances de dix

Fri, 16 May 2008 00:00:00 +0000

Retrouvé par hasard ce film réalisé en 1977 (30 ans…) par pour le compte d’IBM. Le commentaire est un peu “années 60”, mais “ ” m’émerveille toujours autant.

A remarquer que le voyage vers “le grand” s’achève à 1026 m soit 100 millions d’années lumières. Aujourd’hui on irait probablement jusqu’à 1028 puisque les instruments modernes sont capables de voir des objets distants de 5 milliards d’années lumière, et que l’on commence à avoir une idée de la structure de l’univers à 10 milliards d’années lumière. Vers le petit, on estime que la taille des électrons est de l’ordre de 10-17 m et celle des quarks qui composent les protons et neutrons de 10-18 m, soit également deux ordres de grandeur de plus (en moins…) que dans le film.

Autrement dit, en 30 ans notre connaissance de l’Univers s’est élargie sur 4 ordres de grandeur, soit plus d’un ordre de grandeur par 10 ans. En 1850, on connaissait les microbes (10-6) et le système solaire (1013), soit 19 ordres de grandeur, alors que nous en connaissons 44, soit 25 de plus 160 ans plus tard.

Vers le grand, on a pratiquement atteint la limite : l’Univers observable correspond à l’âge du Big Bang, on ne pourra que spéculer à coups de modèles théoriques sur des structures hypothétiquement encore plus grandes. Vers le petit par contre, on est encore assez loin de la de l’ordre de 10-35 , une valeur elle aussi assez théorique pour l’instant mais qui pourrait signifier que rien de plus petit ne peut exister. Il va falloir vérifier.

Le Dieu d'Einstein

Thu, 15 May 2008 00:00:00 +0000

L’étude de texte est un art qui se perd. Un grand nombre de média papier et électronique ont récemment titré “ ”.

Or il n’a jamais dit ça. Dans cette fameuse lettre, il est écrit :

“Le mot Dieu n’est pour moi rien de plus que l’expression et le produit des faiblesses humaines, la Bible un recueil de légendes, certes honorables mais primitives qui sont néanmoins assez puériles.” Notez qu’en disant “le mot Dieu” et pas “Dieu” tout court, Einstein est très clair : c’est la conception que les humains ont de Dieu qui lui semble fragile, pas Dieu lui-même.
“La religion juive, comme toutes les autres religions est l’incarnation des superstitions les plus enfantines”. La encore, Einstein ne dit pas que croire en Dieu est une superstition, il dit que les religions le sont, c’est fort différent.

la fameuse lettre d’Einstein, si vous arrivez à la lire …

Einstein n’était pas athée, il l’a clairement écrit dans un télégramme au rabbin Goldstein de New York, qui lui avait demandé s’il croyait en Dieu :

Je crois au Dieu de Spinoza, qui se révèle dans l’ordre harmonieux de ce qui existe, et non en un dieu qui se préoccupe du sort et des actions des êtres humains.

Baruch est un philosophe juif du XVIIème qui fut excommunié pour s’être opposé à la conception transcendante du divin. Selon lui, Dieu n’est pas extérieur au monde, mais à la Nature, il est la Nature. Spinoza était donc un , reconnu comme tel par Albert :

Je suis fasciné par le panthéisme de Spinoza, mais j’admire plus encore sa contribution à la pensée moderne, parce qu’il est le premier philosophe qui traite l’esprit et le corps comme unité, et non comme deux choses séparées.

D’autres sources laissent penser qu’Einstein était , mais il n’était certainement pas athée au vu des nombreuses où il mentionne Dieu :

“Je ne peux pas imaginer un Dieu qui récompense et punit l’objet de sa création. Je ne peux pas me figurer un Dieu qui réglerait sa volonté sur l’expérience de la mienne. Je ne veux pas et je ne peux pas concevoir un être qui survivrait à la mort de son corps. Si de pareilles idées se développent en un esprit, je le juge faible, craintif et stupidement égoïste.” (Albert Einstein, Comment je vois le monde / 1934)
“Cette conviction, liée à un sentiment profond d’une raison supérieure, se dévoilant dans le monde de l’expérience, traduit pour moi l’idée de Dieu.” (Albert Einstein, Comment je vois le monde / 1934)
“Définissez-moi d’abord ce que vous entendez par Dieu et je vous dirai si j’y crois.”
“Le hasard, c’est Dieu qui se promène incognito.” (23.6.2017 : )
“La science sans religion est boiteuse, la religion sans science est aveugle.”
“Ce qui m’intéresse vraiment c’est de savoir si Dieu avait un quelconque choix en créant le monde.”
“L’escalier de la science est l’échelle de Jacob, il ne s’achève qu’aux pieds de Dieu.”

Enfin, les religieux et les athées sont renvoyés dos à dos dans une lettre datant d’un an avant sa mort :

“Ce que vous avez lu sur mes convictions religieuses était un mensonge, bien sûr, un mensonge qui est répété systématiquement. Je ne crois pas en un Dieu personnel et je n’ai jamais dit le contraire de cela, je l’ai plutôt exprimé clairement. S’il y a quelque chose en moi que l’on puisse appeler “religieux” ce serait alors mon admiration sans bornes pour les structures de l’univers pour autant que notre science puisse le révéler.” (Albert Einstein, lettre du 24 mars 1954)

Israël : 60 ans, et toujours pas de Constitution

Fri, 09 May 2008 00:00:00 +0000

Après 60 ans d’existence, Israël est l’un des très rares* Etats à ne pas avoir de Constitution, donc de document énonçant les principes sur lesquels il est bâti.

La déclaration d’indépendance d’Israël du 14 mai 1948 annonçait pourtant “une Constitution qui doit être adoptée par une Assemblée constituante d’ici le 1er octobre 1948”, mais les dissensions entre religieux et laïcs empêchèrent sa rédaction. Le premier ministre Ben Gourion demanda même la 1ère Knesset à ne pas achever ses travaux constitutionnels avant le retour des Juifs du monde entier dans leur patrie … Aujourd’hui encore, certains mouvements religieux ne peuvent pas admettre l’idée qu’un texte puisse avoir pour Israël une autorité supérieure à celle de . Le chef du mouvement Shass alla jusqu’à dire que si les Dix Commandements lui étaient présentés comme un projet de Constitution, il refuserait de les signer !

En 1950, un compromis fut trouvé avec la résolution Harari : on définirait progressivement des “lois fondamentales”

\[1\]

qui seraient un jour réunies sous forme de Constitution. De 1958 à 1988, neuf lois fondamentales furent adoptées, dont celle instituant Jerusalem comme capitale en 1980 et que la du Conseil de Sécurité des Nations Unies considère comme une violation du droit international.

Le comité de la Constitution de la Knesset a présenté en 2006 une série de propositions pour finir d’appliquer la résolution Harari. Les chefs des trois principaux partis (laïques) ont déclaré que la Knesset actuelle (17ème) devrait examiner le projet d’un texte complet en séance plénière.

L’Etat d’Israël a clairement la forme d’une “république parlementaire multipartite et une démocratie libérale qui a adopté le suffrage universel”

\[2\]

, et c’est très bien ainsi. Mais le fond n’est pas clair, et c’est une Constitution qui permettra à ses partenaires de savoir si Israël est :

une démocratie laïque reconnaissant l’égalité des droits entre citoyens sans distinction de religion
ou un “Etat Juif” dans lequel les non-juifs sont discriminés (ne serait-ce qu’en regard de l’immigration), \[3\], ex- arabe (chrétien ou musulman, je l’ignore)
voire même une théocratie, si les religieux (ultra-)orthodoxes parviennent à empêcher l’adoption d’une Constitution…

Sources:

sur Wikipedia
sur Wikipedia
, “ ”, 10 mai 2007, voltairenet.org, traduction d’un article paru dans le Los Angeles Times

Note *: Seuls le et la n’ont pas non plus de Constitution écrite, fait qui résulte d’une transition douce depuis la monarchie.

Les jets des trous noirs

Sat, 03 May 2008 00:00:00 +0000

Les trous noirs sont très noirs : aucune lumière ne peut en sortir. En plus ils sont très petits, ce qui empêche définitivement de les “voir” avec un télescope. Par contre les phénomènes cataclysmiques qu’ils produisent dans leur voisinage dégagent une énergie colossale qui trahit leur présence sans doute possible. Il y a d’une part le disque d’accrétion dont j’ai déjà parlé et , et d’autre par les “jets”, que l’on est en train de comprendre un peu mieux.

A l’origine, ce sont des photos comme celle du centre de la galaxie M87 ci-contre qui ont révélé des jets de plasma très chaud émis à 99% de la vitesse de la lumière par le centre de plusieurs galaxies, perpendiculairement à leur plan de rotation.

La violence du phénomène ne laisse aucun doute sur l’origine, mais le fait demeure, paradoxal : les trous noirs sont capables d’émettre de la matière dans l’espace, probablement en quantités beaucoup plus importantes que celle qu’ils absorbent.

En 1977 déjà, Blandford et Znajek ont proposé un mécanisme expliquant l’émission de ces jets : la matière du disque d’accrétion tombant en spirale vers le trou noir serait déviée par le champ magnétique de celui-ci, qui serait enroulé sur lui-même au point de former une gigantesque dynamo qui accélèrerait la matière sur des lignes de champ hélicoïdales qui s’échappent par les pôles du trou noir. Leur théorie prédit qu’il devrait y avoir un “noeud” à une certaine distance de l’émission ou le jet serait focalisé avant de poursuivre son chemin dans l’Univers. Cette magnifique théorie est illustrée par l’image ci-dessous (cliquer pour agrandir):

Si vous me conaissez, vous m’avez vu venir : oui, la théorie vient d’être vérifiée grâce à sa prédiction : en observant une bouffée de particules progressant le long du jet de BL Lacertae (BL Lac à 950 millios d’années lumière) pendant plusieurs années, Alan Marscher de l’université de Boston a observé qu’elle a émis plus de lumière, de rayons X et de rayons gamma exactement à la position du noeud prévu : CQFD.

L’image ci-dessus et la vidéo correspondante ci-dessous sont réalisées par , un astronome mexicain qui a fondé l’entreprise réalisant des de phénomènes astronomiques comme celle-ci:

Steffen a aussi développé le logiciel “ ” qui traite à la façon des astronomes des nuages de particules 3D. Ca fait plusieurs sujets pour de prochains articles…

sources :

“ ” Laurent Sacco, , 2 mai 2008
“ ”, JR Minke, Scientific America, Avril 2008

Hubblecast : la TV de Hubble

Sat, 26 Apr 2008 00:00:00 +0000

Grâce à , j’ai découvert les magnifiques “vodcasts” diffusées par l’équipe du . Présentés de manière très professionnelle et réalisée en haute définition, ce sont d’excellentes émissions de vulgarisation scientifique présentant les découvertes faites à l’aide du télescope spatial Hubble.

Le seul problème c’est qu’elles sont en anglais… Voici quelques éléments en français pour vous aider à choisir vos épisodes et à les comprendre :

Un des grands mystères de l’astronomie est comment les galaxies croissent et évoluent. On pense que les collisions de galaxies ) sont des événements clés dans leur développement. Une étonnante collection de 59 nouvelles images de galaxies en collision a été publiée à l’occasion du 18ème anniversaire du Téléscope Spatial Hubble de la NASA/ESA. Elles nous donnent une vision unique de la façon dont les galaxies interagissent pour former de plus grandes galaxies.

(les Hubblecasts sont aussi disponible sous YouTube, mais la qualité laisse vraiment à désirer par rapport à l’ )

Pour les astronomes, Omega de Centaure a longtemps été une exception parmi les amas globulaires. 10x plus grand que les autres amas globulaires, il contient aussi des étoiles d’âges très différents. Un nouveau résultat obtenu par le Télescope Spatial Hubble fournit une explication surprenante des particularités d’Omega du Centaure : ce n’est pas un amas globulaire, mais les restes d’une galaxie dont les étoiles externes ont été capturées par une autre lors d’une ancienne collision.

Le téléscope spatial Hubble a effectué la première détection d’une molécule organique dans l’atmosphère de HD189733B, une “Jupiter Chaude” située à 63 années lumières. Cette percée est un important pas dans la possibilité d’identifier des signes de vie sur une planète extérieure à notre Système Solaire.

Le télescope spatial Hubble a pris une nouvelle image de la galaxie NGC 1132, qui est probablement un “fossile cosmique” : la conséquence d’une énorme fusion de multiples galaxies dans un carnage de collisions qui a produit une galaxie elliptique géante beaucoup plus brillante que les galaxies typiques.

Grâce au télescope spatial Hubble, les astronomes ont trouvé la première preuve de nuages ou brume dans l’atmosphère d’une exoplanète. Cette découverte donne une meilleure compréhension de la classe de planètes géantes que les astronomes appellent “Jupiters chaudes”.

La galaxie Messier 74 se trouve à plus de 30 million d’années lumière. Dans cette image prise par le télescope spatial hubble, les énormes bras de cette magnifique galaxie spirale se courbent dans l’espace, décorées par des nuages d’hydrogène roses et brillants dans la lumière pale et bleue de millions d’étoiles fraichement formées.

Nous vivons dans un Univers d’une taille inimaginable et d’une beauté presque incompréhensible. Comment la lumière de l’Univers est elle transformée en images, qui inspire des générations en rendant l’Univers vivant?

Cet épisode décrit le traitement “en fausses couleurs” d’images astronomiques et mentionne le , un complément de PhotoShop permettant de faire des images astronomiques à la maison.

Le téléscope spatial Hubble a pris une image spectaculaire de NGC 3603, une nébuleuse géante parmi les plus brillantes de la Voie Lactée. Située à 20'000 années lumière, NGC 3603 est un nid dans lequel des centaines de nouvelles étoiles sont nées “récemment”. C’est un endroit splendide pour l’étude de la naissance des étoiles.

En photographiant le “ciel ultra profond”, l’image des objets les plus lointains prise sur une portion de ciel vierge de toute étoile proche, les téléscope spatiaux Hubble et Spitzer ont combiné leurs forces pour découvrir neuf des galaxies les plus petites, ténues et compactes jamais découvertes dans l’ Univers.

Ces objets semblent indiquer que les galaxies les plus anciennes ont peu à peu fusionné pour former les galaxies actuelles, beaucoup plus grandes.

Le télescope spatial Hubble a découvert de magnifiques sections de la Nébuleuse du Voile (déjà mentionnée ), les restes dispersés d’une supernova qui a explosé il y a 5 à 10'000 ans. Ces nouvelles images montrent la magnifique et délicate structure résultant de cette explosion cosmique.

L’émission explique la vie mouvementée des étoiles et la création des éléments chimiques lourds dont nous sommes faits lors des supernova.

Hubble a founri une incomparable photo de la galaxie barrée la plus proche, NGC 1672. Cette image remarquable fournit une vue à haute résolution de la grande barre de cette galaxie, de son champ de nuages de formation d’étoiles et de ses bandes sombres de poussière interstellaire.

un festival de Galaxies

Fri, 25 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le téléscope spatial Hubble fête ses 18 ans, l’occasion de revenir sur l’extraordinaire prises par ce satellite.

Affranchi des perturbations de l’ atmosphère, Hubble a en particulier obtenu des images de myriades de galaxies, nous permettant de comprendre la formation et l’évolution de ces nuages formés de milliards d’étoiles, petites gouttes de matière dans un Univers essentiellement vide.

image Hubble d’un minuscule bout de ciel noir vu de la terre, le “fond du ciel”. Chaque point est une Galaxie contenant des milliards d’étoiles.

On sait maintenant que les belles spirales qui décorent beaucoup de galaxies ne se forment, lentement, que si la galaxie n’est pas perturbée par une voisine. Car les galaxies se rencontrent parfois “brutalement” dans des “collisions” où les d’étoiles des deux se croisent, avec un risque infome de collision mais en créant des nuages de gaz qui donnent naissance à de nouvelles étoiles au sein de galaxies déformées.

Les images de sont peut être les plus spectaculaires :

la première, Arp 148 est magnifique et particulière : le jet blanc est une galaxie vue sur la tranche qui vient de traverser (en quelques millions d’années…) le centre de la galaxie bleue, presque perpendiculairement. Une “onde de choc” d’étoiles renforce la luminosité de l’extérieur la galaxie bleue:

Les collisions de galaxies sont assez fréquentes, et d’ailleurs notre Voie Lactée va connaitre une rencontre mouvementée avec Andromède dans les prochains milliards d’années. Tout est déjà simulé, ce qui évite d’attendre :

N’oubliez pas : le “nuage de gaz” est en fait formé de milliards d’étoiles …

Ca c'est du trou noir, du vrai !

Fri, 18 Apr 2008 00:00:00 +0000

Au centre de notre Galaxie, la Voie Lactée, se trouve un qui pèse comme 2.7 millions de Soleils, et parmi les on vient d’en trouver un , lourd comme 3.6 Soleils seulement. Avant que nous dévore tous (arf!) voici des nouvelles d’un vrai monstre : OJ287.

OJ287 est un , une galaxie très lointaine (3.5 milliards d’années lumière) dont le cœur est extrêmement lumineux, ce qui fait qu’on l’observe depuis plus d’un siècle. Or, approximativement tous les 12 ans, sa luminosité augmente en produisant deux flashes successifs.

En 1980, l’équipe finlandaise de Mauri Valtonen a proposé une explication au phénomène : OJ287 serait composé de deux trous noirs, l’un de 100 millions de masses solaires, soit 40 fois plus que . Et celui là, ce serait le petit : il tournerait autour d’un autre, de 18 milliards de Soleils ! Les flashes se produiraient lorsque le petit traverserait par deux fois le disque d’accrétion du grand, comme illustré sur la figure ci-contre.

Le disque d’accrétion, c’est de la purée de matière en orbite à la vitesse de la lumière autour du trou noir, une sorte de LHC naturel avec des étoiles à la place des protons, si vous voulez vous faire une idée …

Tout ceci n’aurait été que pure spéculation si les finlandais n’avaient pas prédit la date des prochains flashes : le 13 septembre 2007. Et à cette date, des dizaines de téléscopes autour de la Terre ont enregistré le phénomène, validant du même coup beaucoup de choses:

Les masses du duo de trous noirs : OJ 287 est le plus gros jamais mesuré, 6x plus lourd que le numéro 2.
La théorie de la relativité. Albert avait expliqué la mystérieuse précession de l’ de 0.1 degré par siècle, et ici les mêmes équations se sont révélées absolument parfaites et valables pour un objet monstrueux dont l’orbite se décale de 39 degrés par période de 12 ans !
L’émission d’ondes gravitationnelles. Avec les instruments les plus sensibles actuellement, on a toujours pas réussi à mesurer ces ondes prévues par la Théorie, faute de phénomènes impliquant des masses importantes à portée de main. Or Valtonen a pu calculer que si OJ 287 ne dissipait pas d’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles, les flashes se produiraient 20 jours plus tard.

Observation, Hypothèse, Validation expérimentale : ça c’est de la Science ! Avec du rêve en prime. J’attends avec impatience des images de synthèse qui montreraient à quoi ressemble le feu d’artifice vu de moins loin.

Sources:

\[altmetric arxiv="1112.1162" float="right"\]Mauri Valtonen, Stefano Ciprini “OJ 287 binary black hole system”, 2011, \[astro-ph.HE\]

sur Techno-Science
, Laurent Sacco,

Plongée dans le LHC du CERN

Sun, 06 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le au public pour lui montrer le Large Hadron Collider (LHC), le plus puissant accélérateur de particules du monde, qui sera mis en service cet été.

Je souhaitais voir , le plus imposant détecteur de particules, destiné entre autres à découvrir le , la particule qui permettrait de valider la théorie qui explique pourquoi certaines particules ont une masse et d’autre pas.

Mais à l’ouverture à 9h, il y avait déjà une queue de plus 3h pour le visiter… Nous nous sommes donc rendus sur le où la queue n’était “que” d’une heure et demie et permettait d’obtenir… un ticket pour une visite 2h plus tard ! Après beaucoup de déception et de reproches pour la mauvaise organisation de l’événement, nous sommes donc rentrés chez nous (à 10 minutes seulement, mais j’ai pensé à spécialement pour assister à cette journée…) et retournés à 14h plonger 100m sous terre.

Et ça valait la peine : imaginer un tunnel de 27km rempli des équipements de physique les plus sophistiqués que l’on puisse concevoir actuellement est difficile, mais le voir c’est vraiment impressionnant. Nous avons visité une section illustrant proche de l’expérience “ ” destinée à comprendre la “rupture de symétrie” qui a fait que le Big Bang a produit plus de matière que d’antimatière, ce qui fait qu’il reste de la matière …

Cette section permet de voir de nombreux aspects du :

le point d’injection des particles depuis un autre accélérateur dans le LHC
les aimants dipolaires qui courbent les 2 faisceaux de protons circulant en sens inverse dans le tunnel et les aimants quadrupôles qui focalisent ces faisceaux
un point où les deux faisceaux sont déviés l’un vers l’autre dans un seul tube afin de provoquer des collisions frontales au milieu du détecteur

ainsi que les dispositifs permettant à tout ceci de fonctionner aux limites de la physique actuelle :

la circulation d’hélium liquide à -270°C permettant de maintenir les aimants à supraconducteurs à une température suffisamment basse,
des câbles de cuivre d’environ 10 cm2 de section pour conduire des courants de 16000 ampères dans ces aimants,
des pompes permettant de créer un vide de 0.000000000036 bar…

Tout ça devrait donner de la matière à quelques articles dans les prochaines années.

Des p'tits trous noirs

Wed, 02 Apr 2008 00:00:00 +0000

“Chuis le poinçonneur galactique … j’fais des trous, des trous noirs, … , des trous d’seconde classe … "

Le petit dernier s’appelle XTE J1650-500 et a la bonne idée de tourner autour d’une autre étoile pas trop loin dans notre Voie Lactée, ce qui a permis de déterminer sa masse : 3.6x celle du Soleil seulement, ce qui en fait le plus petit trou noir connu. C’est intéressant pour vérifier expérimentalement la qui fixe théoriquement à 3.3 masses solaires la limite entre étoile à neutron et trou noir.

Les petits trous noirs ont aussi un “effet de marée” plus intense que les grands : la force d’attraction varie énormément avec la distance, ce qui fait par exemple que vos pieds seraient attirés beaucoup plus fortement que votre tête en passant à proximité, donc que tout en tombant vers le trou noir, vous seriez étiré en forme de spaghetti …

source : article agrémenté de cette belle vue d’artiste, hélas peu relativiste.

Sursaut Gamma : la folie céleste

Fri, 21 Mar 2008 00:00:00 +0000

A l’oeil nu, on peut voir à 3 Millions d’années lumière, et dans des conditions exceptionnelles. à 12 Millions d’années lumière. Ces sont les les plus proches de notre Voie Lactée, comportant chacune des milliards d’étoiles.

Or il y a deux jours, un astre situé à 7.5 Milliards d’années, donc 1000 fois plus loin, a été visible à l’oeil nu pendant 4 minutes ! GRB 080319B a alors brillé 2.5 millions de fois plus fort qu’une étoile explosant en , elle-même aussi brillante qu’une galaxie entière. (source: ) L’événement a même été : c’est le petit point apparaissant au centre de l’image ci-contre.

Le 080319 dans le nom peu poétique de ce phénomène, c’est la date à laquelle il est apparu : 19 mars 2008. GRB c’est pour “Gamma Ray Burst”, car il a en fait été détecté par le satellite “Swift”, spécialement conçu pour détecter les “ ”, ces phénomènes extrêmement violents et mystérieux. Et B, c’est parce que c’était le second détecté ce jour là.

Car le plus étonnant, c’est que les sursauts gamma ne sont pas rares. Les premiers ont été détectés en 1969 par des satellites militaires chargés de repérer des explosions nucléaires, produisant assez de rayons gamma pour produire des tumeurs à quelques kilomètres à la ronde. Or les satellites détectent en moyenne une fois par jour (!) des explosions produisant le même rayonnement depuis l’espace.

Les chercheurs se sont vite aperçus qu’ils provenaient de toute la sphère céleste, donc pas de notre Galaxie mais d’autres galaxies très lointaines. Actuellement, on estime qu’une étoile sur 10'000 meurt en causant un sursaut gamma (une hypothèse de mécanisme est décrite ). Lorsqu’on sait qu’une étoile par jour meurt dans une galaxie comme la Voie Lactée, il n’y a qu’un suraut gamma tous les 30 ans dans notre galaxie en moyenne, mais ils rayonnent si fort que nous détectons chaque jour ceux arrivant dans les 10'000 galaxies voisines.

Un sursaut gamma trop proche de nous stériliserait la planète en quelques secondes. Certains pensent que c’est ce qui s’est presque produit il y a 450 millions d’années : l’extinction massive de l’ordovicien serait due à une “ ” un peu trop proche. Ca ne devrait pas se reproduire “prochainement”, la prochaine supernova proche prévue, , est heureusement suffisamment loin.

Quelles sont les chances ...

Sun, 09 Mar 2008 00:00:00 +0000

Quelles sont les chances que vous buviez de l’eau déjà bue à un moment précis par une personne précise, disons dans le premier café pris par le Président Abraham Lincoln après son élection ?

C’est le genre de question abordée dans l’excellente émission du que je regarde grâce à la .

Alors, quelles sont les chances ? aucune ? 1% ? plus ?

Pour y répondre, il faut savoir 2 choses et en supposer une (je vous aide) :

soit 1.4 . 1021 litres
une mole d’eau contient le de molécules d’eau. Une mole d’eau c’est 18g, et le nombre d’Avogadro = 6 . 1023, donc il y a environ 3.3 . 1025 molécules H2O dans 1 litre d’eau
hypothèse : Il faut supposer que l’eau ait bien le temps de se brasser entre les deux événements, c’est pourquoi on choisit l’eau du café de Lincoln, il y a un siècle, et pas celle d’Eva Longoria à sa séance de gym la semaine passée.

Alors, quelles sont les chances ? Et bien en faisant simplement la division du nombre de molécules dans un litre par celle du nombre de litres d’eau sur la terre, on trouve combien de molécules tirées d’un litre bu par Lincoln (ou Einstein, ou Jésus) dans un litre d’eau tiré au robinet chez vous : 3.3 . 1025 / 1.4 . 1021 = 20'000. Dans un déci de café : 2000. Bien sur c’est une moyenne, il n’y en a peut-être “que” 100, mais la probabilité qu’il n’y en ait aucune est si faible qu’on peut la considérer comme nulle.

Il est donc absolument certain que chaque fois que vous buvez un verre d’eau, vous ingérez des milliers de molécules d’eau bues en de grandes occasions par des gens célèbres, car le nombre de molécules dans un verre d’eau est incroyablement grand. Voilà le raisonnement en vidéo et en anglais :

Quelques petites remarques additionnelles:

20000 molécules dans un litre, donc sur 3.3 . 1025 molécules, ça fait 0.6 . 10-21 , donc 0.6 millièmes de milliardième de milliardième, ou encore 0.6 millièmes de ppm de ppm de ppm ( ). Les instruments les plus sensibles sont capables de détecter des substances diluées à une fraction de ppm, mais en aucun cas des quantités si faibles.
Donc quand on vous dit que votre eau contient des “traces” de polluants, ça signifie que vous n’en absorbez que quelques milliards de molécules à chaque gorgée. En fait il est impossible d’obtenir de l’eau hyper pure car c’est un excellent solvant : le simple fait de la mettre dans un verre hyper propre arrache des molécules de la paroi de verre et les dilue.
Seul l’ considère que des dilutions si élevées ont encore un effet : un café de Lincoln est dilué dans votre eau à environ 10 CH “seulement” selon leur système de notation. Donc quand vous prenez un “médicament” homéopathique à 10 CH, il contient moins de molécules actives que d’eau bue par Jésus Christ en personne. Reste à savoir ce qui vous soigne le plus ;-)

L'attentat

Mon, 18 Feb 2008 00:00:00 +0000

WorldCat • Open Library • LibraryThing • Google Books • BookFinder L’“attentat” de Yasmina Khadra

\[1\]

est un de ces livres dont on ne ressort pas intact. Est-ce un roman, ou une profonde analyse d’une situation désespérée et désespérante vue à travers une fiction ?

Khedra dépeint avec une objectivité remarquable l’horreur et la lâcheté des attentats sucides, et dans le même temps le cercle vicieux qui les rend inévitables.

Un passage m’a frappé tant il rejoint ce que je disais dans , lorsqu’Amine Jaafari, chirurgien arabe israélien, retrouve le chef du groupe qui a aidé sa femme à exploser au milieu d’un groupe d’enfants juifs:

Ma femme, une islamiste ? (…) Elle était trop fière de ses cheveux pour les cacher sous un foulard. Que lui avez-vous raconté pour faire d’elle un monstre, une terroriste, une intégriste sucidaire ?

L’autre lui répond:

Un islamiste est un militant politique. Il n’a qu’une seule ambition : instaurer un État théocratique dans son pays et jouir pleinement de sa souveraineté et de son indépendance…

Un intégriste est un djihadiste jusqu’au-boutiste. Il ne croit pas à la souveraineté des États musulmans ni à leur autonomie. Pour lui, ce sont des États vassaux qui seront appelés à se dissoudre au profit d’un seul califat. Car l’intégriste rêve d’une ouma une et indivisible qui s’étendrait de l’Indonésie au Maroc pour, à défaut de convertir l’Occident à l’islam, l’assujettir ou le détruire…

Nous ne sommes ni des islamistes ni des intégristes, docteur Jaafari. Nous ne sommes que les enfants d’un peuple spolié et bafoué qui se battent avec les moyens du bord pour recouvrer leur patrie et leur dignité, ni plus ni moins.

Un très bon livre, pour comprendre. Et qui finit mal.

Référence: Yasmina Khadra (2005). L' attentat: roman. Julliard.

Galaxie Spirale et Séquence Principale

Fri, 08 Feb 2008 00:00:00 +0000

Suite à , je m’étais lancé dans la réalisation d’une en temps réel basée sur .

L’idée était principalement d’illustrer le fait que les bras spiraux des galaxies ne tournent pas : se sont des “ondes de pression” dans lesquels la densité d’étoiles est plus élevée qu’ailleurs en raison du fait que les étoiles suivent “en moyenne” des orbites elliptiques décalées, comme illustré sur le graphique ci-contre, où les spirales apparaissent clairement.

Je viens de réaliser une nouvelle version de cette simulation que vous pouvez et exécuter sur votre propre PC (doté d’une carte 3D décente) pour voir 15'000 étoiles tourner devant vos yeux ébahis:

A noter qu’à ma connaissance c’est la seule simulation de Galaxie en temps réel qui révèle les bras spiraux. Ceci est possible car on ne simule pas la physique de la gravitation, mais seulement la géométrie en résultant.

Vie et mort des étoiles

Dans cette nouvelle version , j’ai commencé à implanter un autre phénomène fascinant : le cycle de vie des étoiles. Comme expliqué dans , les étoiles naissent au rythme d’une par jour (!) dans la Voie Lactée, principalement dans les bras spiraux. Puis elles vieillissent et meurent (une par jour aussi !) après n’avoir effectué que quelques tours de la Galaxie. Pour visualiser ceci “à l’échelle” dans ma simulation, j’ai fait le calcul suivant :

ma galaxie contient environ 10^6 x moins d’étoiles qu’une galaxie spirale réelle (je veux un processeur 10'000'000 de fois plus puissant !)
mais elle tourne environ 10^13 x plus vite
donc les étoiles de ma simulation doivent naitre et mourir 10^(13-6) soit 10'000'000 x plus souvent qu’une fois par jour, ce qui fait 116 x par seconde !

La séquence principale

La vie des étoiles se déroule de gauche à droite dans le diagramme ci-dessous:

Les étoiles supergéantes ( ) naissent bleues. Après une vie brève passée à briller 10'000x plus que le Soleil, elles deviennent rouges et meurent brutalement en , brillant comme des millions de soleils pendant quelques heures et laissant une étoile à neutrons, un voire un au centre d’une

Les étoiles naines restent toute leur longue vie bleues/blanches et jaunissent en s’éteignant lentement. 10'000x moins lumineuses que le Soleil, elles deviennent des naines brunes pratiquement invisibles.

La plupart des étoiles, dont le Soleil, suivent la “séquence principale” : elles naissent bleues et lumineuses, et meurent rouges, tout en devenant 1 milliard de fois moins lumineuses qu’au début.

Dans mon programme, je considère pour l’instant que toutes les étoiles suivent la séquence principale. Je simule le vieillissement en regroupant les étoiles en 6 étapes de la séquence. Il y a aussi une étape 0 “nébuleuse” qui correspond au gaz qui forme une étoile jeune et qui résulte de la mort de l’étoile vieille, ce qui permet de définir un cycle. Pour des raisons techniques et pour correspondre à la réalité, le nombre d’étoiles à chaque étape doit rester le même. La simulation permute donc 7 “étoiles” choisies au hasard dans chacune des étapes : une nébuleuse prise au hasard devient une bleue de type O5, une bleue O5 prise au hasard devient BO et ainsi de suite jusqu’à une étoile de type M0 prise au hasard, qui meurt pour donner une nébuleuse.

Ainsi les étoiles vieillissent, mais pas toutes à la même vitesse, ce qui est conforme à la réalité.

Prochaines étapes:

rendre les transitions de couleur plus douces
faire naître les étoiles dans les bras spiraux : c’est là que ça se passe en réalité car les nébuleuses y sont “comprimées”
simuler la trajectoire des étoiles du noyau galactique en 3D. permettre de varier la taille du noyau pour faire des galaxies elliptiques
trouver comment faire des galaxies spirales “barrées”

Références

On est peu de chose...

Fri, 01 Feb 2008 00:00:00 +0000

Entre deux dossiers sur la ratatination des spermatozoïdes par les téléphones portables, ce cher ServumPecus tourne la tête vers les étoiles de temps en temps et trouve des choses magnifiques comme :

Jupiter, c’est grand par rapport à la Terre

Le Soleil, c’est grand par rapport à Jupiter, et énorme par rapport à la Terre

Arcturus est une grande étoile, par rapport au Soleil. Elle est énorme par rapport à Jupier et colossale par rapport à la Terre.

Les géantes rouges comme Bételgeuse ou Antarès sont très grandes par rapport à Arcturus. Enormes par rapport au Soleil. Colossales par rapport à Jupiter. Et incroyablement monstrueuses par rapport à la Terre. Elles ne sont pas tellement loin (500 années lumières) mais c’est assez pour les ramener à la taille de petits points dans le ciel noir.

Trafic, Vitesse et Débit

Fri, 18 Jan 2008 00:00:00 +0000

Dans “ Thierry Fisher propose de résoudre le problème de la surcharge de trafic entre ces deux centres urbains en réduisant la vitesse sur toute la longueur de l’autoroute.

J’ai posté un commentaire (en deux partie) directement à la suite, mais à la réflexion, l’article de Thierry Fisher contient d’énormes contradictions qui n’apparaissent pas de prime abord, grâce à son talent journalistique. Voici mes commentaires, re-structurés d’après les vérités assénées :

100 kilomètres à l’heure: tout simplement pour aller plus vite!

Dans le trafic comme en société, il faut distinguer l’intérêt individuel (= aller le plus vite possible à la destination) de l’intérêt collectif (=assurer un débit de véhicules maximum, et la sécurité). Les deux ne coïncident pas, comme on le verra plus bas. En réduisant la vitesse maximum, on n’ira pas plus vite.

la solution pourtant existe. Les spécialistes sont unanimes et le répètent depuis des lustres: la circulation routière obéit aux lois de la mécanique des fluides. Un flux homogène s’écoule mieux qu’un flux irrégulier. Quand il y a trop de voitures, il faut donc baisser le débit. CQFD!

Ici, Thierry Fisher mélange allègrement les notions de vitesse et de débit, en ignorant la relation entre les deux (expliquée . Quand il dit qu’un flux homogène s’écoule “mieux” qu’un flux irrégulier, “mieux=débit” en mécanique des fluides, pas “vitesse”. En réduisant la vitesse, le trafic se fluidifie en effet, mais ceci AUGMENTE LE DEBIT ! Le débit maximum sur une autoroute est atteint lorsque le trafic s’écoule à 60 km/h ( ) Le “CQFD” est donc complètement à côté de la plaque!

Une arrivée plus lente du nombre de véhicules en agglomération permettrait aux villes romandes de mieux digérer leur trafic.

Là, l’auteur met le doigt sur le réel problème : les ralentissements les plus importants ont lieu aux extrémités des autoroutes, ce qui indique que le problème vient de la capacité d’absorption du trafic autoroutier par les agglomérations. Or en réduisant la vitesse sur l’autoroute, donc en augmentant le débit, on accroit ce problème au lieu de le résoudre !

Meilleures photos astronomiques 2007

Thu, 13 Dec 2007 00:00:00 +0000

: le blog et il y a une fois encore des merveilles.

Arp 87 est une paire de Galaxies en interaction, photographiée par Hubble, et disponible en plein de résolutions différentes :

Deux lunes de Jupiter, Europa et Io, photographiées d’un coup d’un seul par la en route pour Pluton (arrivée en 2015…). Io a des volcans très actifs, dont l’un crache dans l’espace des volutes bien visibles :

En ce qui me concerne, je trouve la magnifique et je comprends que Bad Astronomy l’ait choisie comme meilleure photo astronomique 2007, mais personnellement, ma préférée c’est la nébuleuse de la Voile:

Maintenant, pour une fois, faites ce que je vous dis sans poser de question : suivez n’importe où sur cette fantastique photo prise avec une caméra ce fantastique montage de photos totalisant plus d’un ! Oui oui, chaque point est une étoile !

Danseuse et Cerveau

Mon, 10 Dec 2007 00:00:00 +0000

J’aime bien cette petite danseuse qui me rappelle le à Las Vegas… Mais dans quel sens tourne-t-elle ?

D’après cet , ça dépend de votre hémisphère cérébral préférentiel, droit ou gauche. Si vous arrivez à la voir tourner dans les deux sens, bonne nouvelle : votre cerveau a deux hémisphères …

Je n’arrive pas à la faire changer de sens en regardant, mais en la quittant des yeux, en pensant à une direction et en la re-regardant, elle m’obéit presque toujours. Mais le plus souvent elle tourne « anti-clockwise », un terme très négatif, je préfère « trigonométrique positif »…

Oiseaux, merveilleux oiseaux

Fri, 09 Nov 2007 00:00:00 +0000

d’Hubert Reeves parle de physique, d’astrophysique, de cosmologie et de Big Bang. Mais, comme dans “ ” et “ ” c’est surtout la description de la fantastique tendance de l’Univers vers la complexité qui émerveille.

Reeves parvient à décrire d’une manière imagée mais magnifiquement claire les très abstraites “transitions de phases” survenues au moment du Big Bang et les “ruptures de symétrie” qu’elles ont causé et qui sont à l’origine de la fertilité de l’Univers. Ce chapitre sur le “fine tuning” des lois de la physique, et en particulier le passage relatif à la durée de vie du proton m’ont décidé à me procurer “la Première Seconde”, un des derniers livres d’Hubert Reeves que je n’aie pas encore lus.

A l’autre extrémité de la complexité, “Oiseaux, merveilleux oiseaux” soutient aussi une idée très importante relative à l’Evolution : la Vie développe plusieurs solutions distinctes et parallèles au même problème. Par exemple, la mouche, l’albatros et la chauve-souris volent tous, mais n’ont pas d’ancêtres communs volants : chaque espèce à développé le vol indépendamment, en développant des techniques distinctes.

Mais c’est le passage sur les sens de l’orientation des animaux migrateurs, en particulier des oiseaux qui montre ceci de la manière la plus surprenante:

il est maintenant clair que certains oiseaux captent le champ magnétique. Certaines espèces captent le champ “horizontal” Nord/Sud, d’autres l’angle du champ par rapport au sol. Certains tiennent compte de déviations locales du champ et certains .
d’autres se repèrent apparemment par le plan de polarisation de la lumière solaire, “visible” même lorsque le Soleil est caché par les nuages
mais le plus spectaculaire vient des oiseaux volant de nuit. Placés dans un Planétarium, on a pu démontrer:
- qu’ils se repèrent par rapport aux étoiles et non par rapport au champ magnétique
- qu’on peut éteindre de nombreuses étoiles, dont Polaris , sans gêner les volatiles
- que si on fait tourner le ciel autour d’une autre étoile que Polaris, là les oiseaux se déroutent
- donc qu’il est très probable que les oiseaux s’orientent donc par rapport au point autour duquel les étoiles tournent, ce qui signifie qu’ils perçoivent la rotation du ciel de 0.25° par minute en volant, alors que nous ne sommes pas capables de le faire à l’oeil nu, bien immobiles couchés dans l’herbette…

Pourquoi les différentes espèces d’oiseaux migrateurs ont-elles développé des sens de l’orientation différents, si ce n’est parce qu’ils l’ont fait indépendamment ?

Références

Hubert Reeves (1998). Oiseaux, merveilleux oiseaux: les dialogues du ciel et de la vie. Editions du Seuil.
Hubert Reeves (1981). Patience dans l'azur: l'évolution cosmique. Seuil.
Hubert Reeves (1992). Heure de s'enivrer : l'univers a-t-il un sens ?. Seuil.

Prix IgNobel

Fri, 19 Oct 2007 00:00:00 +0000

Les récompensant les recherches scientifiques les plus abracadabrantesques ont été décernées. Dans la on trouve en particulier:

Médecine : des anglais pour une recherche sur les effets secondaires de l’ingestion de sabres
Chimie: un japonais, pour une méthode d’extraction de la vanilline à partir de bouse de vache.
Paix : The Air Force Wright Laboratory, pour le développement de la « bombe gay », qui rend les soldats ennemis fous d’amour entre eux. L’existence de cette arme a été officiellement démentie. (qui a dit “dommage” ?)
Biologie, à des argentins pour avoir découvert que le Viagra aidait les hamsters à se remettre d’un décalage horaire.

Dans le même registre, cette vidéo cite d’autres recherches passionnantes:

Pourquoi les piverts n’ont pas mal à la tête. Je me souviens d’un article dans “Pour la Science” qui mentionnait qu’ils ont un muscle qui retient leur cerveau lors de la décélération de 1000g…
Pourquoi les spaghetti crus se cassent en plus de 2 morceaux. C’est vrai que c’est surprenant, quand on y réfléchit…

(source : )

Tout ça m’a fait repenser au que je lisais à l’EPFL, et qui existe encore (son site web aurait besoin d’un lifting). Là des scientifiques publiaient exprès des articles absurdes pour démont(r)er des faits encore plus stupides. Je me souviens par exemple:

d’une étude sur la corrélation entre le cancer et le prénom des patients, travail destiné à ccompléter les milliers d’études effectuées sur les corrélations cancer/n’importe quoi.
d’une proposition d’alternative au bouclier spatial proposé par Reagan à l’époque, et qui consistait à placer des charges nucléaires réparties le long de l’Equateur. En cas de tir des russes, on sépare les hémisphères Nord et Sud et à l’aide de moteurs on les fait tourner de 180° l’un par rapport à l’autre pour que les missiles retombent sur l’expéditeur. Plus réaliste, plus fiable et moins cher que l’ “Initiative de Défense Stratégique” selon les auteurs :-)
d’une étude sur le lien entre la couleur des M&Ms et leur goût, effectué sur un échantillon représentatif de la population, à savoir la fille de 5 ans de l’auteur. je refais souvent l’expérience avec des enfants rencontrés : les jaunes et les rouges sont meilleurs que les bleus et les verts…

Avec la Science, on s’éclate la rate.

Analemme

Tue, 16 Oct 2007 00:00:00 +0000

Aujourd’hui Dr. Goulu vous permet d’étendre votre vocabulaire : l’ est la courbe décrite dans le ciel par la position du Soleil à midi au cours d’une année.

Voici une photo d’analemme obtenu par en Turquie en réalisant et superposant une photo par semaine, dont une pendant l’

Le Darwinisme quantique

Mon, 15 Oct 2007 00:00:00 +0000

“ ” de Jean Paul Baquiast n’est pas un article facile à lire. Il expose des idées aux limites de la physique et de la philosophie actuelles. En fait c’est de la métaphysique à l’état pur.

En gros l’article commence par un constat embêtant pour les matérialistes (disons athées pour simplifier) , et que les spiritualistes (disons religieux pour simplifier) utilisent abondamment : l’Univers a effectivement l’air d’avoir été calculé avec précision pour que la Vie, accessoirement vous et principalement moi, puissions exister. Si certains paramètres physiques avaient été 0.1% différents, nous ne serions que des photons. Ou de l’hydrogène. Ou des cailloux, dans le meilleur des cas.

Il y a quelques temps, la mode était aux univers parallèles, ou aux “mousses d’Univers” dans lesquels tous les Univers possibles formés par toutes les combinaisons possibles de tous les paramètres fondamentaux de la physique coexisteraient. Nous serions dès lors statistiquement “obligés d’exister”. Mais cette théorie a l’inconvénient que d’être aussi impossible à prouver que l’existence du “ ”.

Nos amis physiciens, dont apparemment Paul Davies qui nous a expliqué , ont alors proposé des idées pour le moins audacieuses, consistant à dire que les lois de la physique sont elles-mêmes soumises à la mécanique quantique, et donc “flexibles” dans le sens qu’elles seraient perturbées par l’observation. En gros, puisque le physicien cherche une explication à sa propre existence, les expériences qu’ils fait vont dans ce sens et donc les lois de la physique qu’il découvre sont “anthropomorphisées” par l’observation elle-même.

Le “Darwinisme Quantique” essaie d’atténuer quelque peu la conséquence de ceci, qui est que c’est nous qui créons l’Univers par le fait d’exister et de l’observer (v’là que les physiciens se prennent pour Dieu maintenant…). L’idée serait que l’Univers joue lui-même le rôle d’Observateur et “sélectionne” les lois propices à l’émergence de la complexité par un mécanisme de combinaison, comme dans le darwinisme.

Je résume un max pour dissimuler le fait que je n’aie pas compris grand-chose, mais vous pouvez toujours tenter de décrypter un peu plus l’article et faire part de vos réflexions philosophiques ci-dessous.

Question à mes amis turcs

Thu, 11 Oct 2007 00:00:00 +0000

Envoyé à l’article “ ” paru sur AgoraVox:

Je comprends très bien que les Etats-unis ne veuillent pas se fâcher avec un Etat ami, allié, client, fournisseur. Business is business.

Ce que j’ai de la peine à comprendre, et j’ai posé plusieurs fois la question à des amis turcs sans réponse convaincante, c’est pourquoi la Turquie a de la difficulté à admettre ce qui s’est passé en Arménie. Que ça s’appelle un “génocide” ou des “massacres à grande échelle” peu importe les mots, les faits sont établis. Ce qui est important c’est de reconnaitre ces faits, et c’est là que je ne comprends pas le problème:

c’était il y a un siècle
les arrières grand pères des turcs actuels ont été impliqués, et ils sont tous morts
ça s’est passé sous l’Empire Ottoman, une monarchie absolue pour le moins répressive (lire l’excellent Ismail Kadare (1984). La niche de la honte. Fayard. ), avant la naissance de l’état turc moderne
le terme “génocide” n’existait pas à l’époque dans le droit international

Donc quel est le problème qui empêche la Turquie moderne, jeune, actuelle de se pencher sur cette page sombre de son histoire ? les Allemands ont pratiquement réussi à se débarrasser de la culpabilité des horreurs nazies en l’admettant et en soignant leur mémoire pendant 50 ans. Pourquoi les Turcs n’arrivent pas à en faire autant ?

Fond d'écran recyclé

Fri, 28 Sep 2007 00:00:00 +0000

Mon nouveau fond d’écran est cette superbe image de la

Il s’agit des restes d’une étoile qui a explosé en supernova, ajoutant un point dans le ciel de nos ancêtres alors qu’ils taillaient des silex. Comme on le voit, les gaz expulsés par l’étoile ont perdu la juste après la méga-pétée, et ont commencé à se contracter en filaments, et en zones plus denses qui vont devenir de jeunes étoiles lorsque les dauphins tailleront des silex.

Au centre de l’image, en noir sur fond noir se trouve le résidu de l’étoile défunte . C’est un petite sphère de neutrons lourde comme plusieurs fois le Soleil et tournant sur elle-même en 8 secondes, donc assez lentement pour un pulsar. Cet astre est doté d’un champ magnétique si fort que si le Soleil avait le même, votre disque dur serait effacé instantanément, et si la Lune avait ce champ, votre fourchette décollerait de votre assiette pour percuter la Mer de la Tranquilité à la vitesse de la lumière !

Dieu a du juste avant de créer les supernovas …

Criminalité des étrangers : statistiquement non significative

Mon, 24 Sep 2007 00:00:00 +0000

View this title in Open Library

A la radio ce matin j’ai entendu , prof. de criminologie à l’UNIL, donner une petite leçon de “pensée différente” à propos des statistiques de la criminalité en Suisse.

En gros il disait que oui, les étrangers commettent proportionnellement plus de crimes que les citoyens suisses, mais que non, le fait d’être étranger n’était pas “statistiquement significatif”.

Ceci tient au fait que les jeunes hommes de milieu social défavorisé sont sur-représentés dans la population immigrée par rapport aux citoyens suisses, et que si l’on compare la criminalité des étrangers à un échantillon de la population suisse composée de la même proportion de jeunes hommes de milieu social défavorisé, il n’y a pas d’écart “statistiquement significatif” dans la criminalité de ces deux populations.

Donc ce n’est pas le fait d’être étranger qui compte, mais celui d’être issu d’un milieu défavorisé. D’après le Prof. Kuhn, ceci est d’ailleurs un fait constaté dans de nombreux autres pays hébergant une population immigrée.

Ca me rappelle une petite étude sur les USA que j’avais fait sur un thème similaire : selon les les noirs représentent 12.5% de la population, mais sont les auteurs de 50% des crimes. Les Noirs sont donc environ 8x plus criminels que les Blancs. Oui, mais les Blancs qui sont pris dans la même (basse) tranche de revenu que les Noirs sont tout autant criminels, donc c’est le fait d’être pauvre qui génère de la criminalité (et/ou l’inverse, dans un cercle vicieux) et pas la couleur de peau.

Plus d’infos :

du Groupe de travail “Criminalité des étrangers” (AGAK) de la Conférence des chefs de départements cantonaux de justice et police (CCDJP), 5 mars 2001
André Kuhn (2002). Sommes-nous tous des criminels?. Editions de l'Hèbe. , très bon bouquin et en

Cassini redécouvre Japet

Fri, 14 Sep 2007 00:00:00 +0000

La sonde Cassini qui explore les environs de Saturne vient de passer très près de Japet, une petite lune de 1436 km de diamètre seulement Cassini (la sonde) vient d’y découvrir une particularité unique dans le Système Solaire : un bourrelet de près de 20km de haut suit parfaitement l’équateur de Japet sur tout son pourtour, lui donnant une allure de noix spatiale.

Il ne reste plus qu’à expliquer la formation de cette crête. Deux théories sont déjà en course :

la rotation de Japet aurait brutalement ralenti lors de sa formation,
ce serait les vestiges d’un anneau entourant Japet lors de sa formation et qui serait tombé sur l’astre

Sources :

sur Techno-Science
sur Techno-Science

Voir aussi :

sur “ ”, l’incroyable photo de Saturne prise par Cassini où l’on voit la Terre à travers les anneaux

L’énergie de la foudre

Sun, 09 Sep 2007 00:00:00 +0000

Incorrigible. Voilà le type de question que je me suis posé récemment dans mon lit, pendant un bel orage nocturne : “Comment récupérer l’énergie de la foudre ?”

fournit plein d’informations intéressantes comme:

la puissance d’un éclair est d’environ 20 GigaWatts, soit 20 centrales nucléaires !
mais il ne dure que 25 millisecondes, donc l’énergie n’est que de 140 kWh, soit Frs 30.- d’électricité à tout casser…
Si on parvenait à capter l’énergie de tous les éclairs frappant la France, ça pourrait alimenter environ 5000 ménages. Seulement.

Bref, contrairement à une idée répandue que je partagais jusqu’ici, la foudre n’est pas une source d’énergie renouvelable potentielle et miraculeuse, même si veulent y croire…

De plus, même si on le voulait, on ne sait pas comment injecter 20 GW d’un coup sur le réseau. En fait, ça arrive accidentellement lorsque la foudre touche une ligne à haute tension, et en général on se retrouve dans le noir grâce aux “fusibles” du réseau.

L’alternative consisterait à stocker l’énergie pour la restituer plus lentement, mais là encore, il n’y a aujourd’hui aucune technologie permettant de stocker 140 kWh en 25 millisecondes. On pourrait penser à:

des condensateurs, mais comment les charger sous la tension de 100'000'000 Volts typique d’un éclair sans qu’il ne claquent ?
un anneau supraconducteur. Sur , on mentionne un anneau en développement qui serait capable de stocker 0,14 kWh en 1 seconde. Il faut encore gagner un facteur 1000 sur la capacité et 40 sur la vitesse. Ce n’est pas pour demain donc
une idée folle qui m’a traversé l’esprit, mais il faudrait faire des calculs pour évaluer son degré de folie : l’utilisation de . Intuitivement l’idée est la suivante:
1. foudroyer une tas de PZT, ce qui provoque une déformation mécanique très rapide (moins d’une milliseconde) : le matériau se comprime comme un ressort
2. restituer l’énergie en laissant le piezo se relaxer lentement.

L’Hydrogène, énergie du futur ?

Thu, 06 Sep 2007 00:00:00 +0000

Dans la du 4 septembre, Anne-Muriel Brouet expose un point de vue courant selon lequel “l’hydrogène est une, si ce n’est l’énergie de l’avenir”. Et, bien que le mot “source” n’apparaisse nulle part dans son article, le chapeau énonce clairement que l’hydrogène serait “un espoir de ressource propre”.

Malheureusement, l’hydrogène n’est pas une “ressource”, encore moins une source d’énergie. C’est un “vecteur énergétique”, un moyen de stocker et de transporter de l’énergie d’un point à un autre, par exemple dans le réservoir d’un véhicule, mais l’énergie produite dans la pile à combustible ou tout autre dispositif brulant de l’hydrogène provient d’une autre source d’énergie : celle qui a permis de produire l’hydrogène.

En effet, s’il n’y a plus d’hydrogène libre sur Terre, c’est qu’il a déjà brulé. Mais vous pouvez vous baigner dans ses cendres : l’eau est de l’hydrogène brulé, ce qui rend d’ailleurs impossible le fameux “moteur à eau” dont les plans auraient été cachés par les géants du pétrole…

Mais on peut “dé-bruler” l’eau en l’électrolysant : avec un courant électrique, on dissocie les molécules H2O de l’eau en Oxygène et en 2 Hydrogène. Une pile à combustible fait ensuite l’inverse et produit exactement la même quantité d’eau et la même quantité d’énergie électrique que ce qui a été nécessaire pour l’électrolyse. Pas plus. Plutôt moins en raison des pertes.

Si 99% de l’hydrogène est produit par “reformage du gaz naturel”, c’est simplement parce qu’il est beaucoup moins cher de puiser dans une ressource existante que de la produire. Le méthane étant du CH4, “il suffit de” séparer le Carbone des 4 Hydrogène. Ceci se fait à haute température et haute pression, et a pour résultat de transformer 1 Kg de gaz inflammable produisant 50'000 kJ lorsqu’il brule en 250 grammes d’un autre gaz, encore plus inflammable voire explosif, difficile à transporter, et qui ne dégage que 30'000 kJ en brulant !

Avec cette solution, l’automobile “du futur” ne crachera effectivement que de l’eau, mais continuera à consommer des ressources non-renouvelables et délèguera le problème de l’élimination du carbone à une raffinerie d’hydrogène qui consommera 40% de l’énergie du méthane pour donner une belle conscience verte à ses consommateurs, tout en présentant des risques d’accident considérables par rapport à une raffinerie de pétrole…

, va probablement réussir à vendre des produits que l’on est maintenant capables de réaliser techniquement à un marché avide de solutions propres. Mais l’hydrogène n’étant qu’un vecteur, la question de la source d’énergie reste entièrement posée et, comme je l’ai déjà montré dans “ ”, il n’y aura pas de solution tant qu’il restera du pétrole ou qu’on arrive à exploiter la .

Références:

Et Sun Tzu ?

Wed, 08 Aug 2007 00:00:00 +0000

La stratégie militaire n’est pas mon domaine de prédilection, mais elle se trouve au coeur de deux blogs que j’ai suivi ces derniers temps:

le blog . Pour être clair, ses articles sur l’armée suisse me semblent plus pertinents que ceux qui sous-tendent une guerre de civilisation “gentils zaméricains de droite + israéliens” contre “méchants islamistes soutenus par la presse européenne de gauche”
le blog , qui publie de très longues analyses très fouillées et documentées (à quand le livre?), notamment une excellente série d’articles sur comment . Par contre son article “la dangereuse imposture de la guerre asymétrique” et son postulat selon lequel Al-Quaeda serait une organisation bien structurée vont à l’encontre des idées de , auteur de l’excellent livre “La Guerre asymétrique ou la Défaite du vainqueur” \[1\].

La preuve que ce n’est pas une ravissante idiote

Ce qui m’a frappé, c’est que Jacques Baud se réfère souvent à , dont “ ” reste la référence stratégique orientale depuis 2500 ans (le texte complet de ce livre essentiel est disponible ), alors que Monnerat et Duran n’y font que de vagues allusions.

En lisant Sun Tzu, on s’aperçoit que les orientaux ont à propos des confilits une “pensée différente” des occidentaux, habituée depuis des siècles à aligner des rangées de chair à canon face à face, pratiquement jusqu’à la 2ème guerre mondiale.

Selon Sun Tzu :

“Pour être victorieux de ses ennemis, cinq circonstances sont nécessaires :

Savoir quand il est à propos de combattre, et quand il convient de se retirer.

Savoir employer le peu et le beaucoup suivant les circonstances.

Assortir habilement ses rangs. (…) La saison appropriée n’est pas aussi importante que les avantage du sol ; et tout cela n’est pas aussi important que l’harmonie des relations humaines.

Celui qui, prudent, se prépare à affronter l’ennemi qui n’est pas encore ; celui là même sera victorieux. Tirer prétexte de sa rusticité et ne pas prévoir est le plus grand des crimes ; être prêt en-dehors de toute contingence est la plus grande des vertus.

Etre à l’abri des ingérences du souverain dans tout ce qu’on peut tenter pour son service et la gloire de ses armes.”

Sur “ ”, quelques événements historiques sont analysés dans cette perspective:

l’attaque de Pearl-Harbor, considéré comme une lâcheté en Occident, était justifié pour les Japonais dans la mesure où ils étaient conscients qu’une guerre avec les USA était inévitable. On raconte même que l’Amiral Yamamoto, ayant appris que les porte-avions US n’avaient pas été détruits, savait déjà que la guerre était perdue, dès le 1er jour…
Mao Tse-Tung, grand adepte de Sun Tzu, construisit la Chine “Populaire” avec une petite guerilla, en parvenant à monter les troupes de Chine nationaliste, les Alliés et les Japonais les uns contre les autres.
En Indochine puis au Vietnam, le infligea aux français, puis aux américains (qui avaient ignoré les avertissements de De Gaulle, déjà…) des défaites terribles. Lors d’un interview télévisé, il disait qu’il n’avait jamais eu aucun doute sur ses victoire: selon Sun Tzu, avec des troupes motivées, sur leur terrain, en harcelant des petits jeunes venus du bout du monde pour des motifs bancals, il n’y avait aucun risque de perdre. Ce n’est d’ailleurs qu’après le Vietnam que les écoles militaires américaines commencèrent à étudier attentivement Sun Tzu…

Je me permets de traduire intégralement leur passage sur “The Insurgency”, illustrée par une silhouette arabe, tant il va dans le sens de mes articles précédents et commentaires divers sur le et sur le :

Pour déclarer victoire, le perdant doit accepter sa défaite ou être détruit de façon à ce qu’il ne puisse plus résister. S’il n’accepte pas sa défaite et n’est pas détruit, il se battra à nouveau.

Sun Tzu est un livre pour les combattants de guerilla mais aussi pour ceux qui doivent combattre une insurrection de guerilla. les caractéristiques des insurrections sont d’attaquer les faiblesses physiques, psychologiques et morales des opposants. Si un insurgé ne peut vaincre militairement, il peut choisir d’attaquer les bases économiques ou morales soutenant l’armée opposée, ou simplement choisir de ne pas capituler pour épuiser la force adverse.

Ceux qui étudient Sun Tzu comprennent que, même si Sun Tzu encourage à gagner sans combattre, son texte reconnait qu’après le combat, si un ennemi ne se rend pas mais doit tout de même être défait, on doit en définitive détruire cet ennemi. Si on ne peut pas le détruire, on doit l’isoler, l’intégrer ou l’annihiler. Et si on ne peut rien faire de cela, on a un sérieux problème.

Le “sérieux problème” est différent dans le cas Israël-Palestine, USA-Al Quaeda, ou USA-Irak, mais un certain nombre de points sont communs:

les Arabes ont perdu les guerres contre Israël, mais ne l’ont jamais reconnu. Ils n’ont pas pu être détruits, Israël n’a pas voulu les intégrer, ni pu le faire car l’annexion militaire de territoires n’est plus admise. L’annihilation dans des camps d’extermination n’étant pas une option envisageable, il ne reste que l’isolement, “issue” à laquelle Israël s’applique méticuleusement depuis quelques années.
l’organisation Al-Quaeda a été pulvérisée en Afghanistan, mais ne l’a pas reconnu. Si elle avait eu une structure organisée, elle aurait été totalement détruite. Elle “survit” car elle est constituée de groupuscules très peu liés, qui réussissent parfois des actions spectaculaires (Madrid) et en ratent souvent par un “amateurisme” étrange (chaussure explosive dans l’avion, Londres…). Partant du principe que l’intégration n’a pas de sens, et que l’annihilation ou l’isolement impliquent de commencer par localiser les “terroristes”, on en vient à se poser la question : Al-Quaeda est-elle toujours une guerilla internationale, ou n’est-ce plus que des criminels isolés ? L’avenir nous le dira …
En Irak, les USA ont obtenu une victoire militaire sur l’Etat de Saddam Hussein, mais se retrouvent pris dans un conflit avec des ennemis mal identifiés : chiites majoritaires soutenus par l’Iran ? sunnites souhaitant garder le pouvoir ? combattants d’Al-Quaeda venus d’Afghanistan pour casser du GI ? voire kurdes manoeuvrant dans l’ombre pour créer un Etat indépendant ? tous à la fois ?

un dernier petit conseil de Sun Tzu à Georges W :

Connais ton ennemi et connais-toi toi-même ; eussiez-vous cent guerres à soutenir, cent fois vous serez victorieux.

Si tu ignores ton ennemi et que tu te connais toi-même, tes chances de perdre et de gagner seront égales.

Si tu ignores à la fois ton ennemi et toi-même, tu ne compteras tes combats que par tes défaites,

Référence:

Jacques Baud, Christine Lorin de Grandmaison (2003). La Guerre asymétrique ou la Défaite du vainqueur. Editions Du Rocher.

Galaxies, Fenêtres sur l’Univers

Mon, 23 Jul 2007 00:00:00 +0000

Dévoré l’excellent . Les progrès de l’astrophysique dans la compréhension des Galaxies sur les 20 dernières années sont stupéfiants, et les conséquences sur la compréhension de la structure de l’Univers sont … mesmérisantes ! (je cherchais un mot encore plus fort que “stupéfiantes”, et en plus Google va aimer…)

En fait, l’étude des galaxies n’arrête pas de remettre en question nos certitudes:

Entre 1920 et 1930, Hubble confirme ce que le philosophe Emmanuel Kant avait postulé en 1755 déjà : de nombreuses “nébuleuses” observées sont en fait des “univers-îles” formées de milliards d’étoiles tout comme la “Voie Lactée” à laquelle nous appartenons. Comme à l’époque de Galilée, nous sommes remis à notre place : un endroit quelconque d’un Univers gigantesque.
Puis Hubble comprend la signification de ce que Vesto Slipher avait mesuré depuis 1910 : les galaxies s’éloignent de la notre d’autant plus vite qu’elles sont loin : l’Univers est en expansion, et donc a été à un certain moment extraordinairement dense avant de se dilater au cours du Big Bang. Einstein constate qu’il a fait “la plus grande erreur de sa vie” en fixant la valeur de la “constante cosmologique” qui apparaissait dans ses équations de façon à ce que l’univers soit obligé d’être en équilibre immuable. En fait c’est l’idée d’un Univers éternel, voire même d’un Univers créé qu’il n’a pas pu remettre en question.
Il y a quelques années, la grande question était d’expliquer la forme des galaxies, et en particulier les spirales. Normalement, les étoiles situées près du centre galactique devraient tourner autour de lui beaucoup plus vite que les étoiles de la périphérie, et les bras devraient s’enrouler en faisant beaucoup de tours au point de devenir invisibles.

En fait, ce sont des “ondes de densité” d’étoiles qui provoquent la structure spirale. Comme je n’ai pas retrouvé sur internet les illustrations très claires de l’article, j’en ai refait une. Vous voyez les spirales ? Elles ne sont pas dessinées, mais provoquées par la proximité d’ellipses légèrement décalées les unes par rapport aux autres, et c’est justement le long de trajectoires de ce type que des milliards d’étoiles gravitent autour de leur Galaxie : les bras spiraux ne sont que des régions où il y a momentanément une plus grande densité d’étoiles.
Il y a tellement d’étoiles dans une Galaxie (1000 milliards dans la Voie Lactée !) et les distances entre elles sont telles qu’il vaut mieux considérer une galaxie comme du gaz où les étoiles seraient des atomes qui s’attireraient mutuellement, et raisonner en termes de densité comme ci-dessus plutôt que de s’intéresser à la position de chaque étoile. On s’est aperçu que les simulations effectuées en ordinateur ne correspondaient pas à la réalité car il manquait de la masse : les étoiles ne sont pas suffisantes pour constituer une Galaxie qui “tourne rond”. La “masse manquante” a été partiellement découverte:
1. Dans le trou noir central qui habite chaque Galaxie. Celui qui se tapis au centre de notre Voie Lactée : il pèse autant que 3'000'000 de Soleils, c’est donc un petit comparé à ceux trouvés dans d’autres galaxies, et un trou très noir et inactif comparé à ceux qui propulsent des milliards de tonnes de gaz par jour (ou par seconde?) à la vitesse de la lumière dans l’espace inter galactique
2. Dans le gaz. Entre les étoiles d’une Galaxie, on trouve une dizaine d’atomes d’hydrogène par mètre cube d’espace. Presque rien. Mais “presque” multiplié par un volume titanesque de vide, ça fait des millions de masses solaires d’hydrogène et autres gaz qui remplissent la Galaxie. Expulsé par les étoiles mourantes, ce gaz s’agglomère en nébuleuses comme où il donne naissance à de nouvelles étoiles (voir plus bas)
3. Dans la . D’une nature mystérieuse, elle a pratiquement été “inventée” pour correspondre aux observations astronomiques. Elle devrait former un halo autour des galaxies, mais n’interagit avec rien autrement que par gravité… Découvrir ce qui se cache derrière cette notion est l’un des grands challenge de la physique du XXIème siècle.
Petit calcul : 1'000 milliards d’étoiles qui brillent pendant environ 3 milliards d’années en moyenne (le Soleil brille depuis 5'000'000'000 d’années et en a encore 5'000'000'000 à vivre parce que c’est une petite étoile, mais les grosses étoiles crament en moins d’un milliard d’années), ça fait qu’en moyenne une étoile s’éteint chaque jour dans notre Galaxie ! Puisque quelques étoiles fossiles rougeoient depuis 12 milliards d’années, les autres auraient du s’éteindre depuis longtemps. Conclusion : les Galaxies agissent comme des recycleuses d’étoiles, et la Voie Lactée allume environ une nouvelle étoile par jour aussi ! incroyable, non ?
Une Galaxie est donc à une bulle de gaz qui se condense en un brouillard vaporeux d’étoiles, orbitant autour d’un trou noir minuscule mais horriblement lourd, le tout baigné dans un halo sombre et mystérieux. Tout ça serait encore assez passif et peu intéressant s’il n’y avait pas des collisions de Galaxies ! Tous les quelques milliards d’années, la Voie Lactée avale des étoiles d’une Galaxie naine passant par là, tout en créant de terribles ondes de choc dans le gaz intergalactique (au lieu de 10 atomes par m3, il y en a soudain 20 !), ce qui suffit à créer des étoiles par millions et à rajeunir les deux galaxies, qui finissent par fusionner parfois. Voici à quoi va ressembler la rencontre de la Voie Lactée avec la Galaxie d’Andromède dans 2 milliards d’années: \[youtube dJRc37D2ZZY\]Rappelez-vous que les petits nuages bleus sont constitués de millions d’étoiles…
Si les collisions de Galaxies ne sont pas rares, c’est qu’elles sont regroupées en amas, eux mêmes regroupés en superamas gigantesques qui semblent s’être formés le long de filaments ou la matière s’est concentrée juste après le Big Bang.

L’Univers est non seulement incroyablement gigantesque, mais l’image selon laquelle il se dilue dans le néant en se refroidissant irrévocablement depuis le Big Bang est pessimiste. Il y l’air doté de mécanismes capables de produire pratiquement sans fin du neuf à coups de cataclysmes titanesques ou de subtils échanges s’étalant sur des milliards d’années.

A croire que la Création est loin d’être finie…

le trou noir central de la Voie Lactée révélé

Tue, 26 Jun 2007 00:00:00 +0000

Je suis certain d’en avoir déjà parlé, mais c’était il y a trop longtemps (2003) donc sur un vieux blog perdu… On avait détecté à l’époque une étoile qui se déplaçait très vite dans la région du centre de notre Galaxie, ce qui avait permis de suspecter qu’une source de rayons radio appelée était le trou noir (donc invisible) central de notre Galaxie.

Après 10 années d’observation avec les plus puissants télescopes disponibles actuellement, on a pu réaliser cette fantastique animation de cette zone :

L’étoile “S2” qui décrit l’orbite rapide pèse 15 fois plus lourd que le Soleil et parcourt en 10 ans une orbite de 2 jours-lumière de diamètre seulement, donc à la vitesse de 5000 km/s, soit 200x plus vite que la Terre autour du Soleil, ou encore 2% de la vitesse de la lumière !

Pour orbiter aussi vite, il faut qu’un objet invisible de 2.7 millions de masses solaires l’attire, et sa position est “pile-poil” sur l’invisible Sagittaire A!

Statistiques et Espérance de Vie

Tue, 26 Jun 2007 00:00:00 +0000

“ ” de Jean-Paul Delahaye est un excellent article paru dans le “Pour la Science” de juillet 2007 dans la rubrique “Logique et Calcul”. Il est illustré par quelques magnifiques citations:

Fêter les anniversaires est bon pour la santé : les statistiques montrent que les personnes qui en fêtent le plus deviennent les plus vieilles (Den Hartog)
Les statistiques, c’est comme le bikini : ce qu’elles révèlent est suggestif et ce qu’elles cachent est essentiel. (Aaron Levenstein)
Le loto, c’est un impôt sur les gens qui ne comprennent pas les statistiques. (anonyme, mais ça aurait pu être de moi…)
A la question “faites vous encore confiance aux sondages ?”, 64% des Français répondent Oui et 59% répondent Non (Philippe Geluck)
J’en ajoute une de Steven : 30% des accidents de la route sont dus à l’alcool, mais 70% c’est quand on a rien bu ! Alors qu’est-ce qui est le plus dangereux ?

Plus sérieusement, l’article commence par montrer qu’on n’est pas très habiles à manipuler les pourcentages. Par exemple : si l’essence augmente de 25%, de combien doit-elle ensuite diminuer pour revenir à son prix initial ?

Le piège est qu’on a tendance à ajouter 25% au prix plutôt que de le multiplier par 1.25, donc à penser qu’il faut ensuite soustraire 25% alors qu’il faut le diviser par 1.25, soit multiplier par 0.8, donc réduire de 20%.

J.-P. Delahaye montre ensuite que certaines statistiques pouvant être interprétées dans des sens contradictoires résultent du “ ” ou “effet de Yule-Simpson”, comme dans cet exemple:

Après une restructuration d’entreprise, le syndicat reproche une diminution des salaires de 10%, mais le patron rétorque que le salaire moyen a augmenté de 24%. Et les deux ont raison:

en 2006, l’entreprise employait 1000 ouvriers à 1000€ / mois et 100 cadres à 2000€ / mois : salaire moyen 1090€
en 2007, elle n’emploie plus que 100 ouvriers à 900€ mais a gardé les 100 cadres, diminués à 1800€ : moyenne 1350€ !

D’autres exemples concernant notamment les sondages montrent qu’ils faut faire très attention en combinant des statistiques provenant d’effectifs différents, ou en choisissant les populations mesurées.

Le passage qui m’a le plus intéressé concerne l’ . Comment calcule-t-on les ? Jusqu’ici, je pensais qu’on faisait la moyenne des âges des décès en 2006 et qu’on obtenait donc une mesure “retardée” d’environ 80 ans, corrigée en tenant compte de la tendance : le Suisse gagnant 1 an d’espérance de vie tous les 8 ans, on aurait pu ajouter environ 10 ans à l’âge moyen des gens décédés en 2006 pour obtenir l’espérance de vie à la naissance en 2006.

En fait, c’est calculé plus subtilement : on considère une population fictive née en 2006, qui aurait chaque année de leur vie future une probabilité de mourir correspondant à celle constatée en 2006 pour cette tranche d’âge. Autrement dit, on extrapole dans le futur la distribution actuelle des décès en fonction de l’âge. Ainsi, la mortalité infantile qui ne va que peu varier l’an prochain sera parfaitement prise en compte, alors que le destin des quelques personnes extrêmement âgées n’influence effectivement l’espérance de vie qu’avec plus d’un siècle de retard.

Carte des Sciences

Thu, 07 Jun 2007 00:00:00 +0000

Le magazine publie dans l’article une “carte des Sciences” due à , Kevin Boyack et Dick Klavans de l’Université de Columbia. Ils ont représenté les références entre 80'000 articles scientifiques répartis en 776 domaines dans ce superbe graphe (cliquer dessus pour l’agrandir) :

cliquer pour agrandir (beaucoup)

Les 776 domaines de recherche y représentés par les cercles de couleur de taille proportionnelle au nombre d’articles correspondants. 2 domaines sont d’autant plus proche qu’il y a beaucoup de références d’un domaine vers l’autre. Ils définissent ainsi des zones colorées selon les principaux domaines scientifiques (sciences sociales, médecine, biologie, chimie, physique, informatique.

On y voit entre autres (points numérotés):

que les “sciences sociales” (en jaune) sont très connectées à la médecine (en rouge) et à l’informatique (en violet), mais pas à la chime (en bleu, près du point 4)
les “plumes” grises qui entourent tout le graphe sont en fait les noms des 776 domaines de recherche. Ils ne sont malheureusement pas lisibles, même sur l’image agrandie
les domaines où la recherche est la plus active (du moins par les publications…) couvrent une plus grande surface, comme la médecine (en rouge). Les maths, près du point 3, sont beaucoup moins actifs.
aucune science n’est une île, sauf peut-être la chimie organique (à l’extrémité droite du continent bleu) qui ne se réfère à aucune autre science “majeure”, mais uniquement à d’autres disciplines de la chimie.
l’informatique est plus liée aux sciences sociales qu’à la physique appliquée qui réalise les puces.

Les graphes permettent de visualiser la structure émergeant de très grosses quantités de données. Plus à ce sujet très bientôt.

Le rayon vert

Mon, 28 May 2007 00:00:00 +0000

Dans “Pirates des Caraïbes 3” le “rayon vert” permet de revenir du monde des morts. Comme c’est un “green flash” en anglais, Hollywood en a fait un effet spécial spectaculaire, mais existe-t-il vraiment ?

Et bien oui! C’est un qui se produit au coucher du Soleil sur la mer, par temps calme : une lueur verte apparait au dessus du Soleil et reste visible après que le disque solaire soit passé derrière l’horizon.

On peut en trouver quelques photos sur le net, souvent de mauvaise qualité car comme le phénomène est imprévisible, il est rarement pris avec le télescope de rigueur, mais voici les meilleures:

On en trouve quelques unes de plus Il existe quelques vidéos sur YouTube, mais elles sont de trop mauvaises qualité. J’ai tenté d’y mettre la vidéo de haute qualité qui

\[15 Mb pour 6 secondes !\]

, mais la compression YouTube a éliminé le vert…

Je connais une personne qui a vu le “rayon vert” et m’a dit que c’était une expérience inoubliable. Alors regardez bien le soleil couchant quand vous êtes au bord de la mer !

Références:

avec nombreux liens vers des photos
(ajoutée le 28.5.2011)

Plus froid que l'espace

Wed, 09 May 2007 00:00:00 +0000

L’annonce du m’a rappelé une anecdote sympa.

Alors que j’étais jeune assistant à l’Institut d’Automatique, un chercheur de l’Institut de Physique débarque en demandant un coup de main pour un problème de “régulation de température”. Le prof, pensant à un simple problème du genre thermostat de chauffage central l’envoie au débutant : moi.

Là le gars m’explique qu’il essaie de régler la température d’un récipient autour de 0.1 degré Kelvin (-273°, à peine au dessus du …) ! Son utilise la différence de comportement de deux isotopes de l’hélium (He3 et He4) à ces températures pour refroidir encore plus, par un phénomène que je n’ai toujours pas compris…

Bref, on discute un peu de la dynamique très spéciale de son système et de la méthode de réglage ad-hoc, puis on va manger un morceau et on discute un peu. Je lui demande ce qui l’intéresse dans le domaine de la et là il me dit un truc génial :

“Depuis le Big-Bang qui était infiniment chaud, l’Univers se dilue et refroidit. Actuellement le vide spatial a la température du “rayonnement fossile” à 3°K, et aucun point de l’Univers ne peut être naturellement plus froid. Donc les phénomènes comme la de l’hélium ou les condensats de Bose-Einstein n’ont jamais existé nulle part dans tout l’Univers, sauf dans les labos de cryogénie des êtres intelligents, les Homo Sapiens et les autres.”

Cool, non ?

Plus froid que l’espace

Wed, 09 May 2007 00:00:00 +0000

L’annonce du m’a rappelé une anecdote sympa.

Depuis le Big-Bang qui était infiniment chaud, l’Univers se dilue et refroidit. Actuellement le vide spatial a la température du “rayonnement fossile” à 3°K, et aucun point de l’Univers ne peut être naturellement plus froid. Donc les phénomènes comme la de l’hélium n’ont jamais existé nulle part dans tout l’Univers, sauf dans les labos de cryogénie des êtres intelligents.

les problèmes mathématiques difficiles

Sat, 14 Apr 2007 00:00:00 +0000

Le dossier sur “ ” dans le journal “ ” d’avril 2007 indique 7, pardon plus que 6 manières de devenir millionnaire en résolvant des problèmes de maths.

Pour commencer, l’article présente un intéressant “arbre de la complexité” des problèmes mathématiques qui ressemble à çà:

problèmes ouverts (n’ayant pas encore de réponse)
- non formulé : n’ayant pas d’énoncé précis en termes mathématiques. Exemple : justifier les (voir plus bas)
- conjectures : problèmes formulés non résolus.
  - indécidables : problèmes dont on a démontré qu’ils sont indémontrables. Exemple : le , qui propose de démontrer la cohérence de l’arithmétique, donc que ses axiomes ne sont pas contradictoire. Gödel a montré en 1931 que ce n’était pas possible sans sortir de l’arithmétique en ajoutant des axiomes.
  - décidables : problèmes pour lesquels on sait qu’il existe une solution, positive ou négative
    - preuve (négative) avec contre-exemple. Le postule qu’étant donné deux polyèdres de même volume, il est toujours possible de découper l’un d’eux en polyèdres et de former l’autre en les réassemblant. Max Dehn montra qu’il est impossible de passer du tétraèdre au cube.
    - Théorèmes:
      - autres théorèmes (que ceux dits “d’existence”, ci-dessous). Exemples : le , démontré par Wiles en 1993, et la , qui vient d’être démontrée (voir plus bas)
      - théorèmes d’existence, postulant l’existence d’un objet mathématique ayant certaines propriétés, objet qu’il suffit de trouver…
        
        démonstration par l’absurde : on démontre que la négation du théorème aboutit à une contradiction. Exemple : en 1761 J.H. Lambert prouva la ^a, quel que soit a.
        
        méthode, ou “algorithme” : une séquence finie d’opérations permet d’obtenir une solution
        
        complexité inconnue : le (un problème qui me poursuit…)
        
        non polynomiale : l’
        
        polynomiale
        
        grand degré : le permet de savoir avec certitude si un nombre de n chiffres est ou pas en n^12 opérations, ce qui peut être beaucoup plus court que d’effectuer les divisions
        
        petit degré : tous les algorithmes “classiques”, par exemple le

de Hilbert à Clay

en 1900 David Hilbert présenta . 17 ont été résolus pendant le XXème siècle. En 2000, Landon Clay a offert 1 million de dollars pour la résolution de chacun des 7

La . a démontré cette conjecture en 2003. Après avoir refusé la en 2006, refusera-t-il aussi le million de dollars de la fondation Clay ?
La
la
l’
la qui a d’importantes conséquences en physique des particules
une meilleure compréhension des qui décrivent les écoulements turbulents de fluides, mais paraissent trop compliquées pour décrire un phénomène physique si fondamental. C’est le type même d’énoncé difficile à formuler en termes mathématiques, c’est pourquoi la fondation Clay a du définir clairement certains aspects de ce problème pour pouvoir proposer le prix.
le , un problème fondamental en informatique théorique posé en 1970 : est-il possible de résoudre un problème de la classe “NP-complet” en temps polynomial, ou est-ce impossible ?

C’est plein de Trous Noirs !

Tue, 13 Mar 2007 00:00:00 +0000

Sur cette image d’un petit bout de ciel grand comme quelques fois la lune placée là pour l’échelle, chaque point de couleur révèle la position d’un trou noir. Il y en a environ 1300, ce qui laisse supposer qu’on en répertoriera des millions dans les prochaines années.

Ce résultat est du au satellite , spécialisé dans la détection de ces objets aussi monstrueux qu’ invisibles.

La caractéristique la plus connue d’un est d’être tellement massif (au moins des centaines de fois plus lourds que le Soleil) que même la lumière ne peut pas s’en échapper : l’attraction est trop forte, les rayons lumineux “tombent” dans le trou noir et n’en ressortent jamais. Donc, pas moyen de le “voir” directement.

Un trou noir “immobile” vu à quelques kilomètres de distance ressemblerait à l’image ci-dessous, et serait donc parfaitement indétectable depuis la Terre.

(tiré de )

Mais les trous noirs se forment par l’“effondrement gravitationnel” de matière qui ne peut pas s’empêcher de tourner et, par le principe de conservation du moment cinétique, aussi appelé “théorème de la patineuse” en l’honneur patineuse inconnue qui eut l’idée de ramener bras et jambe près du corps pour pirouetter plus vite, un trou noir tourne très vite sur lui même. Pour se faire une idée, un trou noir est plus petit, plus lourd et tourne donc plus vite qu’un , et on connait des pulsars aussi lourds que le Soleil qui tournent plusieurs centaines de fois par seconde sur eux-mêmes !

Bref, un vrai trou noir tourne vite, et Einstein prétend que l’espace lui-même s’enroule autour de lui, ce qui force la matière attirée par le trou noir à “tomber en spirale”. Mais il arrive un moment où la force centrifuge sur la matière tournant autour du trou noir équilibre son attraction, et ceci avant que la matière n’aie passé le point de retour de “l’horizon des événements”.

En pratique (je vous épargne les calculs…) un “disque d’accrétion” se forme avec de la matière tournant pratiquement à la vitesse de la lumière autour du trou noir, bref, le tout forme alors un gigantesque accélérateur de particules naturel. Pour un trou formé par une étoile effondrée, ce disque est trop petit pour être observé directement, mais Hubble a photographié un disque d’accrétion d’un “trou noir supermassif” siégant au centre d’une Galaxie :

Les disques d’accrétion, eux, sont très lumineux car cette matière accélérée à une vitesse prodigieuse s’entrechoque, se chauffe à des températures incroyables et émet un rayonnement extrêmement énergétique : des “rayons X”.

C’est pourquoi Chandra est un détecteur de rayons X : l’image du début de cet article correspond aux sources de rayons X qui n’ont pas d’autre explication possible que le rayonnement de disques d’accrétion tournant à la vitesse de la lumière, qui n’ont eux-mêmes aucune autre possibilité d’exister qu’autour d’un trou noir.

En vérifiant où se trouvent ces trous noirs, on retrouve fort heureusement les centres de beaucoup de galaxies, ce qui confirme que les trous noirs supermassifs au centre des galaxies ne sont pas l’exception, mais la règle.

Reste un léger problème : on ne reçoit pas les mêmes rayons X selon qu’on observe le disque “de face” ou “sur la tranche”, et normalement on devrait obtenir toutes les variantes intermédiaires, et ce n’est pas le cas dans les mesures de Chandra…

Comme souvent en science, une réponse spectaculaire à une question importante ne se termine pas par un point final, mais par un autre “pourquoi … ?”

Perles Cosmiques

Thu, 08 Mar 2007 00:00:00 +0000

Il y a 167'020 ans, la lointaine étoile “Sanduleak -69° 202” explosa.

Comme elle est à 167'000 années-lumière d’ici, ce n’est qu’en 1987 qu’on put admirer le spectacle de la la plus proche explosion d’étoile depuis qui n’avait pu être immortalisée que sur des gravures et tapisseries du Moyen-Age.

1987A est par contre observée par de nombreux télescopes, dont Hubble qui a pris récemment cette :

Les deux gros points blancs sont des étoiles plus proches qui n’ont rien à voir avec la supernova, mais ont le bon goût d’avoir presque la même luminosité et d’être joliment placées de chaque côté.

Par contre l’anneau d’un diamètre d’environ une année lumière formé de “perles” lumineuses est unique. Il s’agirait de grumeaux de matière crachés par l’étoile environ 20'000 ans avant qu’elle n’explose et réchauffés par l’explosion. Tout ça constitue la matière première idéale pour que des planètes se forment dans quelques milliards d’années.

Il y a aussi 2 anneaux rouges plus fins, sur des plans décalés symétriquement par rapport au plan des perles. Il s’agirait de l’onde de choc éclairée par le faisceau de particules émis par un pulsar ou un trou noir qui n’est apparemment pas le reste de Sanduleak, mais un voisin très proche.

Toutes ces infos et bien d’autres sont soigneusement détaillées dans l’article , mais je voulais dire une chose importante en plus : c’est vachement beau !

L’informatique détruit l’information !

Sun, 25 Feb 2007 00:00:00 +0000

Ce titre peut sembler digne du “Matin”, mais c’est très sérieux!

J’ai réécrit la section 5.3 du Chapitre 5 d’ “Ecologie Informatique"qui traite du fait peu connu que l’informatique détruit l’information, ou au mieux la conserve, mais n’en crée en aucun cas !

Quelques découvertes récentes m’ont encouragé à clarifier ce passage :

une réflexion sur les listes triées, mentionnée
qui décrit bien le point de vue intuitif selon lequel l’information se détruit lentement,
qui n’aime pas les destructions plus rapides et propose une variante de la loi de la robotique d’Asimov pour l’interdire. Justement, les nouvelles d’Asimov sont basées sur les contradictions que les lois impliquent …
une info récente (que je n’arrive plus à retrouver…) selon laquelle Microsoft étudierait des moyens de stocker l’information de manière éternelle. J’ai aussi ma petite idée à ce sujet, que je détaillerai plus loin dans le livre …
Un passage trouvé et tiré de l’article “Des trous noirs en laboratoire”, Bernard Carr et Steven Giddings, Pour la Science, 332, juin 2005, qui montre que la notion d’information est devenue cruciale aussi en physique théorique : En particulier, la découverte de l’évaporation des trous noirs a mis en évidence un paradoxe situé au coeur des difficultés qui empêchent de concilier la relativité générale et la mécanique quantique. D’après la relativité générale, l’information contenue dans ce qui tombe sur un trou noir est perdue à jamais. Cependant, si le trou noir s’évapore qu’arrive-t-il à l’information qu’il referme ? S. Hawking a suggéré qu’un trou noir s’évapore totalement, en détruisant l’information. La destruction de l’information va à l’encontre des dogmes de la mécanique quantique, et viole en particulier la loi de conservation de l’énergie, ce qui la rend peu plausible. L’alternative selon laquelle les trous noirs laissent derrière eux des vestiges est tout aussi inacceptable. Pour que ces vestiges encodent toute l’information qui aurait pu tomber dans le trou noir, il faudrait qu’ils se présentent sous une variété infinie de types

Exoplanètes : Catalogue et simulations

Wed, 21 Feb 2007 00:00:00 +0000

L’Observatoire de Paris a réalisé un splendide qui liste toutes les planètes découvertes autour d’autres étoiles depuis la en 1995.

Pour chacune, on peut lancer une simulation montrant l’orbite de la planète, la comparer à celle de la Terre et visualiser ainsi les différence par rapport à notre Système Solaire. Volà par exemple la première exoplanète découverte.

J’ai écrit à l’Observatoire de Paris pour leur suggérer quelques améliorations pour la « version 2 » :

Permettre de naviguer d’une simulation à l’autre simplement avec des boutons « suivant » et « précédent », sans devoir revenir au catalogue
Pour celles qui tournent autour d’une même étoile, faire une simulation du système connu complet plutôt que planète par planète
Sur la simulation, mettre dans un coin la taille de la planète à l’échelle de Jupiter et de la Terre
Faire une image superposant toutes les orbites des exoplanètes, pour retrouver les planètes depuis là
Indiquer la distance des étoiles dans le tableau et sur les simulations

Mais je les ai surtout félicités ainsi :

Encore bravo et merci, grâce à vous je vais passer quelques heures à chercher une destination pour mon prochain !

Science / Foi

Sun, 18 Feb 2007 00:00:00 +0000

renvoie à un .

Provocateur (volontairement?), il me semble qu’il aurait pu être plus intéressant en:

introduisant la possibilité d’une boucle infinie dans la “foi”, ou une fin possible à la science, telle que le positivisme de la fin du XIXème le postulait.
couplant les 2 parties du graphe : les “evidence” qui troublent la foi proviennent souvent de l’activité scientifique, et certaines théories scientifiques se sont basées à l’origine sur des convictions “religieuses”.

Le temps, une 4ème dimension imaginaire

Wed, 07 Feb 2007 00:00:00 +0000

photo d’arrigoceramista sur flickr

Dans “ ”, je montre comment un cube peut aider à se représenter une 4ème dimension spatiale facilement.

Ce deuxième article explique pourquoi le temps, la 4ème dimension de l’ dans lequel nous vivons, n’est pas une dimension spatiale comme les 3 autres, mais une dimension , au sens mathématique du terme : un temps élevé au carré est équivalent à une surface négative !

Imaginez qu’un cube de côté égal à 1 mètre surgisse du néant devant vous et disparaisse tout aussi soudainement 1 seconde plus tard. Le cube a donc été “étiré” dans la dimension du temps sur une distance de 1 seconde, et si vous êtes un “dieu” pour qui le temps est une dimension comme les autres, vous verriez cet événement comme un hypercube flottant dans un espace à 4 dimensions tel que décrit dans .

Mais le temps est-il une dimension “comme les autres” ? Le fait qu’on mesure le temps en secondes et les distances en mètres nous met sur la piste d’une différence fondamentale, qui tient à la manière dont on mesure les distances dans un espace.

Comment faire si une dimension ne se mesure pas dans les mêmes unités que les autres ? L’idéal serait de trouver un moyen de convertir les secondes en mètres. Et c’est ce qu’a fait Albert Einstein entre autres, en montrant que la vitesse de la lumière appelée “c” est une constante absolue, parce que justement elle mesure le rapport entre l’espace et le temps en chaque point de l’Univers : 1 seconde vaut 300'000 km.

Autrement dit, le"dieu à 4 dimensions" verrait le cube de tout à l’heure immensément allongé dans la direction du temps. Pour qu’il lui apparaisse comme parfaitement hypercubique, il n’aurait du apparaître que pendant 1/300'000'000 de seconde.

Mais ça ne suffit pas pour prouver que le temps soit une dimension “comme les autres”. Les 2 dimensions d’une feuille de papier, tout comme les 3 dimensions de l’espace sont parce qu’on peut mesurer les distances entre des points par le théorème de Pythagore. Vous savez, celui qui dit que la carré de l’hypoténuse est égal à la somme des carrés des côtés.

la diagonale de notre carré à 2 dimensions de côté 1 vaut $\sqrt{1²⁺¹2} = \sqrt{2}$
la diagonale de notre cube à 3 dimensions de côté 1 vaut $\sqrt{1²⁺¹2+1^2} = \sqrt{3}$
mais la diagonale de l’hypercube unité dans l’espace temps vaut-elle vraiment $\sqrt{1²⁺¹2+1²⁺¹2}$, soit 2 ?

Cela revient à la question “comment mesurer la distance entre deux points distincts dans l’espace et le temps ?”

Pour y répondre, nous allons nous intéresser aux cercles et aux sphères plutôt qu’aux cubes, parce que tous les points sur un cercle ont la particularité d’être à la même distance du centre, comme d’ailleurs tous ceux à la surface d’une sphère. C’est même la définition mathématique de ces objets.

Commençons par remarquer que cette distance est toujours positive : le carré de l’hypoténuse ne peut jamais être un nombre négatif.

Maintenant, imaginons une ampoule située sur la Lune à une distance d=300'000 km d’ici et qui s’allume là bas exactement … top ! maintenant. Elle nous paraîtra s’allumer exactement en même temps qu’une ampoule allumée ici t=1 seconde plus tard, autrement dit la “distance à 4 dimensions” d entre les 2 allumages d’ampoules et le “top” est la même.

Disons que le “top” est aux coodonnées (0,0,0,0), l’ampoule qui s’allume sur la Lune est aux coordonnées (x,y,z,0), et l’ampoule dans le labo aux coordonnées (0,0,0, c.t), c étant la vitesse de la lumière et t le temps après lequel on voit l’ampoule s’allumer, 1 seconde dans l’exemple.

On a donc:

\[mathjax\]

$d= c.t =\sqrt{ x^2+y2+z^{2}$, soit: $d}2= c^2.t2 = x^2+y2+z^{2$, ce qui donne la relation : $\boldsymbol{x}2+y^2+z2-c^2.t2 = 0}$

Plus généralement, la distance d entre deux événements situés en (x,y,z,t) et en (x’,y’,z’,t’) dans l’espace-temps s’écrit

d2=(x-x’)2+(y-y’)2+(z-z’)2 - c2.(t-t’)2

Ce n’est pas une distance euclidienne à cause du signe “moins”, donc le temps n’est pas une dimension “comme les autres”, même après l’avoir transformé en distance grâce à la vitesse de la lumière. L’espace-temps n’est donc pas un , mais un .

A moins que l’on puisse remplacer c par quelque chose qui deviendrait négatif en l’élevant au carré, mais le carré de tous les nombres réels est positif … On ne peut faire intervenir que le nombre imaginaire i, tel que i2=-1 par convention.

Avec cette astuce, la distance devient “euclidienne” parce qu’on peut l’écrire : **d=dx2+dy2+dz2 + c2(**i.dt)2

Mais ceci montre que le temps est une dimension très spéciale car, tout en étant “perpendiculaire” à l’espace, on doit accepter qu’une distance mesurée entre deux événements dans le temps, au carré, correspond à une surface négative : le temps est donc une dimension “imaginaire” de l’espace-temps.

Références:

Voir en 4 dimensions

Tue, 06 Feb 2007 00:00:00 +0000

Cette petite animation montre un “hypercube” à 4 dimensions :

Elle donne un peu le tournis, mais montre que la 4ème dimension est accessible, avec un petit effort d’imagination

Sur cette image, on voit la logique de la construction d’un cube à 0,1,2,3 et 4 dimensions :

Dans un espace à 0 dimensions, il ne peut exister qu’un point.

Un espace à une dimension, c’est une ligne droite. Disons que notre point est à la position “0” de cette droite et étirons le le long de la droite sur une distance que nous appellerons “1”. Nous obtenons un “segment”. Notez que, si on regarde notre ligne depuis “dessus”, on ne voit que le point correspondant à l’espace à 0 dimensions.

Prenons notre segment et étirons le perpendiculairement sur une distance 1 dans un espace désormais à 2 dimensions. Nous obtenons le carré, dont les 4 angles sont aux coordonnées (0,0), (0,1), (1,0) et (1,1). Notez que si on regarde le carré dans le plan, selon la direction “x” ou selon la direction “y”, le carré nous apparaît comme un segment de l’espace à 1 dimension.

Etirons notre carré dans la direction “z” perpendiculaire à la feuille, nous obtenons le cube à 3 dimensions de côté 1. Pour obtenir les coordonnées des 8 sommets du cube, nous ajoutons simplement la coordonnée z=0 aux 4 sommets du carré dessiné sur la feuille : (0,0,0), (0,1,0), (1,0,0) et (1,1,0) et ajoutons les 4 sommets qui ont les mêmes coordonnées x et y, mais la coordonnée z=1 pour le carré tiré hors de la feuille : (0,0,1), (0,1,1), (1,0,1) et (1,1,1). Sur l’image, qui est en “2D” nous avons du ajouter un effet de perspective pour “voir” le cube, car le cube vu dans les directions x, y ou z appraitrait comme un carré à 2 dimensions.

Continuons sans nous poser de questions pour la “4ème dimension” : prenons le cube et étirons le dans une direction “t” perpendiculaire aux 3 directions x,y et z : nous allons obtenir une figure composée d’une cube à la coordonnée t=0 et d’un autre à la coordonnée t=1, chacun des 8 sommets du cube initial étant relié au sommet correspondant de l’autre cube. Les 16 sommets ont les coordonnées (0,0,0,0) (0,0,0,1) (0,0,1,0) (0,0,1,1) (0,1,0,0) (0,1,0,1) (0,1,1,0) (0,1,1,1) (1,0,0,0) (1,0,0,1) (1,0,1,0) (1,0,1,1) (1,1,0,0) (1,1,0,1) (1,1,1,0) (1,1,1,1). Ces coordonnées correspondent aux nombres de 0 à 15 écrits en binaire, et les arêtes de l’hypercube à 4 dimensions relient 2 points si seul “1 bit” diffère entre leurs coordonnées. C’est la même règle que pour les dimensions 1,2 et 3.

Il reste à faire un peu de perspective pour projeter l’hypercube dans un espace à 3 dimensions, sinon on ne verrait qu’un cube, et à projeter cette projection dans un espace à 3 dimensions pour l’afficher dans une image ou un film.

Reste à se demander à quoi peut correspondre cette “4 ème dimension”. Les physiciens considèrent que le temps est la 4ème dimension de “l’espace-temps” dans lequel nous vivons. Comme je le montrerai dans un , cette dimension n’est pas dans la même direction que la 4ème dimension “cartésienne” utilisée dans l’hypercube, mais elle peut faire l’affaire d’une manière intuitive.

Coïncidences numériques

Thu, 01 Feb 2007 00:00:00 +0000

Celle là est assez stupéfiante (cliquer pour l’article d’eljjdx)

Des peuvent surprendre : y’a-t-il une relation cachée entre e et pi ? est-ce qu’on ne se serait pas légèrement trompé sur une décimale de pi et que le résultat devrait donner 20 ? Mais pourquoi 20 ?

Zinzin, mon prof de maths préféré comptait ainsi : “0, 1 , e , pi , 1548, beaucoup” :

0 et 1 sont largement suffisants pour se débrouiller dans un univers digital,
1548 n’ayant aucune propriété particulière ( ), il signifiait “n’importe quel nombre”
“beaucoup” était synonyme de l’infini.
restent e et pi, 2 constantes aussi universelles qu’insaisissables par leur transcendance, frustrantes parce qu’on ne connait aucune relation entre elles.

C’est pourquoi des coïncidences numériques du type eπ - π = 20 sont attrayantes, mais assez fausses pour entretenir le mystère… D’autres relations entre e et pi sont plus facilement démontrables. Ma préférée est $e^{i\pi} +1 = 0$ , car elle fait en plus intervenir l’unité imaginaire i, dont le carré vaut -1. Spectaculaire non ? Le petit côté dommage est qu’une fois qu’on a compris , elle devient un peu moins magique : il n’y a en fait aucune relation entre e et pi là dedans.

Si vous avez des pouvoirs paranormaux …

Sun, 28 Jan 2007 00:00:00 +0000

… vous pouvez gagner 1 million de dollars !

Il vous suffit de participer au “ ” que la “James Randi Educational Foundation” (JREF) propose depuis 1964.

Voici une traduction en français de leur proposition :

La Fondation a pour objectif de fournir des informations fiables sur les phénomènes paranormaux. Elle soutient et conduit des recherches sur ces phénomènes.

La JREF offre un prix d’ un million de dollars a quiconque peut montrer, sous des conditions d’observation strictes, une preuve de tout évènement paranormal, surnaturel ou occulte. La JREF ne s’implique pas dans la procédure de test autrement qu’en aidant à formuler le protocole et en acceptant les conditions dans lesquelles le test sera effectué. Tous les tests seront conçus avec la participation et approbation du participant. Dans la plupart des cas, on demandera au participant un test préliminaire relativement simple qui sera suivi du test formel en cas de succès. Les tests préliminaires sont habituellement conduits par des associés de la JREF directement au lieu de résidence du participant

A ce jour, personne n’a passé ne serait-ce que ce test préliminaire.

Pourtant il y a eu jusqu’ici .

Actuellement, une demande à , la plus célèbre voyante des USA de tenir de passer le test il y a 5 ans, mais ne l’a jamais fait. Cette initiative vient évidemment des milieux “skeptics” qui ont même créé le site

Mon point de vue est plus mesuré. La JREF propose une démarche scientifique rigoureuse, comme on le voit par exemple dans l’émission “Homeopathy: The Test” de la BBC, décrite en français et dont le texte complet en anglais est

Il faut donc “jouer le jeu” et éviter de donner aux défenseurs des “sciences occultes” des arguments pour refuser de participer à des tests rigoureux, comme les “ondes négatives” issues du scepticisme ambiant.

C’est malheureusement un travers dans lequelle la JREF me semble en train de tomber, à la lecture de pages de leur site (surtout des forums mal modérés en fait) qui traitent ouvertement certains participants de fraudeurs. Dès lors le challenge devient “gagner un million de dollars ou être ridiculisé publiquement”, et on comprend leur réticence…

Il neige de beaux flocons !

Tue, 23 Jan 2007 00:00:00 +0000

Voici enfin la première neige, (pourvu que ça dure…), l’occasion rêvée de se demander pourquoi les flocons de neige sont si beaux et variés.

Oui, le “bâton percé” est aussi un “flocon” de neige!

Justement il y a un excellent article ¹ à ce sujet dans le Pour La Science de février 2007. Le site de l’auteur montre de nombreuses images figurant aussi dans l’article, de même que ce diagramme :

Ce diagramme montre dans quelles conditions de température et d’humidité se forment les principaux types de flocons, le long de la courbe qui définit la saturation en eau. C’est là le point important : les flocons se forment à partir de vapeur qui se condense et se solidifie instantanément autour de particules déjà solidifiées.

Les turbulences qui entrainent les flocons dans les nuages font varier les conditions de température et d’humidité pendant la formation des flocons, ce qui donne une énorme variété de formes.

J’adore cette histoire : depuis 1932 et pendant toute la 2ème guerre mondiale, le physicien nucléaire japonais Ukishiro Nakaya a été nommé professeur au nord du Japon, où il n’y avait aucune installation nucléaire. Il a donc étudié la neige jusqu’en 1954, année où il publia un ouvrage magistral en la matière, répertoriant des centaines de formes de flocons de neige classées dans les catégories ci-dessous:

Comme quoi un physicien peut être un peu poête, même dans un pays ravagé …

Référence :

Kenneth Libbrecht, “ ”, Pour la Science N°352 - fevrier 2007

les Nombres Premiers

Sat, 20 Jan 2007 00:00:00 +0000

A l’occasion de la découverte de la plus grande paire de nombres premiers jumeaux, et en parallèle avec la rédaction d’un articule sur le calcul distribué, j’ai partiellement ré-écrit cet article de 2005 sur les nombres premiers.

Introduction

Un nombre P est premier s’il ne se divise que par 1 ou lui-même. Il n’est donc “pas dans le livret”, autrement dit, il n’existe pas deux nombres entiers A et B plus grands que 1 tels que A x B = P.

Les premiers nombres premiers sont 2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31 …

Le grands nombres premiers ont une grande importance pratique en cryptographie, donc dans les dispositifs de sécurité informatique ou électronique, les systèmes de paiement etc.

Ces systèmes vitaux actuellement se basent sur des idées connues depuis des millénaires, mais qui n’ont été prouvées que récemment. Par exemple:

pour être absolument certain qu’un nombre N est premier, il faut essayer de le factoriser (trouver ses facteurs A et B, par lesquels on pourrait diviser N), ce qui implique d’essayer un grand nombre de divisions, et ça prend beaucoup de temps.
il existe des “tests de primalité” qui peuvent dire très rapidement si un nombre est “très probablement” premier ou pas, sans effectuer de factorisation : si le test dit que le nombre n’est pas premier, il n’en fournit pas les facteurs.
il n’existe pas de formule qui donnent à coup sur des nombres premiers, mais il en existe qui marchent une 40aine de fois de suite, ce qui n’est pas mal du tout:
- 103n2-3945n + 34381 est premier pour n=0,1,…,42 (R. Ruby)
- 47n2^2-1710n + 10181 est premier pour n=0,1,…,42 (G. Fung)
- 36n2^2-810n + 2753 est premier pour n=0,1,…,44 (R. Ruby)

Nombres de Mersenne et grands nombres premiers

Les “nombres de Mersenne” 2n-1 sont “assez souvent” des nombres premiers, par exemple:

22-1=3, 23-1=7, 25-1=31, 27-1=127, 213-1=8191

Comme 2^n-1 est une fonction exponentielle, on peut trouver “facilement” de très grands nombres premiers

En 1588, P. Cataldi calcul a que 217-1=131071 et 219-1 = 524 287 sont premiers, puis Euler en 1750 prouva que 231-1=147'483'647 est premier.

S’ensuivit une course au plus grand nombre premier dont on trouve un

En 1878, énonça un test de primalité très puissant, qui lui permit de prouver que 2127-1 = 170141183460469231731687303715884105727 est premier, sans effectuer les divisions

les nombres premiers suivants furent découvert dès 1952 avec des ordinateurs.

Actuellement, le plus grand nombre premier connu est 232'582'657-1. Il fait 9'808'358 décimales et à été découvert en septembre 2006 par le projet , dont je reparle dans un .

Nombres premiers jumeaux

En examinant la différence entre des nombres premiers consécutifs, on s’aperçoit qu’elle vaut plus souvent 2 que toute autre valeur. Il existe donc des nombres premiers “jumeaux” : 5-7, 11-13, 17-19 par exemple, mais on en connait de beaucoup plus grands. En fait on pense qu’il existe une infinité de telles paires. Comment les trouver ? Par exemple en cherchant “autour” des nombres de Mersenne !

Le 15 janvier 2007, des nombres premiers jumeaux de 58'711 décimales ont été , également en utilisant le . Ce sont 2'003'663'613 × 2195'000±1

Curiosités

La Spirale d’Ulam

Un matheux nommé Ulam s’ennuyait à une conférence et à commencé à écrire les nombres 1,2,3,4 etc en spirale sur du papier quadrillé, puis à noircir les cases correspondant aux nombres premiers.

A sa grande surprise il a vu apparaitre des “lignes” obliques qui correspondent à des fonctions génératrices de nombres premiers de forme a.n2+b.n + c, comme les fonctions mentionnées plus haut. (voir la )

En généralisant, on peut colorier les cases de la spirale d’Ulam avec une couleur représentant le nombre de facteurs premiers de chaque case. Mais ma représentation préférée est celle-ci, dans laquelle le nombre de facteurs définit le rayon de petites boules centrées à chaque case :

Un copain métaphysique m’a sommé de mentionner aussi la “Croix de Plichta”, mais il s’agit AMHA d’une justification un peu simpliste de la théorie ésotérique un peu planante de monsieur Plichta…

Pourquoi simpliste :

2 et 3 sont des premiers par définition. Pourtant ils ne sont pas marqués comme tels dans la croix.
Le nombre situé sur le rayon R (de 1 à 24) au Nième tour s’écrit R+24*(N-1). Donc si R est multiple de 2 ou 3, tous les nombres sur les mêmes rayons le seront aussi et ne seront donc pas premiers. La “croix” résulte donc d’un “crible” par 2 et 3.
Les nombres sur les rayons magiques ne sont pas tous premiers, et c’est bien là le problème…

Bref, ne pas se laisser impressionner par une quelconque régularité apparente des petits nombres premiers…

Références

Jean-Paul Delahaye (2000). Merveilleux nombres premiers. Pour la Science.
articles de Jean-Paul Delahaye dans

Géostratégie du Moyen-Orient

Fri, 19 Jan 2007 00:00:00 +0000

Merci à Merih qui m’a indiqué “ ”, un très beau site d’histoire-géo avec cartes animées qu’on peut même intégrer dans notre propore site, ce que je m’empresse d’essayer ci-dessous

Beaucoup des cartes disponibles en ce moment tendent visiblement à expliquer à l’américain moyen la situation géo-stratégique au Moyen-orient, et en Irak en particulier.

Religions et Lapidations

Sun, 01 Oct 2006 00:00:00 +0000

L’ “affaire Hani Ramadan” est bien connue, mais combien ont lu son article dans “Le Monde” ? Je l’ai fait et j’estime que c’est un peu réducteur de dire qu’il “justifie la lapidation”. Mais M. Ramadan y démontre tout de même une vision très conservatrice de sa religion..

La lapidation dans l’Islam

Dans son article intitulé “La Charia incomprise” (1), Hani Ramdan relève que “La lapidation prévue en cas d’adultère n’est envisageable que si quatre personnes ont été des témoins oculaires du délit. Ce qui est pratiquement irréalisable…”, puis il souligne le caractère extrêmement exceptionnel de l’application de cette peine. Mais il oublie de mentionner un point crucial : selon de nombreuses sources dont Mahmoud Azab, un autre spécialiste de l’Islam (2):

Dans le texte fondateur de l’Islam, le Coran, il n’y a aucune trace d’incitation à la lapidation. Il n’y a aucun Verset Coranique qui dise d’appliquer la lapidation. Seuls des récits (Hâdith) de la vie du prophète viennent donner aux croyants des directives en ce sens, et il convient de bien les interpréter. Même s’ils sont d’une grande importance, les récits de la vie du Prophète restent d’une portée moindre que le texte du Coran. Des récits rapportent que le prophète à laissé faire dans certain cas.

Lapidation et christianisme

Mahmoud Azab toujours (2):

(les membres du Sanhédrin) présentent au Christ une femme adultère, lui disent que selon la Loi de Moïse, elle doit être lapidée et lui demandent son avis. Le Christ leur répond « que celui qui n’a jamais péché lui jette la première pierre », et « ils se retirèrent à commencer par les plus âgés » nous disent les textes chrétiens. A mon avis, ce moment est une révolution extraordinaire dans l’histoire de la Loi sémitique monothéiste.

Cette dernière phrase est remarquable. Elle sous-entend que le Prophète de l’Islam n’avait pas à statuer sur la lapidation puisque le cas avait été traité par Jésus 4 siècles auparavant.

Lapidation et Judaïsme

Dans l’Ancien Testament, la lapidation est explicitement prescrite pour des crimes comme le meurtre, le blasphème et l’apostasie (quand on décide de changer de religion…) et certains cas d’adultère.

Le Talmud limite l’usage de la peine capitale en le limitant au cas ou le fautif a été prévenu de ne pas commetre son crime devant deux témoins, et le commet tout de même, également devant 2 témoins. Il n’y a eu que 8 lapidations juives en 400 ans.

Intéressant : selon la loi juive, il ne peut y avoir de bourreau pour exécuter un coupable, car il se rendrait lui même coupable de meurtre. La lapidation est de ce fait une punition appliquée collectivement, qui ne permet pas de déterminer qui a effectivement porté le coup fatal.

Conclusion

La lapidation a probablement existé depuis toujours dans les populations “sémites”, mais jamais dans leurs textes sacrés. Depuis 3 millénaires les hommes saints et les érudits des 3 religions monothéistes ont tenté de la rendre inapplicable. Pourquoi ne l’ont-ils pas simplement supprimée ? probablement en raison de l’incapacité de certains esprits bornés à comprendre l’aspect progressiste de leur enseignement.

Hani Ramadan est trop intelligent pour faire partie de cette catégorie, mais son va-et-vient entre une vision angélique de l’islam coranique et l’application de règles morales strictes au travers de la Charia ressemble fort à de la manipulation!

Références:

Comment construire une machine à explorer le temps ?

Fri, 16 Jun 2006 00:00:00 +0000

Dans ce livre propose le schéma de principe d’un système permettant en créant un :

un collisionneur crée un . Les accélérateurs d’ions lourds comme le du peuvent produire ces plasmas, à une température de 1013 .
un « imploseur » comprimerait ensuite ce plasma par un facteur 1019 pour atteindre la , ce qui formerait éventuellement un minuscule trou de ver. L’énergie nécessaire n’est pas élevée grâce au très faible volume, mais la technologie n’est pas disponible actuellement. Davis propose d’utiliser un dispositif amélioré, en le ceinturant d’une sphère de bombes thermonucléaires.
un « inflateur » est ensuite chargé d’agrandir le trou de ver par de l’ “ ”, correspondant au niveau d’énergie que l’on trouve entre les plaques de l’ . Paul Davies propose diverses idées liées à l’ ou à l’ , mais l’inflateur est certainement le composant le plus hypothétique de la machine…
le trou de ver étant créé, le « différentiateur » est chargé de créer une différence temporelle entre ses deux extrémités. On peut soit accélérer une extrémité A, chargée, à vitesse relativiste dans un accélérateur de particules, soit la placer dans le champ gravitationnel d’une , pendant que l’extrémité B vieillit en même temps que les expérimentateurs, mettons pendant 10 ans.

En entrant dans l’extrémité B, et en ressortant en A, le voyageur remontera dans le temps de 10 ans, soit au moment de la création de la machine.

Une telle machine permet d’expliquer le “paradoxe de Hawking” selon lequel, si le voyage temporel était possible, nous aurions la visite de voyageurs temporels. En effet, la machine de Davies ne permet pas de remonter avant le moment de sa construction.

Références :

Paul Davies (2002). How to Build a Time Machine. Penguin Books Ltd.
Paul Davies (2007). Comment construire une machine à explorer le temps ?. EDP Sciences.

Mis à jour le 29/2/2012 : j’avais initialement ajouté ce texte à l’article sur le dans la Wikipedia , il a ensuite été déplacé à l’article “ ”. Je viens de le reprendre avec les liens et en y ajoutant la référence claire aux livres

la fusion thermonucléaire

Sun, 11 Dec 2005 00:00:00 +0000

pourquoi il ne faut pas trop compter sur cette “source inépuisable d’énergie abondante, bon marché et non-polluante”

La ? c’est quoi ?

C’est ce qui fait briller les étoiles : aux pressions et températures extrêmes qui règnent au centre des étoiles, les atomes légers peuvent fusionner en atomes plus lourds, en dégageant beaucoup d’énergie.

Cette réaction fait également produire de la matière aux étoiles, convertissent ainsi peu à peu l’hydrogène qui constitue encore 98% des atomes de l’Univers en helium, qui en constitue 1%. Lorsqu’une étoile est trop “polluée” par de l’hélium, la réaction s’arrête, l’étoile s’effondre sur elle-même, et, si elle est assez massive, se chauffe suffisamment pour faire démarrer une fusion de l’hélium et ainsi de suite, en produisant, l’azote, le carbone, l’oxyogène etc.

La machine s’arrête avec le fer, qui est l’atome le plus “stable” : fusionner du fer ne produit pas d’énergie, mais en consomme. C’est ainsi que les atomes encore plus lourds comme l’uranium qui sont formés par accident “contiennent de l’énergie solaire” qui sera restituée lorsque ces atomes se casseront par la fission nucléaire exploitée dans les centrales nucléaires “classiques”, ce qui n’a donc rien de commun avec la fusion.

Et sur Terre ?

La fission nucléaire a été comprise dans les années 1930, utilisée dans la bombe A d’Hirsohima en 1945 et exploitée de manière “civile” pour la production d’énergie dès les années 1950. La fusion a été prévue par Andreï Sakharov et Ilia Frank dans les années 1940. Sakharov a ensuite mis au point la terrible bombe H dès 1952 avant de devenir dissident et Prix Nobel de la Paix.

La bombe H est en fait une bombe A “à charge creuse” dont l’explosion est concentrée sur un peu d’hydrogène (plutôt du deuterium comme on le verra plus loin). L’hydrogène est alors tellement comprimé et chauffé qu’il fusionne, multipliant par plus de 100 la puissance de la bombe A.

Au chalet nous avons un petit livre sur la fusion thermonucléaire datant des années 60 dont l’introduction dit en gros : dans 30 ans (donc en 1990…), la fusion thermonucléaire fournira la planète en électricité. Depuis 50 ans des milliers de physiciens essaient désespérément de faire produire un peu d’électricité par fusion, alors qu’il avait suffi de 10 pour passer de la bombe A à la centrale nucléaire à fission.

Pourquoi ça ne marche pas ?

“Fusionner des atomes”, c’est en fait fusionner les noyaux des atomes, et les noyaux d’hydrogène sont en fait composés d’un seul proton. Un proton c’est:

une petite masse
minuscule
chargé électriquement positivement

Pour en faire fusionner 2, il faut qu’ils se télescopent assez violemment, et c’est difficile parce que:

comme les deux ont la même charge (+), ils se repoussent l’un l’autre, donc il faut les catapulter l’un vers l’autre avec une vitesse assez grande pour que l’énergie de répulsion soit moins forte que l’énergie cinétique des noyaux
comme ils sont tout petits, il faut “bien viser” : si les deux atomes ne sont pas en collision frontale, leur charge les fera s’écarter.

Dans les étoiles, la recette est la suivante:

on met énormément d’atomes dans un petit volume grâce à une pression colossale
on chauffe un petit peu (quelques millions de degrés suffisent…) pour que les noyaux aient une bonne énergie cinétique
si une collision échoue, ce n’est pas grave car la probabilité qu’une collision se produise après reste très élevée.

Sur Terre, le problème est qu’$ part dans une bombe atomique, on arrive pas à créer une pression approchant le millième de celle qui règne au centre d’une étoile, donc:

on doit chauffer beaucoup plus pour que les noyaux aient une vitesse encore plus élevée et ainsi obtenir la même probabilité de collision que dans une étoile
on doit faire en sorte que ces particules beaucoup plus rapides restent dans une zone ou elles ont une forte probabilité de collision.

Deutérium et Tritium

En fait on est obliger de “tricher” pour avoir une petite chance d’espérer : on n’utilise pas de l’hydrogène “simple” mais du deutérium qui est un isotope de l’hydrogène avec un neutron collé au proton, ce qui double la masse des noyaux à fusionner, donc double l’énergie cinétique des noyaux en gardant la même répulsion électrique, ce qui permet de moins chauffer. Le deutérium représente environ 2% de l’hydrogène présent sur Terre, donc en quantité quasi-infinie dans les océans, mais il faut quand même l’extraire et ce n’est pas trivial.

Par désespoir on en est même venus à vouloir utiliser du tritium, isotope de l’hydrogène doté de 2 neutrons, mais cet élément très rare et instable doit être “fabriqué” lors d’une réaction qui émet des neutrons. On s’éloigne donc encore plus du principe de l’“énergie des étoiles”. Dans le paragraphe “Helium 3” ci-dessous j’explore une alternative osée à cette approche.

Confinement

Dans une étoile flottant librement dans l’espace, la zone de fusion est de forme sphérique et entourée par des milliers de kilomètres de gaz qui servent à la fois de combustible, d’enceinte à pression et d’isolant thermique, puisque la surface du soleil n’est qu’à 5000° environ.

Sur Terre il faut créer un “isolant” capable de maintenir un plasma de gaz à plusieurs millions de degrés, si possible sous “pression”, à quelques mètres de matériaux qui n’en supportent pas plus de quelques centaines. Il faut accessoirement chauffer ce plasma jusqu’à ce que la réaction s’amorce sans pouvoir rien “tremper” dedans, et trouver un moyen de faire revenir dans la zone de fusion des noyaux rapides qui ne pensent qu’à s’en écarter…

Un tokamak avec un monsieur dedans pour donner l’échelle…

Les “tokamaks” actuels et le futur ITER confinent le plasma en forme de tore (=“pneu”) à l’aide de très puissants champs magnétiques dont les lignes de champ fermées permettent de satisfaire le cahier des charges ci-dessus, mais encore une fois de manière très différente de ce qui se passe dans les étoiles.

Helium 3

Une réaction de fusion non-radioactive et qui se déroule à température moins élevée est He3 + D -> He4 + H

He3 est l’isotope 3 de l’hélium, qui a le léger défaut de n’être produit sur Terre qu’en très faible quantité (15 kg/an). Par contre, il existe4 sur la Lune en quantités énormes : il est produit dans la couronne solaire et transporté par le vent solaire, dévié par le champ magnétique terrestre, il n’arrive pas sur Terre, mais imbibe le sol lunaire.

Il est très possible que l’Helium3 soit non seulement la seule ressource naturelle intéressante de la Lune, mais que son exploitation commerciale puisse devenir une industrie aussi rentable que le pétrole, disons dans un siècle. Certaines entreprises se préparent déjà à la course.

Conclusion

La fusion contrôlée est donc beaucoup plus complexe à mettre en œuvre que la fission, dans laquelle “yaka faire une bombe atomique qui pète lentement”. De plus, alors qu’on dit souvent que la fusion est un “Soleil en laboratoire”, propre, écologique etc, on va en fait vers l’utilisation d’une réaction différente de celle existant dans la nature, mise en oeuvre de manière très différente aussi. Les physiciens ne sont donc pas en train de reproduire un phénomène naturel existant, mais d’en inventer un complètement nouveau.

Ceci va vraisemblablement prendre beaucoup de temps, pour autant que ça réussisse. On parle aujourd’hui de 50 ans à un siècle avant que cette forme d’énergie soit exploitable commercialement. Il est très probable que ça ne sera pas prêt au moment de l’épuisement du pétrole, donc que l’humanité devra trouver autre chose entre la fin des énergies fossiles et le début de la fusion.

Références

Les 3 maisons

Sun, 21 Aug 2005 00:00:00 +0000

Comment amener l’eau, le gaz et l’électricité depuis les 3 usines correspondantes vers 3 maisons sans que les tuyaux et câbles correspondants ne se croisent sur un plan ?

C’est le genre de casse-tête qui m’énerve, surtout si on me dit qu’il existe une solution.

En fait, il n’y a pas de solution à ce problème. Mon collègue , et montre qu’un planète torique offrirait des avantages …

Les Tuniques d’Aveugle

Thu, 29 Jul 2004 00:00:00 +0000

J’ai failli me convertir au judaïsme après avoir lu cette merveille, mais à la réflexion il doit y avoir pas mal de juifs qui ne partagent pas la vision ouverte et progressiste que Paul Nothomb propose de l’homme en traduisant la Genèse directement de l’hébreu. Alors je suis resté agnostique mais persuadé que “les tuniques d’aveugle” décrivent bien mieux la condition humaine que les “peaux de bêtes” qu’Adam et Eve revêtirent dans le catéchisme de mon enfance.

Ce qui m’a particulièrement plu, c’est l’attention scrpuleuse portée à la Genèse, texte souvent considéré comme une fable au premier degré. Dans toutes les religions, le texte de la création situe l’homme par rapport à la divinité et est donc fondamental, trop fondamental pour qu’on puisse se permettre d’utiliser une traduction de traduction de traduction pour l’enseigner.

Lisez ce bouquin que vous soyez croyant ou pas, vous ne verrez plus la Bible de la même façon.

Paul Nothomb (1990). Les tuniques d'aveugle. La Différence.

Conflit Israel / Palestine

Sun, 11 Jul 2004 00:00:00 +0000

le reconnaissent: l’armée israélienne tue à 50% des “non combattants” palestiniens, qui représentent plus du double des victimes d’attentats “terroristes”

Difficile et risqué de donner un avis qu’on espère impartial et neutre sur un conflit lointain. J’essaie juste ici de soulever un point rarement abordé dans ce conflit : la différence de statut des forces en conflit. Dans un autre article, je prétend que le “Terrorisme” est lié à l’asymétrie du conflit.

Israël mentionne régulièrement que ses actions militaires, l’expropriation ou la destruction d’habitations, la construction d’un mur de séparation et autres “éliminations” sont justifiées par son droit à garantir la sécurité de ses habitants. Lorsque l’ONU, le tribunal de la Haye ou la presse se permet de le condamner, Israël rétorque qu’il faut également condamner le terrorisme palestinien. Je m’empresse de dire que j’approuve.

Mais il existe cependant une raison fondamentale pour laquelle l’action de la communauté internationale, en particulier européenne est assymétrique : le conflit est assymétrique :

Israël est un Etat souverain, reconnu par la communauté internationale, membre de l’ONU, signataire des Conventions de Genève et de nombreux traités internationaux, doté d’une armée moderne très bien entraînée, organisée et équipée.
les divers mouvements palestiniens, qu’ils soient terroristes, résistants armés ou politiques, n’ont aucun statut juridique sur le plan international actuellement. Même si l’autorité palestinienne est reconnue, l’Etat palestinien n’existe pas encore.

De ce fait, je reconnais à Israël le droit de poursuivre pénalement les auteurs et organisateurs d’attentats effectués sur son territoire, qui sont juridiquement des criminels. J’admets même que leur soit appliqué le droit militaire, étant donné qu’Israël est toujours de-facto en guerre contre les Etats voisins auxquels appartenaient les territoires occupés.

Mais en tant que citoyen de Genève, je rappelle qu’Israël a l’obligation de respecter la Convention des Droits de l’Homme et les Conventions de Genève, alors que les “terroristes” palestiniens n’y sont pas soumis. Les dirigeants israéliens , mais aussi les soldats de Tsahal qui exécutent des ordres contraires à ces accords seront poursuivis pour crimes de guerre, voire crimes contre l’Humanité (c’est très à la mode).

Il est en particulier totalement inacceptable :

De tirer des roquettes contre des voitures et chaises roulantes non armées dans le but d’assassiner un dirigeant palestinien, surtout au prix de quelques civils alentour
De détruire les maisons appartenant à la famille d’activistes palestiniens. C’est absolument interdit, même si l’activiste s’est fait exploser dans un bus bondé.
De tirer délibérément sur des journalistes clairement identifiés comme tels.
De canarder des ambulances et autres véhicules sanitaires.
De rouler au char d’assaut dans un champ d’oliviers à proximité d’une colonie en détruisant le puit au passage (vu dans un reportage télévisé)
De tirer sur des véhicules diplomatiques ou
d’établir des colonies de peuplement dans les territoires occupés.

Certains pourraient prétendre qu’il ne s’agit là que de bavures ou de cas extrêmes qui sont inévitables en cas de conflit. Je pense que le problème est plus profond.

Les montrent clairement un autre aspect de l’assymétrie de ce conflit : les victimes palestiniennes sont 2 à 3 fois plus nombreuses que les israéliennes. A ce propos, de nombreuses sources pro-israéliennes se précipitent sur les pourcentages pour démontrer par exemple que les femmes israéliennes sont proportionnellement plus touchées que les palestiniennes. Je dirais que c’est malheureusement un effet de l’assymétrie : les attentats palestiniens visent principalement la population civile israélienne et il est de ce fait “normal” (au sens purement statistique, désolé…) que femmes, enfants et vieillards soient tués. En fait, si les attentats palestiniens visaient la population civile israélienne de manière indiscriminée, les femmes devraient représenter la moitié des victimes. Encore une fois, ces actions sont criminelles et doivent être empêchées et réprimées selon la loi pénale.

Par contre, il est inacceptable que Tsahal, armée d’un Etat reconnu, cause plus de morts de non-combattants que de combattants (1326 combattants sur 2806 victimes palestiniennes au moment où j’écris ces lignes). Il est anormal que des soldats entrainés tuent deux fois plus d’enfants de moins de 12 ans que les “terroristes” qu’ils affontent et même plus de non-combattants tous ages et sexes confondus. Ces chiffres donnent des arguments valables à ceux qui soutiennent que Tsahal est en conflit avec la population palestinienne dans son ensemble, pas seulement avec les mouvements armés. Vers une solution ?

A mon sens, le règlement du conflit israélo-palestinien passe par quelques étapes clefs :

Accord de principe et de détail entre les deux parties. La paix ne pouvant être imposée, Israël doit faire des concessions et ne peut demander des garanties du type “pas d’attentat pendant x semaines” à un partenaire qui n’est pas son égal et n’a pas les moyens de faire respecter un cesser-le-feu à de puissants mouvements armés. Je pense personnellement que les “accords de Genève” sont une base plus solide que la “Feuille de Route”, car ils sont plutôt dans la continuité des “accords d’Oslo”, basés sur une négociation directe plutôt que sur des interventions extérieures.
Référendum des population palestiniennes et israéliennes sur l’accord. Il est indispensable qu’une majorité de citoyens soutienne le processus pour affaiblir les extrémistes des deux camps.
Création d’un Etat palestinien doté d’une police et de forces armées (de l’ONU dans un premier temps) capable de désarmer les mouvements armés et d’empêcher une ré-occupation des territoires lorsque, inévitablement, les groupes armés tenteront de relancer le conflit.
En tant que Suisse, je pense que les ennemis d’aujourd’hui devraient réfléchir à une solution à long terme de type Etat fédéral, car un examen du tracé de la frontière israélo-palestinienne future montre que des conflits futurs seront inévitables. A mon ami Yzaac qui me répondait que tôt ou tard les Arabes seraient majoritaires dans un tel état, je répondis que les Genevois sont bien arrivés à vivre avec les Suisse Allemands…

Astrologie

Wed, 30 Jun 2004 00:00:00 +0000

Si les astres ont une influence sur nous, quelle peut être son importance ?

Tout objet physique peut “agir à distance” de plusieurs manières :

par l’attraction gravitationnelle causée par sa masse
par l’attraction électrostatique causée par sa charge électrique
par l’émission de divers rayonnements, dont la lumière
par l’émission de particules diverses

TOUTES les lois qui régissent ces actions à distance ont UN POINT COMMUN :

la force, l’énergie ou le nombre de ces actions diminue avec la distance ELEVEE AU CARRE, parce que l’énergie est répartie sur une surface plus grande au fur et à mesure qu’on s’éloigne de la source. Donc si on double la distance qui nous sépare d’un objet, il nous influence quatre fois moins.

Pour évaluer l’importance de l’action que peuvent avoir les astres sur nous, j’ai fait le petit calcul suivant pour chaque astre :

Connaissant sa masse et sa distance au Soleil (ou à la Terre pour la Lune)
Je calcule la distance minimum à la Terre (au moment de la conjonction, donc quand la Terre et la planète sont les plus proches, donc quand la force sera maximale)
Je calcule la force en kg exercée par la planète sur un bonhomme de 80 kg, pour obtenir le tableau ci-dessous.
On vérifie que le calcul est juste parce qu’on obtient bien une attraction de 80 kg de la part de la terre
Le Soleil exerce quand même une force de 5 grammes sur nous, et il rayonne pas mal non plus…
La Lune exerce une force de 266 milligrammes sur nous…
on voit que TOUTES les autres planètes tirant ensemble dans la même direction (ce qui n’arrive jamais) n’exercent qu’une force de 4 milligrammes sur le bonhomme de 80 kg…
si l’on caclule en % la contribution de chaque planète à la force totale qui s’exerce sur le bonhomme, seul le Soleil (6 centièmes de pourcent), la Lune (un tiers de millième de pourcent), Venus (2 millionièmes de pourcent) et Jupiter (trois…) nous influencent pour plus qu’un millionième de pourcent…

Astre	Masse \[kg\]	Distance \[km\]	Distance min	Force \[kg\] sur 80 kg	%	Objet à 1 m
Soleil	1.99E+30	1.50E+08		0.047446667	0.059273%	8.892E+07
Terre	5.97E+24	1.50E+08	6.31E+03	80.000000000	99.940389%	1.499E+11
Lune	7.35E+22	3.84E+05	3.84E+05	0.000265975	0.000332%	498453.776
Mercure	3.30E+23	5.79E+07	9.17E+07	0.000000021	0.000000%	39.253
Venus	4.87E+24	1.08E+08	4.14E+07	0.000001516	0.000002%	2841.373
Mars	6.42E+23	2.28E+08	7.83E+07	0.000000056	0.000000%	104.609
Jupiter	1.90E+27	7.78E+08	6.29E+08	0.000002565	0.000003%	4806.459
Saturne	5.68E+26	1.43E+09	1.28E+09	0.000000185	0.000000%	346.788
Uranus	8.68E+25	2.87E+09	2.72E+09	0.000000006	0.000000%	11.720
Neptune	1.02E+26	4.50E+09	4.35E+09	0.000000003	0.000000%	5.379
Pluton	1.27E+22	5.91E+09	5.76E+09	0.000000000	0.000000%	0.000
Planètes				0.000004352		8155.581
Total				80.047716994	100%	1.500E+11

Pour se rendre compte de l’importance des forces, j’ai calculé la masse d’un objet placé à un mètre du bonhomme seulement mais qui exerce sur nous la même force que chaque planète :

l’équivalent du Soleil est quand même une montagne de 100’000 tonnes
pour ressentir l’attraction de la Lune, tenez vous sur un quai de gars près d’un train de 500 tonnes
pour Jupiter, une camionnette de 5 tonnes suffit, et une de 3 tonnes pour Vénus
chaque fois que vous passez près de moi (100 Kg), je vous attire autant que Mars, une vache vous attire autant que Saturne.
Mercure, Uranus et Neptune exercent autant d’attraction sur vous que votre sac à commissions quand vous le posez par terre.
et si vous croyez à l’influence de Pluton, attention : votre fourchette de 40 grammes vous influence tout autant lorsqu’elle est posée sur la table !

Si vous n’êtes pas encore certain que ceci démontre scientifiquement la stupidité totale de l’astrologie, relisez le haut de la page : le même raisonnement peut être fait pour la lumière, les rayons, les particules et n’importe quel autre phénomène physique réel ou supposé et donnera le même résultat.

Et si vous n’êtes toujours pas convaincu, merci d’avoir lu ceci jusqu’à la fin, je ne peux rien faire de plus…

Deux mots sur la motivation de cette page :

Albert Jacquard a envoyé à l’Illustré une lettre regrettant d’avoir accepré d’être interviewé car par principe il n’accorde pas d’interview aux journaux publiant un horoscope
D’autres lecteurs ont répondu en disant croire à l’astrologie et en prétendant que certains scientifiques y croient aussi (des noms ! on veut des noms !)
moi pas !

Temple de la Logique Pure

Mon, 21 Jun 2004 00:00:00 +0000

Le casse-tête suivant est un de mes favoris car il semble clair qu’il est insoluble, qu’il doit manquer quelque chose… et pourtant, il peut se résoudre avec un peu de logique…pure !

Dans un monastère retiré vivent les Adeptes de la Logique Pure. Leur vie est vouée à la réflexion et à l’étude de la Logique, et de la logique seule. Les Adeptes méprisent la communication, illogique, et donc ne se parlent ni ne s’écrivent, ni même n’échangent de l’information d’aucune manière. Leur vie sociale n’est rythmée que par le seul et unique repas qu’ils prennent quotidiennement en commun, dans un silence absolu.

Un jour cependant apparaît au beau milieu du repas la Logique elle-même, divinité éthérée et courroucée : “Certains d’entre vous ont failli à leur vœu et ont commis des actes aussi Illogiques qu’Impurs. J’ai marqué les coupables d’une marque indélébile sur le front. Ceux qui se sauront marqués feront pénitence en sautant un repas.” Sur ce, elle disparaît rejoindre Aristote, Bool, Gödel et les autres.

Evidemment, chaque Adepte est interloqué et dévisage les autres, comptant les marques de ses acolytes. Mais “comment savoir si l’on est soi-même marqué ?”, se demande chacun en se retirant dans sa sobre cellule, où tout miroir est évidemment proscrit. Ainsi s’achève ce qu’il est convenu d’appeler le jour zéro.

Le lendemain, tous les adeptes viennent manger, aucun n’ayant pu se convaincre qu’il est lui-même marqué. De même le second jour, puis le troisième, le quatrième, le cinquième et le sixième jour, tous les adeptes sont là.

Mais le septième jour soudain, tous les pécheurs manquent à l’appel. Combien y’en a-t-il ? Et comment ont-ils su qu’ils étaient marqués ?

Si vous séchez (et je suis sur que vous allez sécher…) un petit truc : supposez qu’il y un seul adepte marqué et demandez-vous ce qui se passera. Puis refaites le raisonnement avec 2 marqués etc.

publié dans le journal interne de Charmilles Technologies en 1999

Les crèches à Genève

Tue, 27 Apr 2004 00:00:00 +0000

Paru dans le courrier des lecteurs de la Tribune de Genève du mardi 27 avril 2004

L’article aurait du mentionner quelques chiffres importants à propos des crèches genevoises :

le coût d’un enfant en crèche est d’environ Frs 2’500.- par mois

les parents paient entre 10% et 15% de leur salaire net, ce qui implique que seuls les revenus d’environ Frs 200’000.- nets par an et plus couvrent les frais effectifs de la prise en charge de leur(s) enfant(s).

les crèches doivent être subventionnées à hauteur de 50 à 80% pour fonctionner.

Dès lors, les Frs 5000.- offerts par l’Etat aux communes pour chaque place de crèche sont bien loin d’une “manne”. Osons plutôt poser quelques questions politiquement incorrectes :

Si la politique sociale vise à aider les personnes en difficulté, pourquoi deux parents aisés menant deux activités professionnelles sont-ils aidés par les impôts des familles dans lesquelles un parent préfère se consacrer aux enfants ?

Puisqu’une place de crèche revient à au moins 1’250.- Frs /mois à la collectivité, pourquoi ne pas aider les familles qui préféreraient sacrifier un revenu pour s’occuper de leurs enfants en proposant cette somme comme allocation familiale pour enfant en bas âge ? Cette mesure satisferait des citoyens et réduirait la demande de crèches sans surcoût pour la collectivité, et je ne mentionne pas le bien-être des enfants, sujet définitivement tabou lorsqu’on parle des crèches.

Pourquoi une maman éducatrice diplômée est elle considérée comme professionnelle lorsqu’elle est employée et comme « maman au foyer » qui « ne travaille pas » lorsqu’elle s’occupe de ses propres enfants ? Ici encore, on touche le problème de société…

Enfin, je m’étrangle lorsque je lis dans les dernières lignes de l’article que l’Etat envisage de reconnaître les diplômes étrangers et les formations incomplètes pour faciliter l’accès à la profession d’éducateur : mon diplôme d’éducatrice spécialisée, obtenu en Valais après une formation plus poussée (HES) que celle des éducateurs de la petite enfance n’est pas reconnu à Genève par le Service Santé Jeunesse !

Annick G.

Principe de Saturation Cubique

Sat, 23 Oct 1999 00:00:00 +0000

Enoncé :

‘‘Aucun système physique ne peut croître exponentiellement indéfiniment, car les ressources nécessaires à sa croissance ne peuvent croître que selon une fonction cubique du temps en raison de la finitude des vitesses."

à partir d’un certain point, la croissance exponentielle (e^{x en vert) est limitée par une fonction cubique (x}3 en rouge)

Exemples

Des organismes vivants ayant à disposition toute la nourriture voulue se reproduisent exponentiellement, puis leur croissance est limitée par une quadratique ou cubique de la vitesse à laquelle ils sont capables de se propager dans leur milieu.
La puissance des ordinateurs, qui augment exponentiellement selon la Loi de Moore, sera un jour contrainte de ne dépendre plus que de la taille de l’ordinateur.
Si l’Humanité se mettait à conquérir l’espace à la vitesse de la lumière en maintenant une croissance de doublement en un siècle, au bout de 5000 ans déjà on n’arriverait plus à découvrir de nouvelles planètes en périphérie de la sphère occupée par le Humains. En fait la saturation deviendrait rapidement quadratique au lieu de cubique car la Galaxie est un disque et que la sphère occuperait toute l’épaisseur.

Conséquences :

Les extra-terrestres sont forcément agressifs

Les êtres vivants se reproduisent selon une exponentielle lorsque les ressources nécessaires à la vie sont disponibles.
Une espèce à croissance limitée est vulnérable par rapport à une autre en croissance.
Pour accroitre leur nombre, les êtres vivants doivent s’étendre dans le milieu qui leur est accessible, ce qui ne peut se faire qu’à vitesse limitée, dans le meilleur des cas par une conquête spatiale à la vitesse de la lumière.
Ils doivent également consommer de l’énergie pour leur existence et pour leur reproduction, donc pour leurs voyages intersidéraux.
A l’intérieur de la sphère de systèmes qu’ils contrôlent, ils ne peuvent pas s’offrir le luxe de laisser d’autres êtres leur faire concurrence pour ces ressources.
S’ils ont délibérément choisi une croissance zéro, ils doivent se faire extrêmement discrets pour ne pas être détectés par une expèce en expansion.

Conséquence de la conséquence : le programme SETI est une stupidité : les extraterrestres réellement intelligents font très attention de ne pas être détectés, par contre nos signaux sont carrément sucidaires : car ils révèlent notre position à nos concurrents futurs.

Cubic Saturation Principle

Statement:

“No physical system can indefinitely grow exponentially, since ressources needed for this growth are available only as a cubic function of time because of the limitation in propagation velocity.”

Examples:

A nuclear chain reaction is exponential only for a very short time. Then, the reaction goes on as a cubic when the neutrons front wave propagates in the fissile material at its own speed..
Living organisms having all the feed they need grow exponentially, then their growth is limited by a cubic function (or even quadratic if they live on a surface) of the velocity they’re able to propagate in their living space.
One day, the power of computers which grows exponentially according to Moore’s Law will only depend on the computer size.
Let’s suppose Mankind conquers space at lightspeed and keeps growing by doubling each century. In about 5000 years, we could no more find new planets to conquer at a sufficient rate. In fact, the saturation would be quadratic, because the thickness of the Galaxy would already be occupied and the propagation would occur only on a cylindric surface.

Consequences:

Extra-terrestrial life forms are aggressive:

Life forms grow exponentially when the required ressources are available.
A species with limited growth is threatened by any other with a faster growth rate.
To increase their numbers, living beings must propagate in their environment, which can be done only at limited velocity, in the best case at speed of light.
They also need energy for their own life and for their reproduction, and for their interstellar travels.
Inside the sphere of stellar systems thez control, they cannot afford living beings who compete for these ressources.
If they deliberately chose a zero growth, they must be extremely discreet to avoid being detected by an expanding species…
Consequence of the consequence : the SETI program is stupid : intelligent extra-terrestrial life is very careful not to be detected and our own signals are suicidal.