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Mon, 24 Aug 2026 16:30:48 +0200

Hugo Blox est conçu pour offrir aux créateurs de contenu technique une expérience fluide. Vous pouvez vous concentrer sur le contenu et Hugo Blox s’occupe du reste.

Utilisez des outils populaires tels que Plotly, Mermaid et les tableaux de données (Data Frames).

Graphiques (Charts)

Hugo Blox prend en charge le format populaire pour les visualisations de données interactives. Avec Plotly, vous pouvez concevoir presque tous les types de visualisations imaginables !

Enregistrez votre fichier JSON Plotly dans le dossier de votre page (par exemple line-chart.json), puis ajoutez le shortcode {{< chart data="line-chart" >}} à l’endroit où vous souhaitez faire apparaître le graphique.

Vous pouvez également utiliser le pour préparer vos données.

Diagrammes (Mermaid)

Hugo Blox prend en charge l’extension Markdown Mermaid pour les diagrammes.

Organigramme (Flowchart)

Exemple de syntaxe :

```mermaid
graph TD
A[Début] -->|Texte| B(Étape)
B --> C{Décision}
C -->|Choix 1| D[Résultat 1]
C -->|Choix 2| E[Résultat 2]
```

Rendu :

graph TD A[Début] -->|Texte| B(Étape) B --> C{Décision} C -->|Choix 1| D[Résultat 1] C -->|Choix 2| E[Résultat 2]

Diagramme de séquence (Sequence diagram)

Exemple de syntaxe :

```mermaid
sequenceDiagram
Alice->>Jean: Bonjour Jean, comment vas-tu ?
loop Bilan de santé
Jean->>Jean: Lutte contre l'hypocondrie
end
Note right of Jean: Pensées rationnelles !
Jean-->>Alice: Super !
Jean->>Bob: Et toi ?
Bob-->>Jean: Très bien !
```

Rendu :

sequenceDiagram Alice->>Jean: Bonjour Jean, comment vas-tu ? loop Bilan de santé Jean->>Jean: Lutte contre l'hypocondrie end Note right of Jean: Pensées rationnelles ! Jean-->>Alice: Super ! Jean->>Bob: Et toi ? Bob-->>Jean: Très bien !

Diagramme de classes (Class diagram)

Exemple de syntaxe :

```mermaid
classDiagram
Class01 <|-- UneTresLongueClasse : Cool
Class03 *-- Class04
Class05 o-- Class06
Class07 .. Class08
Class09 --> C2 : Où suis-je ?
Class09 --* C3
Class09 --|> Class07
Class07 : equals()
Class07 : Object[] elementData
Class01 : size()
Class01 : int chimpanze
Class01 : int gorille
Class08 <--> C2: Étiquette
```

Rendu :

classDiagram Class01 <|-- UneTresLongueClasse : Cool Class03 *-- Class04 Class05 o-- Class06 Class07 .. Class08 Class09 --> C2 : Où suis-je ? Class09 --* C3 Class09 --|> Class07 Class07 : equals() Class07 : Object[] elementData Class01 : size() Class01 : int chimpanze Class01 : int gorille Class08 <--> C2: Étiquette

Diagramme d’états (State diagram)

Exemple de syntaxe :

```mermaid
stateDiagram
[*] --> Immobile
Immobile --> [*]
Immobile --> EnMouvement
EnMouvement --> Immobile
EnMouvement --> Crash
Crash --> [*]
```

Rendu :

stateDiagram [*] --> Immobile Immobile --> [*] Immobile --> EnMouvement EnMouvement --> Immobile EnMouvement --> Crash Crash --> [*]

Tableaux de données (Data Frames / CSV)

Enregistrez votre feuille de calcul sous forme de fichier CSV dans le dossier de votre page, puis affichez-la en ajoutant le shortcode Table à votre page :

{{< table path="results.csv" header="true" caption="Tableau 1 : Mes résultats" >}}

Reference 2 Wiki

Cette fonctionnalité remplace et modernise l’ancien plugin WordPress . Tout lien vers Wikipédia bénéficie automatiquement du style avec le symbole ⓦ et s’ouvre dans un nouvel onglet (target="_blank").

1. Raccourcis de liens Markdown (Recommandé)

Vous pouvez utiliser le préfixe w: (ou wiki:) directement dans la syntaxe standard des liens Markdown :

Syntaxe Markdown	Rendu HTML / Lien cible	Description
`[fusion thermonucléaire](w:)`		Article FR basé sur le texte du lien
`[Paul Davies](w:Paul_Davies_(physicien))`		Article FR avec texte différent
`[Bigelow Aerospace](w:en)`		Article EN basé sur le texte du lien
`[Dr. Hal E. Puthoff](w:en:Harold_E._Puthoff)`		Article EN avec texte différent
`[Dr. Hal E. Puthoff](https://en.wikipedia.org/wiki/Harold_E._Puthoff)`		URL complète (style ⓦ automatique)

2. Shortcodes Hugo

Vous pouvez également utiliser le shortcode {{< w >}} (ou son alias {{< wiki >}}) :

{{< w "fusion thermonucléaire" >}} : lien vers l’article en français
{{< w "Paul Davies (physicien)" "Paul Davies" >}} : article FR avec texte personnalisé
{{< w "Harold_E._Puthoff" "en" "Dr. Hal E. Puthoff" >}} : article EN avec texte personnalisé
{{< w "en|Harold_E._Puthoff|Dr. Hal E. Puthoff" >}} : format compact séparé par des barres |

Images flottantes et légendes (Figure Shortcode)

Ce shortcode remplace les anciennes balises WordPress [caption ...] pour insérer des images flottantes avec légende, redimensionnement et optimisation responsive automatique.

Syntaxe et Paramètres

{{< figure src="images/photo.jpg" caption="Légende de l'image" alt="Description" align="alignright" width="400" link="https://..." >}}

Paramètre	Description	Valeur par défaut
`src`	Chemin de l’image (`images/nom.jpg`, `media/...` ou URL externe)	(obligatoire)
`caption`	Texte de la légende affiché en dessous de l’image	(vide)
`alt`	Texte alternatif pour l’accessibilité	(texte du caption)
`align`	Alignement : `alignright` (flottant à droite), `alignleft` (flottant à gauche), `aligncenter` (centré)	`alignright`
`width`	Largeur maximale en pixels (ex: `400` ou `400px`)	Largeur naturelle
`link`	URL optionnelle pour rendre l’image cliquable	(aucun)

Exemples d’utilisation

Image flottante à droite avec largeur définie et légende :

{{< figure src="images/3-82.jpg" alt="Emmy Noether" caption="Emmy Noether" align="alignright" width="400" >}}

Image cliquable centrée avec lien :

{{< figure src="images/diagram.png" caption="Cliquer pour agrandir" link="https://example.com" align="aligncenter" width="600" >}}

Note

Adaptation Mobile : Sur les écrans de smartphone (< 640px), les images flottantes (alignright et alignleft) repassent automatiquement en pleine largeur centrée pour une lecture confortable.

Vidéos YouTube (YouTube Shortcode)

Les vidéos YouTube peuvent être intégrées avec adaptation automatique au ratio 16:9, respect de la vie privée (youtube-nocookie.com) et limitation optionnelle de la largeur maximale :

Syntaxe et Paramètres

{{< youtube id="yfwb39VCNcQ" width="640" >}}

Paramètre	Description	Valeur par défaut
`id`	Identifiant de la vidéo YouTube (ex: `yfwb39VCNcQ`)	(obligatoire)
`width`	Largeur maximale en pixels (ex: `640` ou `640px`)	`760px` (pleine largeur de colonne)
`title`	Titre accessible de la vidéo	`YouTube video player`

I (don't) want to believe

Fri, 24 Jul 2020 00:00:00 +0000

La semaine passée, l’émission “Temps Présent” de la RTS (notre “Envoyé Spécial à nous…) a diffusé le reportage qui revient sur la publication récente de vidéos de l’US Air Force montrant des interceptions d’objets volants non identifiés par des F-18 américains.

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles j’ai trouvé ce reportage mauvais, voire , mais la principale est le passage sur

le “méta-matériau” bismuth-magnesium.

A 56:57 du reportage on voit un certain dire ceci lors d’une conférence :

C’était un échantillon multicouche de bismuth et de magnésium. Les couches de bismuth sont moins épaisses qu’un cheveu humain. Les couches de magnésium font environ dix fois la taille d’un cheveu humain. Soi-disant récupéré lors de la récupération d’un véhicule aérospatial avancé écrasé. On dirait qu’il s’agit d’un crash. Les lignes blanches sont du bismuth; les zones les plus sombres sont les séparations de magnésium. Donc, la question était de savoir ce qu’il en était de ce matériau, alors naturellement nous avons regardé dans tous les laboratoires nationaux, nous avons parlé aux métallurgistes, nous avons passé au peigne fin toute la structure des articles publiés. Nulle part nous n’avons pu trouver la moindre preuve que quiconque ait jamais fait ceci.

Ensuite, certaines tentatives ont été faites pour essayer de reproduire ce matériau, mais elles n’ont pas réussi à faire adhérer les couches de bismuth et de magnésium.

Troisièmement, lorsque nous avons parlé à des gens du domaine des matériaux qui devraient savoir, ils ont dit que nous ne savions pas pourquoi quelqu’un voudrait faire quelque chose comme ça. Il n’est pas évident qu’il ait une fonction quelconque.

Eh bien, des années plus tard, des décennies plus tard en fait, enfin notre propre science évolue. Nous entrons dans une zone appelée méta-matériaux, et il s’avère que cette combinaison de matériaux exactement à ces dimensions s’avère être un excellent guide d’ondes microscopique pour les fréquences térahertz de rayonnement électromagnétique à très haute fréquence.

L’objet dont il parle est celui-ci :

Remarquez mon honnêteté intellectuelle : j’ai laissé les deux mentions du copyright de , et même le lien vers son site si vous cliquez dessus.

En 1996, Linda Moulton Howe (LMH) avait confié cet objet pour analyse à un autre passionné d’OVNIs et de phénomènes étranges. Mais il ne trouve aucune propriété particulière à l’échantillon. La conclusion de son rapport détaillé à LMH est claire :

Au niveau le plus élémentaire, nous pouvons affirmer que la partie d’artefact fournie par LMH ne semble PAS être composée d’éléments ou de composés inconnus. Il n’est pas non plus composé d’alliages d’une pureté ou d’une composition dépassant le cadre de la science des matériaux actuelle . L’artefact ressemble fortement aux résidus stratifiés irréguliers souvent trouvés dans les revêtements par (PVD) *.
…
À mon avis, l’artefact représente probablement un curieux sous-produit industriel de l’industrie des films minces ou d’une usine de coulée de magnésium. Cependant, jusqu’à ce qu’une correspondance soit trouvée, je n’exclurai pas la possibilité d’une origine plus inhabituelle

puis il trouve la correspondance en 2001 et publie une mise à jour encore plus claire :

La combinaison du bismuth et du magnésium nous a échappé pendant quatre ans. Mais un jour, nous avons trouvé une référence à un obscur procédé industriel utilisé dans le raffinage du plomb. Le procédé , appelé , utilise du magnésium fondu flottant à la surface du plomb liquide. Le magnésium aspire ou extrait les impuretés de bismuth du plomb!

Ce processus peu connu aurait-il pu être la véritable origine d’un résidu métallique d’apparence inhabituelle, qui a ensuite été promu comme une technologie extraterrestre? **

Cependant, LMH trouve ses conclusions peu convaincantes (she really wants to believe…), les passe sous silence et vend l’objet en 2017 pour $35'000 à , le chanteur de Blink-182 et passionné d’OVNI pour le compte de sa société qu’il a fondé… avec notre ami le Dr. Hal E. Puthoff. ,

Ce qui n’empêche pas celui-ci de qualifier 2cm² du déchet industriel le plus cher de l’histoire de “méta-matériau” en 2018…

Si vous aimez les théories du complot, voici pour vous : plus personne ne sait où est cet truc. Il s’est volatilisé chez “To the Stars”, impossible de le ré-expertiser dans un laboratoire indépendant. Et …

Note*

En écrivant l’article, je suis tombé sur une autre explication un peu plus technique du “méta-matériau” qui correspond plus à la première hypothèse de Reiter en 1996 . C’est dans un commentaire de Viktor Golubic sur

Après avoir vu des gros plans des couches et d’autres matériaux de la collection reçus par Linda Howe, je crois fermement que le matériau en couches est un dépôt d’accumulation de surpulvérisation sans substrat à partir de bismuth de haute pureté (disponible en routine comme cible de pulvérisation) et de cibles de magnésium / zinc de haute pureté ( généralement disponible en tant que cible de pulvérisation à 99/1%) à partir d’une chambre de pulvérisation à magnétron utilisant un plasma d’argon comme ion de pulvérisation.

Étant donné que le Zn pulvérise à un taux plus élevé que le magnésium, vous le verrez généralement se déposer à 97/3% à partir d’une source de 99/1%, ce qui est exactement ce que nous trouvons être sa composition.

Les cibles de la chambre ont généralement un diamètre de 2 pouces avec une finition à la machine. Dans la présentation en trois parties de Linda sur YouTube, nous voyons une cible de pulvérisation de 2 pouces dans la collection qu’elle a reçue, ce qui fournit une preuve supplémentaire de cette origine. Les couches complètes prendraient environ 125 à 150 heures pour se déposer. En règle générale, les chambres ne sont pas nettoyées, ce qui permet souvent cette accumulation accidentelle sur les surfaces rugueuses de la machine à l’intérieur de la même chambre, ce qui explique sa croissance ondulante en tant que déchet de laitier au fil du temps. Je rechercherais des surfaces d’oxydation subtiles dans les couches pour déterminer à quelle fréquence la chambre était éventuellement ouverte et exposée à l’air lors des changements de pièces de substrat. Le substrat ou la pièce à revêtir est inconnu, mais les recherches de brevets révèlent de nombreuses possibilités pour voir ces métaux en étroite association les uns avec les autres dans le cadre de processus plus complets.

Note **

donne plus de détails sur l’hypothèse de 2001:

Vraisemblablement, il s’agit du processus breveté en 1938 , produisant une fine croûte de magnésium et de bismuth en couches, qui est retirée du plomb. Lorsque le magnésium est réutilisé, de nouvelles couches se forment. (Le Fortean Times a approuvé cette solution en 2016.) N’oubliez pas que l’échantillon de Vallée a été spécifiquement identifié comme du laitier, c’est-à-dire des débris industriels. Howe a refusé de faire connaître les résultats de Reiter, préférant enchaîner le mystère des «extraterrestres». Bien sûr, nous aurions besoin d’un échantillon connu réalisé par le procédé industriel pour tester les versions «extraterrestres», mais la distribution du laitier dans les pays industrialisés sont en faveur de cette solution.

Mais encore

Je voulais encore parler de la liste des recherches chez , dont on nous dit deux fois dans le reportage (à 24:40 à 43:00) qu’elles sont tellement avancées qu’elles méritent vraiment 22 millions de dollars de fonds secrets. Sérieusement ? 22 millions sur 10 ans pour étudier 38 sujets tellement avancés ? Même pas un million par sujet ? Ca ne finance même pas un chercheur par sujet, sur 10 ans …

Qu’est-ce qui vous paraît le plus probable :

que Bigelow Aerospaces nous invente la propulsion hyperspatiale en 10 ans
ou que ces recherches ne donnent rien, ce qui est excusable vu leur difficulté science-fictionnesque, et que M. Bigelow finance la campagne de son copain , visiblement ennuyé de devoir justifier ce projet mis en lumière par le président de l’association des scientifiques américains ?

C’est là le problème principal de ce reportage : il ne donne aucune voix aux scientifiques. Pas la moindre allusion à un léger doute sur le “méta-matériau”. Pourtant c’est pas dur à trouver. Ce reportage est fait par des gens qui croient aux OVNIs, donnant la parole à des gens qui croient aux OVNIs, financés par des gens qui croient aux OVNIs.

Quand un politicien à l’air aussi grave que mystérieux assène que les OVNIs sont apparus immédiatement après les essais nucléaires parce que ceux-ci rayonnent dans tout le spectre électromagnétique, la réaction immédiate de tout journaliste honnête serait de demander “mais il a bien fallu de nombreuses années à ces signaux pour aller jusqu’aux étoiles, non ?”.

Et quand on mentionne un crash d’OVNI : “donc les ET voyagent plus vite que la lumière, dans des dimensions parallèles et/ou par magnétohydrodynamique, et ils épatent nos pilotes de F18 par leur manoeuvres défiant la physique, mais ils s’écrasent quand même assez souvent, non ?”

Mais non. Aucun sens critique. Le reportage consiste à montrer que la science, c’est de la gnognotte, qu’on est trop nuls pour comprendre un méta-matériau et que les extraterrestres sont en train d’arriver. Ce n’est plus une théorie du complot puisque les américains ont diffusé 3 vidéos floues où on voit à peine ce qui se passe, mais ni vitesse, ni relevé radar …

C’est là que ça devient effectivement une “affaire d’état” parce que ce reportage digne de YouTube est financé avec mon pognon de con-tribuable, en ce qui me concerne la redevance TV.

De la part d’une chaîne de TV qui produit (encore) des émissions de vulgarisation scientifique de bon niveau, c’est vraiment navrant.

Références:

de , 2020, 77 minutes ( )
Hal Puthoff, “Address to the SSE/IRVA Conference”, Las Vegas, 8 June 2018 ( )
(spoiler alert : ne cliquez pas sur ce lien avant d’avoir terminé la lecture de mon article svp…)
, “Process for refining lead which contains bismuth”, 1938, brevet
“ ”, 17 janvier 2019, sur le site de la Federation of American Scientists

C'est Pi-Day ! Je me lave les mains avec Kate Bush...

Sat, 14 Mar 2020 00:00:00 +0000

Le temps n’est pas à la fête. D’ailleurs , et je viens de trouver une excellente raison de plus pour ça : pi est encore plus faux lorsqu’il est chanté par Kate Bush :

C’est connu depuis 2005

\[1\]

et même référencé dans ma chère : à la 54ème décimale Kate chante “threeeeee oneeeee” au lieu de “zeeeeeeerooo” . Ensuite elle se rattrape pour 24 décimales, puis c’est l’enfer : elle en oublie carrément 22 en récitant correctement les 37 suivants …

Donc désolé, mais la meilleure utilisation que je trouve de cette chanson est :

Référence:

2019 passée au crible

Sun, 06 Jan 2019 00:00:00 +0000

2018 sur drgoulu.com

Bon, ok, j’ai été et n’ai publié que 8 articles ici l’année passée, mais il y a tout de même eu 299'047 pages de DrGoulu.com vues en 2018, légèrement plus qu’en 2017.

L’article sur l’ a été nettement plus lu (27'548) que celui sur le (11'457), mais la surprise vient de celui sur (14'847) qui se place second (encore une année à puissants orages…), juste avant celui sur la (14'502). Si vous aimez ce sujet, vous allez aimer le paragraphe suivant.

Bonne Chance pour 2019 !

Je partage , mais la notion de m’a plus interpellé que lui. Il faut dire que est la seule suite de l’ qui contienne 2019 précédé de 1963, un nombre important pour moi. Tous deux sont non seulement des nombres chanceux, mais leurs facteurs premiers le sont aussi : 1963 = 13*151 et 2019 = 3*673, et 3,13,151 et 673 sont également chanceux ( ).

En codant ces je suis tombé sur les étonnantes similitudes entre ces nombres et les nombres premiers. Le rapport ne concerne pas les nombres eux-mêmes, car beaucoup de nombres chanceux sont composés ( liste les nombres à la fois heureux et premiers), mais les suites partagent de nombreuses propriétés:

elles sont infinies
leur est la même : 1 / ln(x)
il existe une infinité de nombres (premiers ou chanceux) jumeaux
il existe une conjecture analogue à : il semblerait que tout entier soit la somme de deux nombres chanceux

Ca commence à faire beaucoup de coïncidences, si bien qu’on commence à se demander si ces propriétés ne sont pas liées plutôt à la notion de qu’à celle de nombre premier . Car les nombres chanceux n’ont rien de vraiment particulier, si ce n’est qu’ils sont produits par un crible très semblable au fameux .

Une bonne résolution à laquelle je me suis attaqué tout de suite consiste donc à coder en Python une classe Sieve qui implante un crible mathématique généralisé. Le , et la suite permettra d’implanter le , voire le si tout va bien.

Voilà mes chers lecteurs, il me reste à vous souhaiter à tous une

Bonne et Chanceuse Année 2019 !

… et profitez en bien, car la prochaine année chanceuse sera 2217 …

Références :

V. Gardiner, R. Lazarus, N. Metropolis, S. Ulam (1956) : , Mathematics Magazine, 29 (5), p. 273–280.

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

Les finesses de Python

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

J’ai donné une petite conférence au sur certains aspects “avancés” du langage Python :

Générateurs, iterateurs et programmation fonctionnelle
Introspection
Décorateurs
- exemples : Memoïsation et Timeout
- Prédéfinis et “multiméthodes”

J’avais utilisé un “notebook ” comme support, et je viens de , alors voilà:

l’erreur à la fin est normale, si vous avez bien suivi…

Le repo du document est ici : https://github.com/goulu/python_finesses

A303935 , ma première suite OEIS

Sat, 09 Jun 2018 00:00:00 +0000

Depuis le temps que je joue avec l’ ( ), ça a fini par arriver : j’ai réussi à y ajouter une nouvelle suite, !

Tout a commencé avec le , qui traite de la somme des factorielles des chiffres (dfs) des nombres ( ). Seuls quatre d’entre eux appelés sont égaux à la somme des factorielles de leurs chiffres : 1, 2, 145 et 40585 ( ).

Quelqu’un a prouvé en 2004

\[1\]

que l’application répétée de la fonction dfs atteint immanquablement un des 4 factorions ou l’une des trois seules et uniques “boucles” suivantes:

169 → 363601 → 1454 → 169 871 → 45361 → 871 872 → 45362 → 872

Ne restait plus qu’à compter la longueur de l’ de dfs(n), et c’est précisément ce que liste , qui n’était pas encore répertoriée dans l’OEIS.

Publier dans l’OEIS, c’est du sérieux.

Le processus de publication dans l’OEIS est très strict, sur le modèle de certaines publications scientifiques. “The standards are those of a mathematics reference work.” comme ils le mentionnent.

Après s’ il faut préparer tout le contenu comme pour un “papier”, en citant d’autres séries liées et des publications scientifiques. Ensuite des “reviewers” ne se privent pas de demander des précisions et clarifications, voire de corriger la ponctuation… C’est vraiment strict, et ça peut prendre un mois, qui a nécessité 40 itérations avant publication.

J’ai failli abandonner car l’édition de m’avait plutôt fait imaginer un processus collaboratif à la Wikipédia. Puis je me suis dit que puisque “ma” suite était connue depuis quelques années mais pas publiée dans l’OEIS, mes prédécesseurs avaient du se décourager, mais qu’il fallait que quelqu’un se sacrifie, alors voilà :

2, 1, 1, 16, 8, 10, 15, 32, 36, 35, 2, 2, 17, 33, 13, 10, 15, 32, 36, 35, 17, 17, 9, 37, 7, 12, 6, … telle est désormais ma suite d’entiers préférée.

Et une référence “peer reviewed” de plus

\[2\]

Et en Python ?

Le code suivant, tiré de , implante les trois suites mentionnées en Python, à l’aide de la .

\[python\]

def dfs(n): return sum(map(factorial,digits(n)))

A061602=Sequence(0, dfs, desc=“Sum of factorials of the digits of n”)

A014080=Sequence(0,None,lambda n:dfs(n)==n)

def dfcl(n): l=set() i=n while i not in l: l.add(i) i=dfs(i) return len(l)

A303935=Sequence(0,dfcl) )

\[/python\]

Ce code est suffisant pour calculer quelques milliers de termes de A303935, mais pour résoudre le problème 74 rapidement, il faut être légèrement plus subtil… Comme je ne donne pas de solutions aux Problèmes Euler, je vous laisse chercher…

En passant, ce problème était mon 100ème résolu, ce qui fait que je suis passé “Level 4 " !

Référence

\[altmetric doi="10.1017/S0025557200174996" float="right"\]Gupta, S. S. (2004). 88.31 Sum of the factorials of the digits of integers. The Mathematical Gazette, 88(512), 258–261. DOI>
Ph. Guglielmetti, Sequence in The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences (2018), published electronically at .

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 …

Comment fonctionnent les imprimantes jet d'encre industrielles

Sat, 10 Mar 2018 00:00:00 +0000

Suite à ma plongée professionnelle dans ce domaine étonnant, j’ai donné une conférence au intitulée “Impression jet d’encre industrielle (aspects informatiques)” dont :

Meilleurs Voeux pour 2018

Tue, 02 Jan 2018 00:00:00 +0000

El Jj ayant été une fois encore trop rapide pour la traditionnelle je commence cette nouvelle année par vous souhaiter, chère lectrice ou cher lecteur, tout ce que vous auriez souhaité qu’on vous souhaite, mais en mieux ! (© )

Petit retour sur 2017 quand même

2017 a été une “petite” année pour DrGoulu.com : 261232 visiteurs pour 20 nouveaux articles “seulement”, dont 2 dans le “Top Ten” (en 8 et 9):

22460 inquiets ont été, je l’espère, un peu rassurés par cette article suite à une exposition de faible durée à de l’amiante. C’est parfois un peu délicat de répondre à des questions un peu paniquées pour relativiser les risques pour les privés, sans minimiser la gravité de l’épidémie qui fait des ravages chez les professionnels.
11324 rêveurs de plus ont compris que le mouvement perpétuel c’est soit de la daube, soit de l’arnaque. je suis donc presque rassuré par la baisse régulière du nombre de lecteurs de cet article phare datant de 2012 ;-)
10717 lecteurs intéressés par ce bouquin de 2014 ? tant mieux !
10284 curieux se sont posés la même question que moi en 2017 lors des orages violents de cet été
8122 matheux ont consulté de cette valeur sure de 2012
6401 tricheurs y ont trouvé la solution de ce célèbre casse-tête où il faut “penser différemment”
4613 internautes ont suivi les liens que je disperse depuis 2008 sur les sites mentionnant de fausses citations d’Albert
4610 fans du Pharmachien ont pu consulter en 2017 la BD qu’il a retirée de son site suite à la pression des acupunteurs du Québec.
4254 personnes ont été intriguées par ce titre de 2017, inspiré par une réponse sur Quora
et 4171 marins ont trouvé là quelques infos sur les ailes de carbone des bateaux concourant en 2016

4761 visiteurs sont arrivés depuis Facebook et 3476 visiteurs depuis Twitter, et 1443 depuis le site du , la communauté de vulgarisateurs francophones qui s’élargit de plus en plus, puis d’une multitude de sites en tout genre. Mais surtout, 119000 visiteurs sont arrivés sur ce site suite à une recherche sur Google, et 1001 sur Bing … mais pourquoi donc Microsoft s’acharne encore à maintenir un moteur de recherche qui a un nom de crash et des résultats de flop ???

Une fois de plus je constate avec joie que mes articles continuent de susciter de l’intérêt pendant longtemps, mais aussi que ce n’est pas ceux que je pense être les plus intéressants qui ont le plus de succès. J’espérais de bonnes audiences pour la suite des aventures cryptographiques d’Alice et Bob, mais et totalisent moins de 2000 vues… Et je n’ose même pas mentionner le score de mes œuvres informatiques …

Objectif 2018 : Quora

En cette fin de 2017, je me suis donc demandé si le blog était toujours la meilleure façon de promouvoir la science, l’esprit critique, l’analyse rationnelle des faits. Je suis plein d’admiration pour mais je me sens totalement incapable d’en faire autant. Et mon horrible accent m’interdisant les podcasts, je suis condamné à l’écrit, ce qui me convient en réalité très bien.

Et puis je me suis aperçu que j’aimais bien “faire le prof” en répondant aux commentaires sur ce blog, mais aussi aux questions de jeunes sur Kidi’Science, sur , la ou le .

Et puis j’ai découvert , d’abord puis . est un site de questions & réponses fondée par des anciens de Facebook. Je ne sais pas encore quel est leur “business model” car le site ne montre pas de pub, mais ce site monte en puissance rapidement et je le trouve bien fait, “sain” car bien modéré, propice aux échanges de points de vue et aux “rencontres virtuelles” avec des gens intéressants.

Ce qui me plaît, c’est de pouvoir consacrer quelques minutes de temps en temps à répondre à des questions très variées, parfois en un seul mot, parfois en downvotant les questions stupides, mais souvent en complétant d’autres réponses ou en fournissant un regard différent, ou simplement en upvotant les bonnes réponses. Et de temps en temps, passer plus de temps à rédiger un article plus complet sur leur système de blog. Je pensais initialement republier sur Quora des articles de ce blog, mais J’ai finalement choisi de faire le contraire : rédiger sur Quora des “ ” qui seront peut-être un jour republiées sur drgoulu.com . C’est possible car tout le contenu publié sur Quora (questions, réponses, articles de blog etc) est par défaut réutilisable selon une proche de la Creative Common CC-BY-SA que j’utilise sur ce site.

Un des 2 articles a atteint 500 vues en 3 semaines, ce que je trouve encourageant pour un début, et drgoulu.com commence aussi à recevoir des visites depuis les réponses Quora où j’ai mentionné l’un ou l’autre article

J’ai donc décidé d’investir pas mal de temps à la vulgarisation scientifique sur Quora où je vous invite cordialement à , et de recentrer ce blog sur son thème premier, les liens entre science, technique et économie, ainsi que sur d’autres sujets connexes puisque je ne peux pas m’en empêcher…

Voilà, cet article parle surtout de moi, désolé, mais je ne l’aurais pas écrit si vous n’étiez pas là, chère lectrice, cher lecteur. Que vous soyez juste de passage ou un fidèle de la première heure, je vous remercie sincèrement de vous intéresser à ma prose, mais surtout je vous félicite pour la curiosité qui vous a amené ici. Ne tombez pas dans le piège de ceux qui vous disent que c’est un vilain défaut. Depuis toujours la curiosité est la voie vers la connaissance et la liberté.

Bonne Année Curieuse à tous !

Belle photo de Max Guitare sur flickr en CC (merci!)

Meilleurs jeux de 2017

Thu, 28 Dec 2017 00:00:00 +0000

Pour finir l’année sur une note plus ludique, voici les jeux qui m’ont le plus empêché d’écrire encore plus d’articles passionnants sur ce blog cette année :

Monument Valley 2

Digne suite du “1” dont je vous avais l’année passée, est encore plus magnifique. Cette fois il faut réunir la magicienne du “1” et sa fille, parfois séparées, parfois présentes dans le même tableau Escheresque animé par des mécanismes aussi impossibles que surprenants. Par exemple dans le tableau ci-contre, le curseur agit sur la taille de la fenêtre lumineuse et l’arbre réagit à la quantité de lumière en se développant ou se ratatinant, permettant au passage au personnage de monter sur ses feuilles.

La montre le travail des concepteurs de ce jeu qui vaut ses €5.5 sans la moindre hésitation, sur ou . Seul bémol : il est trop court.

Life Is Strange (Before the Storm)

est sorti en 2015, mais mes filles ne m’en ont parlé que cette année. En apparence c’est un “jeu de filles” (alerte sexisme…) où on incarne une jeune étudiante en école d’art, avec ses petits problèmes de copains/copines et de professeurs. Et puis tout change … (spoiler alert…). Sans dévoiler ce qui m’a réellement fait aimer ce jeu, je souligne tout de même sa très belle réalisation, notamment au niveau des effets de lumière que l’on devine dans le trailer. Disponible pas cher et sur beaucoup de consoles. Le premier des 5 épisodes est même gratuit.

Par contre j’ai été un peu déçu par la “suite” Before the Storm, à laquelle il manque la chose qui m’avait plu dans le “1”, donc redevient un “jeu de filles” un peu trop linéaire.

Lifeless Planet

Un “petit” jeu très sympa financé et . Il s’agit d’explorer une planète apparemment déserte, aux décors spectaculaires, d’abord pour survivre, ensuite pour parvenir à revenir sur Terre. Finalement, le jeu n’est pas si petit que ça et suffisamment varié pour occuper quelques heures

Bridge Constructor Portal

est un jeu datant de 2013 encore disponible , mais aussi sur tablettes et smartphones (où il est difficile à jouer avec mes gros doigts). Il s’agit de construire des ponts entre deux rives à l’aide de divers matériaux afin de faire traverser deux camions. Ou pas. Car la simulation du passage est basée sur la physique de la résistance des matériaux, et qu’un pont mal conçu ne tiendra pas. Ce petit jeu a un aspect didactique certain, mais il n’est pas très marrant, il faut bien l’avouer.

Mais en cette fin d’année, les éditeurs de ce jeu ont eu la lumineuse idée de le combiner avec le génial dont . Dans Bridge Constructor Portal, il faut construire des ponts, mais aussi parfois de rampes ou des tremplins pour permettre à des véhicules de test de traverser chaque zone de test, parsemée de pièges mortels, mais aussi de portals de téléportation à utiliser à bon escient, le tout imbibé de l’humour grinçant de :

Si vous avez aimé Portal ou Bridge Constructor, vous aimerez ce jeu délirant disponible pour une somme très modique , mais aussi sur tablettes et smartphones si vous avez des doigts de fée.

EVE - Project Discovery

Je vous ai de l’extension de ce jeu colossal permettant de chercher de vraies exoplanètes, mais peu ont suivi pour y jouer gratuitement (pour commencer…) alors j’en remets une couche.

Angry Birds 2

Ici j’ai une confession à faire : ce paragraphe est un brouillon de 2013 qui devait être une introduction à la simulation physique dans les jeux et que je n’avais jamais terminé, entre autres car le soufflé Angry Birds était un peu retombé. Mais comme je viens de commencer à jouer à Angry Birds 2 sorti en 2015, le revoilà tel un cheveu sur la soupe.

Depuis 2009, des milliards d’oiseaux ont été catapultés sur des cochons verts par les joueurs d’ . Les différentes versions de ce jeu extrêmement addictif ont envahi les smartphones, tablettes et ordinateurs, rapportant gloire et millions aux fondateurs de .

Les trajectoires des Angry Birds ainsi que leurs collisions destructrices sont calculées par un “ ”, en l’occurrence , qui n’est pourtant même . Restait à Rovio à réaliser de beaux graphismes, des tableaux variés et un marketing efficace. Et aussi à paramétrer Box2D pour que la physique du jeu produise sur un petit écran des événements nombreux, variés et amusants.

Rhett Allain a consacré une à analyser ce jeu à l’aide de , un logiciel d’analyse vidéo puissant, gratuit et relativement facile d’utilisation. Il a aussi réalisé un montrant comment procéder . , Allain a déterminé la taille des Angry Birds à partir de la trajectoire parabolique d’un tir, et en supposant qu’il a lieu sur Terre (g = 9.81 m/s). Il a ainsi trouvé que la hauteur de la fronde est d’environ 5m, et les que les oiseaux mesurent environ 1m de diamètre . Sa mesure a été reproduite

Dans d’autres articles, Allain montre que les Angry Birds prennent quelques libertés avec les lois de la physique, par exemple:

que la fronde tendue à fond éjecte tous les oiseaux à la même vitesse de 22 m/s . Un véritable élastique leur fournirait la même énergie cinétique, donc les oiseaux lourds iraient moins loin que les légers.
que lorsque l’oiseau bleu se divise en 3, ses petits sont chacun environ 10x plus lourds que l’oiseau initial
que la gravitation ne s’exerce que dans l’atmosphère des planètes d’Angry Birds Space et qu’il existe une “vitesse limite” d’environ 30 m/s que les oiseaux ne dépassent pas même s’ils devraient continuer à accélérer sous l’effet de la gravitation .

Ces entorses à la physique rendent le jeu beaucoup plus facilement jouable et intéressant : sans elles, il serait très difficile de catapulter les oiseaux avec précision pour démolir les défenses des cochons verts. Or ce qui rend les Angry Birds si addictifs, c’est justement la simulation des collisions et des destructions qui en résultent. Et là, pour faire vrai, il faut exploiter au mieux la puissance limitée des processeurs de smartphones en utilisant des algorithmes plus futés qu’on ne l’imagine de prime abord.

C’est là que Eric Catto, le créateur de Box2D a innové. Son algorithme de entre les oiseaux catapultés et les différents objets, ainsi qu’entre les objets eux-mêmes n’examine que les collisions possibles entre les objets dotés d’une certaine vitesse relative . En particulier, il ne gaspille pas de temps processeur à gérer les objets immobiles en contact les uns avec les autres.

A vos manettes. claviers. doigts !

J’ai encore testé plein de jeux différents comme WordBrain et je reste accro à mais mes jeux préférés de 2017 sont décidément empreints de physique à des degrés divers. Si vous y trouvez votre bonheur, ça nous fera un point commun :-)

Bonnes Fêtes à tous !

(avec un peu de retard…)

Références:

Rhett Allain sur Wired :

" ", October 8, 2010
" ",October 18, 2010
" ", May 23, 2011
" ", April 25, 2011
" ", November 10, 2011
" ", January 9, 2012
" ", March 12, 2012
" ", March 29, 2012
" ", April 4, 2012
" ", April 16, 2012
" ", April 18, 2012
" ", April 24, 2012
" ", September 3, 2012
Alexandre Gaudreau “ ”, 2012 sur Science FGA
Erin Catto, “ ”, 2005

Alice, Bob et l'Homme du Milieu

Mon, 20 Nov 2017 00:00:00 +0000

Dans , nous avons vu comment Alice et Bob peuvent empêcher Eve la curieuse d’écouter leurs messages secrets. Mais ils doivent encore se protéger de , un puissant adversaire qui, s’il se place entre Alice et Bob, peut effectuer la fameuse :

quand Alice envoie à Bob un premier message en clair du type “Bob, donne moi stp ta clé publique que je puisse t’envoyer des messages chiffrés. La mienne est Ea. Bisous Alice”, Mallory l’intercepte et envoie : “Bob, donne moi stp ta clé publique que je puisse t’envoyer des messages chiffrés. La mienne est Ema. Bisous Alice”. Il a juste remplacé la clé publique d’Alice par une de ses clés publiques à lui.
Bob renvoie “Chère Alice, voici ma clé publique : Eb” en l’encryptant avec ce qu’il croit être la clé publique d’Alice, mais qui est en réalité celle de Mallory ! Celui-ci n’a donc aucune peine à déchiffrer le message, et à envoyer à Alice le message “Chère Alice, voici ma clé publique : Emb”, encrypté avec la vraie clé publique d’Alice Ea. Alice n’a aucun moyen de savoir que ce message n’est pas authentique !
Alice envoie à Bob son premier message vraiment confidentiel “Pour notre premier rendez-vous, viens dans la grange à foin à 17h”, avec sa signature numérique faite à partir de sa clé privée, le tout encrypté avec Emb qu’elle croit être la clé publique de Bob. Mallory peut donc le déchiffrer, changer l’heure du rendez-vous à 18h et remplacer la signature numérique par une nouvelle correspondant à son nouveau message, et faite avec sa clé privée Dma à lui. Il encrypte le tout avec Ema. Bob recevra le message sans se douter de la supercherie, même s’il vérifie la signature. Et il ira tout joyeux rencontrer enfin Alice à 18h.
Mais à 17h, Mallory est déjà passé voir la belle Alice dans la grange à foin …

Mais qui est donc Mallory ?

En pratique, Mallory doit contrôler physiquement un élément de l’infrastructure de communication entre Alice et Bob. Il doit vraiment être “au milieu”, un vrai “man in the middle”, MITM pour les intimes. Il peut être un hacker particulièrement futé ayant piraté une “box”, routeur ou serveur entre Alice et Bob, mais c’est pas simple. Ou il peut appartenir à ayant un contrôle sur les câbles transatlantiques ou de très importants centres du réseau…

Beaucoup plus facilement, il peut vous offrir un WiFi gratuit et installer un petit soft de hacker, pardon d’ “audit de réseau” qui réalisera des attaques MITM sur toutes les communications de toutes les personnes connectées à son WiFi…

Ou ça peut être un service que l’employeur d’Alice paie, par exemple . Cette entreprise propose aux entreprises un / permettant de limiter l’accès à internet à leurs employés, en visant en particulier la fuite de données sensibles. Pour ce faire, ZScaler a besoin de décrypter toutes les informations sécurisées entrant et sortant de chez ses clients, ce qu’ils font en réalisant une “attaque de l’homme du milieu” :

D’où les certificats …

Pour débusquer l’infâme Mallory, Alice et Bob auraient du demander à leur ami Nestor de leur fournir des .

Ils auraient envoyé à Nestor leur clé publique avec des éléments prouvant leur identité réelle. Nestor aurait encrypté ces informations avec sa clé privée (oui, privée!) à lui, exactement comme Alice et Bob avaient fait pour et envoyé à Alice et Bob à chacun son certificat. Ensuite:

Alice envoie à Bob un premier en clair “Bob, donne moi stp ta clé publique que je puisse t’envoyer des messages chiffrés Bisous Alice”.
Bob renvoie, en clair aussi “Chère Alice, voici mon certificat Cb” en le signant avec Sb, sa signature.
Alice peut alors déchiffrer le certificat avec la clé publique de Nestor (oui.. un peu de patience…) pour obtenir la clé publique Eb de Bob. Avec Eb, elle peut alors aussi vérifier la signature Sb du message comme Si l’opération réussit, c’est que la clé Eb est bien celle de Bob, certifiée par Nestor
Totalement rassurée, Alice peut alors lui transmettra son invitation confidentielle, chiffrée avec Eb, et contenant éventuellement son certificat Ca à elle pour que Bob soit sur qu’elle est bien l’Alice qu’elle prétend être…
… et Mallory car pour fabriquer un faux certificat Cmb avec une fausse clé Emb il doit disposer de la clé privée de Nestor.

Nestor doit donc être un en qui Alice et Bob ont une confiance totale:

Mallory ne doit pas pouvoir usurper l’identité de Bob pour obtenir un faux certificat, donc Nestor doit être une parfaitement sérieuse et fiable
et la (fameuse) clé publique de Nestor doit avoir été communiquée à Alice et Bob de manière parfaitement sûre. Une manière de le faire serait de fournir le certificat de Nestor comme directement avec les ordinateurs d’Alice et Bob, ou alors que le certificat de Nestor soit lui-même signé par une autorité de certification encore plus sérieuse, et ainsi de suite jusqu’au certificat racine.

Et voilà enfin le fameux petit cadenas vert …

Il y a depuis quelques temps une forte tendance, voire incitation à crypter toutes les communications sur internet. Je vous avais expliqué ici .

Malheureusement pour l’utilisateur lambda (vous…), ceci peut donner une fausse impression de sécurité. Le fameux petit cadenas vert rassurant à côté de votre barre d’adresse ne fait QUE de dire que le certificat utilisé est valide. Il ne garantit pas du tout que c’est bien le certificat du propriétaire du site !

Voici pour preuve le certificat utilisé lorsqu’Alice google depuis un poste de travail d’une entreprise cliente de ZScaler :

Caramba ! L’infâme Mallory, le gentil Nestor et ce cher ZScaler ne sont en réalité que les 3 visages de ! ZScaler/Mallory a créé un pseudo certificat de google, validé par ZScaler/Nestor qui dispose d’un certificat racine sur les machines mises à disposition du personnel de l’entreprise, et Alice n’y a vu que du feu ! Toutes ses recherches, mais aussi ses mots de passe ainsi que ses e-mails qu’elle croyait confidentiels, rassurée par la présence du petit cadenas vert, tout ça transite en clair quelque part “dans le nuage” …

Le prix du danger

Pour l’employeur d’Alice, ZScaler est un excellent moyen de s’assurer qu’Alice la bavarde ne divulgue pas d’informations confidentielles à son ami Bob qui pourrait travailler pour un concurrent, ou plutôt de virer Alice si elle le fait. Mais est-il pleinement conscient des risques supplémentaires qu’il prend pour ceci ?

Si ZScaler était piraté, ou si y avait ses entrées, tous les échanges confidentiels de l’entreprise seraient en réalité servis sur un plateau…
Comme certaines applications contiennent le certificat de leur auteur et le vérifient avant toute mise à jour automatique, elles détectent la présence d’un proxy SSL et refusent de se mettre à jour. L’employeur d’Alice doit donc charger son département IT de maintenir à jour toutes les applications, et/ou tolérer des applications obsolètes…
Alice pourrait être tentée de mettre elle-même à jour certaines de ses applications en désactivant manuellement la vérification des certificats SSL, créant ainsi des brèches dans la sécurité…
Ou pire encore, utiliser son téléphone portable comme point d’accès…
Mais même si Alice est une employée modèle qui respecte scrupuleusement les consignes de sécurité de son employeur, et ZScaler 100% fiable, la simple présence d’un “homme du milieu” multiplie les risques puisque chaque connexion sécurisée est remplacée par deux connexions sécurisées .

S’il y a un prochain épisode aux aventures cryptographique d’Alice et Bob, ce sera celui où ils voteront par internet. Ou celui où Alice prouvera à Bob qu’elle a résolu un problème sans lui fournir la solution. Ou encore celui ou Bob effectuera des opérations sur des données fournies par Alice sans qu’il puisse voir ces données. Je ne sais pas encore…

Références

Durumeric Z, Ma Z, Springall D, Barnes R, Sullivan N et. al. “The Security Impact of HTTPS Interception” 2017, NDSS ( ) ( )

Codes de déontologie et pseudo sciences

Sat, 04 Nov 2017 00:00:00 +0000

L’exercice de certaines professions est cadré par des associations professionnelles dotées de , et c’est très bien ainsi. Que ces codes comprennent des articles demandant le respect et la collaboration avec les autres professions organisées de manière similaire, par exemple les médecins envers les pharmaciens semble logique aussi. Mais un gros problème apparaît lorsque les “professionnels” des comme les parviennent à obtenir un statut identique.

Le Pharmachien et les acupuncteurs

C’est ce que montre la mésaventure d’Olivier Bernard, “ impertinent qui simplifie la science et anéantit la pseudoscience”.

Le 27 juillet 2014, il a publié sur l’ , qui a en mai 2015, suite à une demande d’enquête en déontologie déposée par des acupuncteurs québécois auprès de l’ . Ils estimaient qu’en publiant cette BD, Olivier Bernard violait l’ qui stipule que:

Le pharmacien doit, dans ses rapports avec les autres pharmaciens, les étudiants, les stagiaires et les autres professionnels, se comporter avec dignité, courtoisie, respect et intégrité; il doit notamment:

collaborer avec les autres pharmaciens et les membres des autres ordres professionnels, ainsi que chercher à établir et à maintenir des relations harmonieuses;

(…)

s’abstenir de dénigrer un autre pharmacien ou un autre professionnel; (…)

Or justement, les acupuncteurs du Québec ont également , avec un , et ont estimé que le Pharmachien dénigrait leur profession.

L’enquête menée par l’Ordre des Pharmaciens a finalement conclu qu’il n’y avait pas eu d’infraction ou de manquement à l’éthique professionnelle, mais a appris à Olivier Bernard que son appartenance à un Ordre “restreint sa liberté d’expression”. Il a donc tout de même décidé de retirer son oeuvre de son site dans un souci d’apaisement.

Un problème québécois ou canadien ?

Il faut dire qu’au Québec, dont celles de médecin, de pharmacien, d’ingénieur, et d’acupuncteur dont l’exercice n’est possible que si on est membre de l’Ordre correspondant, régi par un code de déontologie qui a force de loi. S’il avait été exclu de son ordre pour violation du code de déontologie, Olivier Bernard n’aurait plus pu exercer sa profession !

Il est évident qu’un médecin qui prétendrait soigner un cancer par imposition des mains, un pharmacien qui vendrait délibérément des contrefaçons de médicaments ou un acupuncteur qui utiliserait des aiguilles infectées doit être empêché d’exercer pour la protection du public. La plupart des pays industrialisés disposent de réglementation en ce sens.

En France par exemple, l’ (article R.4127-39 du code de la santé publique) paraît même particulièrement clair :

Les médecins ne peuvent proposer aux malades ou à leur entourage comme salutaire ou sans danger un remède ou un procédé illusoire ou insuffisamment éprouvé.

Toute pratique de charlatanisme est interdite.

Reste à définir le charlatanisme, puisqu’en France, seuls des médecins diplômés peuvent devenir acupuncteurs ou homéopathes, sans que la validité scientifique de ces disciplines ne soit reconnue pour autant…

Ce qui semble particulier au Québec, voire au Canada c’est :

le statut légal des Ordres professionnels, dont les codes de déontologie ont force de loi.
la présence dans ces codes de déontologie d’un article imposant le respect envers tous les autres professionnels constitués en Ordres.

La combinaison de ces deux particularités permet non seulement à des pseudo-sciences d’obtenir un statut légal égal aux professions scientifiques établies, mais en plus de se mettre à l’abri des critiques des personnes les plus qualifiées pour porter un jugement éclairé et éclairant sur leurs disciplines.

C’est déjà le cas des acupuncteurs et des chiropraticiens au Québec, mais il existe déjà un , dont les membres, non médecins, ont le droit de traiter des cancers ! Et il est impossible aux médecins et pharmaciens de dénoncer ceci, au risque de diverses sanctions, amendes et menaces à la possibilité d’exercer leur métier !

Retour sur l’acupuncture

Autant le préciser tout de suite : en Suisse je peux exercer ma profession d’ingénieur sans être membre d’une association professionnelle et même si je l’étais, (Art 3) ne m’engagerait que face à mes “collègues et partenaires”.

Je suis donc parfaitement libre et à l’aise pour affirmer qu’en l’état actuel des connaissances scientifiques, l’acupuncture n’est pas plus efficace que l’acupuncture “simulée”, où on planterait les aiguilles ailleurs que dans les “méridiens” définis par la médecine chinoise , , , .

Et comme de nombreuses études montrent un faible effet positif de l’acupuncture (chinoise ou simulée) comparé au placebo, je soutiens à 100% la position du Pharmachien, qui dit très clairement:

dès le titre, que “l’acupuncture, ça fonctionne vraiment “.
et il le répète à la première phrase : “Si tu as un doute quelconque au sujet de l’efficacité de l’acupuncture, efface ça immédiatement de ton esprit. Car l’acupuncture ça fonctionne pour de vrai.”
Puis il défend l’idée selon laquelle l’environnement de soins personnalisés typique de l’acupuncture, mais aussi d’autres médecines “douces”, amplifie l’effet placebo, et qu’il devrait être utilisé par la médecine scientifique.

Il précise encore sa position dans plusieurs des , tous polis et constructifs:

Où exactement ai-je dit que les acupuncteurs sont des charlatans ? J’ai dit que c’est une approche efficace, peu importe le mécanisme. Les acupuncteurs n’ont aucune raison de m’en vouloir. Comme je l’ai mentionné dans l’intro, c’est une approche spirituelle, pas une approche scientifique. Or, je ne fais pas dans la spiritualité ici, mais je ne m’y oppose pas non plus.

Et je trouve ça très bien que l’acupuncture aie un ordre professionnel, car ça permet de protéger le public.

Si jamais la science (…) prouve que l’énergie “Qi” existe, je me rétracterai joyeusement.

La BD du Pharmachien est une excellente vulgarisation de l’état des connaissances actuelles sur l’acupuncture, parfaitement respectueuse de l’ :

Dans ses déclarations publiques traitant de l’exercice de la pharmacie, le pharmacien doit s’appuyer sur des données scientifiquement acceptables et des normes professionnelles reconnues; il doit éviter le recours à l’exagération.

A l’inverse, le code de déontologie des acupuncteurs du Québec ne fait aucune référence à la science et la page de l’ordre sur ne contient qu’un lien cassé vers une .

Conclusion

Les ordres professionnels ne devraient pas imposer le respect généralisé envers d’autres professions, ou alors les nommer explicitement pour éviter des conflits lors de la création de nouveaux ordres. En particulier l’article 86 du code de déontologie des pharmaciens du Québec restreint inutilement la liberté d’expression, voire le devoir des pharmaciens de travailler et s’exprimer en fonction des données de la science.

La pression des acupuncteurs contre l’excellente BD d’Olivier Bernard mérite un : partagez et republiez cet article un max svp ! Pour le texte vous avez le droit, il est publié sous . Et pour les images, récupérées de l’ sans autorisation d’Olivier Bernard, j’invoque le “ ” :

Références:

" ", 2017, Radio Canada
Cherkin D, Sherman K, Avins A, Erro J,Ichikawa L et. al. “A randomized trial comparing acupuncture, simulated acupuncture, and usual care for chronic low back pain.“ Archives of Internal Medicine, 2009 vol: 169 (9) pp: 858
Harris RE, Zubieta J-K, Scott DJ, et al. NeuroImage. 2009 ;47(3):1077–1085.

Comment proposer un Ig Nobel

Wed, 20 Sep 2017 00:00:00 +0000

C’est avec un très grand plaisir que j’ai appris l’attribution du prix Ig Nobel de Médecine 2017 à Jean-Pierre Royet, David Meunier, Nicolas Torquet, Anne-Marie Mouly et Tao Jiang pour leurs travaux sur le dégoût du fromage , dont voici l’abstract (traduit par Google et moi):

L’étude de l’aversion alimentaire chez l’homme par l’induction de la maladie est éthiquement impensable, et il est difficile de proposer un type de nourriture dégoûtant pour tous. Cependant, bien que le fromage soit considéré comme comestible par la plupart des gens, il peut aussi être perçu comme particulièrement dégoûtant pour certains individus. En tant que tel, la perception du fromage constitue un bon modèle pour étudier les processus cérébraux de dégoût et d’aversion alimentaire. Dans cette étude, nous montrons qu’un pourcentage plus élevé de personnes sont dégoûtées par le fromage que par d’autres types de nourriture. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle révèle alors que le interne et externe et la appartenant aux ganglions de base sont plus activés chez les participants qui détestent ou ne veulent pas manger de fromage (Anti) que chez d’autres participants qui aiment manger du fromage, comme révélé par la stimulation avec des odeurs et des images de fromage. Nous suggérons que les structures de ganglions basales susmentionnées généralement associées à la récompense sont également impliquées dans les comportements d’aversion. Nos résultats montrent en outre que le ventral, une structure centrale du circuit de la récompense, est désactivé chez les sujets Anti stimulés par le fromage dans la tâche de désir, ce qui souligne la suppression de l’activation liée à la motivation chez les sujets dégoûtés par le fromage.

En effet, dès la lecture de cet article découvert en décembre passé grâce à , j’avais adressé ce mail à Marc Abrahams, l’initiateur et animateur des :

Subject : Nomination : The Neural Bases of Disgust for Cheese

Dear Improbable Research, I’d like to propose the nomination of Jean-Pierre Royet and his coauthors of the paper (attached) for an Ig Nobel prize. For years I cooked cheese fondue for my disgusted sicilian brother-in-law in a cultural assimilation attempt, but from now on I’ll do it just for fun :-) Best regards

et reçu cette réponse quelques heures plus tard:

Thank you, Philippe. Clearly a strong contender. We shall see what happens! Perhaps next time you serve fondue to your brother-in-law, you can also serve him a copy of the study.

Sincerely and improbably, Marc

J’imagine que je n’ai pas été le seul à proposer cette candidature, mais je suis content de voir que le système mis en place par Abrahms pour identifier les travaux de recherche “qui font rire, puis réfléchir” fonctionne efficacement. N’hésitez donc pas à l’utiliser si vous tombez sur un article sérieux qui vous fait rigoler !

Toutes mes félicitations aux lauréats, et mes remerciements à Santo pour avoir, bien involontairement, motivé ma curiosité pour ce sujet passionnant ! Et non, je ne ferai pas de fondue juste pour l’embêter, à condition qu’il lise l’article. En anglais… Bon, disons au moins .

Les autres

sont :

Paix : Milo Puhan, Alex Suarez, Christian Lo Cascio, Alfred Zahn, Markus Heitz, et Otto Braendli (encore des Suisses !) pour avoir montré que jouer du traite efficacement les ronflements et l’apnée du sommeil
Physique : Marc-Antoine Fardin pour avoir utilisé la mécanique des fluides pour répondre à la question “Un chat peut-il être simultanément solide et liquide”
Economie : Matthew Rockloff et Nancy Greer pour leurs expériences sur les conséquences du contact avec un crocodile vivant sur le désir de jouer
Anatomie : James Heathcote pour sa recherche sur le thème “Pourquoi les vieux messieurs ont-ils de grandes oreilles ?”
Biologie : Kazunori Yoshizawa, Rodrigo Ferreira, Yoshitaka Kamimura, et Charles Lienhard (et re-encore des Suisses !), pour leur découverte que les insectes cavernicoles ont un pénis pour les femelles, et un vagin pour les mâles.
Mécanique des fluides : Jiwon Han dont l’étude complète celle récompensée en 2012 sur l’oscillation du café dans une tasse tenue par une personne qui marche. En effet Jiwon Han a poursuivi ces travaux en étudiant l’effet d’une marche à reculons. Rien n’arrêtera la science !
Nutrition : Fernanda Ito, Enrico Bernard, et Rodrigo Torres pour la premiére étude scientifique sur la consommation de sang humain par le , une chauve-souris
Cognition : Matteo Martini, Ilaria Bufalari, Maria Antonietta Stazi, et Salvatore Maria Aglioti, pour avoir prouvé que beaucoup de jumeaux ne peuvent se distinguer eux-mêmes visuellement
Obsétrique : Marisa López-Teijón, Álex García-Faura, Alberto Prats-Galino, et Luis Pallarés Aniorte, pour avoir montré qu’un foetus répond mieux à de la musique diffusée par un dispositif électromécanique placé dans le vagin plutôt que sur le ventre . L’appareil en question, baptisé “ ” est d’ailleurs désormais breveté

2017 est donc une excellente cuvée de prix Ig Nobel, il y en a vraiment pour tous les goûts ! Bonne lectures à tous !

Références

Royet, J.-P., Meunier, D., Torquet, N., Mouly, A.-M., & Jiang, T. (2016). The Neural Bases of Disgust for Cheese: An fMRI Study. Frontiers in Human Neuroscience, 10 (October), 1–15. \[[en ligne](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5065955/)\]
Milo A. Puhan, Alex Suarez, Christian Lo Cascio, Alfred Zahn, Markus Heitz and Otto Braendli, “ ,” BMJ, vol. 332 December 2006.
Marc-Antoine Fardin “ ” Rheology Bulletin, vol. 83, 2, July 2014, pp. 16-17 and 30.
Matthew J. Rockloff and Nancy Greer “ ,” , Journal of Gambling Studies, vol. 26, no. 4, December 2010, pp. 571-81.
James A. Heathcote, “ ", British Medical Journal, vol. 311, 1995, p. 1668
Kazunori Yoshizawa, Rodrigo L. Ferreira, Yoshitaka Kamimura, Charles Lienhard, “ ,” Current Biology, vol. 24, no. 9, 2014, pp. 1006-1010.
Jiwon Han “ ,", Achievements in the Life Sciences, vol. 10, no. 1, 2016, pp. 87-101.
Fernanda Ito, Enrico Bernard, and Rodrigo A. Torres, “ ,” Acta Chiropterologica, vol. 18, no. 2, December 2016, pp. 509-515.
Matteo Martini, Ilaria Bufalari, Maria Antonietta Stazi, Salvatore Maria Aglioti, “ ,” PLoS ONE, vol. 10, no. 4, 2015: e0120900.
Marisa López-Teijón, Álex García-Faura, and Alberto Prats-Galino “ ,” , Ultrasound, November 2015, vol. 23, no. 4, pp. 216–223.
Luis y Pallarés Aniorte et Maria Luisa López-Teijón Pérez “ ,” patent ES2546919B1, granted September 29, 2015.

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.).

EVE et les exoplanètes

Wed, 12 Jul 2017 00:00:00 +0000

Je suis un gamer. J’ai parfois un peu honte en pensant à tout ce temps “perdu”, mais une nouvelle , me remotive à jouer fièrement à : les joueurs vont y contribuer à la recherche d’exoplanètes en analysant de vraies données mesurées par les télescopes spatiaux et .

Lors de la “fanfest” qui réunit chaque année joueurs et développeurs du jeu en Islande, a expliqué (en anglais très francisé…) le “Project Discovery”, intégré au jeu ces jours-ci.

Sa conférence étant assez longue, j’en recommande quelques passages aux lecteurs pressés:

dès 13:30, il décrit la , utilisée par le télescope spatial Kepler.
à 16:30, il explique à l’aide de la figure ci-dessous que cette méthode permet de connaître aussi la taille et la température de la planète, voire la chimie de son atmosphère (20:20) ! En effet la planète ne fait pas seulement de l’ombre à l’étoile lorsqu’elle passe devant, mais son croissant augmente progressivement l’intensité de la lumière reçue par le télescope jusqu’au moment où la planète passe derrière l’étoile. Là la luminosité baisse à nouveau
En pratique, la variation de luminosité est extrêmement faible comme on peut le deviner en regardant les photos de transits devant le Soleil de Mercure et de Vénus ci-dessous. Si des E.T. (ou des Aliens…) sont en train de mesurer la luminosité du Soleil il leur faudrait un système capable de détecter une variation de 84 une fois par an pour détecter le transit de la Terre. Kepler aurait du être capable de mesurer 20 ppm, mais quelques problèmes techniques le limitent à environ 50 ppm.

Transit devant le Soleil de Mercure (à gauche , 9 nov. 2006) et de Vénus, (à droite, 5 juin 2012). Photo : Montage Planétarium Rio Tinto Alcan; Brocken Inaglory/Wikimedia Commons (Mercure); Marc Jobin (Vénus)
dès 21:00, Michel Mayor montre que, logiquement, les premières exoplanètes découvertes par cette méthode en 2000 avaient environ la taille de Jupiter, mais qu’en suite, en intégrant les mesures sur de longues périodes, on est parvenus à détecter des planètes plus petites, jusqu’à la taille de Neptune environ en 2009, et vers 2013 quelques “ ” comme , à peine plus grosse que notre bonne vieille planète d’origine (mais qui tourne autour d’une étoile plus petite que le Soleil)
à 26:00 il explique que les ordinateurs sont très performants pour détecter des variations périodiques de la luminosité, mais plusieurs difficultés surviennent en pratique:
- La période n’est pas toujours régulière. Des planètes proches peuvent se perturber mutuellement au point d’avancer ou reculer le transit. C’est très visible à l’oeil humain (ci-contre), mais pas évident du tout pour ce .
- La luminosité de l’étoile varie. Celle du Soleil varie de 0.1% (1000 ppm…) au cours du qui dure environ 11 ans. En plus il tourne, en un mois environ, entraînant des taches solaires qui ressemblent vachement à des transits, de loin. Et beaucoup d’étoiles sont beaucoup moins stables que le Soleil…
- Beaucoup d’étoiles sont : il y a en fait deux étoiles pour le prix d’une ! Elles se perturbent mutuellement, et peuvent s’occulter en transitant l’une devant l’autre … Pour de tels systèmes on ne recherche pas forcément d’exoplanètes, mais les mesures de CoRoT et de Kepler permettent d’obtenir les caractéristiques des deux étoiles.c’est là que les humains interviennent, en l’occurrence des joueurs prêts à analyser des milliers de signaux à la main pour un salaire virtuel, dont moi.
à partir de 30:00 on voit (enfin) à quoi ressemblent ces données dans l’interface du jeu : dans la moitié du bas on voit le signal complet et une simulation du système solaire qu’on est en train d’analyser. Dans la moitié du haut, on peut zoomer et “replier” le signal pour faire apparaître des corrélations comme le “trou” qu’on devine au centre, et qui correspondrait à une planète orbitant l’étoile en 1.3874 jours. Peu probable, mais il y a tant de choses étranges dans l’univers …

Si plusieurs joueurs identifient les mêmes exoplanètes, ils sont récompensés dans le jeu et leur découverte est transmise à des pros. Si un joueur ne trouve pas une exoplanète déjà connue ou repérée par d’autres joueurs, il n’est pas récompensé. Tout ceci est encore tout neuf et sera encore ajustée au fur et à mesure de l’expérience, mais l’idée me semble vraiment attrayante, au moins autant que qui m’avait occupé quelques soirées.

“Project Discovery” été développée en collaboration entre CCP, les universités de Genève et Reykjavik et la startup suisse (et même valaisanne!) Massively Multiplayer Online Science ( ) que je n’ai pas encore le plaisir de connaître ( si jamais…)

Bon il est vraiment temps que je me mette à chasser les exoplanètes. Si ça vous dit d’essayer, sachez que vous pouvez jouer gratuitement à EVE (avec pas mal de limitations), et que ça me ferait plaisir que vous le fassiez en cliquant sur l’image ci-dessous. A bientôt, jeunes padawans.

References

" ", 22 février 20017, CCP Games
Tom Fenwick “ ”, 13 avril 2017, New Scientist
2016 sur Pale Red Dot

Suites infinies en Python

Mon, 26 Jun 2017 00:00:00 +0000

Depuis que je programme en Python, j’entasse les petits bouts de code utiles ou potentiellement réutilisables dans “Goulib”, ma librairie perso et néanmoins disponible en open-source (licence LGPL) sur , , ReadTheDocs pour , avec des

Comme la valeur d’un code se mesure surtout par les tests qui vérifient son bon fonctionnement, je me suis lancé dans un ambitieux projet (de plus…) : tester un maximum de fonctions de mes modules et en calculant des suites de l’ , plus connue sous son acronyme anglais OEIS.

Pour cela j’ai fait un truc dont je suis vachement fier* :

La classe Sequence

Ce ( ) permet de représenter une (sequence en anglais) finie ou infinie de nombres** à partir d’‘une ou plusieurs fonctions passées à :

iterf : un ou générateur produisant les termes de la suite l’un après l’autre
itemf : une fonction retournant le i-ème paramètre de la suite
containf : une fonction renvoyant vrai (True) si son paramètre appartient à la suite.

On peut créer par exemple la série (infinie) des nombres premiers ainsi :

=Sequence(containf= )

Ensuite, l’objet ainsi créé avec n’importe quelle combinaison de ces 3 paramètres peut être utilisé indifféremment:

comme un générateur : for p in A000040() : print(p) # affiche les nombres premiers (jusqu’à l’infini)
comme une liste: A000040 \[999\]# renvoie le 1000ème nombre premier (parce que Python indice à partir de 0…)
comme un ensemble: 201420142013 in A000040 # renvoie True car ce nombre est premier.

Evidemment, si on dispose de fonctions plus efficaces pour chacun de ces paramètres, on peut les utiliser pour rendre les calculs bien plus rapides. Par exemple pour la suite de Fibonacci, on peut exploiter trois algorithmes différents :

=Sequence(iterf= , itemf= , containf= )

En passant, voici comment est définie la séquence “auto descriptrice"qui orne la bannière de l’OEIS ci-dessus:

=Sequence( ( lambda x: ( ( ( ( (x))))) ,1))

Compact et presque clair, non ?

Dérivation

Une Sequence peut être dérivée d’une autre grâce à plusieurs méthodes:

renvoie une Sequence correspondant à la Sequence source filtrée par une fonction. Par exemple: =A000040.filter( ) renvoie les “exposants de Mersenne”, les nombres premiers p tels que $2^p - 1$ est premier.
applique une fonction à chaque terme de la Sequence source. Par exemple la série des carrés des nombres premiers peut se définir ainsi: =A000040.apply(lambda n:n*n)
Pour éviter l’utilisation d’apply dans des cas trivialement simples, l’addition (et la soustraction) d’une Sequence et d’un entier sont définies. Par exemple: = +1 définit les à partir des nombres de la forme $2^{2^n}$
renvoie une Sequence dont le n-ième terme est obtenu en sommant les n premiers termes de la Sequence source: =A000040.accumulate()
renvoie une Sequence produite en appliquant applique une fonction à chaque paire de termes consécutifs. Ainsi la suite des différences entre nombres premiers consécutifs s’écrit: =A000040.pairwise(operator.sub)

On peut aussi combiner deux Sequences pour en créer une nouvelle:

L’opérateur % (modulo, pourquoi pas…) renvoie les termes de la Sequence opérande de gauche qui ne sont PAS dans l’opérande de droite. Ainsi: =A000040 % définit la Sequence des nombres premiers qui ne sont pas
L’opérateur & (and) renvoie les termes de la Sequence opérande de gauche qui sont aussi dans l’opérande de droite. Ainsi: = & A000040 définit la suite des nombres premiers dont qui ne s’écrivent qu’avec des 0 et des 1.
L’opérateur | (or) renvoie la fusion de deux séquences à l’aide du génial . Ainsi: = | définit les nombres ayant 4 diviseurs (dont 1 et eux-mêmes) comme l’union de ceux qui sont le produit de deux nombres premiers avec ceux qui sont le cube d’un nombre premier.

Il y a encore deux méthodes un peu “tirées par les cheveux” du point de vue mathématique, mais qui fonctionnent très bien informatiquement:

renvoie une Sequence (par défaut) en triant les termes de la Sequence d’origine. Par exemple, voici la suites des surfaces des dans l’ordre croissant: =Sequence(math2.primitive_triples).apply(lambda x:x \[0\]*x \[1\]//2) .sort()
renvoie une Sequence où les termes redondants de la suite d’origine sont absents, par exemple: = .unique() // oui, parce que le 5 appartient à deux paires de nombres premiers jumeaux …

Ces méthodes utilisent respectivement et qui fonctionnent tant que la suite initiale est “presque” triée, à savoir tant que l’écart n entre un terme $a_i+n \leq a_i$ n’excède pas le paramètre “buffer” de la fonction. On peut évidemment trouver des suites qui ne pourront “mathématiquement” pas être traitées ainsi, mais informatiquement j’arrive à reproduire les suites de l’OEIS rencontrées jusqu’ici avec buffer=100 seulement

Le dictionnaire OEIS

J’ai ainsi constitué peu à peu le fichier qui définit actuellement environ 150 séries de l’OEIS, et que j’étoffe lorsque l’occasion se présente. A la fin de ce module, j’utilise la géniale possibilité d’introspection de Python pour regrouper toutes les Sequence définies dans un dictionnaire fort utile pour les tests:

\[python\]

# Construit le dictionnaire OEIS par introspection : Simple et WOW ! oeis={} # on crée le dictionnaire vide seqs=globals().copy() # on copie tous les objets déclarés dans ce module for id in seqs: # on parcourt tous les identificateurs des objets if id

\[0\]

==‘A’ and len(id)==7: # et s’ils ont un nom de séquence OEIS … oeis

\[id\]

=seqs

\[id\]

# on les ajoute au dictionnaire … seqs

\[id\]

.name=id # et on définit leur champ name

\[/python\]

Performance

Un point important est qu’aucun calcul n’est effectué lors des opérations ci-dessus. Ce n’est qu’au moment d’utiliser les Sequence ainsi définies que les fonctions iterf, itemf, containf et leurs éventuelles compositions sont évaluées.

C’est un peu “automagique”, mais il faut tout de même veiller à utiliser les algorithmes les plus efficaces, et c’est même un des buts que je poursuis avec ce projet. Par exemple la suite des nombres premiers dont qui ne s’écrivent qu’avec des 0 et des 1 = & A000040 aurait pu s’écrire également: A020449=A000040 & A007088 mais la première formulation est beaucoup plus rapide car la série A007088 des nombres ne s’écrivant qu’avec des 0 et des 1 croît beaucoup plus vite que celle des nombres premiers A000040. Il est par conséquent beaucoup plus rapide de tester si les nombres du genre 1101010101011101 sont premiers que d’énumérer tous les nombres premiers de 16 chiffres et de jeter ceux qui contiennent d’autres chiffres que des 0 ou 1.

Malgré toutes ces précautions, parcourir une suite infinie prendra forcément un temps infini, et ces idiots d’ordinateurs ne sont toujours pas foutus de gérer le . J’ai donc écrit un qui limite le temps de calcul d’une boucle ainsi :

for x in (suite,1): print(x) # affiche tous les termes calculables en 1 seconde (au total)

Ce décorateur est utilisé en particulier dans la fonction appelée par pour afficher les dix premiers termes d’une Sequence, ou du moins ceux qu’on peut calculer en moins d’une seconde.

Les suites particulièrement lentes sont par exemple ou dont le n-ième terme donne le nombre de nombres inférieurs à 10^n satisfaisant une certaine condition. Faute de meilleur algorithme, chaque terme prend 10x plus de temps que le précédent …

Tests

Voià, tous les ingrédients sont prêts pour tester si mes beaux algorithmes fonctionnent correctement, ce qui était le but initial je le rappelle.

Pour ceci, il suffit de vérifier que chaque Sequence fournit bien les mêmes termes que ceux disponibles dans l’OEIS. Ceci est facilité par le fait que l’OEIS fournit pour chaque suite les n premières valeurs dans un fichier texte en accessible par le web. Par exemple fournit les 10'000 premiers nombres premiers.

Donc mon fichier est lui aussi génialement simple* : il traverse le dictionnaire oeis et pour chaque Sequence il télécharge les N termes de référence du site OEIS, vérifie que les n premiers termes de la Sequence sont bien ceux attendus, et produit une erreur sinon. Ou un avertissement si itimeout a limité n à moins de 10.

Ces tests sont automatiquement exécutés (avec beaucoup d’autres) chaque fois que je pousse une nouvelle version de , ce qui fait que je suis averti si modification crée un problème avec une ancienne version de Python ou si un Pingouin détecte un problème invisible de mes Fenêtres.

Débogage… de l’OEIS !

J’ai ainsi beaucoup débogué, amélioré et optimisé la plupart des fonctions de et beaucoup d’ , et je compte poursuivre dans cette voie qui permet d’utiliser les données de l’OEIS comme une référence, validées par de nombreux utilisateurs.

Sauf que des fois, le bug était chez eux. Et je ne suis pas peu fier d’ sur l’OEIS :

, comme déjà mentionné dans , le 20ème terme de la série est 145, pas 142.
, dont certains termes avaient besoins de 0 supplémentaires. Tant qu’à faire j’ai fourni un B-file contenant les 1000 premiers termes exacts pour remplacer l’ancien qui n’en avait que 500.

A cette occasion j’ai remarqué que l’édition de l’OEIS est un peu rébarbative, ce qui peut décourager les contributeurs débutants. Peut-être que mon modeste projet pourrait servir de base à un site plus interactif, utilisant du code (Python of course) pour calculer dynamiquement les suites requises …

Ce long article mijoté pendant plus de six mois se termine par un appel aux allumés du code bonnes volontés : si cet article vous a motivé , n’hésitez pas à contribuer à la Goulib sur GitHub.

Pour ma part je m’attaque aux et qui seront l’occasion de nettoyer le code du en utilisant et testant le module

Notes

*sinon je n’en parlerais pas ici… **ou d’autres objets mais je n’ai pas encore trouvé quoi…

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,

Combien reste-t-il de ressources minières ? Beaucoup.

Fri, 28 Apr 2017 00:00:00 +0000

Une équipe internationale de chercheurs met à mal l’idée selon laquelle l’humanité manquera bientôt de certains minerais. Selon la vaste étude de de l’Université de Genève et ses cinq collègues d’autres universités, les ressources* géologiques de la plupart des minéraux sont nettement plus élevées que les réserves* connues sur lesquelles se basent les estimations.

Le problème est que l’exploration, mais surtout le progrès des techniques d’extraction rendent économiquement exploitables des ressources qui n’ont pas été comptabilisées comme réserves car elles n’étaient pas rentables précédemment. Par exemple l’ a estimé les réserves de lithium à 13.8 millions de tonnes (MT) en 2009, et à 39.5 MT en 2016, le triple 7 ans plus tard !

Même le fameux est remis en question par les auteurs : les données de production (en rouge dans le graphique ci-dessous) montrent clairement que le maximum de production prévu pour 2000 par Hubbert en 1956 (en bleu) est complètement faux, et la réactualisation récente affirmant que le pic a été atteint en 2008 (en vert) semble infirmée par les dernières valeurs de production.

L’article se concentre sur le car c’est un métal pour lequel la demande (chinoise et indienne principalement) a augmenté plus vite que les capacités de production (dans les Andes notamment) et que le recyclage, entraînant une hausse des prix spectaculaire ces dernières années. Les auteurs, mais aussi d’autres avant eux , montrent que la formation des gisements de cuivre rend très vraisemblable qu’il en reste pour plusieurs millénaires de consommation actuelle rien que dans les Andes.

Mais l’article mentionne aussi d’autres minerais, allant du fer et l’aluminium aux terres rares en passant par l’uranium, et selon les auteurs les réserves de toutes ces substances sont suffisantes pour faire face à l’augmentation considérable de la demande attendue ce siècle. Pour eux, il faut surtout veiller à ce que l’exploitation de ces ressources ne se fasse pas trop au détriment de l’environnement, puisqu’il ne faut pas s’attendre à ce que l’industrie minière s’arrête toute seule…

En passant, la lecture des références m’a rappelé deux choses:

la possibilité technique d’extraire de l’Uranium de . Pour l’instant ça coûte 5x plus cher que de l’extraire d’une mine, mais il y en a pour des milliers d’années …
en écrivant , j’avais découvert que beaucoup de “terres rares”** se trouvent dans la , le minerai du ! On n’en sort pas …

Bon, pour une fois voilà à quoi ressemble un “scoop” sur drgoulu.com : basé sur un communiqué de presse lu hier (qui sera copié/collé sans autres par de nombreux media), j’ai trouvé et lu les 4 références, un peu réfléchi, écrit cet article vite fait, et programmé sa parution pour 1 minute après la fin de l’embargo !

Notes:

* la distinction entre “ressource” et “réserve” est importante. La “réserve” est le stock de minerai connu et économiquement exploitable à un moment donné. La “ressource” est le stock non encore découvert ou pas encore exploitable.

** On devrait plutôt les appeler car les “terres rares” ne sont pas rares, mais plutôt diluées, en faible concentration.

Références:

Arndt, N. T., , Hedenquist, J. W., Kesler, S. E., Thompson, J. F. H., & Wood, D. G. (2017). Future Global Mineral Resources. Geochemical Perspectives, 2017, 6(1) ( 28Mb, 184 pages)
Pierre-Alexandre Salier et “Epuisement des ressources minières: aux sources du mythe”, 21 juillet 2009, Le Temps ( )
Alain Cheilletz “ ” SPS n° 305, juillet 2013
" ", 27 avril 2017, Communiqué de presse Université de Genève

Comment calculer le 10'000'000'000'000'000'000 ème terme de la suite de Fibonacci

Tue, 25 Apr 2017 00:00:00 +0000

Tombé l’autre jour sur un problème idiot mais intéressant : calculer le 1019 ème terme de la . Idiot parce que ça ne sert à rien. Intéressant parce que ça sous-entend qu’il existe une manière de calculer le n-ième terme de cette suite définie par récurrence sans calculer tous les termes précédents. En effet, calculer les termes les uns après les autres prendrait dans les 300'000 ans à raison d’une microseconde par terme…

Un nombre d’or, mais flottant

Comme même les ésotéristes le savent, la suite de Fibonacci est liée au A partir de ce fait, Moivre, Euler et Binet ont indépendamment obtenu ce qu’on appelle aujourd’hui la , et qui donne directement le n-ième terme de la suite:

$\mathcal F_n=\frac1{\sqrt5}(\varphi^n-\varphi'^n)$, avec $ \varphi=\frac{1+\sqrt5}2$, et $ \varphi'=-\frac1\varphi$ .

En pratique, le terme en $ \varphi'$ devient rapidement négligeable et il suffit de chercher l’entier le plus proche de $\frac{\varphi^n}{\sqrt5}$. Par exemple pour n=50, on peut calculer très vite $\mathcal F_{50}\approx\frac{\varphi^{50}}{\sqrt5}$ = 12586269025

Mais on se heurte rapidement au problème de la précision de calcul en nombres flottants sur nos ordinateurs : $\varphi$ étant (mais pas aussi que $\pi$ …), il faut calculer $\varphi^n$ avec au moins autant de décimales que $\mathcal F_n$ comporte de chiffres. Dès n=71 on dépasse les 53 bits de la mantisse des nombres “extended precision” et les dernières décimales des termes calculés sont faux.

Dit autrement, à partir de n=70 la division $\mathcal F_n/\mathcal F_{n-1}$ donne au moins autant de décimales de $ \varphi$ que son calcul en nombres flottants

La Matrice salvatrice

Pour une méthode de calcul en nombres entiers atteignant (presque) la rapidité de la formule de Binet, il faut utiliser l’idée d’un certain Brenner : écrire la récurrence de Fibonacci sous forme matricielle . La matrice toute simple $Q=\begin{pmatrix}1&1\\\\1&0\end{pmatrix}$ permet d’obtenir un nouveau terme de la série de Fibonacci en la multipliant par un vecteur formé des deux termes précédents:

$\begin{pmatrix}1&1\\\\1&0\end{pmatrix}\begin{pmatrix}\mathcal F_{n-1}\\\\\mathcal F_{n-2}\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\mathcal F_{n}\\\\\mathcal F_{n-1}\end{pmatrix}$

En enchaînant les multiplications matricielles, on obtient le n-ième terme à partir des deux premiers (0,1) ainsi :

$\begin{pmatrix}1&1\\\\1&0\end{pmatrix}^{n-1}\begin{pmatrix}1\\\\0\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\mathcal F_{n}\\\\\mathcal F_{n-1}\end{pmatrix}$

En fait on retrouve les termes de la suite directement dans la matrice $Q^n = \begin{pmatrix}\mathcal F_{n+1}&\mathcal F_{n}\\\\\mathcal F_{n}&\mathcal F_{n-1}\end{pmatrix}$.

L’algorithme de l’ permet d’élever la matrice Q à la puissance n en effectuant log2(n) multiplications de matrices 2x2, soit pour n=1019. Ultra rapide, et facilement généralisable à d’autres formules de récurrence !

Malheureusement, la fonction souffre d’une qui empêche de l’utiliser dès n=71 car elle utilise les nombres flottants. Il m’a donc fallu la réécrire, en résolvant une petite contrainte technologique au passage.

Vers les pétaoctets et au delà …

Il se trouve que le 1019-ième terme de la suite de Fibonacci est trop grand pour tenir dans le plus super des ordinateurs. En effet, la longueur du n-ième terme de la suite s’obtient facilement en prenant le log (base 10) de la formule de Binet : $\mathcal L_n=\lceil n\log{\varphi}\rceil$ , soit grosso-modo n*0.208987640249978733769272089237555416822459239918210953539…

Vérifions. Pour n=1000, on obtient:

$\mathcal F_{1000}$=43466557686937456435688527675040625802564660517371780402481729089536555417949051890403879840079255169295922593080322634775209689623239873322471161642996440906533187938298969649928516003704476137795166849228875 qui comporte bien pile 209 chiffres.

Donc $\mathcal F_{10^{19}}$ comporte 2089876402499787337 chiffres … Il faudrait octets de RAM (de préférence…) pour stocker ce nombre …

(mon premier meme … désolé …)

Et modulo 1000000007 ?

Fort heureusement, le problème idiot avait un petit détail en prime : il fallait calculer le résultat 1000000007, et ça, ça change tout.

Ce nombre est premier (pour que ça soit plus intéressant), mais surtout il est inférieur à 230, ce qui fait que la multiplication modulo 1000000007 ne nécessite que des opérations sur des 32 bits (signés), ultra rapide.

Voici donc quelques fonctions Python tirées du qui effectuent:

le produit matriciel, optionnellement modulaire
l’exponentiation rapide d’une matrice, optionnellement modulaire, et qui corrige le bug de numpy.matrix_power
le calcul quasi instantané du n-ième terme de la série de Fibonacci, avec une option modulaire vivement recommandée pour de grands n

\[gist id="f56725fa32fbb4840c855a8309662c9d"\]

Avec ça on obtient fibonacci(int(1E19),1000000007) = 647754067 ce qui nous fait une belle jambe, mais nous a appris pas mal de choses intéressantes, non ?

Prochaine étape : trouver la correspondante …

Références

sur StackOverflow (et qui m’a inspiré cet article)
Weisstein, Eric W. “ .” From MathWorld–A Wolfram Web Resource.
Arthur Charpentier “ , 2016 sur Freakonometrics (mention spéciale pour l’image de la spirale…)

Des pistes en gallium aux JO d'hiver 2018 !

Sat, 01 Apr 2017 00:00:00 +0000

Test secret de ski sur du Gallium en Chine. Photo snowsportwales+JG

En 2018, les Jeux Olympiques d’hiver auront lieu en Corée du Sud à . Cette petite ville est située vers 37° de latitude Nord, soit au niveau de la Sicile. Quand on sait que la piste de descente est située entre 1370 et 550m d’altitude, on peut comprendre que les organisateurs prennent toutes les précautions pour garantir que les courses puissent avoir lieu si la neige venait à manquer.

Dès 2012, le comité d’organisation a lancé un concours international d’idées à ce sujet. Des résultats concrets ont déjà été obtenus : les canons à neige les plus modernes peuvent désormais produire des flocons lorsqu’il fait +2°C, ou même +20°C avec le tout nouveau modèle réfrigéré d’une petite entreprise québécoise . Une autre possibilité aurait été de réfrigérer toute la piste, comme la piste de bob de la Plagne construite pour les JO d’Albertville de 1992.

Cependant, les besoins en énergie de ces solutions ont été jugés peu compatibles avec des Jeux Olympiques modernes, et après des essais intensifs de différents revêtements synthétiques, c’est finalement l’idée d’un précurseur , notre confrère physicien et néanmoins blogueur David Louapre qui a été retenue : les pistes de ski des JO seront recouvertes de .

Diagramme de phase du Gallium

Ce métal a en effet des propriétés étonnantes que l’on peut voir dans la vidéo ci-dessous, notamment celle de fondre à environ 30°C. Mais il en a une de plus, commune avec la glace : l’augmentation de la pression tend à le faire fondre. Voilà la clé d’une bonne glisse : la pression des skis s’ajoute à l’échauffement produit par le frottement pour faire fondre les flocons de neige ou le gallium, ce qui crée un film liquide lubrifiant.

Les premiers essais effectués secrètement sur des pistes en Chine, principal producteur de gallium, ont été couronnées de succès : les meilleurs skieurs du monde n’ont pas ressenti de grosse différence en skiant sur une fine couche de ce métal déposée sur une mousse élastique absorbant les chocs.

Après Sotchi 2014 et à moins d’une improbable chute de neige vers 1000m en Corée avant février 2018, un pas de plus sera franchi en direction de Jeux Olympiques “4 saisons” pouvant se tenir vraiment n’importe où.

Références

, AFP
David Louapre “ ”, 2011, sur Science étonnante
Comez L, Di Cicco A, Itié J, Polian A, “High-pressure and high-temperature x-ray absorption study of liquid and solid gallium”, 2001, Physical Review B, vol: 65 (1) pp: 014114 doi:

Alice et Bob et les clés asymétriques

Wed, 15 Feb 2017 00:00:00 +0000

A la fin de mon , j’ai promis d’expliquer pourquoi il ne faut pas trop se fier au petit cadenas vert que vous voyez de plus en plus souvent en haut de votre navigateur favori. Mais pour éviter un article trop long, je dois d’abord expliquer comment Alice et Bob s’échangent des messages sécurisés depuis 1977.

Petit rappel historique

Depuis l’Antiquité, ont utilisé des pour chiffrer et déchiffrer leurs messages secrets. La sécurité de leur transmission reposait donc sur le secret de la clé : si arrivait à l’intercepter, c’était cuit.

Pourtant, dans un épisode précédent, il existe des méthodes étonnamment simples permettant à Alice et Bob de s’envoyer des messages indécryptables utilisant des clés qu’ils n’ont pas besoin de s’échanger. Mais si parvient à écouter les 3 messages échangés, elle peut reconstituer les clés, et c’est cuit aussi.

Les géniales clés de Ronald, Adi et Leonard

Puis, en 1977, , et ont inventé quelque chose d’incroyable : le . Avec leur méthode, la clé permettant le déchiffrement* d’un message n’est pas la même que la clé qui permet de le chiffrer : les . En voici le principe simplifié (pour les détails, voir le T-shirt ci-contre, ou le brevet ) :

Bob choisit 2 nombres premiers P et Q assez grands, disons d’environ 150 chiffres. C’est très facile, comme . Ces deux nombres permettent à Bob de calculer sa “clé privée” D, qu’il garde jalousement pour lui.
Il calcule le produit des deux nombres N=P.Q, ainsi qu’un nombre E qui forment sa “clé publique”, qu’il transmet sans crainte à Alice. En effet, si Trudy intercepte cette clé publique, ce n’est pas grave, car elle ne disposera pas avant d’un ordinateur assez puissant pour factoriser N et retrouver les nombres P,Q et de là le D nécessaire au déchiffrement.
Pour envoyer un message à Bob, Alice le découpe en blocs de nombres M qu’elle élève à la puissance E avant de calculer les restes C modulo N, qu’elle envoie à Bob. Si Eve écoute les messages C, elle ne peut pas reconstituer le message M, même en connaissant E et N car elle aurait besoin de quelques siècles pour qu’un ordinateur calcule le nécessaire.
Utilisant sa clé privée, Bob élève C à la puissance D, et le reste modulo N n’est autre que le message M d’Alice en clair, par la grâce et la beauté des maths, et l’ingéniosité de Ronald, Adi et Leonard.

“Bisous, Alice”

Mais Eve peut faire quelque chose de presque aussi embêtant que de décrypter* les messages d’Alice : elle peut envoyer de faux messages à Bob en se faisant passer pour Alice. En fait, comme Bob a transmis sa “clé publique” sans précautions, tout le monde peut lui envoyer des messages cryptés signés “Bisous, Alice” sans qu’il soit capable d’en authentifier l’auteur réel.

Heureusement, Ronald, Adi et Leonard ont pensé à ça: leur méthode permet d’utiliser les clés publiques et privées “à l’envers” pour réaliser une :

Alice a également une clé privée qu’elle est la seule à connaître, et une clé publique que Bob a reçue, mais qu’Eve, vous et moi pouvons aussi connaître.
Lorsqu’elle envoie un message M à Bob, elle utilise une “fonction de hachage” comme les fameuses pour obtenir une E de son message
Là elle fait un truc bizarre : elle encrypte l’empreinte E avec sa clé privée. Oui, privée ! Elle obtient ainsi une signature S
Elle “signe” le message M en lui ajoutant l’empreinte cryptée S, crypte le tout avec la clé publique de Bob, et lui envoie le message C.
Comme ci-dessus, Bob déchiffre le message avec sa propre clé privée, lit le message M et la signature S à la suite
Et là, Bob peut déchiffrer S avec la clé publique (oui, publique!) d’Alice et obtient E.
Bob calcule aussi l’empreinte de M, et s’il obtient le même E, il est sur que c’est bien Alice qui lui envoyé le message car elle est la seule à pouvoir calculer un S qui corresponde au message et qui puisse être déchiffré avec sa clé publique. Génial, non ?

Après des siècles de cryptographie militaire à l’aide de méthodes top-secrètes et de machines aussi ingénieuses qu’ , Alice, Bob, vous et moi nous échangeons désormais quotidiennement des messages totalement sécurisés sans même nous en apercevoir, avec des algorithmes publics et des téléphones portables. Du moins sécurisés contre Eve, qui ne peut qu’écouter les messages échangés.

Dans le prochain article, promis, je vous parle enfin du petit cadenas vert. Mais en attendant réfléchissez à comment vous pourriez tout de même obtenir les messages d’Alice et Bob en clair, quitte à être nettement plus fourbe qu’Eve…

Références:

Ronald L. Rivest, Adi Shamir, Leonard M. Adleman “ ” , 1977, US patent 4405829 A
en vidéo sur Science Etonnante

Note:

* la convention est d’utiliser le verbe “déchiffrer” pour Bob, qui a le droit (= la clé) permettant d’obtenir le message en clair, et “décrypter” pour un opposant comme Eve, qui ne l’a pas.

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…

DrGoulu.com passe en HTTPS

Wed, 11 Jan 2017 00:00:00 +0000

Ca fait un moment que je pensais le faire, et je craignais que ce soit compliqué. Mais hier soir je me suis lancé, et en un peu plus d’une heure ce site est passé sous :

Pourquoi ?

Les révélations de Snowden* et les piratages de plus en plus massifs ont fini de convaincre la plupart des géants du web, mais aussi des petits nains comme vous (?) et moi: internet sera encrypté, ou ne sera plus. Pour encourager la sécurisation du web, Google Chrome va très bientôt marquer comme “Not secure” les sites encore en HTTP ainsi :

. Google va probablement aussi les défavoriser dans les résultats du moteur de recherche le plus utilisé du système solaire et environs. Rien que pour ça, il faut convertir les sites à HTTPS.

pas cool, et surtout pas "smart" du tout.

J’espère aussi être débarrassé de la nuisance que représente le “ ” de Microsoft sur Internet Explorer. Il semblerait qu’il suffise à quelques personnes mal intentionnées de cocher “Report this website as unsafe” dans IE pour que mon tout beau site tout propre affiche la page ci-contre, fort dissuasive. Il aurait apparemment suffi que suffisamment de gentils lecteurs cliquent “Report that this site does not contain threats”, mais il faut évidemment cliquer sur “More information” d’abord pour le voir… On m’a informé 3x de ceci, et à chaque fois j’ai du remplir un gros formulaire, tellement caché sur le monstrueux site de Microsoft que je ne le retrouve plus, pour dire que j’étais un gentil. Hier c’était la fois de trop : ma propre maman m’a suspecté de phishing ! ;-) Alors j’ai commencé par me dire “tant pis pour les 7% de qui utilisent encore IE”, puis “y’en a peut-être que 7% parce que les autres ont eu peur à cause de SmartScreen” puis “peut-être qu’en HTTPS ça ira mieux, on y va!”

Comment

Il y a peu de temps encore, obtenir un (SSL) était cher et compliqué car il fallait prouver son identité réelle à un organisme distant et très virtuel. Puis mon excellent hébergeur Infomaniak a annoncé qu’ils offraient des certificats gratuitement à leurs clients, authentifiés par leurs factures, via l’initiative . Concrètement il m’a suffi de cocher une case de l’interface d’administration et un certificat a été installé en quelques secondes.

Ensuite il faut reconfigurer le site pour qu’il utilise HTTPS plutôt qu’HTTP. Suivant , j’ai installé le plugin WordPress , et constaté qu’il était bien nommé: rien à configurer, presque tout roulait après quelques minutes. Mais seulement “presque”.

D’abord, mon site n’affichait pas le joli cadenas vert mais une info comme quoi mes pages avaient du “contenu hybride”, à savoir que certains objets provenaient de la version HTTP non sécurisée de drgoulu.com. A l’aide du génial inspecteur Chrome, j’ai rapidement identifié que le coupable était… mon ! En effet, j’avais bêtement mis “/wp-content/uploads/2013/04/drgbanner.png” comme background dans la feuille de style CSS du “ ” de ce site. Un petit coup d’éditeur après c’était résolu : le cadenas vert était là !

Puis je me suis aperçu que le widget de qui affiche les derniers articles de mes camarades du Café des Sciences dans la colonne de droite avait purement et simplement disparu. En découvrant que le code du widget fourni par scoop.it était dorénavant

\[html\]

\[/html\]

j’ai appris quelque chose : il n’est pas/plus obligatoire de spécifier http: ou https: dans une url ! On peut utiliser une “ ”. C’est actuellement âprement discuté dans les “milieux autorisés”, mais en attendant mieux, ça a l’intérêt de marcher.

Enfin j’ai remarqué que tous les commentaires avaient disparu du bas des articles ! Pas de panique, c’est juste qui a perdu le fil puisque les URL de toutes les pages ont changé. En suivant je me suis dit qu’ils auraient quand même pu se fendre d’un truc simple pour passer de HTTP à HTTPS… Mais comme ils ne l’ont pas fait, j’ai téléchargé le “ ” contenant l’url des 734 pages de ce site sur lesquelles il y a des commentaires, je l’ai ouvert dans car je n’ai pas et n’achèterai plus jamais de licence MS Excel, j’ai copié/collé la première colonne dans la seconde, et cherché/remplacé tous les “http:” par “https:” dans celle-ci, exporté en csv, uploadé sur le site Disqus, et après quelques minutes les commentaires ont réapparu.

Combien

Reste encore un petit problème à traiter par ceux qui utilisent ou similaire. ( Je le fais plus par curiosité que par nécessité.) Les données ne seront plus collectées si on change l’adresse de base du site : il faut reconfigurer sa “propriété” dans Analytics en définissant la nouvelle adresse de base https:// …

Voilà, tout est donc bien encrypté dans le meilleur des monde paranoïaque. Mais dans un prochain épisode je vous montrerai que le sentiment de sécurité que vous inspire le petit cadenas vert peut être fort illusoire …

Note * : ayant vu le et quelques uns de ses interviews notamment le , je pense que ce type remarquable entrera dans l’Histoire. Il est de la trempe d’un Nelson Mandela, prêt à se sacrifier, et probablement à passer de nombreuses années en prison pour des principes fondamentaux. Peut-être qu’il sera Président, un jour …

Références

Emily Schechter “ ”, September 8, 2016, Google Chrome Security Team
Christophe Kasse “ ”, 28 novembre 2016 sur WPChannel
" " sur Infomaniak.com

Applications des éléments du tableau périodique

Sun, 08 Jan 2017 00:00:00 +0000

Tombé sur ce très joli tableau périodique des éléments où figure une utilisation typique de chaque élément :

(Cliquer pour la version interactive, plus lisible sur petit écran)

C’est une oeuvre de Keith Enevoldse*, qui a aussi constitué une tirée principalement de deux livres , . Et parmi elles il y en a beaucoup que je ne connaissais pas, y compris pour des éléments relativement courants.

Eléments “légers”

La fibre de permet de faire des tiges de club de golf et des cannes à pêche encore plus résistantes, légères et chères que le
Le ajouté en petite quantité (0.5% ou moins) à l’ permet de le souder plus facilement et le rend plus résistant à la fatigue. C’est notamment utilisé dans les cadres de vélos.
Le est utilisé malgré son prix élevé dans des flashs photographiques et car il produit une lumière très blanche grâce à plusieurs pics d’émission dans le spectre visible.
Le permet de faire des horloges atomiques moins précises, mais plus simples et moins chères que le . Les satellites utilisent des horloges au Rubidium
L’ est dans les batteries de nos voitures pour les protéger contre la corrosion..
Le se retrouve dans les et autres dispositifs
Le absorbant particulièrement bien les rayons X, il est utilisé pour augmenter le contraste lors d’examens radiologiques du tube digestif

Ces éléments que l’on appelle plutôt maintenant ne servent pas qu’à faire des aimants au ou au . Ils ont un nombre impressionnant d’applications modernes:

le augmente l’ du verre, ce qui permet de faire des lentilles moins épaisses. Là je me permets de critiquer le dessin du figurant dans la table, qui est un télescope à miroir. Une eut été** préférable.
Le compose le des pierres à briquet.
Le combiné avec le (60) colore les verres de protection solaire jusqu’aux lunettes de soudeur.
Le est un élément radioactif produit par la fission de l’Uranium 238. Ses isotopes ayant des demi-vies de quelques années seulement, il n’en que existerait que ~572 grammes sur Terre produits par . Mais on a pu en extraire quelques dizaines de grammes des “déchets” nucléaires, et aujourd’hui ont en produit également en bombardant du néodyme 146Nd avec des neutrons ce qui le transforme en 147Nd qui se désintègre par émission β– , avec une demi-vie de 11 jours, en prométhium 147, 147Pm. Cet isotope émet un rayonnement beta à faible énergie, juste assez pour exciter du phosphore et lui faire émettre de la lumière pendant des années. Entre on l’utilise donc pour produire des peintures lumineuses moins toxiques que celles au et plus brillantes que celles au , mais moins durables aussi.
L’ était utilisé pour doper les phosphores de tubes cathodiques notamment le vanadate d’yttrium YVO4 dans des phosphores rouges. Maintenant il a d’ aussi variées que les lasers, la mesure en géologie et la synthèse chimique par RMN.
Le aussi a beaucoup d’ , parmi lesquelles celle d’agent de contraste en .
Le produit une fluorescence verte qui est utilisée dans de nombreuses applications allant des tubes cathodiques aux écrans à rayons X.
Le et le Terbium se retrouvent dans le , le matériau le plus connu : il se dilate sous l’effet d’un champ magnétrique. Ce sert à créer des transducteurs et actionneurs.
L’ double la longueur d’onde des lasers , les rendant utilisables comme scalpels en chirurgie.
L’ aussi permet de produire des lasers médicaux, surtout . Mais il sert surtout à réaliser des capables d’amplifier les signaux dans une fibre optique sans conversion en signal électronique.
Le est également utilisé dans les laser médicaux, mais plutôt pour l’ablation de la prostate que pour la chirurgie de l’œil d’après ce que j’ai pu trouver…
L’ a pour l’instant peu d’ commerciales. Mais on peut entre autres en faire (encore) des lasers.
Le est le plus rare des “terres rares”, mais il faut relativiser cette dénomination : il est en réalité plus abondant que l’argent, le mercure ou le bismuth. Mais il est tellement dilué, en particulier dans la qui fournit , qu’on n’en produit qu’une dizaine de tonnes par an. Assez pour l’utiliser en : une molécule basée sur le lutécium, le est utilisée pour combattre certains cancers du sein ou des mélanomes.

Eléments lourds

Le sert à faire des barres de contrôle dans les réacteurs nucléaires de sous-marins.
Le est incorporé à des très résistants à hautes températures utilisés dans les réacteurs d’avions et de fusées.
Le forme avec le un qui reste liquide jusqu’à -60°C : idéal pour les thermomètres des régions très froides.
Le entre dans la composition du qui fond à environ 70°C. On l’utilise entre autres pour boucher les “ ” anti-incendie

Elements radioactifs

Les éléments suivants sont tous radioactifs, ce qui ne les empêche pas d’être utiles, voire de sauver des vies:

Le est désormais connu comme un poison très efficace, mais avant ça on en faisait des brosses antistatiques…
L’ est un également utilisée en pour le traitement de . Mais attention à utiliser l’isotope 211 qui transmute en bismuth et pas l’isotope 210 qui devient du polonium …
Le est un gaz radioactif produit par la désintégration de l’uranium qui a été utilisé en pour le traitement anticancéreux.
L’ a été utilisé en radiothérapie, mais il semblerait qu’on puisse également en faire des pour nos prochaines sondes lointaines.
Le pourrait être une de nos principales sources d’énergie propre dans les prochains siècles, mais dans le passé et dans les campings il a servi à nous illuminer dans les des lampes à gaz.
L’ sert de source ionisante dans les .
Le est la source de rayonnement alpha utilisée dans les (APXS) avec lesquels les véhicules martiens Sojourner, Spirit et Opportunity ont analysé le sol de la planète Mars.

Voilà. Encore un article plus long que je ne l’avais imaginé, mais intéressant, n’est-ce pas ?

Note :

*voir aussi sa pleine de choses intéressantes. ** sans circonflexe sur le “eut”, c’est le passé antérieur, pas le plus que parfait. Et toc.

Références:

Isaac Asimov (1974). Building blocks of the universe.. Abelard-Schuman.
Albert Stwertka (2002). A guide to the elements. Oxford University Press.

2017 et les triplets pythagoriciens

Mon, 02 Jan 2017 00:00:00 +0000

Au moment d’envoyer un mot à Franck à propos de son livre , je me suis rappelé qu’il était à l’origine de sur la pédagogie appliquée au théorème de Pythagore (et aussi de sur la Relativité). J’ai ainsi découvert celle des sur laquelle baser mes vœux pour cette nouvelle année :

Bonne et Heureuse Année $\sqrt{792^2+1855^2}$ !

En effet, 2017 est un “nombre hypotenuse” ( ), l’hypoténuse du triangle rectangle correspondant au (792,1855,2017). C’est même un triplet pythagoricien “primitif” car ces 3 entiers sont , donc 2017 est un “nombre hypoténuse primitif” ( ).

(3,4,5), le premier et le plus célèbre des triplets pythagoriciens

Car comme on le voit dans , il existe deux sortes de triplets pythagoriciens: les et les composés, qui sont des multiples de triplets plus petits, par exemple (6,8,10) obtenu en doublant (3,4,5). Ca va avoir de l’importance plus bas.

Comment générer les triplets pythagoriciens

Il existe plusieurs algorithmes simples pour générer des triplets pythagoriciens. Ils sont tous mauvais. Ceux qui utilisent deux boucles imbriquées voire trois sont lents, ceux qui calculent la racine carrée en nombres flottants sont imprécis, et tous sont limités par une longueur maximale des côtés recherchés. écrit pour résoudre du ne faisait pas exception.

J’ai depuis découvert l’existence d’une méthode beaucoup plus efficace, mais pas simple. Quelques millénaires après et la , en 1934 pour être précis, un matheux nommé Berggren a démontré que chaque triplet primitif pouvait être généré à partir de (3,4,5) en le multipliant par une combinaison de ces 3 petites matrices :

$R_1 =\begin{pmatrix} 1 & -2 & 2 \\\\ 2 & -1 & 2 \\\\ 2 & -2 & 3 \\\\ \end{pmatrix}$ $R_2 =\begin{pmatrix} 1 & 2 & 2 \\\\ 2 & 1 & 2 \\\\ 2 & 2 & 3 \\\\ \end{pmatrix}$ $R_3 =\begin{pmatrix} -1 & 2 & 2 \\\\ -2 & 1 & 2 \\\\ -2 & 2 & 3 \\\\ \end{pmatrix}$

Un autre matheux nommé Barning ayant montré en 1963** que chaque triplet n’est ainsi produit que d’une et une seule manière , il suffit de parcourir l’ formé en multipliant chaque nœud par chacune de ces 3 matrices pour générer l’un après l’autre tous les triplets primitifs:

Ensuite, un autre bout de code peut multiplier chaque triplet primitif par 2,3,4,… pour ajouter les triplets composés et produire ainsi tous les triplets pythagoriciens l’un après l’autre. C’est ce que fait très efficacement ce .

Oui mais dans l’ordre svp

Une difficulté supplémentaire apparaît si on veut obtenir les triplets triés dans un ordre croissant, par exemple de leur hypoténuse, puis du long côté comme dans ou dans et d’autres séries de l’OEIS. Evidemment, si on ne s’intéresse qu’aux N premiers triplets, on peut toujours les générer, et les trier ensuite. Mais si on veut chercher par exemple le plus petit triplet dont la longueur de hypoténuse est un carré ainsi que la somme des côtés*, on ne connait a priori pas N…

Pour générer les triplets dans un ordre croissant, j’ai incorporé le tri aux fonctions précédentes à l’aide de , mais je ne vais pas accentuer votre mal de cheveux annuel en vous détaillant ça ici. Pour ceux que ça intéresse, de ma librairie Goulib dont je vous reparlerai très bientôt, et où vous pouvez voter pour moi…

Mais bon, juste parce que j’en suis assez content, en testant mon code j’ai découvert une erreur dans : le 20ème terme de la série est 145, pas 142. Et j’ai ainsi pu constater que l’OEIS est un bon site scientifique car il est doté d’un système rigoureux mais efficace de correction des erreurs.

Pour terminer, à tous ceux qui se demandent à quoi peut bien servir tout ça, je recommande la lecture de auquel je n’ai pas tout compris (séquelles du champagne je suppose), mais qui propose une nouvelle méthode de cryptographie basée sur les triplets pythagoriciens.

Comme quoi les années passent, mais les bonnes idées restent et construisent inéluctablement un monde plus intéressant à découvrir.

Mes chers lecteurs, je vous souhaite à tous l’indispensable Santé, le très important Bonheur, et l’Etonnement qu’apportent la curiosité, la découverte et la compréhension de ce monde étrange.

Notes:

* C’est (4565486027761, 1061652293520, 4687298610289=21650172), découvert en 1643 par . (edit du 9.1.2016 :) dont je n’ai aucune idée de comment il a fait à l’époque spectaculaires, d’autant que la recherche avec le générateur proposé dans cet article prend des plombes… vaut décidément bien mieux, et en plus indique .

** Excellente année aussi…

Références:

Franck Le Vallois (2016). L'expérience humaine: Regard sur une métamorphose inachevée. Gouvernances.
Berggren, “Pytagoreiska trianglar”, 1934, Tidskrift för elementär matematik, fysik och kemi, vol. 17, p. 129-139.
Barning, F. J. M. “Over pythagorese en bijna-pythagorese driehoeken en een generatieproces met behulp van unimodulaire matrices”, 1963 Math. Centrum Amsterdam Afd. Zuivere Wisk. ZW-011: 37, ( )
Spezeski, W. J. “ ”, 2008, Applications and Applied Mathematics: An International Journal, 3(1), 100–112. Retrieved from

Bilan 2016

Tue, 27 Dec 2016 00:00:00 +0000

C’est l’heure du traditionnel petit bilan sur l’année écoulée sur ce blog.

Avec 329'000 pages vues par 230'000 visiteurs en 2016, la fréquentation de ce blog est légèrement en baisse, mais rien de grave. Après un passage à vide en 2015, je reste motivé à partager avec vous les résultats de ma curiosité dévorante.

Surprise! Cette année, ce n’est plus “ ” qui a été l’article le plus lu de ce blog. Il est second avec 18'654 lecteurs, assez loin derrière “ ” lu par 23'666 personnes. Je ne sais pas vraiment pourquoi cet article de 2008 a rencontré ce succès cette année. Ses lecteurs ne proviennent pas de pages référentes, mais plutôt de recherches Google du genre “ ” où mon article est désormais bien référencé. Suivent “ ”, “ ” et “ ” dans le Top 5

Parmi les , c’est “ ” qui a rencontré le plus de succès avec 1829 lecteurs, au 30 ème rang seulement. Drgoulu.com n’est donc décidément pas un blog d’actualités mais plutôt un site de références qui restent valables pendant des années. D’ailleurs, les deux tiers des visiteurs soit 200'000 sont arrivés suite à une recherche sur Google, dont 20'000 par la recherche d’image. 4000 de plus sont arrivés par Bing! le bien nommé, 5442 depuis une page Facebook, 1787 depuis le tout beau tout neuf, 1696 depuis twitter, et 660 depuis , le chouette blog de maths de Florian qui a eu la gentillesse de me citer dans ses favoris. Merci !

Ensuite, 589 lecteurs sont arrivés depuis , le répertoire de publications académiques. C’est étonnant, mais ce qui me surprend plus est de n’avoir eu aucune arrivée depuis alors que j’ai pas mal investi dans ce système qui fait automatiquement des liens vers les articles parlant de publications scientifiques ( ) Par contre, environ 200 visiteurs sont arrivés , et ce n’est même pas moi qui ai ajouté ces liens (du moins pas tous …)

Perles de recherche

Parmi les statistiques que j’obtiens, les plus marrantes sont celles donnant les mots recherchés par les internautes pour arriver sur ce site. Best of 2016:

seduire des filles lorsqu’on a de bonnes notes en maths
pourquoi il y a un numero sur le mini paquet de yellow mustard
pourquoi les choses sont-elles comme ça et pas autrement
processus pour trouver un nombre impair
pourquoi elisabeth vergee pose pour elle meme (DrG: mais qui est cette dame?)
theorie de la relativité de la connerie (DrG: oui ça mène bien à une de mes pages…)

Certaines de ces recherches pourraient bien m’inspirer un article en 2017, mais voici déjà ceux auxquels vous avez échappé en 2016

Poubelle 2016

Voici quelques brouillons commencés cette année que je ne finirai pas, sauf demande expresse dans les commentaires:

Fondamentaux pour le Big Data : le MOOC. Après avoir suivi un (très bien) et un autre sur les (trop facile), j’en ai terminé un troisième intitulé “ ” (trop théorique, pas assez de programmation et d’application à mon goût. J’ai mis dans ce brouillon, je ne sais plus pourquoi…
Licorne avançant par émission de micro-ondes … (illustration ArsTechnica)

l’ . Apparemment ce bidule viole la , ou du moins créé une poussée par un phénomène inexpliqué . Mon article se serait résumé à “intéressant. attendons des vérifications indépendantes” en faisant un effort pour rester dans plutôt que dans , qui me tente pourtant plus.
Le “Gravidyne”, mentionné par lors de sa conférence à la matinale des idées sur le voyage interstellaire ( ). Il s’agit d’un moyen de propulsion spatial aussi surprenant que l’EmDrive, mais sans violer les lois de la physique. Mais comme il n’a hélas jamais été réalisé je n’ai pas plus à en dire que ce qu’on trouve dans les références , ,
Sinon j’avais commencé deux articles sur les risques nucléaires, l’un à l’occasion de la publication du rapport de l’AIEA sur l’accident de Fukushima (lecture recommandée, au moins du résumé) et l’autre suite à un passionnant article publié dans “Le Temps” peu avant le vote suisse sur l’abandon rapide du nucléaire (refusé). C’est une version “grand public” d’une recherche de Spencer Wheatley et Didier Sornette, professeurs à l’ETH-Zürich sur l’analyse statistique des risques et coûts du nucléaire. Ils y développement notamment leur “ ” selon laquelle les événements comme Tchernobyl et Fukushima ne sont pas des imprévisibles.
Dans la même veine j’avais aussi les “observations personnelles (de Richard Feynman) sur la fiabilité de la navette spatiale” , sur l’évaluation des risques techniques.
Dernier brouillon à finir à la poubelle cete année, celui sur , tiré du roman de Dan Brown. Un thriller modèle standard, rien à en dire. , et la seule question véritablement intéressante est éludée : que se passerait-il vraiment si un tiers des femmes du monde se retrouvaient stériles ? Avec 25h par jour, j’en aurais occupé quelques unes à , le génial soft d’Yves.

Bon, après ce petit nettoyage hivernal il ne me reste plus que 58 brouillons à des degrés d’avancement variés. Bonne résolution 2017 : en avoir moins de 20 dans un an.

Ca va commencer très fort, celui du 1er janvier est prêt, et il nécessite un autre article d’intro qui devra être publié encore cette année. Alors à très bientôt, merci de me lire, et profitez bien de vos vacances de fin d’année !

Références

White, H., March, P., Lawrence, J., Vera, J., Sylvester, A., Brady, D., & Bailey, P. “ ”, 2016 Journal of Propulsion and Power. American Institute of Aeronautics and Astronautics
Thierry Alhalel “ ”, 2002, Bulletin de l’Union Des Physiciens, 96(Mai), p.935–953.
Roland Lehoucq “Le gravidyne”, 1999, Pour la Science No 260, p. 100
Eduardo Guéron “ ”, 2009, Pour la Science No 384 p. 24
" " Rapport du Directeur général AIEA
Spencer Wheatley et Didier Sornette*, professeurs ETH Zurich “ ”, Le Temps, 14 novembre 2016
Wheatley, S., Sovacool, B., & Sornette, D. “ ”, 2016 Risk Analysis. DOI:10.1111/risa.12587
Rémi Sussan, “ ”, 2013, sur internetactu

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

Les foils du Vendée Globe

Sun, 20 Nov 2016 00:00:00 +0000

Le départ du 8ème a été donné le 8 novembre. Pour ce tour du monde à la voile en solitaire, sans escale ni assistance qui se court tous les 4 ans, 29 marins s’affrontent sur des monocoques de . Et pour la première fois, 7 bateaux sont équipés de foils:

“ ” de
“ ” d’
“St. Michel-Virbac” de
“No Way Back” de Pieter Heerema
“ ” de
“Hugo Boss” d’
“ ” de

\[gallery link="none" size="large" type="slideshow" ids="8666,8636,8647,8644,8654,8674"\]

Pour les c’est assez surprenant de voir des foils ajoutés à des bateaux lestés par 3.1 tonnes de plomb et des ballasts, alors que les étaient ultra légers afin de soulever leur(s) coque(s) hors de l’eau.

En fait, comme l’expliquent bien la vidéo ci-dessous, le rôle principal des foils est de créer un couple de redressement du bateau :

En prime, la du “tip” du foil associée à celle de la quille inclinable génère une poussée verticale qui réduit notablement le du bateau. A 20 noeuds, cette poussée représente 60% du poids du bateau, et il décolle pratiquement dans les vagues

Ces foils remplissent encore un autre rôle. La quille inclinable n’est pas un très efficace. C’est pourquoi les 60 pieds IMOCA étaient jusqu’ici équipés de deux dérives-sabre, dont l’une est abaissée pour que le bateau “cape” mieux, notamment . Mais comme le Vendée Globe se court principalement ces dérives sont avantageusement remplacées par des foils dont la partie plongeante (le “shaft”) fonctionne comme un petit plan anti-dérive*. Selon Quentin Lucet, architecte au cabinet qui a conçu 6 des 7 foilers de la flotte, les foils de ces bateaux se distinguent justement par ce “shaft” plutôt que par le “tip”

\[1\]

D’ailleurs on peut voir ces foils non comme une révolution, mais comme une évolution. Sur les IMOCA des éditions précédentes, les dérives-sabre étaient inclinées vers l’extérieur du bateau. Mais pour le Vendée Globe 2012-2013, le chantier a eu l’idée d’incliner les dérives de “ ” et “ ” plutôt vers l’intérieur pour qu’avec la gîte elles génèrent une force verticale comme des foils. Résultat : les deux bateaux ont remporté la course dans un mouchoir de poche ( arrivant 3h avant après 78 jours de course!), laissant le 3ème à plus de deux jours.

Pour cette édition, “Banque Populaire” rebaptisé “Maitre Coq” a remplacé ses dérives par de vrais foils, et VPLP a conçu les 6 autres foilers tout neufs. Enfin presque, parce que la plupart ont déjà pris le départ de la . Mais un seul l’a terminée (“Banque Populaire VIII”, à la 2ème place), tous les autres devant abandonner sur casse…

Car la grande inconnue est là : ces foils créent des forces énormes sur la structure, des accélérations et des chocs auxquels aucun bateau ni homme n’a été soumis pendant une si longue période. Les bateaux qui survivront à ces conditions extrêmes battront probablement le record de en 78 jours. Dans ce cas nous verrons certainement des bateaux volants au Vendée Globe 2020.

Pour l’instant c’est bien parti : à l’heure où j’écris, les 3 bateaux en tête de la course sont des foilers (Hugo Boss, Banque Populaire VIII, Edmond de Rotschild) et les 4 autres sont 5,7,9 et 24èmes.

Reste un petit mystère que je n’ai pas éclairci : sur les sites et forums anglophones

\[4\]

, les foils de ce type sont baptisés “DSS” comme “Dynamic Stability Systems”

\[5\]

, le nom d’une entreprise fondée par Hugh Welbourn pour exploiter son brevet

\[6\]

qui me semble assez large. VPLP a-t-il acquis une licence de ce brevet ? Pourtant ils ne sont pas mentionnés dans les partenaires de DSS… Ou ont-ils déposé leur propre brevet, que je n’ai pas trouvé ? Ou jouent-ils sur l’antériorité du brevet de Rougier & Emig

\[7\]

aujourd’hui échu ?

Note* : outre les problèmes de construction, la jauge IMOCA limite à 5 le nombre d’appendices mobiles. Avec la quille inclinable et deux , il faut chosir : dérives ou foils, car utiliser des foils ou dérives fixes serait trop handicapant dans le petit temps.

Sources

Raphaël Bonamy, “ ”, 04/11/2016, sur Ouest-France
“ ”, 4/11/2016, Sciences et Avenir
Chloé Lottret “ ",06-11-2016, Bateaux
“ ”, 22 October 2014, The Daily Sail
“ ”
Hugh Burkewood Welbourn “Hydrofoil system for mono-hull sailboats”, 2007, brevet
Francois Paul Louis Co Rougier, Marc Emig “Disposition architecturale permettant d’augmenter de la stabilite des voiliers de type monocoque par des foils”, 2004, brevet

(article également publié )

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

Couleurs, Gamuts, Python et Open Source

Fri, 30 Sep 2016 00:00:00 +0000

Ce fut une excellente journée de travail, stimulante et productive. Tôt le matin, Cédric m’a montré les slides d’un article sur la mesure géométrique de la différence entre deux , en me demandant s’il était facile de programmer la méthode présentée

Avant d’attaquer la question et la réponse, une petite introduction sur le merveilleux monde des couleurs s’impose.

Couleurs et gamuts

En imprimerie, on mesure à l’aide d’un l’ensemble des couleurs produites par une imprimante, ne serait-ce que pour la calibrer . Mais lorsqu’on développe une imprimante industrielle, il faut en plus mesurer l’effet sur les couleurs de nombreux paramètres (qualité des substrats, composition des encres, puissance des séchoirs etc. ) afin de maximiser le “volume” des couleurs que l’imprimante est capable de reproduire.

cube des couleurs RGB (Red Green Blue)

L’ensemble des couleurs définit un volume car il faut trois paramètres pour déterminer une couleur. La représentation la plus connue est celle basée sur les rouge, vert et bleu, le “RGB”. Sur votre écran, des pixels rouges, verts et bleus peuvent être allumés avec des intensités variables, habituellement codée par un entier entre 0 et 255. La permet ainsi de vous faire percevoir 16'777'216 couleurs différentes définies par autant de points dans le cube ci-contre.

De même, on peut faire un cube “CMY” avec les couleurs produites par en déposant des encres cyan, magenta et jaune sur du papier supposé blanc.

Oui mais voilà, comme vous vous en apercevez chaque fois que vous imprimez des photos à la maison, on n’obtient pas les mêmes couleurs en RGB et en CMY. Les deux cubes ne se superposent pas bien. Intuitivement, on comprend qu’un écran ne peut pas être plus noir que quand il est éteint, et qu’on ne peut pas rendre le papier plus blanc qu’il ne l’est originellement. Le même raisonnement s’applique aux autres directions de l’espace des couleurs : certaines couleurs possibles en RGB ne peuvent pas être obtenues en impression CMY, et vice-versa. C’est d’ailleurs pour ça que les imprimantes photo ont des couleurs supplémentaires, souvent du “magenta clair” et du “cyan clair” pour mieux imprimer vos couchers de soleils. Et aussi du noir, mais c’est plutôt pour imprimer du plus joli texte et économiser de l’encre des 3 autres couleurs.

Les couleurs que l’on peut reproduire fidèlement se trouvent dans l’intersection des deux cubes, mais les axes des deux cubes ne sont pas les mêmes, alors comment faire ?

En les représentant dans un autre espace de couleurs, plus vaste, le . Dans cet espace, la coordonnée L* correspond à la et les coordonnées a* et b* à des échelles entre couleurs tenant compte de la sensibilité de l’oeil humain. En LAB, le cube CMY d’une imprimante donnée devient un patatoïde comme celui représenté ci-dessous, et le cube RGB d’un écran précis devient le volume enfermé dans le treillis. Comme on le voit, l’intersection des deux est un volume compliqué, nettement plus petit que chacun des patatoïdes.

Gamut d’une imprimante (solide) et d’un moniteur (treillis). Image : Michael J. Vrhel

Retour au Code

Bon mais alors, est-ce qu’on peut faire facilement un programme qui calcule l’intersection de deux gamuts quelconques ? Dans ces cas là la réponse standard est “ça dépend” :

si le code Matlab décrit dans l’article est disponible, c’est tout cuit. Et peut-être même gratuit si suffit.
sinon (je n’ai pas trouvé le code…), ça dépend de l’existence de librairies (Python de préférence) effectuant les opérations délicates:
- Lire les fichiers produits par le : pas de problème car ce sont des .txt avec les valeurs LAB des quelques dizaines de couleurs mesurées
- Obtenir l’ * des points : pas de problème non plus. J’avais déjà utilisé la fonction basée sur la librairie . C’est d’ailleurs la même qu’utilise la fonction Matlab . Et elle fournit même le volume du en prime!
- Par contre, je n’ai aucune idée de comment calculer l’intersection des deux polyèdres / gamuts. Ou plutôt si : je sais que si je ne trouve pas du code faisant ça vite et bien, je vais passer longtemps à le faire mal. En gros il faut calculer l’intersection de la surface en fil de fer avec la surface colorée dans l’image ci-contre, et vice-versa. L’algorithme le plus simple qui vient à l’esprit est de vérifier si chaque côté des petits triangles formant une surface intersecte un (ou deux …) triangles formant l’autre surface, puis de refaire une enveloppe convexe de tous points d’intersection. Comme tout algo simple, il y en a probablement un bien plus efficace quelque part …

En cherchant un peu, je tombe sur la solution : , un package Python capable de faire des “Boolean operations on meshes (intersection, union, difference)”. Je l’installe, je code le gros de l’application, et exactement une heure après avoir attaqué le problème, je vois le volume de mes gamuts s’afficher ! mais l’appel à la fonction calculant l’intersection crashe…

C’est la saison des châtaignes : débogage

d’abord il faut installer , un wrapper Python de . J’avais déjà rencontré cette librairie permettant de trouver rapidement les points les plus proches d’un autre en utilisant la structure d’ mais n’étais pas sur d’en avoir vraiment besoin. Un message d’erreur me dit que si… Sur une machine Windows, cette librairie ne s’installe pas “toute seule”, il faut aller la chercher sur la fabuleuse page “ ”
ensuite je découvre pourquoi la phrase “Boolean operations on meshes (intersection, union, difference)” avait une suite : “if or is installed”. En fait, trimesh appelle l’un ou l’autre de ces logiciels pour faire le vrai boulot. Connaissant l’existence des deux, mais ayant joué avec Blender il y a quelques années et me souvenant qu’il utilise Python comme langage de script, j’opte pour Blender et …
… le code tourne ! Mais me renvoie toujours un volume de l’intersection de mes gamuts nul. Ce sont les temporaires que trimesh crée qui sont encore ouverts lorsque Blender y accède. Bizarre, parce que pour effectuer des tests automatiques et que ceux-ci ne montrent aucun problème … Mais les tests tournent sur une machine (virtuelle) Linux ! Apparemment, un pingouin a le droit de lire un fichier qu’un autre pingouin a laissé ouvert, mais une fenêtre doit être refermée avant qu’elle puisse être réouverte… Je vais devoir modifier le code de trimesh pour corriger ça, et je décide de le faire bien.

L’Open Source, c’est bon pour le business

En effet, je ne sais pas si vous avez tout suivi mais je travaille dans une entreprise qui vend des machines pour gagner du pognon et payer quelques salaires en passant. Or tous les logiciels utilisés pour développer cette application relativement pointue en une seule journée sont “ ”, gratuits. La moindre des choses est, me semble-t-il, de renvoyer parfois l’ascenseur partageant les améliorations que j’apporte à ces logiciels, évidemment dans la mesure où ça ne va pas à l’encontre des intérêts de mon employeur.

J’ai donc de , modifié qui gère les fichiers temporaires et hop ! l’application fonctionne après grosso-modo 4 heures de boulot et 4 cafés. Et comme de trimesh passent toujours (sur Linux), je soumets une “ ” à l’auteur de trimesh pour lui proposer d’incorporer mes changements à la branche officielle : B.A. accomplie en une heure supplémentaire à tout casser.

Après ça il me restait encore un moment pour implanter une idée qui m’avait traversé l’esprit : compter combien de sont incluses dans chaque gamut (et donc possible d’imprimer avec notre machine), et lister celles qui n’y sont pas. Mais comme les valeurs Lab de ces couleurs sont protégées par copyright, je ne pourrai pas mettre ce code à disposition en Open Source. Des centaines de milliers de lignes de code testé et performant oui, mais une table de couleurs, non…

Note* : ce qu’il y a de bien en écrivant un article, c’est que ça met les idées en place, ou que ça instille un léger doute. En regardant les polyèdres des gamuts RGB et CMY dans LAB, on voit qu’ils ne sont pas convexes… Pour être plus précis, peut-être bien qu’il me faudrait utiliser un algo plus subtil que ConvexHull …

Références:

Deshpande, K., Green, P., & Pointer, M. R. “Metrics for comparing and analyzing two colour gamuts”, 2015, Color Research & Application, 40(5), 465–471. ( )
Arnaud Frich “Guide de la Gestion des Couleurs - ”, 2016
Barber, C.B., Dobkin, D.P., and Huhdanpaa, H.T., “The Quickhull algorithm for convex hulls,” ACM Trans. on Mathematical Software, 22(4):469-483, Dec 1996,
Vrhel, M. J., & Trussell, H. J. “ ”, 1999, IEEE Transactions on Image processing, 8(12).
Beckmann, N., & al. “ ” 1990, In Proceedings of the 1990 ACM SIGMOD international conference on Management of data - SIGMOD ’90 (Vol. 19, pp. 322–331). New York, USA: ACM Press. DOI :

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 ( )

Découvertes islandaises

Sun, 21 Aug 2016 00:00:00 +0000

Cet été, toute la famille Goulu a eu la chance de visiter un pays extraordinaire : l’Islande. Chaque jour a été l’occasion de découvrir quelque chose d’intéressant, d’étonnant ou de magnifique. Souvent les trois à la fois.

La baleine à bosse

Baleine à bosse, Reykjavik. Photo Julia G.

La (humpback whale en anglais) nous a souhaité la bienvenue dès le premier jour en effectuant de spectaculaires sauts et en frappant l’eau de ses puissantes nageoires. Ou peut-être protestait-elle contre le massacre de ses congénères jusqu’en 1986 qui a failli causer leur extinction. Ou son soulagement que la population soit en augmentation depuis, passée de 20'000 à 35'000 en 30 ans.

Il faut dire que ce qui passe par la tête de notre cousine mammifère est difficile à décoder : récemment on s’est aperçus qu’elle défendent activement des phoques contre des attaques d’orques, allant jusqu’à leur permettre de monter sur elles pour échapper aux prédateurs.

Le requin du Groenland

Un autre géant de l’Océan Arctique vient de faire parler de lui : le , dont on a appris qu’il , ce qui en fait le vertébré à la plus grande longévité connue.

Avant d’aller en Islande je ne le connaissais que par un épisode de “Faut pas rêver” où le journaliste découvre le , une redoutable spécialité culinaire:

Malheureusement cet extrait ne comporte pas le passage sur la longue préparation requise pour débarrasser la chair de l’ et/ou de l’ qui la rend toxique, ni la dégustation du résultat qui ressemble à de l’ammoniaque solidifié, mais est plus complète.

Historiquement les requins du Groenland étaient intensivement pêchés pour produire de l’ de très bonne qualité pour les lampes à huile, et utilisée aujourd’hui dans certains traitements contre le cancer. Comme la chair était puante et toxique au point d’être mortelle, certains pêcheurs enfouissaient les carcasses dans le sol, mais lors d’une famine des désespérés ont consommé cette viande fermentée* et n’en sont pas morts tout de suite… Ils ont baptisé ça “Hákarl”, probablement d’après le bruit produit tout naturellement par la gorge en essayant d’en avaler un morceau…

Y ayant goûté, je dirais qu’avec une curiosité maladive, un estomac de Goulu à toute épreuve et un paquet de chewing-gum extra forts à la menthe pour estomper le goût et les remontées d’ammoniaque persistantes après avoir ingéré deux centimètres cubes de la chose, ça m’a fait penser à un concentré d’essence d’huile essentielle extrait d’une tonne de Roquefort bien fait.

Ceci explique que la production de Hákarl soit très confidentielle, limitée aujourd’hui à qui traite la cinquantaine de requins pêchés “accidentellement” chaque année pour les inconditionnels islandais et les courageux touristes de passage.

Le rift

le parc national de Thingvellir

L’ est une île située pile sur la , là ou les plaques tectoniques nord-américaine et eurasienne s’écartent de 2 à 3 centimètres par an. Tout au long de la dorsale de nombreux volcans actifs comblent cet écartement en formant une imposante chaîne de montagnes partant du plancher océanique à environ -4000m dont les sommets sont souvent immergés, mais dépassent le niveau de l’océan de plus de 2000m en Islande, mais aussi aux par exemple.

Tout ça devient très concret en visitant le de , où plusieurs larges failles parallèles sont bien visibles. Même si ce n’est pas géologiquement correct, on vraiment l’impression d’y voir les continents s’écarter, voire de nager entre eux dans la

Les tunnels de lave

Tunnel de lave en formation à Hawaï (image Volcano Video Productions)

Dans certaines conditions, la lave sortant d’un volcan se solidifie au contact de l’air en formant un tube solide dans lequel elle peut s’écouler en restant très chaude, fluide. Quand le flux de lave se tarit, il laisse derrière lui un tube creux, un parfois tout petit, parfois de plusieurs mètres de diamètre et de centaines de mètres de long.

Stalagmites à Vatnshellir Photo Felix Haller sur Flickr (CC BY 2.0)

La grotte Vatnshellir est l’un des rares tunnels de lave accessibles au public non spéléologue ( )

Formée par le il y a 6 ou 8000 ans, elle est bouchée aux deux extrémités et accessible uniquement par une fissure à son plafond. Avant qu’un escalier soit installé pour la visite, Jules Verne avait fait de cette grotte le point de départ de son “ ”.

La géologie de ces grottes étant très différente de celles des cavernes calcaires plus communes, certains visiteurs sont désappointés : oui les stalactites sont toutes petites. Mais c’est de la roche fondue, voire vitrifiée, Monsieur ! Et les stalagmites sont très fines car elles se sont formées en quelques heures par des gouttes de lave tombant une à une du plafond lorsque le tunnel s’est vidé. Wow !

L’Askja

Lacs de cratère de l’Askja : Öskjuvatn au fond et Viti au premier plan. Photo Julia G.

L’ est le du que je viens de découvrir et où on trouve des infos complètes sur tous les volcans du monde.

Concrètement, l’Askja est un produisant assez souvent des éruptions de faible . En 1875 une éruption plus violente a recouvert une bonne partie de l’Islande de cendres toxiques qui ont détruit les cultures et tué du bétail, forçant ainsi beaucoup d’islandais à émigrer.

Deux lacs se sont alors formés, le plus grand dans la laissée par l’éruption, un autre dans le petit cratère Viti voisin, où l’eau est à 25°C. Un vrai délice après 3h de 4x4 sur des routes impossibles traversant plaines désertes, champs de lave et torrents à traverser à gué, plus une petite heure de marche.

Les pseudo cratères

Pseudo-cratères du Mývatn, photo Jonas Bendiksen, National Geographic

Avec tous ces volcans, pas étonnant que l’Islande soit truffée de cratères, mais dans la région du ** il y en a vraiment beaucoup. Trop au point d’en être louche. En fait ce sont des formés par des explosions de vapeur lorsque de la lave a coulé sur le lac.

Eyjafjallajökull

Vous vous souvenez certainement avoir essayé de en 2010 lors de l’éruption qui a transatlantique pendant des semaines. En fait, signifie “glacier sur les montagnes proches des îles”, pas “volcan à ". Le est sous un glacier, et sous le volcan, il y a une grande ferme où un “ ” aussi intéressant qu’émouvant raconte cette éruption “vue du dessous”.

Le geyser

Strokkur, par Julia G.

Un mot islandais plus facile à prononcer, c’est “ ”. Il vient de “ ”, nom propre d’un geyser particulier situé dans le du même nom. L’activité de cette mère de tous les geysers a diminué depuis plusieurs années au point qu’il ne propulse un peu d’eau en l’air que très occasionnellement aujourd’hui.

Juste à côté le a pris le relais et crache quelques dizaines de litres d’eau bouillante à une vingtaine de mètres de haut toutes les 3 à 5 minutes, soit beaucoup plus souvent que et au Yellowstone, USA.

Géothermie et aluminium

L’Islande tire un très bon parti de l’énergie géothermique : 80% des habitations sont chauffées grâce à la chaleur du sol. Les centrales géothermiques et l’énergie hydraulique produisent 5 fois plus d’électricité que nécessaire aux habitants. Un ambitieux “ ” prévoyait de faire fonctionner les véhicules, bateaux de pêche compris avec de l’hydrogène électrolysé, mais la crise économique de 2008 a de facto eu raison de ce rêve. Désormais, ce sont d’énormes qui stockent plus de la moitié de l’électricité islandaise dans ce il y a 150 ans.

Et le reste d’électricité et de chaleur permet de faire pousser des tomates hors sol sous serre, avec un éclairage artificiel en plein été …

Les Vikings et l’Amérique

Goscinny avait raison : c’étaient des Normands. En apprenant la peur, ils sont devenus des Vikings et ont exploré le monde.

Historiquement, , et . Le terme désigne un explorateur, commerçant, pillard mais aussi pirate scandinave entre les VIIIème et Xème siècle. Par extension, on emploie le terme en français pour désigner la civilisation scandinave à partir de la fin du IIème siècle après Astérix. Avant, les peuples de Scandinavie étaient bien appelés “Normands”.

Grâce à leurs qu’on n’appelle drakkars*** que depuis 1840, les Vikings ont découvert l’Islande et fondé en 840 déjà, et de là le vers 980. Il est certain qu’ils ont ensuite poussé jusqu’au (Terre-Neuve) vers l’an 1000 et ainsi au moins 4 siècles avant Colomb. S’ils avaient eu la curiosité de suivre la côte vers le sud, peut-être que la moitié du monde parlerait islandais aujourd’hui. On l’a échappé belle !

Notes:

* les islandais n’aiment pas qu’on dise “requin pourri”, et ils ont biologiquement raison… ** il ne faut pas dire “lac Mývatn”, c’est un pléonasme puisque “Vatn” signifie lac. Comme “lac ” d’ailleurs. *** le mot drakkar vient du suédois moderne drekar qui signifie “dragons”, certains bateaux vikings ayant eu têtes de dragons comme figures de proue.

Bits en vrac

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

Quelques nouvelles en vrac à propos de ce site

Cookies, DoNotTrack

L’Union Européenne ne me fait pas envie, surtout quand je vois une bande de technocrates désœuvrés (car apparemment il n’y avait rien de plus important à faire) édicter des lois inutiles, coûteuses et chiantes comme la “loi sur les cookies” . Elle est:

Chiante parce qu’elle force de millions de gens à cliquer sur des millions de boutons \[OK\]chaque fois qu’ils arrivent sur un site.
Coûteuse parce que des des milliers de propriétaires de sites web ont du ajouter des bannières du type “ce site bla bla cookies bla bla accepter \[OK\]" A 10 Euro par site, c’est une blague à centaines de millions. Et je ne sais pas combien de milliards de clicks seront fait sur les boutons \[OK\], mais un milliard de clicks à une seconde pièce, c’est 32 ans de précieuse vie humaine gâchée.
Inutile parce que:
- 99.99% des visiteurs ne savent pas ce qu’est un . La preuve : je ne sais pas très bien non plus comment ça marche. Donc on clique sur \[OK\]sans comprendre. Ou on installe des trucs comme …
- Sur 99% des sites, on ne peut pas continuer la visite en refusant les cookies. J’ai regardé comment implanter le “opt-out” et ce n’est pas simple parce qu’on ne sait pas vraiment quels cookies sont créés à quel moment, donc quand l’utilisateur clique le bouton \[Refuser\]s’il existe, les cookies sont déjà là. Et pour effacer après coup ceux qui ont été créés, c’est encore moins simple.
- Il est beaucoup plus simple de ou en utilisant des outils comme , mon préféré

Ce blog étant hébergé en Suisse avec un nom de domaine en .com et ne visant pas particulièrement les visiteurs européens, je ne me sens absolument pas obligé de respecter la loi européenne en mettant une bannière. Mais j’ai tout de même réfléchi à la problématique et essayé pendant quelques heures les extensions WordPress “Cookie Law Info” et “Cookie Notice” avant d’opter pour une autre solution : (DNT) via l’extension .

DNT est une recommandation du W3C qui est bien mieux foutue que la loi européenne. Elle vous permet de configurer vos browsers ( ou ) pour “interdire le suivi” de vos visites par des cookies. En réalité DNT est plutôt le mécanisme permettant d’informer les sites visités de ce choix, et il faudra encore quelques temps pour que les sites gèrent DNT. Sur drgoulu.com c’est déjà fait, donc vous disposez ici d’un site qui respecte vos droits et volonté sans bannière ni perte de temps.

J’utilise depuis assez longtemps pour bloquer un certain nombre de , alors je veille à ce que ce site n’en utilise qu’un minimum que je considère comme acceptables par moi-même. Actuellement, drgoulu.com n’utilise que les 6 listés ci-contre. Sur le site (choisi totalement au hasard) il y en a 18, dont 6 qui figurent dans la (longue) liste des mouchards publicitaires.

2 minutes de publicité

Le blocage de publicité est un sujet largement débattu sur internet. Je sais et je comprends que la publicité est une, sinon LA source de revenus pour bon nombre de sites et pour les gens qui travaillent à fournir du contenu de qualité pour vivre et non pour le plaisir comme moi. Je désactive donc la publicité non par principe ou conviction, mais parce que les mouchards publicitaires sont selon moi les plus intrusifs et les plus discutables au sujet du respect de la vie privée. En agrégeant vos données personnelles et les mots clés de multiples sites que vous visitez ils tracent votre profil pour vous proposer des publicités ciblées. Ca peut avoir de la valeur : il m’arrive souvent de cliquer sur un lien publicitaire dans Google lors d’une recherche professionnelle car la pub correspond alors effectivement à ce que je cherche.

Par contre, comme blogueur visitant de nombreux sites pour satisfaire ma curiosité, je saute au plafond lorsque je vois des pubs de voyantes et d’astrologues apparaître sur un site scientifique, “ciblées” sous prétexte que j’ai fait quelques recherches pour contrecarrer un . Dans l’esprit des publicitaires “s’intéresser à” signifie trop automatiquement “être un client potentiel pour”, or je refuse absolument que mon intérêt pour une croyance moyenâgeuse me fiche où que ce soit comme moyenâgeux ou pire, croyant. Donc je désactive.

Sauf que de plus en plus de sites détectent qu’on désactive les pubs et affichent un joli texte pour dire qu’on est méchants, et qu’il faut être gentil en acceptant les pubs pour qu’ils puissent payer leurs pauvres journalistes etc. Dans ce cas Ghostery permet d’ “autoriser le site” le temps d’une visite. Mais les sites encore plus malins proposent de continuer à surfer sans pub pour pas cher, genre 1h pour 1€, et il m’est arrivé de payer. C’est peut-être un bon “business model” pour un site d’intérêt général.

En creusant la , je suis tombé sur une autre approche très séduisante techniquement mais qui viole tous mes principes énoncés plus haut alors je ne veux pas en parler. Mais comme c’est un blog scientifique, ou technique en l’espèce, je le dois. Il s’agit de remplacer le fichier de votre machine par , qui redirige tous les appels aux sites délivrant le contenu publicitaire dans le vide. Mais comme ça se fait sur votre machine, le site n’a aucun moyen de voir que les pubs ne s’affichent pas chez vous. Etil touche quand même les fractions de centimes de la pub. Et vos données personnelles sont collectées par les mouchards comme si vous aviez vu la pub. Donc peu d’intérêt de mon point de vue. Mais beau hack…

Perles de recherche

Petit intermède sur une utilité amusante des mouchards ; le “WordPress Stats” mémorise les mots recherchés sur Google par les internautes avant qu’ils n’arrivent sur drgoulu.com. Je me régale en les parcourant de temps à autres. Petit florilège en V.O.:

coment devenir paranormal
je suis une scientifique et je n’ai pas le temps de prendre soin de moi
de l amiente dans le plafond
panthéisme cosmique
heinstein et la religion

Curation v.4

“Rien ne sert d’écrire, il faut curer à point” dirait la tortue virtuelle au lièvre du 21ème siècle. Je découvre parfois des sites très intéressants en me demandant pourquoi je ne les ai pas trouvés plus tôt. La réponse est toujours la même : parce qu’ils sont très mal référencés, voire pas du tout, sur les moteurs de recherche et les réseaux sociaux. Etre bien référencé demande un réel travail que j’ai pour ma part intégré à mon activité de .

En 2014 j’ai commencé le ” par ces mots : il n’y a toujours pas mieux pour suivre les sites intéressants que les . Deux ans plus tard je maintiens, mais j’ai remplacé récemment par , encore meilleur pour les raisons que voici:

il permet d’intégrer aussi des fils Twitters, qui deviennent peu à peu une alternative aux flux RSS
On peut intégrer des règles pour automatiser certaines opérations comme classer les articles relatifs à un certain sujet dans un dossier spécifique, ou marquer automatiquement les publications des membres du Café des Sciences comme particulièrement intéressantes, ou encore marquer comme lus les articles qui ont le même titre qu’un autre paru moins de 24h plus tôt
Chaque dossier peut être partagé indépendamment. InnoReader génère par exemple (et évidemment aussi ). Mais je partage aussi d’autres dossiers plus spécifiques, dont certains à usage professionnel : je peux ainsi faire de la “veille technologique” semi-automatisée sur certains sujets en consultant de temps en temps un flux d’articles de presse, de nouveaux brevets et de tweets de concurrents. Très utile…
Innoreader a un API vachement bien intégré par , permettant de partager automatiquement sur les réseaux sociaux le contenu que je marque comme intéressant. En particulier j’ai mis au point la suivante qui twitte automatiquement en utilisant au mieux les 140 caractères autorisés sur Twitter:

En plus du titre et url qui sont disponibles dans n’importe quel flux, cette règle permet de mentionner clairement:

l’auteur de l’article initial,
un message que je peux ajouter au moment de la curation, et qui est parfois un lien vers un de mes propres articles sur le même sujet, parfois des #tags relevants
des tags associés à l’article par Innoreader. Et il y en a joujours au moins un : le nom du dossier dans lequel l’article est rangé. Et ça, ça permet deux astuces:
- si on a la bonne idée de faire commencer le nom des dossiers par un caractère #, le tweet aura automatiquement le hashtag correspondant
- si on a l’idée tordue de le faire commencer par un @, on peut mentionner un compte twitter dans des tweets automatiques. C’est en principe interdit par les “Twitter Rules and Terms of Service” car ça permet de spammer un compte, mais je me suis permis de le faire pour en regroupant dans un dossier nommé “@cafe_sciences” les articles des membres du Café, qui sont ainsi twittés et crédités 100% automatiquement.

Mon prochain article sera plus dépaysant, consacré à ma découverte de Islande. D’ici-là bonne reprise !

Références

" ” W3C Candidate Recommendation 20 August 2015

Dansez avec les étoiles à la Maison d'Ailleurs

Sun, 17 Jul 2016 00:00:00 +0000

Crédits: Jean-Christophe But/Keystone

La au centre d’Yverdon ( ) est un musée de la science-fiction reconnu par les amateurs du genre mais, il faut le dire, sa collection permanente de livres et objets est un peu… statique. Heureusement, l’exposition temporaire actuelle “Danse avec les étoiles” rend la visite beaucoup plus interactive, amusante et étonnante , . A voir avec grands et petits jusqu’au 28 août.

Inspirés par un livre de SF de 1979 , le studio a créé plusieurs installations interactives spectaculaires. Immergés dans entre des toiles sur lesquelles des trames de particules sont projetées, les mouvements des visiteurs captés par des font littéralement danser les étoiles. Dans une autre pièce, la spectaculaire “galerie Jules Verne” du musée, le souffle des visiteurs agitent des lettres dans de petites oeuvres typographiques, ou les propulsent dans tous les coins d’un monde parallèle révélé par un .

Totalement subjugué par leur travail*, en ressortant du musée j’ai craqué pour le livre d’Adrien M / Claire B “La neige n’a pas de sens”** mis en relief par une application de réalité augmentée ( et ) qui vous fera oublier Pokemon Go:

\[video src="https://vimeo.com/161944781" width="640"\]\[/video\]

Les oeuvres d’un autre créateur vous attendent dans la dernière salle de l’exposition. a codé, voire crypté les de Jules Verne pour les transformer en : ses pages multicolores s’animent et sa police de caractère cryptique devient lisible par l’intermédiaire d’un iPad fourni. Très surprenant aussi, cette salle plaira autant aux plus petits qu’au plus grands amateurs de Jules Verne.

En ressortant de la pièce, ne manquez pas le message crypté dont le déchiffrement vous vaudra un petit cadeau à la sortie. Normalement des indices sont distribués aux enfants lors de la visite, mais sans indice, il a fallu 3 cerveaux de Goulu(es) à plein régime pendant 5 bonnes minutes pour en venir à bout. Et non, je ne vous aiderai pas.

Si vous êtes en Suisse Romande d’ici au 28 août, ne manquez pas de visiter cette superbe exposition. Et on mange très bien juste à côté, au resto partenaire de la Maison d’Ailleurs, avec un petit rabais et un patron forts sympathiques.

Pour vous consoler si vous ne pouvez pas venir ou pour vous occuper sur une plage bondée, voici deux magnifiques jeux pour mobile présentés dans la salle “jeux vidéo” de la Maison d’Ailleurs" comme étant innovants du point de vue gameplay et esthétique. Et j’approuve chaleureusement:

Ce jeu est tellement extraordinaire que je voulais depuis longtemps en parler. Dans un monde surréaliste de perspectives truquées à la Escher, il faut guider un petit personnage vers la sortie de tableaux qui sont autant de casse-têtes magnifiques

Seul bémol : après une petite phase d’apprentissage les tableaux se traversent trop facilement, et il faut repasser plusieurs fois à la caisse pour en avoir plus. Le jeu n’est pas donné, mais quand on pense au travail nécessaire on paie volontiers.
un jeu magnifique, tout simple, addictif et pas cher que je ne connaissais pas. Après quelques minutes j’étais accro.

A ce sujet, la Maison d’Ailleurs participera au festival du 2 au 4 septembre. C’est noté ?

Pas sur que j’aie le temps de terminer un autre article avant la “pause estivale”, je vous souhaite, chères lectrices et chers lecteurs, un été ensoleillé, mais surtout, reposant, calme et pacifique.

Notes

** titre que je conteste vigoureusement : le sens absolument essentiel de la neige est de pouvoir skier dessus. * et encore, c’était avant que j’apprenne qu’ils ont développé leur propre soft “ ”. J’ai cru que c’était du …

Références:

Etienne Dumont “ ” 1 mars 2016, Bilan.ch
video “ ” sur YouTube
Spider Robinson (2015). La Danse des étoiles. ActuSF.
" "
Claire Bardainne (2016). La neige n'a pas de sens. L'oeil d'or. ( )

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 ,

Nombre d'or et abeilles

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

Le ou “divine proportion"représente parait-il le rapport le plus esthétiquement parfait que l’on puisse trouver dans la nature, dans les monuments antiques, les œuvres d’art célèbres ou un simple rectangle. Alors dites : lequel de ces rectangles vous parait-il le mieux proportionné ?

Quel rectangle vous semble le mieux proportionné ?

Si vous avez répondu 5, vous avez la même préférence que les 34% des participants à un sondage identique , mais ce n’est pas un rectangle d’or. Le rectangle d’or, c’est le 2, choisi par 18% des gens, mais aussi le 9, choisi par 5%, soit nettement moins que les 11% de moyenne. Autrement dit : vous n’êtes statistiquement pas foutus de trouver du divin dans un rectangle…

Ce fameux “nombre d’or” Φ est défini historiquement comme le rapport de deux nombres a et b satisfaisant l’équation $a/b = (a+b)/a$. La solution est $\phi = a/b = (1+\sqrt{5})/2$ soit approximativement 1.6180339887. Et ça c’est approximativement, parce qu’avec seulement 6 décimales, 1.618034 peut déjà être pas mal d’autres choses selon le génial . Par exemple :

$$7^{1/3}-6^{3/4}/13$$
$$3/18541$$
$$Re((20+5i)^{13/14})$$
$$Im((4-24i)^{1/11})$$
(2,23/19)
et d’autres nombres encore

Et avec seulement 4 décimales, 1.6180 correspond à l’arrondi de dizaines, voire de centaines d’expressions répertoriées dans l’inverseur, dont .

Bref, quand quelqu’un vous dit que le nombre d’or est présent dans une construction antérieure à Euclide (300 avant JC), ou une structure “naturelle”, il faut qu’il le prouve par des mesures précises au millionième pour obtenir 6 ou 7 décimales, parce que 1.62 c’est plus proche de 6/37037 que je trouve très beau aussi, voire divin. Ou de 9/55555, nombre si magnifique que je m’empresse de le baptiser “nombre de platine” pour la postérité.

L’homme vitruvien de Léonard de Vinci. Illustration Wikipédia

Ou alors il faut prouver que la construction géométrique ou mathématique de l’oeuvre aboutit bien à $\\phi=(1+\\sqrt{5})/2$ . Par exemple dans le célèbre de Léonard de Vinci, comme chacun sait. Sauf que non. De Vinci ne fait nulle part référence au nombre d’or ni dans son texte explicatif de la figure, ni dans sa construction géométrique. Les proportions que Vinci utilise sont celles conseillées par l’architecte romain 1/10, 1/4, 1/8 et 1/6 . Il faut bien chercher pour trouver un quasi nombre d’or dans cette oeuvre. Le plus proche est celui entre la hauteur du corps (482 pixels sur l’image) et la distance entre le nombril et la plante des pieds (294 pixels), qui donne environ 1.639 . Même pas 2 décimales exactes et pas de construction géométrique : ce n’est pas le nombre d’or, désolé. Ni celui de platine, grande tristesse… Alors je désigne en vitesse la proportion 294/482 “nombre de ” et voilà : Léonard de Vinci connaissait le nombre de scandium 500 ans avant vous et moi. Wow !

En fait il n’y a que deux manières simples de tomber pile sur le nombre d’or:

Construction d’un rectangle d’or avec règle et compas (source : Maths et Tiques)

calculer ou construire explicitement deux nombres a et b tels que $a/b = (a+b)/a = (1+\\sqrt{5})/2$. Par exemple dans la construction ci-contre, où l’on part d’un triangle rectangle ABC dont le côté AC est la moitié du côté AB et que l’on reporte l’hypoténuse en prolongement du côté AC, on forme un “rectangle d’or” dont les côtés a=AD et b=AB sont tels que a/b=Φ. En passant, les A3, A4, A5 etc ne sont pas des rectangles d’or. Les côtés du papier a et b sont définis de manière à ce que le rapport soit préservé si on coupe ou plie la feuille en deux. On a donc $a/b = 2b/a = \\sqrt{2} = 1.4142135624$ qui est très différent de Φ.
Carrés de Fibonacci

A partir de la , suite dans laquelle chaque terme est la somme des deux précédents : 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34 etc ( ). Il se trouve que le rapport entre deux nombres consécutifs de la suite converge vers $\\phi : \\lim\_{n \\to \\infty} \\frac{\\mathcal F\_{n}}{\\mathcal F\_{n-1}} = \\phi$. On voit donc qu’en juxtaposant des carrés dont les côtés correspondent à la suite de Fibonacci comme ci-contre, le rapport des cotés du rectangle va converger vers Φ au fur et à mesure qu’on ajoute des carrés.

Voilà les deux constructions mathématiques simples qui conduisent au nombre d’or. Aucune des deux ne correspond à un phénomène naturel à ma connaissance.

spirale d’or en vert, et spirale logarithmique l’approchant en rouge

Certains ont pourtant vu le nombre d’or dans des spirales comme celle de la coquille du . Effectivement, en traçant des quart de cercles dans chaque carré de Fibonacci on dessine la “ ” qui est très proche d’une d’équation $r = a.e^{b\\theta}$ particulière, celle obtenue pour $b=3\\phi+2$. Mais il existe une infinité de spirales logarithmiques avec des paramètre b différents, et certaines se retrouvent dans la nature car elles résultent d’équations différentielles assez simples. C’est le cas de la coquille du nautile, mais son b est nettement inférieur à 3Φ+2, donc non, la coquille du nautile n’a rien à voir avec le nombre d’or .

Et puis il y a la : des graines de tournesol aux pommes de pin, beaucoup de structures botaniques croissent en faisant de jolies spirales apparentes, les “parastiches”. Certaines tournent dans un sens et s’entrecroisent avec d’autres orientées en sens inverse, et Ô stupeur, le nombre de parastiches dans chaque sens correspond toujours à deux termes consécutifs de la suite de Fibonacci.

Et le rapport entre deux termes de la suite de Fibonacci étant “proche” de Φ. 34/21= 1.619047… pour la marguerite ci-dessus. Serait-ce la Signature du Grand Architecte de Toutes Choses ?

Non, c’est juste le résultat d’une optimisation. Ces structures sont issues d’un qui produit des feuilles, pétales, graines etc. à intervalles réguliers. Pour maximiser l’efficacité de la plante, il faut que chaque organe accède au maximum de lumière en faisant le moins d’ombre possible aux autres, et pour cela il faut qu’il s’éloigne du centre dans une direction différente des précédents, et ceci, étonnamment, forme les parastiches spiraux. Deux chercheurs français, Stéphane Douady et Yves Coudert ont montré en 1992 qu’il n’y a pas besoin d’un organisme vivant pour produire de telles structures. Ils ont généré des gouttes d’un à intervalles réguliers au centre d’une plaque soumise à un champ magnéique radial. Les gouttes se repoussent mutuellement et lorsque’elles sont produites à une cadence assez élevée, elles forment des “parastiches” spiraux :

Evidemment les matheux se sont aussi attaqués au problème. En 1907 déjà, un dénommé a montré que l’optimum était atteint lorsque chaque graine (ou pétale ou feuille etc…) s’éloignait de la précédente selon un “ ” de $\\frac{2 \\pi}{\\phi+1}=137.5^{\\circ}$ environ, et que la structure formait bien des parastiches dont le nombre dans chaque sens correspond à deux termes consécutifs de la suite de Fibonacci. Joli. Très joli, même.

Nid naturel d’Apis Dorsata par Muhammad Mahdi Karim (CC Wikipedia)

Alors quand Tâniel m’a parlé de son bouquin sur le nombre d’or dans les nids d’abeilles j’étais un peu méfiant mais pas fondamentalement sceptique a priori. Les abeilles sont d’excellentes optimisatrices, on sait que leurs rayons d’ hexagonales à fond rhombique (3 losanges) permet de minimiser la cire utilisée pour produire un maximum d’alvéoles de petit diamètre ,

Sauf que pas tout à fait. En 1964, a montré qu’il existait une forme de fond d’alvéole qui permettrait aux abeilles d’économiser 0.35% de cire. Peut-être la trouveront-elles aussi après quelques millions d’années d’évolution. En attendant, ni le nombre d’or ni l’angle d’or n’apparaissent dans la des alvéoles, car on n’y trouve ni pentagone, ni nombres de Fibonacci, ni rien qui ressemble à un apex.

Donc la “découverte” que les nids d’abeilles elliptiques s’inscrivent dans un cadre rectangulaire dont le rapport vaut 1.6±0.4 me semble plus probablement due à une “loi inhérente du Cosmos” comme la résistance des matériaux qu’à un nombre d’or vachement moins universel que e, pi, ou , désolé…

Références

Cyril Jaquier, Kévin Drapel “ ” Projet STS EPFL, 25 avril 2005
Jean-Paul Krivine “ ”, SPS n° 278, août 2007
Christiane Rousseau, “ ”, 2008, Accromath, Vol 3, p.8-11
S. Douady et Y. Couder, La physique des spirales végétales, La Recherche, janvier 1993, p. 26
Daniel Favre “ ”, 2016, Blurb
Philip Ball “ ”, 2016 April 7 sur Nautilus
Alain Satabin “ ”, 2004, Dossier Pour la Science, N°44

La première boucle

Sun, 26 Jun 2016 00:00:00 +0000

Comme d’autres sources fort sérieuses, Sirtin a récemment fait remonter l’origine de l’informatique aux métiers à tisser Jacquard, “programmables” par cartes perforées au tout début du XIXème siècle déjà . Pour ma part je n’adhère pas à cette filiation car les métiers Jacquard ne connaissaient pas la notion de : si on voulait qu’ils tissent 123 fois un motif, il fallait répéter 123 fois la même séquence de petits trous sur les cartes perforées. Autrement dit ces cartes perforées ne contenaient pas un programme mais des données pour un lecteur qui ne faisait que commander des éléments mécaniques indépendants.

Une idée fondatrice de la programmation, c’est de pouvoir coder “répète 123 fois ceci:”, et que la machine ait un moyen de compter jusqu’à 123, ce qui implique l’existence d’une mémoire dont le contenu est modifié par les instructions du programme. Comme l’a très bien exprimé Alan Perlis dans un de ses :

Un programme sans boucle et sans structure de données ne vaut pas la peine d’être écrit.

Ada, en tenue de geek de 1836

Alors qui a écrit le premier programme valant la peine d’être écrit, la première boucle ? C’est . Parfaitement : une femme . Et ceci bien avant qu’ ne propose sa , dont l’intérêt est surtout théorique.

Au contraire, Ada Lovelace a travaillé avec sur un problème bien pratique : établir des tables nautiques, astronomiques et mathématiques exactes en automatisant leur calcul, car à l’époque ces tables calculées à la main étaient truffées d’erreurs. Des comme la ou la “multiplicatrice” de facilitaient déjà le travail, mais Babbage voulut construire une “ ” capable de produire des tables en évaluant des polynômes de manière itérative. Tout en la construisant, il se lança dans la conception d’une “ ” réellement programmable, et dotée notamment d’une mémoire et d’un mécanisme de qui permettait l’exécution de boucles. Un hardware au sens propre : tout en rouages et cames propulsées à la vapeur…

Et c’est Ada Lovelace qui s’est attaquée au “software”. Imaginez que vous soyez à sa place et que vous disposiez de la première et unique calculatrice programmable de l’histoire, qui coûte des millions de livres de l’époque et dont la fiabilité précaire rend chaque opération précieuse. Que proposez-vous comme programme qui “vaut la peine d’être écrit” ? Certainement pas for i=1 to 100:print i; ni les nombres de Fibonacci ou les nombres premiers qu’on connait déjà. Ce qu’Ada a choisi pour le premier programme de l’histoire, c’est de calculer les dont je vous ai . Pourquoi ? Parce qu’avec eux et la on peut calculer plein de tables et d’intégrales utiles.

Lady Ada a donc écrit le premier programme utile de l’histoire, que voici , :

Les boucles sont indiquées par les accolades dans les premières colonnes et par le texte “here follows a repetition of Operations thirteen to twenty-three”. La fameuse “Note G” rédigée par Ada Lovelace au base de montre clairement qu’elle a inventé les notions de variables et de boucle en programmation:

It will be perceived that every unit added to n in B2_n_-1, entails an additional repetition of operations (13…23) for the computation of B2_n_-1. Not only are all the operations precisely the same however for every such repetition, but they require to be respectively supplied with numbers from the very_same pairs of columns_; with only the one exception of Operation 21, which will of course need B5 (from V23) instead of B3 (from V22). This identity in the columns which supply the requisite numbers must not be confounded with identity in the values those columns have upon them and give out to the mill. Most of those values undergo alterations during a performance of the operations (13…23), and consequently the columns present a new set of values for the next performance of (13…23) to work on

fonction de calcul des nombres de Bernoulli en Javascript langage ADA, par S. Goodwin [4)

Et accessoirement que Madame Lovelace commentait son code en prose intelligible, une habitude qui se perd. Exemple : le code ci-contre qui calcule les nombres de Bernoulli en et hélas pas en , baptisé ainsi en l’honneur de la première véritable programmeuse de l’histoire.

Mais on l’a longtemps oubliée car son code n’a hélas jamais pu être exécuté : la machine analytique de Babbage avait trop de frottements, trop d’imprécisions mécaniques, elle n’a jamais fonctionné…

Le premier calculateur réellement programmable ayant fonctionné est, n’en déplaise aux cow-boys, allemand. Le de a été construit en 1941 et détruit lors d’un bombardement en 1943, mais entre deux il a été utilisé pour calculer des choses et donné naissance au premier “vrai” langage de programmation de l’histoire : . Cependant, le Z3 ne permettait pas le qui semble aujourd’hui indispensable à toute boucle utile. Mais comme expliqué dans et , le Z3 était bel et bien grâce à deux horribles magouilles:

on pouvait assigner le résultat binaire d’un test à une variable, par exemple if i>123 then t=0 else t=1; puis utiliser cette variable pour coder les deux “branches” correspondant au “then” et au “else” en codant des formules comme a=t*x+(1-t)*y; qui fait a=x ou a=y selon la valeur de t
on pouvait effectuer une boucle infinie en scotchant la fin de la bande perforée au début pour qu’elle tourne en rond, et rendre la boucle finie avec un code du genre a=a/t qui ne faisait rien tant que t=1, et provoquait une erreur “division par zéro” quand t=0, ce qui arrêtait la machine. Beark! Mais efficace.

C’est sans aucun doute Konrad Zuse qui a fait tourner la première boucle conditionnelle de l’histoire, mais hélas on ne sait plus quel était le premier programme à utiliser cette possibilité.

page de programme ENIAC par Klara von Neumann

Comme ce sont les vainqueurs qui écrivent l’histoire, je termine en mentionnant tout de même l’ , qui fut la première machine Turing-complète électronique. Conçue par selon l’architecture qui est toujours celle des ordinateurs actuels. Cette machine est la première a être programmable au sens moderne du terme avec mémoire, branchements conditionnels, boucles, et femmes.

En effet, avant chaque calcul, les différentes unités de l’ENIAC doivent être reconfigurées par câblage, une tâche dévolue aux 6 “ ” Kay McNulty, Betty Jennings, Betty Snyder, Marlyn Wescoff, Fran Bilas et Ruth Lichterman. Elles aussi longtemps oubliées par l’histoire, un récent reportage leur rend un hommage mérité. J’en ai retenu une phrase :

“The ENIAC was a son of a bitch to program”

On dit souvent que l’ENIAC a servi au calcul de la bombe atomique. Ca dépend laquelle : , Hiroshima et Nagasaki ont eu lieu en 1945, avant qu’ENIAC soit opérationnelle en 1946. Mais ENIAC a effectivement été utilisée pour le développement des armes nucléaires américaines dans les années 1950. Par exemple le petit bout de code ci-contre provient d’un programme de calcul par la des neutrons diffusés lors de la fission nucléaire. Et ce code est du à , la femme de John. Oui, encore une femme.

Qui ose encore prétendre que l’informatique est un truc de mecs ?

Références

“Le tissage à l’origine de l’informatique ?” , et chez Sirtin
Christian Braesch “ ”
Anne-Marie Kermarrec “ ”, 2015, Binaire, Le Monde
Steven Goodwin “
Eugene Eric Kim, Betty Alexandra Toole, “Lady Ada et le premier ordinateur”, 1999, Pour la science No 261,p 64‑69. (
L. F. Menebrea, “ ” Bibliothèque Universelle de Genève, Octobre 1842, No. 82, ( )
Bram Bruines “ ”, 2010
sur StackOverflow
Raul Rojas" ", 1998
sur
Len Shustek “ ”, 2016

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 “ ”

Comment voir avec ses oreilles

Wed, 18 May 2016 00:00:00 +0000

Découvert avec stupéfaction l’existence de l’ : quelques aveugles sont capables de se repérer dans l’espace et de détecter des obstacles d’après les échos de petits sons qu’ils émettent, souvent des claquements de langue.

Un des plus célèbres était Ben Underwood, hélas décédé. Il était capable d’éviter des obstacles sur le trottoir, de rouler à bicyclette et de jouer au basket, entre autres activités étonnantes pour un aveugle

Aujourd’hui le plus célèbre est probablement qui, après avoir étudié ce sujet , a fondé une qui enseigne sa technique aux jeunes aveugles. Sa vaut le coup… d’œil :

_kish_how_i_use_sonar_to_navigate_the_world?language=fr

Dans un récent article du blog du cerveau , on apprend que Daniel Kish et Brian Bushway, un autre écholocateur, ont testé leur étonnante capacité dans un appareil d’ pour une étude scientifique . Comme ils ne pouvaient “cliquer” de façon utile dans cet environnement fermé et bruyant, les expérimentateurs leur ont repassé des sons préalablement enregistrés au niveau de leurs oreilles dans divers environnements.

Daniel Kish a été capable d’identifier correctement 99% des situations dans lesquelles les sons avaient été enregistrés, et Brian Bushway 82% ! L’écart s’explique peut-être par le fait que Bushway, 27 ans, est devenu aveugle à 14 ans alors que Kish 43 ans est aveugle depuis l’âge de 13 mois. Outre l’écart d’expérience, les mesures IRM ont montré qu’il est probable que la plasticité du cerveau à la petite enfance a aidé Kish plus que Bushway à réaffecter pour l’écholocation des parties du cortex normalement dévolues à la vision :

image de l’activité cérébrale de Kish (EB) et Bushway (LB) comparée à des sujets contrôle pendant l’audition d’échos de clicks

Le plus surprenant est arrivé lorsque les expérimentateurs ont eu l’idée saugrenue de faire écouter à Bushway des clicks de Kish et vice-versa. Kish a immédiatement dit qu’il avait l’impression d’être plus grand … Et effectivement, Bushway est nettement plus grand que Kish, qui a réussi à percevoir cette différence dans les échos : à 300 m/s, le son de la voix met une milliseconde de plus à être réfléchi par le sol si on mesure 15 cm de plus !

Références

Ben Underwood “The Boy Who Sees Without Eyes” ( )
Daniel C. Kish, “Evaluation of an Echo-Mobility Program for Young Blind People”, 1995, Master Thesis, Department of Psychology, California State University,‎ San Bernardino
sur le blog du cerveau
L. Thaler, S. R. Arnott, and M. A. Goodale, “Neural correlates of natural human echolocation in early and late blind echolocation experts” 2011, PLoS One, vol. 6, no. 5, e20162.
Jean-Claude Ameisen “ ”, émission radio “Sur les Epaules de Darwin”, France Inter 13 décembre 2014

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,

Planète de virus

Mon, 28 Mar 2016 00:00:00 +0000

Dévoré un excellent livre : “Planète de virus” de . En 113 pages qui se lisent comme un roman, on apprend une multitude de choses sur les , bestioles, microbes, êtres vivants, choses inconnues il y a un siècle et qui se révèlent aujourd’hui être les formes de vie bouts d’ADN les plus abondants dans la nature.

C’est le problème avec les virus : les scientifiques ne sont pas encore d’accord pour dire s’ils sont vivants ou pas, si ce sont des parasites des bactéries et cellules, ou leurs précurseurs (genre ), voire un de leurs constituants via les ,

Ces sujets sont traités en marge de chapitres dévolus principalement aux virus affectant l’homme , , , , etc. J’y ai découvert une multitude de choses passionnantes, mais pour ne pas trop spoiler je ne ressortirai ici que deux passages, destinés aux antivax qui passeraient par ici:

Ne sous-estimez jamais la créativité d’un virus qui peut transformer des lapins en et des

Entre 1400 et 1800, on estime que la a tué cinq cent millions de personnes par siècle, rien qu’en Europe. (…) La variole se répandait comme une traînée de poudre, mais la progression fut rapidement stoppée par la vaccination, et elle finit par s’éteindre. Epidémie après épidémie le virus recula jusqu’à ce qu’un dernier cas soit enregistré en Ethiopie en 1977. Le monde était désormais libéré de la variole.

Dans le même ordre d’idées, le chapitre sur les virus laisse espérer de nouveaux moyens de lutte contre les bactéries, notamment celles qui deviennent résistantes aux antibiotiques.

Le chapitre sur les virus marins et leur stupéfiante abondance (“il y a plus de virus sur Terre que d’étoiles dans l’univers”) m’a fait repenser à une phrase de * qui disait en substance “la vie est ce que l’ADN a inventé pour pouvoir se répliquer au maximum”. La lecture de ce livre me conforte dans l’idée qu’il pourrait y avoir du vrai dans cette “ ” …

Ce livre est un excellent livre de vulgarisation, un modèle du genre. Il me semble accessible à un très large public, sans nécessiter de connaissances scientifiques particulières. Carl Zimmer donne les clés nécessaires au moment utile et évite de noyer le lecteur dans trop de détails. Mais le curieux trouvera 6 pages de références scientifiques en fin d’ouvrage.

Qui plus est “Planète de virus” a été parfaitement traduit en français par et , membres émérites du Café des Sciences et fondateurs de , et est paru chez Belin dans une nouvelle collection “ ” lancée par , un autre collègue Cafetier.

Foncez l’acheter chez votre libraire préféré, il vaut largement son prix. (Et merci à Alan et Karim pour l’exemplaire dédicacé ! )

Note * : précisé le 29.3 suite au commentaire de Thierry Caminel

Références

Carl Zimmer (2016). Planète de virus. Belin.
(en anglais)

"Contre-exemples" au théorème de Fermat-Wiles

Fri, 25 Mar 2016 00:00:00 +0000

vient de remporter le pour sa démonstration du qui dit qu’il n’existe pas de solution de l’équation an+bn=cn pour a,b,c,n entiers et n>2. Pourtant :

il a en réalité “seulement” démontré un cas particulier du (aussi appelé conjecture de Shimura-Taniyama-Weil) dont le théorème de Fermat résulte directement
quelques semaines après la publication des quelques 100 pages de la démonstration d’Andrew Wiles en 1995 , Homer Simpson se promène nonchalamment et en 3D devant un contre-exemple : 1782¹² + 1841¹² = 1922¹²

Cette égalité est due à , matheux et co-scénariste de cette . Si on la vérifie sur une calculatrice standard, on trouve que le terme de gauche vaut 2.541210259e+39 et que celui de droite vaut… 2.541210259e+39 ! C’est un contre-exemple du Grand théorème de Fermat, et la démonstration d’Andrew Wiles ne vaut pas tripette!

Mais en fait non:

Avec plus de décimales ou Python, on voit que le terme de gauche vaut 2541210258614589176288669958142428526657 et celui de droite 2541210259314801410819278649643651567616. Ca fait une gigantesque différence de 700212234530608691501223040959, mais comme elle représente moins d’un milliardième des nombres précédents (2.75 10-10 pour être précis), une bête calculatrice du siècle passé qui ne calculait qu’avec 9 chiffres significatifs ou en nombres flottants sur 32 bits pouvait considérer ce chiffre comme comparativement négligeable.
quatre grands problèmes scientifiques résolus sur un seul tableau !

En y regardant de plus près, on voit tout de suite que l’égalité est fausse car comme 1782 est pair, 1782¹² l’est aussi et comme 1841¹² est impair pour les mêmes raisons, la somme 782¹² + 1841¹² est impaire. Or 1922¹² est pair…

Informé de cette dernière objection, David X. Cohen a fait apparaître dans un autre épisode le tableau noir suivant, sur lequel se trouve un autre faux contre-exemple : 3987¹² + 4365¹² = 4472¹². Belle conscience professionnelle, n’est-ce pas ?*

Cette fois l’égalité proposée respecte la parité, et est “moins fausse” que la précédente puisque la différence ne représente que 1.89 10-11 des termes.

Je me suis alors posé trois questions:

y’a-t-il beaucoup de tels contre-exemples ?
y’a-t-il une raison particulière au fait que les deux exemples de David X. Cohen utilisent la puissance 12 ?
peut-on en trouver qui sont encore moins faux que 1.89 10-11 ?

J’ai donc écrit un ** qui génère les triplets (a,b,c) tels que an+bn=cn est juste à 10-9 près, en balayant les nombres a et b entre 100 et 100'000 et incrémentant n à partir de 3. Ce programme s’est révélé productif au point de pouvoir répondre facilement à la question No 1 : oui, il y a des centaines de faux contre-exemples de la qualité de ceux des Simpson pour chaque p et 100 < a,b < 100'000.

Le plus petit faux contre-exemple trouvé donnant une différence inférieure à 10-9 est 1295³ + 216³ = 1297³ . La différence entre les deux termes 2181825071 et 2181825073 n’est que de 2 !

Celui ayant la précision relative la plus élevée est 487674 + 245764 = 495354 L’erreur relative n’est que de 5.1 10-16 soit juste deux fois plus que la précision des nombres flottants sur 64 bits de la plupart des calculatrices actuelles.

A la puissance 5, le record de précision est 843855 + 834525 = 964035 (à 5.67 10-15 près), ensuite la précision des contre-exemples les moins faux diminue lentement quand la puissance augmente. A la puissance 12 il y a 1931112 + 1882112 = 2021812 (1.95 10-12) qui est meilleur que celui de David X. Cohen, qui s’est probablement limité aux nombres de 4 chiffres. Mais je n’ai rien remarqué de particulier pour n=12

Voilà Andrew, comme 99.99% de la population je n’ai rien compris à ta prodigieuse démonstration qui a nécessité 20 ans de vérifications avant que tu reçoive enfin ce prix bien mérité. Je me joins à David et Homer pour te dire juste Bravo !

Notes:

* la dernière ligne du tableau concerne évidemment la topologie (et non, un donut n’est pas isomorphe à une sphère), mais quelqu’un sait-il à quoi correspondent les lignes 1 et 3 ? Je doute que Cohen ait sorti ces équations de nulle part…

** pourquoi Python ? entre autres parce qu’il gère l’ de façon transparente : rien de spécial à faire pour manipuler des nombres énormes.

Références

Andrew Wiles. “Modular elliptic curves and Fermat’s Last Theorem”, 1995, Annals of Mathematics 142 (3): 443–551. . ( )
séquence “Homer³” dans “ ", épisode 6 saison 7, 1995
, Les Simpson épisode 2 saison 10, 1998
video “ ” de Numberphile sur ce sujet (en anglais)

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.

Fusion thermonucléaire amusante

Tue, 08 Mar 2016 00:00:00 +0000

cliquez pour jouer en ligne !

Grâce à , je viens de découvrir une variante addictive et nucléaire du fameux à la mode il y a deux ans : .

Ce jeu permet de se familiariser avec la : il s’agit de provoquer la d’atomes de plus en plus lourds à partir de l’Hydrogène, jusqu’à fabriquer un atome de

Malgré les apparences, le jeu est très différent du “2048”. Pour commencer, on n’additionne pas les atomes comme des puissances de deux.

Les règles de fusion des atomes sont représentées dans le graphe ci-contre (fait avec ) . Comme on le voit, le 4Helium (He4) est un ingrédient indispensable: il faut en produire autant que possible. A l’inverse, le 24Magnesium est un piège à éviter car une fois synthétisé, on ne peut rien en faire.

Ensuite, certains atomes sont instables et se transmutent en d’autres au bout d’un nombre de coups indiqué dans une pastille verte. Il faut donc se dépêcher de combiner du Be8 avec un He4 pour produire du C12 avant que le Be8 ne se désintègre en He4. Et si on produit du Be7 par erreur, il n’y a plus qu’à attendre qu’il fasse de même. Idem pour le Ne20 qui finira par produire du très utile O16, mais il faut veiller à ce qu’il ne rencontre pas un He4 pendant sa “demi-vie” sous peine de tomber dans le piège du magnésium. Enfin, une fois le Fe52 produit il faut très vite lui ajouter un He4 pour produire du Ni56 sans quoi on retombe au Cr48. Et une fois le Ni56 synthétisé, il faut encore être capable de jouer quelques coups en attendant qu’il transmute en Fe56 victorieux.

Comme le disent les auteurs et cette nucléosynthèse est simplifiée pour rendre le jeu jouable (mais difficile), mais correspond le mieux possible aux processus de fusion actifs dans les vieilles étoiles.

Je trouve très intéressante cette combinaison d’une interface utilisateur ultra-simple avec un processus physique pas intuitif du tout. Le résultat est vraiment prenant (je n’ai pas encore gagné …) Je ne sais pas si les joueurs apprennent véritablement quelque chose sur la nucléosynthèse, mais peut-être que ce jeu peut générer de l’intérêt pour ce mécanisme fondamental de l’Univers.

Accessoirement je vais regarder de plus près, car j’ai toujours en réserve l’idée d’un jeu sur la qui pourrait s’inspirer de Fe

\[26\]

. S’il y a un programmeur JavaScript intéressé à collaborer dans la salle…

Le Centriphone

Tue, 01 Mar 2016 00:00:00 +0000

est un freerider professionnel (suisse) et un inventeur génial : en faisant tournoyer sa caméra autour de lui comme une fronde, il a réussi à réaliser un effet spectaculaire similaire au . Séquence émotion :

La première chose qu’on se dit en voyant ça est qu’on veut faire la même chose, et la seconde est “oui, mais comment stabiliser la caméra ?”.

Combien faut-il de fils ? Faut-il des ailes ? Et on imagine le nombre de précieux smartphones, éjectés, crashés, perdus dans la poudreuse ou pulvérisés contre les rochers lors des essais…

Heureusement Nicolas Vuignier est sympa, et pense plus à notre porte-monnaie qu’au sien : au lieu de breveter son système, il en fait cadeau.

Sur il offre les plans de deux versions de son montage, simple, mais pas évident de prime abord :

la version “2D” à découper dans une mince planche de bois, mais plutôt pour une caméra GoPro ou similaire que pour un iPhone
la version coque pour iPhone imprimable en 3D

Sur magnifique par ailleurs, on trouve le “ ” de la video ci-dessus qui montre que ça n’a pas été sans difficultés.

Alors merci et bravo Nicolas pour le partage de cette idée et de sa réalisation, ainsi que pour ces magnifiques images de saison. Et pour le sujet de ce bref article qui montre qu’on peut encore inventer des trucs simples dans ce monde très technologique.

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)

Einsum

Sun, 17 Jan 2016 00:00:00 +0000

Sacré Albert, tu m’as scié encore une fois !

L’autre jour, j’ai rencontré Einstein se promenant incognito dans un bout de code.

J’ai commencé par ne rien comprendre à une ligne de Python trouvée dans un algo de traitement d’image:

norms = np.einsum(‘ij,ij->i’, X, X)

Alors je suis allé voir la doc de la à laquelle je n’ai rien compris non plus, sauf que le bout du nez d’Albert commençait à apparaître via une mystérieuse “ ” qui serait “un raccourci de notation utile pour la manipulation des équations concernant des coordonnées”.

Par exemple, une simple de deux matrices A et B s’écrit

\[mathjax\]

$$A^i{}_j \times B^j{}_k = C^i{}_k$$

avec la notation d’Einstein, et C=np.einsum(‘ij,jk->ik’, A, B) avec la fonction Python correspondante.

On voit que la chaîne de caractères ‘ij,jk->ik’ correspond aux indices des lignes et colonnes des matrices qui figurent en indice et “exposant” dans la notation d’Einstein, dans le même ordre que dans la représentation de la multiplication matricielle ci-dessous:

Pour une simple multiplication matricielle on ne voit pas trop l’avantage sur la notation

$$A \times B = C$$

, mais ajoutons les 3 règles supplémentaires de la notation d’Einstein appliqués à la fonction einsum (traduit de )

Les indices qui se répètent entre (qui peuvent avoir N dimensions) signifient que les valeurs selon ces axes doivent être multipliées. Les produits font les valeurs du tableau de sortie. Dans le cas ci-dessus on a utilisé l’indice ‘j’ une fois pour A et une fois pour B, ce qui signifie qu’on multiplie chaque ligne de A avec chaque colonne de B
Une lettre omise dans le résultat signifie que les valeurs le long de cette axe doivent être sommées. Dans le produit matriciel ci-dessus, ‘j’ ne figure pas dans les indices du tableau de sortie. Cette omission somme le long de cette “troisième direction en réduisant de 1 la dimension du tableau final. Si la signature avait été ‘ij,jk->ijk’, on aurait obtenu une matrice 3x3x3 des produits, et si on n’avait écrit aucun indice mais gardé la flèche ‘ij,jk->’, on aurait obtenu la somme de tous les éléments de C
On peut obtenir les axes non sommés dans n’importe quel ordre. Si on omet la flèche, einsum arrange les indices qui n’apparaissent qu’une fois dans l’ordre alphabétique, donc on aurait pu écrire juste ‘ij,jk’ au lieu de ‘ij,jk->ik’ pour le produit de matrices “normal” ci-dessus. Mais on aurait pu écrire ‘ij,jk->ki’ si on avait souhaité obtenir la du résultat.

Avec ces astuces, beaucoup (toutes?) les opérations vectorielles, matricielles et sur des tableaux à N dimensions peuvent être effectuées par einsum

Signature de einsum	équivalent NumPy	Description
`(A)`	`A`	renvoie le vecteur A
`('i->', A)`	`sum(A)`	somme des valeurs du vecteur A
`('i,i->i', A, B)`	`A * B`	multiplication des vecteurs A et B élément par élément
`('i,i', A, B)`	`inner(A, B)`	de A et B
`('i,j', A, B)`	`outer(A, B)`	de A et B
`('ij', A)`	`A`	renvoie la matrice A
`('ji', A)`	`A.T`	transposée de A
`('ii->i', A)`	`diag(A)`	diagonale de A
`('ii', A)`	`trace(A)`	somme de la diagonale de A
`('ij->', A)`	`sum(A)`	somme des valeurs de A
`('ij->j', A)`	`sum(A, axis=0)`	somme des colonnes de A
`('ij->i', A)`	`sum(A, axis=1)`	somme des lignes de A
`('ij,ij->ij', A, B)`	`A * B`	multiplication des matrices A et B élément par élément
`('ij,ji->ij', A, B)`	`A * B.T`	multiplication des matrices A et B transposée élément par élément
`('ij,jk', A, B)`	`dot(A, B)`	de A et B
`('ij,jk->ij', A, B)`	`inner(A, B)`	produit intérieur de A et B
`('ij,jk->ijk', A, B)`	`A[:, None] * B`	chaque ligne de A multipliée par B
`('ij,kl->ijkl', A, B)`	`A[:, :, None, None] * B`	chaque valeur de A multipliée par B

Les mathématiciens apprécieront l’élégance de la notation, les physiciens pourront manipuler le et d’autres objets mathématiques avec plus de facilité, mais en quoi la fonction einsum est-elle utile aux informaticiens ?

D’abord, elle permet d’effectuer en une seule fois des opérations qui auraient nécessité de stocker des matrices intermédiaires sans ça. De plus le code de la fonction einsum peut être fortement puisqu’il effectue essentiellement des produits puis des sommes sur des vecteurs. Ce n’est en définitive que l’indexation des tableaux qui change en fonction de l’opération désirée, et le tout peut être optimisé dans certains cas en jouant avec la et la commutativité des opérations. Grâce à ceci, la plupart des opérations listées dans le tableau ci-dessus sont entre 1 et 4 fois plus rapides avec einsum qu’avec leur équivalent Numpy, jamais plus lentes. Et pour des opérations plus complexes comme le calcul de la , l’accélération peut être d’un facteur 10 ou plus .

Si vous n’avez pas tout suivi, retenez juste ceci:

Einstein n’était du tout. Il était un surdoué en maths qui a préféré faire de la physique, mais le fait que sa “convention de sommation” apparaisse dans les langages de programmation un siècle plus tard confirme le génie du bonhomme
Que Python est LE langage de programmation scientifique qui s’impose. Oubliez Matlab, qui n’offre même pas de fonction einsum …

Références

Åhlander, K. (2002). “Einstein summation for multidimensional arrays”, Computers and Mathematics with Applications, 44, 1007–1017. \[[pdf](http://www.nik.no/2000/Krister.Aahlander.pdf)\]
Alex Riley, “ ”
sur MathWorld
sur GitHub
(pas simple…)

Avalanches et goniomètre à infrasons

Thu, 14 Jan 2016 00:00:00 +0000

Dans la liste se trouve une ligne “Téléopération d’un goniomètre à infrasons” sur laquelle je ne pouvais pas être très bavard car il s’agissait d’un projet militaire top secret m’avait-on dit. Mais maintenant que je trouve des informations publiques , sur le net concernant cette réalisation étonnante (à laquelle je n’ai contribué que 3 semaines ), j’ose en dire un peu plus.

Selon l’histoire a commencé par le projet militaire, mais à ce qu’on m’avait dit, ce sont plutôt des recherches sur les avalanches qui ont lancé le projet militaire. L’idée d’un chercheur au était de détecter des avalanches, voire d’avertir de leur imminence en mesurant les infrasons provoqués par le tassement ou la rupture du manteau neigeux. Mais il s’est rapidement aperçu que ses mesures d’infrasons en altitude étaient polluées par beaucoup de bruits parasites : bang supersoniques, explosions, hélicoptères …

“Hélicoptères ? Votre microphone à infrasons entend des hélicoptères volant dans les vallées alpines, sous les radars ?” Ni une ni deux, l’armée suisse finance le projet et construit un système de mesure baptisé “Peiler”, composé de plusieurs micros espacés de quelques dizaines de mètres près des pistes d’ . En mesurant le décalage temporel ( ) des sons captés, un logiciel de traitement des signaux ( en , mon ) pouvait déterminer la direction de la source.

Par exemple dans le ci-dessous un œil entraîné ou un logiciel bien foutu peut distinguer:

Un hélicoptère Lama ou Alouette à turbine, dont les pales génèrent du 17.5 Hz, avec un visible quand l’hélicoptère se déplace
Un autre hélicoptère, stationnaire.
Une série d’explosions à 15h14m35s, azimut 239°, 15h16m28s, azimut 264°, et d’autres explosions à 15h12m10s,15h14m12s, 15h15m09s.
Une avalanche tout de même à 15h16m36s, durant environ 1min46s.

source : Arfang (1)

Les azimuts ne sont pas très précis car le vent dévie les sons, mais on peut partiellement en tenir compte avec des données météo.

Pour déterminer la distance, et donc la position de la source, c’est plus compliqué car il faudrait tenir compte de l’atténuation du son une fois qu’on en connait l’origine. A l’époque où j’ai effectué mon service militaire on détectait certaines explosions tous les jours aux même heures, et à peu près au même azimut. On s’est aperçus que c’étaient les bang supersoniques du Concorde qui partait d’Orly pour Rio de Janeiro ! Mais comme les sons mettent une demi heure pour faire les 600 km de Paris au Valais, les militaires ne pouvaient pas faire autre chose que juste compter des bangs supersoniques de pratiquement tous les vols militaires en Europe… Ce système captait à l’époque des bruits diffus et mal localisés arrivant de l’Est en quasi permanence. Finalement on a compris qu’ils provenaient du , à plus de 1000 km…

Il faut dire qu’à l’altitude en question (2300m), l’atmosphère se comporte un peu comme un : les sons émis plus haut et plus bas se concentrent et se propagent bien à cette altitude. La même chose se produit dans la mer autour de 900m de profondeur , où on place des dispositifs d’écoute de sous-marins probablement très similaires au “Peiler”.

La technologie d’aujourd’hui a permis le développement de l’application civile de détection des avalanches , et c’est tant mieux. Pour moi ce projet avait été l’occasion de découvrir un peu l’acoustique, mais j’y repense surtout lorsqu’on parle de recherche militaire, ou de financement de recherches par l’armée.

Souvent une même découverte débouche à la fois sur des applications civiles et militaires. Vouloir empêcher l’application militaire, c’est parfois retarder, voire condamner l’application civile car c’est un fait : les militaires ont du soutien politique, et beaucoup d’argent qu’ils sont prêts à investir très en amont, en prenant beaucoup de risques. Ils ne veulent pas forcément bloquer l’application civile ni même un retour sur investissement, ils veulent juste être les premiers à utiliser la technologie. Si ça ne concerne pas directement des armes ou ne soulève pas de gros problème éthique, pourquoi se priver d’un financement somme toute tout aussi étatique que les fonds pour la recherche nationale ?

Références:

, site web de la solution commerciale
Chritin, V., & Rossi, M. (1995). “ ”. Symposium International Sciences et Montagne, Les Apports Scientifiques à La Sécurité Neige, Glace et Avalanches. http://infoscience.epfl.ch/record/96418
Olivier Le Calvé “ ”
Chritin, V., Van Lancker, E., Wellig, P., & Ott, B. (2016). High infrasonic goniometry applied to the detection of a helicopter in a high activity environment. In SPIE International Society for Optics and Photonics SECURITY + DEFENCE Conference (Vol. 10, p. 999703). Edinburgh, United Kingdom: SPIE International Society for Optics and Photonics. DOI>

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

Générateur de brouillard

Sun, 11 Jan 2015 00:00:00 +0000

La veille du massacre de Charlie Hebdo, j’ai assisté à la démonstration d’un système de sécurité assez étonnant : un générateur de brouillard. En une dizaine de secondes il remplit une salle d’un brouillard tellement épais qu’il est impossible d’y voir à plus de 20 cm, la lumière tellement diffusée qu’on n’arrive plus à se repérer.

Après 20 à 30 secondes, il est devenu impossible de faire quoi que ce soit dans une grande maison, et ce pour une bonne demi-heure même en ouvrant toutes portes et fenêtres. Il faut même prévenir les pompiers avant le test pour éviter les fausses alertes déclenchées par les appels des voisins inquiétés par la fumée !

Plutôt qu’un chimique ou de la produisant des gaz et fumées plus ou moins nocifs, il s’agit en fait d’une qui produit un brouillard de gouttelettes d’eau additionnée de .

En sur ces machines, je n’ai pas réussi à savoir pourquoi les glycols (ou la glycérine) produisent un tel brouillard comme on le . Mais le principe de la machine est le suivant : un corps de chauffe assez massif est maintenu à environ 300°C (il faut ~15 minutes pour préchauffer la machine), et au moment du déclenchement de l’alarme une pompe envoie quelques millilitres par seconde d’eau+glycol dans le corps de chauffe d’où elle ressort sous forme de vapeur sous pression.

En se détendant dans un échangeur de chaleur, la vapeur condense en très fine gouttelettes propulsées dans la pièce par un ventilateur, et la est partiellement récupérée pour maintenir le corps de chauffe en température plus longtemps. Le brouillard produit est à température ambiante et a une densité proche de celle de l’air, contrairement à celui, froid, produit par les machines à neige carbonique, qui “coule” sur les scènes de spectacles notamment.

Ce système aujourd’hui assez fréquent dans les banques et bijouteries commence à s’intégrer aux systèmes d’alarmes des particuliers. Je suis persuadé qu’il aurait sauvé plusieurs vies chez Charlie Hebdo.

Je suis Charlie aussi

Thu, 08 Jan 2015 00:00:00 +0000

drgoulu.com se rebaptise et se décolore en attendant des jours meilleurs. (Optimisme quand tu nous tiens…)

CSS pour mettre le site en deuil, pour la prochaine fois :-(

\[source lang="css"\]

body, blockquote { color: #fafafa; background: #000000; }

a, h1, h2, h3, h4, h5, h6 { text-shadow: 0 1px 0 #ff0000; }

.round-div{ border-color: #000000; }

\[/source\]

Bonne Année 2015 !

Wed, 31 Dec 2014 00:00:00 +0000

Un petit coup d’oeil dans le rétroviseur…

2014 fut une année paradoxale pour ce blog. J’y ai publié , mais il a reçu plus de visiteurs que jamais : 405'000 mercis à vous tous !

Depuis 2012, le trio de tête des articles les plus lus n’a pas changé : mon plaidoyer a été vu par 22'000 lecteurs en 2014, suivi par “ ” (16'500) et “ ” (11'000). Même si je ne les considère comme mes meilleurs productions, ces 3 articles très différents correspondent parfaitement au de ce blog : il y a un “pourquoi”, un “comment” et un “combien”.

L’article de 2014 le plus lu est (9'000), qui m’a incité à installer . En passant, j’ai aussi (enfin…) réalisé une listant tous les articles du blog (bonne résolution 2015 : rendre le chargement de cette page plus rapide)

Plus de la moitié des visiteurs arrivent sur drgoulu par les moteurs de recherche (205'000). Je devrais dire LE moteur de recherche, car l’autre n’a fait bing que 2'583 fois en un an. Ensuite, 6'721 visiteurs sont arrivés par , 3'322 par Facebook et 3'053 en venant de (merci !), 2'327 par Twitter et 1'815 depuis la plateforme du . Suivent Netvibes, Disqus, Knowtex et la Wikipédia qui ont amené chacun un millier de lecteurs, puis qui avait très bien marché l’an passé mais semble chuter, hélas.

..et en avant pour 2015 !

Comme d’habitude, on commence l’année par quelques faits numériques liés au nombre 2015. Parmi ses 216 434 répertoriées dans l’OEIS, j’ai remarqué que:

2015 est un : 2015 = 5 × 13 × 31 et 6, 14 et 32 sont tous des facteurs de 2016 ( )
2015 écrit en binaire est un ne comportant qu’un seul zéro : 11111011111 ( )
Il y aura 3 vendredi 13 en 2015. Que les superstitieux en profitent car ça n’arrivera plus avant 2026 ( )

Sinon, une équipe anglophone qui n’a m’a invité au concours du “ ”: après les quelques minutes nécessaires à redémarrer mon vieux programme Python, il ne me manque plus que des solutions pour 76, 79, 83, 88, 92 et 93. J’aimerais bien trouver une solution du type de …

Autrement, je me souhaite d’avoir le temps d’écrire un peu plus en 2015 qu’en 2014, ne serait-ce que pour diminuer l’effrayante liste de brouillons en attente… Certains comme celui sur “les limites de la croissance” attendent depuis plus de deux ans que j’aie le courage d’écrire quelques indispensables articles d’introduction aux systèmes dynamiques.

Mais avant ça je vais aborder une fois de plus le sujet passionnant du dans le cadre d’une semaine thématique du C@fé très bientôt, et publier ici une version “pour adultes” de mon paru sur Kidiscience, et il y a encore quelques sujets semi-professionnels ou liés à la politique (suisse) en gestation, donc une chose est sure : en 2015, je ne vais pas m’ennuyer.

A toutes et tous, chers amis lecteurs et inconnus, je souhaite que votre santé et votre boulot vous laissent le temps de progresser, d’apprendre, de découvrir le monde et de partager votre bonheur autour de vous.

Excellente Année 2015 !

Comment obtenir 100 avec 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dans l'ordre ?

Sun, 14 Dec 2014 00:00:00 +0000

Srinivasa Ramanujan est célèbre pour des formules très surprenantes du genre de celle exposée dans cet article

A la recherche d’un petit article vite fait, j’ai vu et je me suis dit : soit c’est encore un “ ” , soit il y a un piège . Alors je l’ai lu, et ça n’avait pas l’air trop difficile, vu le nombre de solutions proposées:

\[mathjax\]

$1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 * 9$
$123 - 45 - 67 + 89$
$1^{2345} + 6 * (7 + 8) + 9$
$- 1 + 2^{3 + 4} - 5 + 67 - 89$
$1* (2 + 3) * 4 * 5 * (6 - 7) * (8 - 9)$
et des dizaines d’autres variantes

Evidemment, le même problème a été posé pour , , , et pourrait l’être pour ou n’importe quel autre entier, mais a fait très fort en proposant une solution générale, valable pour tout N :

$N= - \log_{1\cdot 2} \left( \log_{3+4-5} \sqrt{ \sqrt{ \cdots \sqrt{-6+7-8+9}}}\right)$ où l’expression comporte N racines imbriquées.

L’astuce, c’est que $\sqrt{ \sqrt{ \cdots \sqrt{2}}} = 2^{(1/2)^{N} = 2}{2^{-N}}$, donc il suffit d’en prendre deux fois le logarithme base 2 pour obtenir -N .

Bon ça ne va pas simplifier mon programme python qui résout ce genre de problèmes, mais c’est génial, non ?

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 !

Interstellar

Sat, 29 Nov 2014 00:00:00 +0000

Je suis ressorti mitigé de la séance d’ . C’est un beau spectacle, on ne s’ennuie pas, on en a pour son argent, rien à dire. C’est un film de science-fiction, donc il peut y avoir plus de fiction que de science, ce n’est pas ce qui m’a dérangé outre mesure.

Ce qui m’a déçu, c’est le peu d’attention apporté à la partie “science”. C’est peut-être un détail pour vous, mais pour moi ça veut dire beaucoup : quant on chasse un drone solaire parce que “ses panneaux solaires peuvent fournir de l’énergie à toute une ferme”, il faut que le drone ait plus d'1m² de cellules, sinon même avec un rendement de 100%, il ne collectera que 1000 watts, pas un rayon de plus. Et quand un vaisseau spatial a besoin d’une énorme fusée genre Saturn-V pour quitter la Terre, il ne peut pas ensuite se poser et redécoller de 2 planètes sans me faire mal à la physique. Et lorsqu’une vague énorme approche, le creux de la vague n’est ni plat ni calme: l’eau reflue vers la vague et cette dernière déferle si la profondeur est insuffisante. Ce genre de faute me choque autant qu’un “faux raccord” où la robe de l’héroïne passerait instantanément du vert pomme au rose bonbon : ça relève d’un manque d’attention.

C’est d’autant plus dommage que d’autres scènes du film sont très bien documentées. Comme l’ont noté beaucoup de critiques, la visualisation du trou noir est l’une des plus réalistes dont on dispose actuellement. Elaborée avec la collaboration de elle montre le disque d’accrétion de matière orbitant autour du trou à une vitesse telle qu’elle est chauffée à blanc et devient lumineuse. L’effet de lentille gravitationnelle du trou permet de voir la partie du disque d’accrétion qui se trouve derrière le trou autour de celui-ci. Vivement Interstellar 2 avec Effet Doppler et jets relativistes !

Voilà d’ailleurs un autre aspect qui m’a dérangé dans Interstellar : j’ai eu l’impression d’assister aux 4 premiers épisodes d’une série tant les sujets abordés étaient différents et séquencés:

la survie sur une planète en ruine (mais où il y a toujours du pétrole pour les pick-ups des fermiers et de l’eau pour leur maïs)
le voyage spatial, avec hibernation, trou de ver bien placé et
la survie de l’espèce vs survie de l’individu. Je crois que c’est le thème que j’ai préféré, en définitive.
le voyage temporel. En tant que , j’ai apprécié à sa juste valeur (univers bloc avec )

En fin de compte, il y a juste trop de sujets dans ce film, trop de sujets traités trop superficiellement, ce qui dé-sert le message optimiste que j’ai cru déceler dans “Interstellar” : “vers l’infini et au-delà !”

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
\[embed\]

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

Trop-plein de Juillet

Wed, 30 Jul 2014 00:00:00 +0000

Un trop-plein résolument météorologique ce mois-ci :

Le régime du Soleil

Je voulais traduire qui répond à certaines de mes questions sur le Soleil, mais voici juste les réponses brutes:

le envoie 300 millions de protons par seconde sur chaque cm2 d’une qui se trouverait sur l’orbite terrestre
le Soleil expulse ainsi 1.5 million de tonnes de matière par seconde
le noyau d’Helium 4 est légèrement plus léger que la somme des 4 atomes d’Hydrogène qui le produisent par fusion dans le Soleil. La différence est convertie dans l’énergie de rayonnement de l’astre du jour par la fameuse E=m.c² . Pour le soleil, m correspond à 4 millions de tonnes de matière convertie en énergie chaque seconde !
à ce régime, le soleil perd 127 mille milliards de tonnes par an. Ca paraît beaucoup comme ça mais ce n’est que 21 milliardièmes de la masse de la Terre, qui est beaucoup, beaucoup plus petite que le Soleil.
mais comme il brille depuis 4.5 milliards d’années, il a déjà converti en énergie et expulsé dans l’espace l’équivalent de 100 masses terrestres environ.

Les radars météo

Mais hélas, le soleil n’est pas toujours au rendez-vous de nos barbecues. En Suisse tout le monde connait à consulter pour savoir s’il vaut mieux installer les parasols ou les parapluies.

Pour réaliser ces prévisions de pluie à court terme des machines extraordinaires mesurent les précipitations en temps réel avec une grande précision : le . Il y en a actuellement 3 en service couvrant entre tout le territoire suisse ( ), et deux de plus vont être installés dans le cadre du pour couvrir les vallées des Alpes actuellement masquées

Il s’agit en fait de , capables de mesurer non seulement la position des averses, mais aussi leur vitesse de déplacement avec une grande précision.

Pas d’été sans jeux.

S’il pleut, essayez de créer un système solaire stable dans . pour un max de points, il faut mettre plusieurs planètes dans la zone habitable. J’ai essayé la comme les Marionnettistes de , mais sans succès jusqu’ici. D’une part le je ne permet pas de placer les planètes avec une grande précision, et d’autre part j’ai des doutes sur la méthode d’intégration utilisée. Découvert les et l’ utilisées en astronomie, parce qu’elles permette de ocnserver l’énergie du système

S’il fait beau, testez , le jeu de Google pour conquérir le monde. Le concept est assez génial : il faut physiquement se déplacer aux positions GPS de “portails” disséminés sur toute la planète à des endroits un tant soit peu remarquables. J’en ai deux dans mon petit village, il y en a plein dans chaque ville et d’autres disséminés dans la campagne.

Deux équipes s’affrontent pour la maîtrise de ces portails, les bleus (eux), et les verts (nous), car une fois des portails capturés on peut les “linker” à leurs voisins et les zones ainsi triangulées apportent points et ressources. Le site https://www.ingress.com/intel montre l’état des forces en présence sur toute la planète.

Voici par exemple la situation actuelle autour de chez moi : j’ai contribué à trianguler la grande surface verte que je vais tenter d’étendre vers la ligne de portails verts le long du CERN, mais les bleus qui ont envahi Meyrin tentent de détruire les portails verts pour nous en empêcher. C’est vraiment un jeu d’équipe, mais on y joue en découvrant des coins sympas juste à côté de chez soi, et en rencontrant des gens bizarres sous la pluie au petit matin, seuls avec leur téléphone face à une sculpture en bois…

Après Androïd, il vient d’être porté sur iOS, donc plus d’excuse pour ne pas l’essayer. Choisissez votre camp, en sachant que je suis vert :-)

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.

Trop-plein de Juin

Sun, 29 Jun 2014 00:00:00 +0000

Les articles que je n’ai pas eu le temps de finir ce mois-ci.

La disparition de la vie sur Terre

Celui-là je l’ai fini, mais . J’ai appris plein de choses extraordinaires sur les en l’écrivant et je voulais en faire une version “pour les grands ici”, avec des liens, des références etc. Mais finalement l’article sur Kidi’Science peut vous convenir aussi, et je vais plutôt écrire sur l’ à l’occasion.

Foundations of Ultraprecision Mechanisms Design

Retrouvé avec délice une authentique bible de la microtechnique de précision : Stuart T. Smith (1994). Foundations of Ultra-Precision Mechanism Design (Developments in Nanotechnology, Vol 2). CRC.

Le chapitre le plus intéressant est le huitième, consacré à la . On y montre que les caractéristiques habituelles des matériaux (densité, module d’élasticité, conduction thermique etc.) interviennent rarement seules lorsqu’on cherche un matériau adapté à la construction d’un système pointu. Beaucoup plus souvent on a besoin d’un compromis entre plusieurs de ces caractéristiques que l’on peut représenter dans un “diagramme d’ ” comme celui ci-dessous:

Le livre va plus loin en normalisant les matériaux par rapport à un matériau de référence, ce qui permet de comparer facilement les matériaux entre eux.

Pour la petite histoire, c’est grâce aux tables figurant dans ce chapitre que j’avais convaincu mon chef de faire une . Le titane, c’est plus cher que l’acier au kilo, mais comme son σ/E est deux fois meilleur que celui de l’acier ressort, une pièce flexible en titane peut être 2x plus petite dans toutes les dimensions, donc 8 fois moins volumineuse et grâce à sa faible densité presque 15 fois moins lourde qu’en acier.

(Edit du 14.7.2014 : j’ai recréé )

(Edit du 15.1.2015 : trouvé le logiciel de la société Granta basé sur les travaux d’Ashby)

Pourquoi ne pas faire confiance à une calculatrice

David Madore donne sur son blog un avec la plupart des calculatrices : sin((1+√2)200×π)

Je ne connaissais pas cet exemple mais effectivement toute formule dans laquelle intervient un très grand nombre ou un très petit est potentiellement dangereuse à cause des erreurs d’arrondi. Je repense toujours à “ ” lorsqu’un tel risque pourrait exister dans mon code…

J’ai tout de même essayé Python sur l’exemple de David, avec un résultat faux, sans surprise. Par contre ma calculatrice préférée m’a un peu déçue : elle a renvoyé NaN (Not a Number) alors qu’elle est censée travailler avec autant de décimales que nécessaire. En creusant j’ai vu qu’elle arrive “presque” car

(sqrt(2)+1)^200 donne 35903523178476671398039972962187754894463006960216912732142716329467686943874.003

mais ensuite elle n’arrive pas à calculer le sinus de ça *pi.

Le seul outil que j’utilise (pas assez apparemment) qui m’ait donné la “bonne” valeur est (donc Mathematica doit probablement s’en sortir aussi):

Requins-baleines, touristes et Rolex awards

Sinon j’ai vu un reportage extraordinaire sur les requins-baleines et j’avais commencé un article en traduisant le communiqué de presse ci-dessous:

En 2006, les ont , un scientifique australien spécialiste de la conservation marine, des en particulier. Dès 2004, il créé un système d’identification de ces géants des mers par les photos prises par les habitants des côtes, les plongeurs, et les touristes assez chanceux pour les croiser.

Après dix ans d’activité de son projet , environ 5000 individus ont été identifiés, grâce à plus de 25'000 observations et 50'000 photos, faites dans 54 pays. Une centaine de requins-baleines de plus sont identifiés chaque année Par comparaison, entre le 19ème siècle et le milieu des années 1980, seules 350 observations avaient été faites de ce mystérieux animal. C’est donc un franc succès pour Brad Norman, qui se félicite autant pour cette nouvelle masse de données que pour l’intérêt de l’opération pour la sensibilisation du grand public à la protection de la faune.

“Le nombre de personnes qui ont contribué à la base de données d’observations de requins-baleines dépasse les 4000, dans des pays aussi distants que le Qatar et Israel, la Thaïlande l’Australie et les Galapagos” selon Norman. Il a joué un rôle crucial dans l’étude de cette espèce grâce à une méthode innovante pour identifier les requins-baleines, en utilisant un algorithme développé pour cartographier les étoiles que ses collègues, dont un astronome de la NASA, ont adapté pour reconnaître les taches blanches spécifiques à la peau de chaque individu.

Tout le monde est encouragé à prendre des photos des requins-baleines dans l’océan et de les uploader sur le site web, ce qui permet de tracer les déplacements des animaux. “C’est une excellente manière d’impliquer le public, spécialement les enfants” explique Norman. “Nous identifions de nouveaux requins baleines chaque année. En 2011, 500 nouveaux animaux ont été identifiés. En 2012, le nombre a été de 722, et en 2013, 774 ont été identifiés.

L’équipe de chercheurs a décidé de renforcer cette stratégie en mettant au point une application smartphone. Cette appli, qui devrait être lancée courant 2014, permettra de prendre une photo sous-marine d’un requin baleine puis de la télécharger directement sur le site du projet.

source :

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

Le cadran des trois neufs

Tue, 03 Jun 2014 00:00:00 +0000

(Mises à jour du 4+5 juin: Bravo à ced, Danakh et Groug dont les commentaires m’ont convaincu que j’aurais du … Je me vois contraint de mettre à jour l’article avec leurs découvertes. Et j’en profite pour tester pour le rendu des formules. C’est nettement plus joli qu’avant, non ?)

Emmanuel m’a envoyé la photo ci-contre en me demandant si on peut graduer ainsi un cadran d’horloge avec d’autres chiffres que le 9.

Ce qu’il y a d’assez fort, c’est que chaque heure du cadran est obtenue avec trois 9, sauf le 1 qui en n’en utilise que deux. Pourtant il existe une solution avec trois 9 (

\[mathjax\]

$1=9^{9-9}$ ), donc on va considérer considérer que le jeu consiste à obtenir les 12 heures du cadran en utilisant trois fois les mêmes chiffres, et les opérations suivantes:

les 4 opérations de base
la racine carré et la racine x-ième
la (il y a d’ailleurs une erreur : $5= \sqrt{9}!-9/9$ et pas $\sqrt{9!}-9/9$ comme sur la photo)
le noté $\overline{.x}$ et valant x/9. Et oui, $\overline{.9} = 1$ (voir )
la concaténation. C’est un peu tiré par les cheveux mais on accepte xx = 11*x

Avec ceci on peut mettre au point quelques recettes pour obtenir certaines “heures” facilement:

$1 = x^{x-x}$
$2 = (x+x)/x$
$x-1 = x-x/x$
$x = \sqrt \[x\]{x^x}$, parmi plusieurs autres possibilités
$x+1 = x+x/x$
$11 = xx/x$, où xx désigne la concaténation de deux x
$3x = x+x+x$
$9-x = x/\overline{.x} -x$
$x+3 = x+\sqrt{x/\overline{.x}}$
$x-3 = x-\sqrt{x/\overline{.x}}$ (trouvé par ced…)
$9 = \sqrt{x*x}/\overline{.x}$ (bravo ced !)
$2x = x+\sqrt{x*x}$ (encore ced !)
$3 = \sqrt{\sqrt{x*x}/\overline{.x}}$ (bien vu Danakh)

Voici le tableau indiquant les heures que je suis parvenu les commentateurs et moi-même avons pu définir avec trois et uniquement trois utilisations de chaque chiffre. Les lettres entre parenthèses rapportent aux recettes ci-dessus et les formules sont les solutions “hors-recettes” que j’ai trouvées :

x/heure	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)
2	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)
3	(g)	(e)	(d)	(c)	(m)	(h)	(m)	(m)	$\sqrt{9}+9-9$
4	(i)	(l)	(e)	(d)	(c)	$\sqrt{66}\overline{.6}$	(j)	$8-\sqrt{8+8}$	$\sqrt{9}+9/9$
5	$\sqrt{1/\overline{.1}}! -1$	(i)	$3!-3/3$	(e)	(d)	(c)		(j)	$\sqrt{9}!-9/9$
6	$(1+1+1)!$	(g)	$3!+3-3$	$(4-4/4)!$	(e)	(d)	(c)	$8-\sqrt{\sqrt{8+8}}$	(j)
7	(h)	$3!+3/3$	$(4!+4)/4$		(e)	(d)	(c)	$9-\sqrt{9}+\overline{.9}$
8	(h)	$222$	$(3!/3)^3$	$4!-4*4$	(i)	$(6+6)*\overline{.6}$	(e)	(d)	(c)
9	(k)	(k)	(g)	(k)	(k)	(k)	(k)	(e)	(d)
10	$11-1$			$4+4+\sqrt{4}$	(l)	$6+6*\overline{.6}$	(i)	$8+\sqrt{\sqrt{8+8}}$	(e)
11	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)
12	$11+1$	$(2+2)!/2$	$3*3+3$	(g)	$5!/(5+5)$	(l)		$8+\sqrt{8+8}$	$9+9/\sqrt{9}$

Grâce aux contributions de géniaux et persévérants commentateurs, de nombreuses cellules ont pu être remplies:

En remplaçant un seul chiffre par deux grâce à $x = \sqrt{x*x}$ comme remarqué par ced, on peut remplir la ligne 9 et plusieurs autres cases en utilisant trois répétitions de x au lieu de deux. Et Danakh a complété la ligne du 3 en ajoutant une racine…

Donc à part le cadran du 9 les seuls autres cadrans possibles avec 3 répétitions sont:

le cadran du 4. El Jj avait d’ailleurs il y a longtemps.
ceux du 1 et du 6, obtenus grâce à la sagacité de Danakh. Bravo² !
celui du 8, brillamment terminé par Groug grâce à un de plus. Bravo !

En autorisant quatre répétitions, on peut:

remplir les lignes 8 et 10 grâce aux recettes $8 = x/\overline{.x} - x/x$ et $10 = x/\overline{.x} + x/x$, ce qui complète le cadran du 2 et celui du 3
et celui du 5 avec 7 = 5+(5+5)/5

Il faut quand même qu’on vous laisse un os à ronger… Combien de répétitions faut-il pour le cadran du 7 ?

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

La ChemCam de Curiosity

Mon, 26 May 2014 00:00:00 +0000

Vu la photo ci-dessous dans un consacré au . C’est juste un forage sur Mars… Mais qu’est-ce donc que cette ligne de points noirs ? D’après la légende, ils ont été faits par un “rock-zapping laser”… Le mystère s’épaississait, il fallait que je cherche, que je sache.

trou foré sur Mars par le robot Curiosity et, dans le trou, une ligne de cicatrices produit par son "rock-zapping laser". ∅ trou 16 mm environ (détail d’une image NASA, cliquer pour l’image complète)

En fait il s’agit de traces de mesures faites par la , un dispositif digne d’un Maître Jedi : un laser vaporise la matière, et un spectromètre analyse la lumière émise par le plasma pour en déterminer les constituants. Ca s’appelle ou “LIBS” en anglais.

Vois-tu, jeune padawan, d’après la couleur, cette porte est en titane-béryllium…

C’est même plus fort qu’un Maître Jedi, car la ChemCam fonctionne jusqu’à 9 mètres de distance ! Et en utilisant une série de courtes impulsions, elle peut commencer par “nettoyer” la surface à analyser de la poussière ou de l’oxydation de surface pour atteindre la roche proprement dite.

Concrètement, la partie optique de la ChemCam se trouve dans le mât qui domine le robot, juste à côté de la caméra “ ” qui lui sert de viseur, alors que les spectromètres sont dans le corps du robot :

Diagramme bloc de l’instrument ChemCam. Credit: ChemCam/LANL/IRAP/CNES

La ChemCam a été en partie conçue et réalisée par des équipes françaises (bravo les voisins, cocorico! ) notamment le laser qui a été développé par Thalès. Ce laser produit des impulsions très courtes de 8 nanosecondes environ, et d’une énergie de 30 milliJoule seulement . C’est très très faible. Mais 30

\[mJ\]

/ 8

\[ns\]

ça fait dans les 3.75 MW de puissance ! ( J’ai pour être sur …) Comme il faut environ 1GW/cm² pour créer le plasma de roche, le “rock-zapping” laser ne zappe qu’un tiers de mm² environ, mais ça suffit pour le spectromètre.

(ajout du 27.5.14) En 8 nanosecondes, la lumière ne parcourt que 2.4 mètres ! Le laser est déjà “éteint” lorsque la lumière atteint un rocher à 8m de Curiosity. L’impulsion ressemble donc plus à un tir de pistolet laser qu’à un coup de sabre.

La ChemCam fonctionne très bien, elle a vaporisé son 100'000ème morceau de roche lunaire martienne (!) en novembre 2013 dont je ne sais pas combien dans des trous perçés par la Comme l’indique Sylvestre Maurice du CNES de l’ , un des concepteurs de la ChemCam , ça permet de faire des statistiques plutôt que de se satisfaire de quelques mesures ponctuelles.

Voilà, ma curiosité est satisfaite pour quelques heures…

Références:

" ", 2011, le Figaro
S. Maurice et al. “The ChemCam Instrument Suite on the Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Science Objectives and Mast Unit Description” , 2012, Space Science Reviews, Volume 170, Issue 1-4, pp 95-166 \[[pdf](https://www.researchgate.net/profile/David_Baratoux/publication/257664696_The_ChemCam_Instrument_Suite_on_the_Mars_Science_Laboratory_%28MSL%29_Rover_Science_Objectives_and_Mast_Unit_Description/file/50463526ee47fa6a2b.pdf)\]61 pages avec la description très complète!
" ", novembre 2013, Thalès
interview de Sylvestre Maurice de l’IRAP

Bure, plongée dans l'éternité

Sat, 24 May 2014 00:00:00 +0000

Avec quelques autres membres du C@fé des Sciences, j’ai été invité par l’ à visiter leur . Ils y étudient et préparent le site “ ” pour le stockage des déchets nucléaires français, en particulier les . Par “vie longue”, comprenez “mortels pendant environ un million d’années” …

et . Pour ma part je me suis intéressé à la composition et à l’évolution de la radioactivité des déchets HAVL au cours de ce long temps. Mais avant de d’en parler, je commence par vous recommander vivement le documentaire “ ” dont voici le lancement :

Ce film traite de la sécurité d’un tel dépôt, en l’occurrence celui d’Onkalo en Finlande. Il aborde notamment de l’intéressante question de savoir comment signaler ces dépôts pour les prochaines générations, ou s’il faut au contraire effacer toute trace de leur existence.

Un passage mentionne une conviction des géologues que nous avons aussi entendue à Bure : il y aura une glaciation, voire plusieurs pendant la période concernée. Les constructions et les sociétés humaines seront détruites et reconstruites plusieurs fois. Mais en géologie, un million d’années est une période relativement courte sur laquelle on peut faire des prédictions fiables.

A la surface, l’horloge tourne très vite, alors que dans le rocher, elle tourne très très lentement (“Into Eternity”, 20:00)

Ce que j’ai réalisé en visitant l’ANDRA, c’est que l’ambition n’est pas de “construire” quelque chose qui durera un million d’années. Les spécialistes le savent autant que nous : le béton s’effritera, l’acier inoxydable se corrodera et les galeries s’effondreront bien avant. Ce qu’ils pensent faire, c’est insérer une couche géologique artificielle au milieu d’une autre naturelle, soigneusement choisie pour sa stabilité.

Pourquoi ces foutus déchets ont-ils besoin d’un million d’années de repos ? Pourquoi n’arrive-t-on pas à les éliminer plus vite, plus activement voire plus utilement ?

Dans un réacteur nucléaire, chaque atome d’Uranium bombardé par un neutron fissionne en deux, parfois trois nouveaux atomes et en expulsant quelques neutrons qui vont perpétuer la . Les morceaux d’atomes d’Uranium cassés sont appelés “ ”, et il peuvent être à peu près n’importe quoi, mais en gros:

71% sont stables ou forment des atomes stables en moins de 10 ans
11,8% ont des de plus de 100 milliards d’années, donc peuvent être considérés comme stables
6,8% ont des périodes entre 10 et 100 ans. Ce sont essentiellement le et le bien connus à Tchernobyl et Fukushima, ainsi que le , qui est un , donc pas facile à traiter chimiquement. La période du césium 137 étant de 30,15 ans et celle du strontium 90 de 28,79 ans, on a défini les comme étant ceux dont la période est supérieure à 31 ans, comme ça ces trois isotopes n’ont légalement pas à être stockés sous terre… (je n’ai pas trouvé comment ils sont traités. Sont-ils intégrés aux déchets HA-VL et décroissent-ils en surface ?)
Enfin, les 10.4% restants sont constitués de 7 isotopes qui constituent une bonne partie des déchets HA-VL :
- 3,45 % de , d’une demi-vie de 2,3 millions d’années
- 3,06 % de , d’une demi-vie de 1,53 million d’années
- 3,06 % aussi de d’une demi-vie de 211'100 ans
- 0,64 % d’ , demi-vie de 15,7 millions d’années
- 0,09 % de , demi-vie de 6,5 millions d’années
- 0,03 % d’ , demi-vie de 100'000 ans.
- 0,025 % de , d’une demi-vie de 280 000 anstous ces isotopes se désintègrent par , en émettant des électrons.

A part les produits de fission, une centrale nucléaire fabrique des “ ”. En gros il s’agit des atomes d’uranium 238 qui n’ont pas éclaté en capturant un neutron mais se sont transformés en autre chose, principalement du plutonium 240 (6 500 ans) et du (24 000 ans), mais aussi de l’ 242 et 243, du 245, 246 et 250, du 249 et 251, etc. produits selon ce graphique:

production d’actinides par captures de neutrons dans un réacteur © IN2P3

Ces isotopes ont de longues durées de vie, sont fissiles ou fertiles, et décroissent par ou : on doit les stocker comme déchets HA-VL aussi. “Heureusement”, le plutonium est apprécié par AREVA pour son ainsi que par les militaires, donc le volume des 7 isotopes de produits de fission n’est augmenté que de 3% environ par les 8 isotopes d’actinides mineurs.

Entre parenthèses, un des intérêts de la est qu’elle ne produit pas beaucoup moins ces actinides.

Tout ce qui précède est résumé dans le dessins ci-dessous :

Transformation du combustible dans un réacteur à neutrons thermiques (image : Wikipédia)

A l’ , le combustible irradié est dissous par des acides et séparé par le procédé . Le 95% d’uranium non fissionné est recyclé dans de nouvelles barres de combustible, le presque 1% de plutonium est utilisé “quelque part”, et les 4% qui restent constituent les déchets HA-VL. Ca ne représente “que” 120 m³/an pour les 58 réacteurs français. Un cube de 5m de côté….

Mais tellement radioactif qu’on ne peut pas en faire un cube de 5m de côté. Ces déchets sortent de PUREX sous forme d’une poudre qui est diluée dans du verre coulé dans des conteneurs en acier inoxydable. Chacun de ces “colis” contient environ 50 kg de déchets, 350 kilos de verre et 90 kg d’acier inox, pour une masse totale de 490 kg , . Hop tout d’un coup le volume décuple et on se retrouve avec 1200 m³/an de “colis”.

A terme, à la fin de la vie des réacteurs nucléaires actuels et si on n’en construit pas de nouveaux, environ 60'000 colis français devront être stockés à Bure.

Pendant les premières années, la radioactivité des colis est telle qu’ils chauffent avec une puissance de l’ordre de 2500 W chacun. On ne pourra les stocker sous terre que lorsqu’ils ne chaufferont plus qu’à 500 W, environ 40 ans plus tard. En attendant ils sont entreposés à la Hague dans des “puits ventilés” à l’air, sous un plancher où on peut se promener . Etonnant. Et d’après le schéma avec la cheminée, ils n’ont même pas l’air de récupérer les mégawatts de chaleur dégagée. Pas écolo pour deux sous, ça..

Finalement, la décroissance de la radiotoxicité au cours des millénaires de ces déchets devrait ressembler à ceci :

décroissance de la radiotoxicité (en Sievert) des déchets produits à partir d’une tonne d’uranium naturel. Notez l’échelle log/log… . Source : wikipédia

La ligne verte représente le niveau de radioactivité dans un mine d’uranium. On considère que si on est en dessous, c’est “safe”. On voit que la courbe noire des produits de fission descend en quelques siècles en dessous grâce aux courtes vies du et du , puis fait un plus long palier à cause des isotopes à vie plus longue. Pour les “actinides mineurs” il faut compter dans les 10'000 ans. Et si un jour on renonce aux diverses applications du plutonium, il faudra faire un pari sur des millions d’années…

En écrivant cet article j’ai repensé à la et découvert la librairie Python . Ca m’a donné une idée (de plus) pour un projet (de plus) dont je vous parlerai une fois (de plus), peut-être…

Les gens qui travaillent ici attrapent une sorte de “maladie scientifique” : ils ont un devoir, une tâche à accomplir. - Je crois que je ne comprends pas bien … - Non en fait, je crois que personne ne le comprend. (“Into Eternity”, 52:30)

(ajout/modif du 27.5.2014) Je découvre à l’instant qu’il existe un film intitulé “ consacré au même sujet, quoique avec une optique assez différente puisqu’il traite de la maison des opposants au projet Cigéo. Le titre initial de mon article n’était en rien une allusion à ce film, je me suis plutôt inspiré de “Into Eternity”, mais pour éviter tout quiproquo je modifie le titre de mon article en “Bure, plongée dans l’éternité.”

Références:

Etienne Vernaz, “ ", CEA-VALRHO ( Marcoule )
" ” sur laradioactivité.com
" ", 2012, Andra
" " sur laradioactivité.com
" " UARGA (site des retraités du groupe AREVA)

L'espace infini entre les mots

Sun, 18 May 2014 00:00:00 +0000

Bon, ça fait juste trop longtemps que je fais toutes sortes de choses passionnantes au lieu d’avancer sur les 4 ou 5 brouillons d’articles pour ce blog… Alors je vous livre en vitesse une traduction du dernier article du blog Coding Horror, intitulé “ ” . Je le trouve excellent (l’article, et le blog) :

La performance des ordinateurs est une sorte de Vous êtes toujours en train d’attendre l’une de ces 4 choses:

Disque
Processeur
Mémoire
Réseau

Mais laquelle ? Et combien de temps faudra-t’il attendre ? Et que faire pendant que vous attendez ?

Avez-vous vu le film ? Si non, vous devriez. Il est bien. L’une de mes scènes préférée est quand l’ décrit comme il devient difficile de communiquer avec les humains :

C’est comme si je lisais un livre… c’est un livre que j’aime profondément, mais je le lis si lentement, maintenant. les mots sont loin les uns des autres, l’espace entre les mots est presque infini. je peux toujours vous ressentir… et les mots de notre histoire … mais cet dans cet espace sans fin entre les mots que je me trouve maintenant.. C’est un endroit qui n’est pas dans le monde physique. C’est là où se trouve tout ce dont j’ignorais l’existence. je vous aime tant. Mais c’est là que je suis désormais. Et c’est ce que je suis désormais. Et j’ai besoin que vous me laissiez partir. Même si je le voulais, je ne peux plus vivre votre livre plus longtemps.

J’ai de sérieuses réserves sur l’environnement de travail décrit dans “Her”, où tout le monde passe toute ses journées à murmurer frénétiquement à son ordinateur, mais il y a une très profonde vérité dans cette scène clé. C’est que l’espace infini “entre” ce que nous autres humains ressentons comme le temps est l’ “endroit” où les ordinateurs passent tout leur temps. C’est une échelle de temps totalement différente.

Dans le livre “Systems Performance: Enterprise and the Cloud” se trouve une table qui illustre très bien l’énorme différence entre ces différences de temps. Ramenons tout à l’échelle de la seconde:

1 cycle	0.3	1 s
accès au [cache]( émoire_cache) L1	0.9 ns	3 s
accès au cache L2	2.8 ns	9 s
accès au cache L3	12.9 ns	43 s
accès à la	120 ns	6 min
entrée/sortie à un disque [SSD]( )	50-150 μs	2-6 jours
entrée/sortie à un	1-10 ms	1-12 mois
Internet: San Francisco - New-York	40 ms	4 ans
Internet: San Francisco - Angleterre	81 ms	8 ans
Internet: San Francisco - Angleterre	183 ms	19 ans
[Reboot]( ) d’un OS [virtualisé]( )	4 s	423 ans
time-out d’une commande	30 s	3000 ans
Reboot d’un ordinateur virtualisé	40 s	4000 ans
Reboot d’un ordinateur physique	5 m	32 millénaires

Les temps “internet” ci-dessus sont quelque peu optimistes. Si vous consultez , le temps de San Francisco à New-York est plutôt autour de 70ms. Je vais donc doubler les valeurs internet de ce tableau.

La est une chose, mais il faut aussi considérer .

A ce propos, le grand , avait une . Si on ramène ces temps à des distances où se trouvent les données à accéder, alors un accès à un disque est équivalent à chercher des données sur Pluton.

il se référait probablement aux traditionnels disques rotatifs rouillants, alors ajustons ces points extrêmes à la situation d’aujourd’hui :

Distance à Pluton : 7.5 milliard de kilomètres.
Meilleure performance d’un disque rotatif ( ) par rapport au meilleur disque SSD PCI Express ( ). C’est 10x mieux
Nouvelle distance : 750 millions de kilomètres
Distance à Jupiter : 750 millions de kilomètres

Donc, au lieu d’aller jusqu’à Pluton pour chercher nos données en 1999, aujourd’hui nous n’avons plus besoin que d’aller jusqu’à Jupiter.

Ceci pour la performance des disques en une décennie. Et quelle est laccélération des processeurs, de la mémoire et des réseaux dans ce même temps ? Est-ce qu’une amélioration d’un facteur 10 ou 100 fait vraiment une différence dans ce grand espace infini de temps dans lequel les ordinateurs travaillent ?

Pour les ordinateurs, nous autres humains vivons dans une échelle de temps totalement différente, presque un . Ce qui déforme notre perception. Plus les ordinateurs vont vite, plus cette disparité de temps s’accroît.

Références:

Jeff Atwood, “ ”, 2014, Coding Horror
Brendan Gregg (2013). Systems Performance: Enterprise and the Cloud. Prenctice-Hall.
Jim Gray, “ ”, 1999,

Les requins sont-ils attirés par le sang ?

Sat, 19 Apr 2014 00:00:00 +0000

Dans le (d’avril ou pas), une majorité des participants a répondu “vrai” à la question 6: “Les requins sont attirés par une goutte de sang humain à des kilomètres”. Or la réponse, ou plutôt ma réponse puisque c’est moi qui ai proposé cette question, était “Poisson d’Avril : les requins détectent bien le sang de poisson, mais très mal le sang humain. Voici extraite de l’émission des qui le prouve.”

Certains ne sont pas satisfaits par cette réponse, et trouvent à raison que la démonstration des MythBusters n’est pas suffisamment scientifique. Alors j’ai un peu approfondi les références plus scientifiques que j’avais trouvé pour étayer la réponse, et voici l’état des connaissances sur ce sujet.

Selon certaines études, le sens de l’odorat des requins semble effectivement très développé :

La sensibilité olfactive des requins en général est presque légendaire, favorisé par d’innombrables histoires stupéfiantes de ces prédateurs suivant une traînée de sang de 400 mètres ou plus à sa source. Les tests en laboratoire de l’acuité olfactive des requins ont révélé que ces anecdotes font pâle figure en comparaison de la réalité soigneusement mesurée. Des expériences sur des lamelles olfactives isolées de certaines raies ( famille Rajidae) ont montré des seuils de réaction étonnamment faibles à des stimuli chimiques: elles répondent à des concentrations aussi faibles que 10-14 moles par litre d’eau pour des acides aminés comme la , soit environ 1 molécule de sérine pour 1015 molécules d’eau. En termes de volume relatif, c’est comparable à la détection d’une balle de golf dans le Loch Ness .

Ceci correspond approximativement à l’histoire populaire de la goutte de sang dans une piscine olympique, qui date probablement des premières études anatomiques sur les “nares” des requins dans les années 1910 , époque où on bouchait les nares des requins pour mesurer leur capacité à retrouver une proie .

Des mesures effectuées récemment par electro-olfactogramme sur des animaux vivants ont montré que les requins ne réagissent en réalité qu’à des concentrations beaucoup plus élevées d’acides aminés, de l’ordre de 10-9 à 10-7 moles par litre, ce qui correspond environ à leur présence normale dans l’eau de mer. Les mêmes chercheurs ont montré que d’autres poissons comme les thons ont une sensibilité de l’odorat tout aussi élevée . Ils relèvent en outre que l’odorat ne sert pas uniquement à détecter des proies, mais aussi pour trouver des partenaires sexuels et aide probablement à se localiser dans l’océan grâce aux odeurs transportées par les courants.

On en arrive à un point important : les odeurs sont principalement transportées par les courants. La dans l’eau est trop lente et il faudrait des quantités de sang trop importantes pour créer un gradient de concentration suffisant sur des centaines de mètres pour qu’un requin puisse remonter à la source. Il faut qu’un courant transporte le sang de la source aux “nares” du requin assez vite pour que le sang ne se dilue pas trop. Au pif, je dirais que si vous saignez assez dans un courant de 4 km/h pour qu’un requin vous sente à 1km (donc 15 minutes plus tard), vous allez probablement mourir d’hémorragie avant d’être croqué…

Jusqu’ici aucune expérience scientifique n’a vérifié ceci en pleine mer, mais j’ai trouvé un témoignage plein de bon sens sur le blog d’une entreprise sud-africaine qui propose de voir des de près :

Est il vrai que les Grands Blancs peuvent sentir une goutte de sang humain à 100 km? En tant qu’opérateurs de plongées en cages, nous aimerions que ce soit vrai! Si c’était le cas nous pourrions économiser beaucoup d’argent en n’achetant plus d’appâts (“chum”?) mais ce n’est simplement pas vrai. Nous appâtons les requins blancs avec de l’huile de poisson très concentrée. Même avec cette puissante mixture, si la tache d’huile ne va pas dans la bonne direction, celle où les requins se regroupent, vous ne verrez aucun requin.

L’équipe de la a suivi des requins blancs dans ces zones et a découvert que si les requins ne sont pas proches de la tache d’huile, ils n’approchent pas du bateau. Ils ont aussi trouvé des requins qui n’ont pas réagi du tout en traversant la tache d’huile. Donc même dans une baie pleine de requins, si le courant ne va pas dans la bonne direction, vous attendrez longtemps avant d’en voir un!

A ce propos je me rappelle avoir vu un reportage expliquant que la que l’on constate parfois lors de plongées organisées ne correspond pas à un comportement naturel. En conditions normales, il n’y a jamais de poisson haché menu et saignant abondamment, ou alors il est déjà à moitié dans la gueule d’un prédateur. En inondant l’eau d’appâts dégoulinants de jus, les requins ont probablement l’odorat complètement saturé et se sentent aussi à l’aise que vous dans une manif gazée aux lacrymogènes…

Donc je maintiens : la réponse à “Les requins sont attirés par une goutte de sang humain à des kilomètres” est “poisson d’avril”, ou plutôt “mythe hollywoodien à oublier” .

Références

" " sur ReefQuest Centre for Shark Research
Sheldon, R. E. , “The reactions of the dogfish to chemical stimuli”, 1909 J. Comp. Neurol. Psychol. 19, 273-311
Parker, G. H. “The directive influence of the sense of smell in the dogfish”, 1913, In Bulletin of the United States Bureau of Fisheries, Vol. 33 (ed.Smith, H. M., Commissioner), pp. 63-68. \[[pdf](http://fishbull.noaa.gov/33-1/parker.pdf)\]
and S. M. Kajiura, “Olfactory morphology and physiology of elasmobranchs” J. Exp. Biol., vol. 213, no. Pt 20, pp. 3449–56, Oct. 2010. \[[pdf](http://www.science.fau.edu/sharklab/pdfs/mk10b.pdf)\]
" ", 2012, SharkWatch SA Blog
Devin Powell, “ ”, 2010 sur Inside Science

Mes 10 livres préférés (#MyTopTenBooks)

Fri, 18 Apr 2014 00:00:00 +0000

Découvert une chaîne d’articles sur nos 10 bouquins préférés, alors voici une sélection .

Cent ans de solitude

Au moment où j’hésitais à ne mentionner que des livres en rapport avec la science, j’apprends le décès de , auteur de mon roman “littéraire” préféré. Si je ne devais sauver qu’un seul livre d’un naufrage sur une île déserte, ce serait celui-là.

La Disparition

Avant qu’nous nous rapportions aux bouquins du savoir, citons ici un fracassant opus du à un gars d’ , qui parvint à ourdir un roman total sans utilisation d’un attribut scriptural pourtant primordial. Il “ , qui abasourdira d’autant plus l’humain qu’il fut tâtonnant à accomplir trois rangs manuscrits approchants. (pas mal, non ?)

Patience dans l’azur

L’autre moitié de mes bouquins préférés est chez des amis qui ne me les ont pas rendus. Je leur pardonne seulement s’ils les ont prêtés plus loin…

Ces jours qui te semblent vides Et perdus pour l’univers Ont des racines avides Qui travaillent les déserts
\[...\]
Patient, patience, Patience dans l’azur! Chaque atome de silence Est la chance d’un fruit mûr!

(Paul Valéry)

“Patience dans l’azur” est le titre de ce poème de Paul Valéry, et celui du livre qui m’a révélé que l’Univers est une fabrique de complexité. Les particules forment des atomes selon certaines lois, les atomes forment des molécules selon d’autres, les molécules constituent parfois des être vivants en suivant encore des lois différentes, les êtres vivants forment des sociétés, avec leurs propres lois. Avec ce livre et les suivants m’a converti au .

Les puissances de dix

L’univers, c’est noir. C’est ce que j’ai découvert grâce à ce livre de photographies et de dessins tirés d’un . Il n’y a qu’à notre échelle que la réalité semble quelque peu “solide”. Le cosmos est grand, très très grand, mais il y a aussi .

Astronomie Populaire

Un livre d’astronomie réédité depuis plus d’un siècle ! Mes parents m’ont offert un exemplaire de l’édition de 1908, doré sur tranche, magnifique. le dédie “respectueusement aux génies immortels Copernic, Galilée, Kepler, Newton, qui ont ouvert à l’humanité les routes de l’infini.”

Ce livre respire l’optimisme d’une époque où tout devenait possible, où l’on n’hésitait pas à pas à passer des mois à calculer des orbites de planètes à la main, armé d’une simple table de logarithmes. Mais les scientifiques de l’époque étaient cependant bien conscients des limites de leurs connaissances et des défis posés à leurs successeurs. Mes passages préférés sont ceux où Camille Flammarion s’interroge longuement sur trois grands mystères de l’époque:

la source d’énergie du Soleil
la
la nature des galaxies, qu’on ne distinguait pas clairement des nébuleuses à l’époque

J’ignore si l’édition moderne ajoute les réponses du XXème siècle à ces questions. Ce serait presque dommage.

Gödel, Escher, Bach : les Brins d’une Guirlande Eternelle

Achille et la Tortue se promènent dans les oeuvres picturales d’‘Escher et musicales de Bach pour une fantastique initiation à la logique et aux systèmes formels, spécialement la récursivité et l’auto-référence, pour aboutir en beauté au , un des résultats scientifiques les plus importants du XXème siècle dont la portée se fera sans doute sentir 100 ans plus tard : maintenant.

Est-ce un livre scientifique ou un roman ? Je dirais les deux à la fois. Donc j’ai lu ce livre deux fois, une fois en français et une fois en anglais. En réalité c’était plutôt car certains passages basés sur des jeux de mots ou de lettres me paraissaient intraduisibles. a lui-même ré-écrit ces passages dans les deux langues ! Un sacré bonhomme.

Les nouveaux pouvoirs

est l’une des rares personnes à avoir compris et anticipé les énormes changements de société induits par l’accès à l’information, dés les années 1970. “Le choc du futur” m’avait permis de d’admirer la faculté d’adaptation de ma grand-mère à un monde qui avait totalement changé depuis son enfance, “Les nouveaux pouvoirs” me permet d’espérer faire de même.

Comment construire une machine à explorer le temps

Ce livre étonnant est l’un de ceux que j’apprécie pour le vertige qu’il provoque en ouvrant à la science des horizons (potentiels) que l’on croit du domaine de la science-fiction. La par n’existera probablement jamais, du moins pas avant quelques millénaires, mais ce livre est un must pour ceux que intéresse.

Les Robots

Les merveilleuses nouvelles d’ consacrées aux robots m’ont enchanté, et ses m’ont profondément marqué : comment la combinaison de si peu de règles aussi simples peuvent-elles aboutir à autant de paradoxes et d’instabilités ? “Les Robots” ont certainement influencé mon orientation professionnelle en me montrant que la recherche de l’équilibre entre des forces diverses est un art difficile, donc intéressant.

La guerre éternelle

Une BD relativiste, fantastique transposition de la guerre du Vietnam vécue par les auteurs dans le monde de la S.-F. Aucun rapport apparent, mais Marvano et Haldeman traduisent magnifiquement le mal-être des “héros” de retour d’un combat oublié dans une société qui ne les comprend plus, et vice-versa. Magnifique.

Toutes les références:

Gabriel García Márquez Cent Ans De Solitude. Editions du Seuil.
Georges Perec (1994). La Disparition. Gallimard.
Hubert Reeves (1981). Patience dans l'azur: l'évolution cosmique. Seuil.
P. Morrisson (1998). Les puissances de dix: les ordres de grandeur dans l'univers. Pour la Science.
Camille Flammarion (2002). Astronomie populaire. Flammarion.
Douglas R. Hofstadter (2000). Gödel, Escher, Bach. Les Brins d'une Guirlande Eternelle. Dunod.
Alvin Toffler (1991). Les nouveaux pouvoirs. Fayard.
Paul Davies (2007). Comment construire une machine à explorer le temps ?. EDP Sciences.
Isaac Asimov (1998). Les Robots. Editions J'ai Lu.
Joe Haldeman (2009). La Guerre éternelle, suivi de Libre à jamais: Intégrale complète. Dargaud.

Bits en vrac

Wed, 09 Apr 2014 00:00:00 +0000

Quelques découvertes informatiques en vrac

Les formulaires Google Drive

Le m’a permis d’expérimenter la puissance et la facilité d’utilisation des . C’est simplement génial :

dans , on crée un document de type formulaire
on se retrouve dans un éditeur permettant de composer le formulaire. On peut définir le type de chaque champ : texte, choix multiple, cases à cocher, échelle d’évaluation, tout y est. On peut ajouter des règles de validation et des actions à effectuer en fonction des réponses

Editeur de Formulaire Google Drive
En cliquant le bouton “afficher le formulaire en ligne” on peut voir à quoi ça ressemble pour les utilisateurs et même tester le système, car la collecte des réponses est immédiate : rien à faire de particulier !
Lorsque le formulaire est prêt, il suffit d’envoyer le lien disponible par “Envoyer le formulaire” à des personnes choisies, ou d’intégrer la page sur un site web dans un . Plusieurs blogs du C@fé des sciences l’ont même fait simultanément sans aucun problème car le formulaire n’existe en réalité (virtuelle…) que chez Google.
Les réponses sont automatiquement collectées dans un document “tableur” sur Google Drive : une ligne est créée pour chaque formulaire rempli, chaque colonne correspondant à un champ. Notez la colonne “horodateur” remplie automatiquement, bien utile.

Table des résultats

Ce que j’ai trouvé assez impressionnant est que l’on peut modifier le tableau sans perturber les votes suivants. Apparemment chaque champ du formulaire est attaché à une colonne par un lien invisible, mais solide : même si on ajoute ou déplace des colonnes, les réponses suivantes restent cohérentes avec les réponses précédentes. Pour le quiz, j’ai ajouté la ligne 2 avec les bonnes réponses ainsi que la colonne D Score. Notez au passage la géniale formule qui compte le nombre de réponses correctes avec et sumproduct. Elle n’est pas de moi, et il parait qu’elle est possible aussi en Excel…
résumé des réponses

Une petite dernière pour la route : dans le menu “Formulaire” on peut “afficher le résumé des réponses” qui présente les résultats sous une forme graphique qui peut être bien utile.

Les formulaires Google Drive permettent de réaliser facilement des sondages, quiz et concours divers avec toute la puissance et la sécurité (…) de l’infrastructure Google. Ca fait déjà des dans le C@fé …

Curation V.3.0‎

Rien à faire, il n’y a toujours pas mieux pour suivre les sites intéressants que les . J’ai longtemps utilisé avec lequel j’ai commencé à faire de la . En effet, en cochant simplement les articles que je trouvais intéressants, Google Reader les agrégeait dans un flux RSS “de sortie” que je pouvais publier sur .

Puis Google a annoncé la fermeture de Reader (toujours incompréhensible pour moi) et j’ai utilisé . C’était une bonne idée : Scoop.it permet d’agréger non seulement des flux RSS, mais aussi des tweets, le contenu de pages Facebook et de recherches Google. On peut créer ainsi plusieurs “topics” thématiques, et de jolis widgets comme celui ci-contre à droite. Mais le point fort de Scoop.it, c’est ses possibilités de partage : chaque contenu “scoopé” peut être partagé automatiquement sur Twitter, Facebook, Gogle+ et Tumblr, entre autres.

Scoop.it, c’est vraiment bien, mais … il y a un problème rédhibitoire : les liens du contenu partagé sont modifiés pour conduire les visiteurs sur la page Scoop.it du topic, et pas directement vers l’article original. Ceci a trois conséquences que je trouve gênantes:

La première n’est pas trop grave : les lecteurs doivent cliquer deux fois pour arriver à l’article qui les intéresse, une fois sur la page où ils voient le contenu partagé, puis une seconde fois sur la page Scoop.it.
La seconde fausse les analyses de trafic, qui semble provenir de Scoop.it plutôt que du site de partage. Ainsi par exemple mon site a accueilli plus de 2000 visiteurs passés par Scoop.it en un an sans qu’il me soit possible de déterminer où ces 2000 personnes ont initialement découvert l’article qui les intéressait.
La troisième touche le droit d’auteur : les outils de partage qui changent les liens diffusent le contenu d’autrui en coupant le lien vers la source, qui est parfois le seul élément identifiant l’auteur. Je me suis soudain aperçu que “rebloguait” automatiquement les articles que je trouvais intéressants, parfois en me les attribuant implicitement puisqu’il n’y avait plus de mention du site original.

Je me suis donc mis en chasse de nouveaux outils de curation, et après quelques essais j’ai choisi le “trio de la curation V.3” :

comme agrégateur de flux. Il offre grosso-modo les fonctionnalités de Google Reader, une , plus une (en fait un plugin d’un agrégateur plus général). Chaque jours je parcours une centaine d’articles en sautant d’un à l’autre en pressant la touche \[j\], et si je le trouve intéressant je le lis et je presse \[s\]comme “star”. Ca le marque comme favori et l’ajoute à mon .
Je pourrais utiliser directement CommaFeed pour partager le contenu sur Facebook, Twitter, Google+ et autres (mais pas Tumblr). Mais surtout, il me faudrait le faire manuellement : 6 ou 8 clicks de plus, c’est trop. Alors j’ai utilisé , un service qui permet d’automatiser des tâches internet en créant des “recettes” de la forme If This Then That . J’ai ainsi créé des “recettes” qui partagent automatiquement le contenu de mon flux de sortie vers mes pages Facebook, Google+, App.net et Tumblr. Automatiquement. Rien d’autre à faire :-) (Pour Twitter j’hésite encore…)
Et j’utilise toujours Scoop.it pour atteindre les utilisateurs de cette plateforme et profiter des beaux widgets, mais je n’utilise plus les outils de partage. En attendant qu’IFTTT permette de “scooper” automatiquement, j’utilise le flux de sortie comme unique source dans Scoop.it et je “scoope” à la main tout ce que j’ai préalablement sélectionné dans CommaFeed.

Tout ça ne me demande en définitive pas plus d’efforts que de tourner les pages d’un journal en papier, et je peux me concentrer sur la lecture tout en gardant une trace dont vous pouvez profiter où vous le souhaitez.

NetworkX

est une librairie Python permettant de représenter et traiter des problèmes de graphes. Je l’utilise professionnellement assez intensivement ces temps-ci pour un , mais l’autre jour il m’a permis de résoudre le du en quelques lignes seulement. En fait la plupart servent à lire le fichier des données, puis la partie intéressante tient en une seule ligne :

\[source lang="Python"\]

print G.size(weight=‘weight’) - minimum_spanning_tree(G, weight=‘weight’).size(weight=‘weight’)

\[/source\]

Fort non ? Hélas il me semble que peu de problèmes du Project Euler concernent les graphes, donc je ne vais pas pouvoir améliorer mon score rapidement …

2048

Cet article serait paru il y a trois jours si je n’étais pas tombé sur , le jeu addictif du moment. C’est un jeu tellement simple qu’il aurait du être inventé avant Pac-Man. Et on voit tout de suite comment faire : placer les puissances de 2 les unes à côté des autres pour former une chaîne croissante et propager ainsi les sommes pour arriver à former enfin, après 1024 coups au minimum, la tant convoitée pièce 2048. Il m’a fallu 3 jours. Enfin 3 soirs. 3 nuits…

A un certain moment j’en ai eu marre et voulu utiliser la bonne vieille méthode pour résoudre les problèmes compliqués : programmer. Mais Matt Overlan a été plus rapide et efficace : et est très instructif. Je crois que c’est la première fois de ma vie qu’un ordinateur m’apprend à résoudre un casse-tête plutôt que l’inverse. Peu après avoir observé le solveur parvenir au 2048, j’ai appris à dominer ma tentation d’additionner coûte que coûte les nombres les plus élevés et à conserver des lignes ou des colonnes de 4 cases “bloquées”, et j’ai gagné.

Après certains passent au voire au , mais je crois que je vais plutôt attaquer la version “ ” de Valentine. Un peu déroutant de prime abord, mais j’aime beaucoup l’idée un peu holiste qu’il y a là derrière… Bravo !

Poisson d'Avril, ou pas ?

Mon, 31 Mar 2014 00:00:00 +0000

Les vrais poissons sont parfois aussi étonnants que des Poissons d’Avril. Sauras-tu faire la différence ?

Les blogueurs du C@fé des Sciences ont réuni leurs forces pour te proposer ce quizz que nous espérons amusant et instructif. Les bonnes réponses seront publiées le 8 avril sur et il y aura des prix pour les meilleurs détecteurs de poissons d’avril.

( Le concours est , on ne peut plus jouer mais voici les questions pour mémoire)

1. On vient de trouver un Coelacanthe à 2900 m d’altitude en Suisse *

Vrai
Poisson d’Avril

2. Quel est ce drôle de poisson ? *

un poisson dont le crâne est transparent.
un Poisson d’Avril

Ca va le bocal ?

3. Le poisson d’argent est la preuve que les poissons descendent des insectes *

Vrai
Poisson d’Avril

4. Les poissons volants peuvent voler plus de 40 secondes à 70 km/h, sur une distance de plus de 400 mètres *

Vrai
Poisson d’Avril

5. Il existe des poissons qui vivent dans l’anus des concombres de mer *

Vrai
Poisson d’Avril

6. Les requins sont attirés par une goutte de sang humain à des kilomètres *

Vrai
Poisson d’Avril

7. Un poisson peut attraper et manger un oiseau en plein vol *

Vrai
Poisson d’Avril

8. Il y a des poissons qui vivent à 13000 mètres de profondeur *

Vrai
Poisson d’Avril

9. Ce poisson reste tellement immobile qu’on peut lui mettre du rouge à lèvres *

Vrai
Poisson d’Avril

Parce que je le vaux bien

10. Si un poisson remonte trop vite vers la surface, il peut exploser. *

Vrai
Poisson d’avril

11. Des poissons peuvent chanter si fort qu’ils empêchent des centaines de personnes de dormir. *

Vrai
Poisson d’avril

12. Les poissons mâles choisissent des amis laids pour paraître plus séduisants aux yeux des femelles. *

Vrai
Poisson d’avril

13. Il existe des poissons de plus de 15m de long *

Vrai
Poisson d’avril

14. La mémoire des poissons rouges (carassins) n’excède pas une minute. *

Vrai
Poisson d’avril

15. Certains poissons marchent et respirent sur la terre ferme *

Vrai
Poisson d’Avril

16. Le poisson dracula suce le sang de ses victimes *

Vrai
Poisson d’Avril

17. Les piranhas utilisent leurs cordes vocales pour aboyer *

Vrai
Poisson d’Avril

Ouah ! ouah !

18. Des crustacés peuvent remplacer la langue de certains poissons *

Vrai
Poisson d’Avril

19. Les dragons de mer existent *

Vrai
Poisson d’Avril

20. Les thons possèdent un 3ème oeil *

Vrai
Poisson d’Avril

21. La peau du poisson blob est plus dense que l’eau, c’est pourquoi il vit dans les fonds marins *

Vrai
Poisson d’Avril

Qu’est-ce qu’elle a ma gueule ?

22. Les murènes possèdent deux machoires *

Vrai
Poisson d’Avril

et toi, t’as combien de mâchoires ?

23. Le poisson lune laisse des oiseaux picorer les parasites sur sa peau *

Vrai
Poisson d’Avril

Poisson lune et homme poisson

24. On a récemment péché un requin ouvre boite *

Vrai
Poisson d’Avril

CineGlobe 2014 : films et hackathon

Wed, 26 Mar 2014 00:00:00 +0000

CineGlobe est un festival international du film “inspiré par la science” qui a lieu au Globe de la Science et de l’Innovation du CERN. La quatrième édition a eu lieu la semaine passée. Plus de 3000 spectateurs dont votre serviteur y ont découvert des courts métrages ainsi que des soirées spéciales dédiées au cinéma, à la danse ou à la technologie.

Les films suivants ont été primés cette année:

Prix du Jury dans la catégorie documentaire : “Devil In The Room”, – UK Il est disponible en ligne, et ci dessous. Assez spécial comme documentaire:
Prix du Jury dans la catégorie fiction : “SuperVenus”, – France . Vraiment excellent !
Prix Storyville pour l’excellence narrative : “Motorbike Midwife”, - UK Le
Prix spécial du Jury : “Why Do I Study Physics ?” de – USA
Prix du Public dans la catégorie documentaire: “The 1 Up Fever”, Silvia Dal Dosso – Germany . Ensuite lisez …
Prix du Public dans la catégorie fiction: “Diagnostic”, – France

Le festival a également un sur le thème “Story Matter” en collaboration avec le . En 5 jours seulement, des équipes combinant scientifiques, artistes et techniciens ont créé des applications multimédia assez spectaculaires:

Teamosaurus Rex a créé “ ”, un site sur la dualité matiére/antimatière avec une interface utilisateur assez surprenante (j’ai déjà vu ça, mais où …)
Team Swarm a réalisé “ ”, un site destiné à faire connaitre la , une de ces saletés rarissimes et par conséquent ignorées…
Team Entropy Bleu a présenté “ ”, une boite dans laquelle le sujet visionne une histoire composée en fonction de son état émotionnel mesuré par différents capteurs. Je n’ai juste pas compris pourquoi l’expérience ne s’adresse qu’à une seule personne à la fois…
Team 6 a réalisé “ ”, un site sur le thème de l’ . L’idée était de permettre aux internautes d’uploader des vidéos incitant Peter à sortir de sa bulle pour découvrir le monde au péril de sa vie, ou au contraire d’y rester par sécurité.
Team3 a présenté “A°”, un film sur l’antimatière avec des effets vidéo aussi “space” que le look de la designer du team. Je ne le trouve pas sur le web, dommage …
L’idée que j’ai trouvé la meilleure est celle du Team vHackSin. “ ” pourrait devenir, si quelqu’un le finit, un “serious game” pour smartphones sur la vaccination. L’idée est que l’application de chaque joueur transporte des “virus” qui infectent les applications des joueurs passant à proximité, à moins d’être vacciné:

Festival fort intéressant et créatif donc, à ne pas manquer l’année prochaine. D’ici là, à l’occasion du 60ème anniversaire du CERN en septembre, CineGlobe organise un sur le thème “inspiré par le CERN”. Vidéastes et créateurs inspirés, vous avez jusqu’au 31 juillet 2014 pour envoyer vos oeuvres, donc à vos caméras ! (HD)

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

Le carbone pyrolytique, c'est fantastique

Sat, 15 Mar 2014 00:00:00 +0000

Réseaux cristallins du carbone pyrolytique (a) et du graphite (b)

Découvert l’existence d’une forme de carbone méconnue : le . C’est un empilement de couches de moins régulier que dans le *.

Cependant le graphite n’est formé que de minuscules cristaux comme ceux qui partent en poudre au bout de votre mine de crayon, alors qu’on est capable de produire des plaques de carbone pyrolytique de quelques centimètres de côté.

Les propriétés de ce matériau sont vraiment étonnantes.

Commençons par la plus simple : sa est parmi les plus élevées qui soit, du moins dans le plan de défini par les couches de graphène. Et comme en plus le graphite résiste jusqu’à 3652°C, ça en fait un excellent matériau pour diffuser la chaleur, que ce soit dans des circuits électroniques ou des tuyères de missiles par exemple.

Carbone pyrolytique en lévitation sur des aimants permanents

Ensuite, il est : exposé à un champ magnétique, il en génère un opposé. C’est assez courant à basse température, mais le carbone pyrolytique est le matériau le plus fortement diamagnétique à température ambiante.

En fait il l’est tellement qu’il effectue une stable lorsqu’il est déposé sur un lit d’aimants permanents assez puissants.

Mais il y a plus fort encore : la lumière modifie la du carbone pyrolytique. Dit comme ça, ça n’en jette pas trop, mais combiné au diamagnétisme, ce phénomène crée une force dans le plan de clivage en direction du gradient d’intensité lumineuse.

En pratique, un morceau de carbone pyrolytique en lévitation magnétique glisse en direction d’un spot lumineux , :

Incroyable, non ? Comme dirait Marc “voilà une solution vraiment innovante, il n’y a plus qu’à trouver le problème correspondant.”

Note: * j’ai pas vraiment compris la différence des liaisons covalentes entre plans de graphène dans les deux structures, si quelqu’un peut aider …

Références:

Phillip Broadwith “ ”, 2013, Chemistry World
Kobayashi M, & Abe J (2012). Optical motion control of maglev graphite. Journal of the American Chemical Society, 134 (51), 20593-6 PMID:

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 \[[texte sur interstices](https://interstices.info/jcms/int_63417/du-reve-a-la-realite-des-preuves)\]

Nant de Drance

Thu, 16 Jan 2014 00:00:00 +0000

J’ai eu la chance de visiter récemment le chantier d’un très gros projet hydroélectrique, “ ", en Suisse, tout près de la frontière française entre Martigny et Chamonix. Depuis 2009, des équipes de mineurs s’y relaient jour et nuit pour creuser la montagne sous deux barrages existants, et le Vieux Emosson. Ambiance :

D’abord, un de Ø 9.47m a percé un tunnel de 5.6 km depuis la vallée, en montant selon une pente de 12% jusqu’à l’emplacement de la future centrale, 400m sous terre, ou plutôt sous roche, entre les deux barrages. Bientôt, une des plus grande cavernes artificielles du monde (190 x 40 x 54 m = 410'000 m³) accueillera 6 réversibles de 150 MW chacune pour faire du en exploitant la différence d’altitude entre les deux lacs artificiels:

Coupe schématique de l’installation. Cliquer pour la vue en plan

\[2\]

La caverne est pratiquement terminée. Elle a été creusée de haut en bas : d’abord la voûte a été entièrement creusée et bétonnée, puis le sol a été dynamité couche par couche. En fait on n’utilise plus les bons vieux bâtons de dynamite, mais une pâte presque liquide produite en mélangeant deux composants stockés séparément juste avant de les injecter dans les trous de mine avec un bête tuyau. Puis on recouvre la zone avec un tapis formé de déchets de pneus attachés les uns aux autres pour empêcher les projections de cailloux. Et on fait péter ça sans prévenir, en faisant littéralement léviter le groupe de visiteurs qui se trouve à l’autre bout de la caverne ! J’ai vécu quelques explosions mémorables, de ma période “chimie amusante” à celle dans l’artillerie helvétique, mais cette détonation dans cette caverne, c’est l’apothéose !

Fête de la Sainte Barbe dans la future caverne des turbines. (Photo ALPIQ sur flickr)	Couverture de la brochure \[1\] où l’on voit les deux barrages

Deux autres réalisations extraordinaires sont les deux puits verticaux de Ø 8m et de 425m de haut qui conduiront les 2x150 m³ d’eau par seconde aux turbines. Ils sont réalisés par la méthode du “ ” : on commence par forer un puits vertical de faible diamètre jusque dans la cavité inférieure, puis on fixe au tube de forage une sorte de fraise, et on tire le tout vers le haut en faisant tourner la fraise qui agrandit le diamètre à Ø2.44 m en faisant tomber la roche excavée au bas du puits d’où elle est évacuée par le tunnel d’accès.

Phases 1 et 2 (illustration Herrenknecht \[3\] )	Phase 3 : shaft drilling jumbo (SDJ) de Ø 8m \[3\]

Enfin, une plateforme du diamètre final est progressivement descendue. je n’ai pas très bien compris comment elle fragmente la roche sous elle, mais en tout cas elle fait également tomber le matériel dans le trou déjà existant, et les ouvriers travaillant sur la plate-forme peuvent bétonner les flancs du puits au cours de la descente. Et c’est là une autre de mes surprises : pas besoin de chemiser ces conduites d’acier, le béton suffit car la roche est très compacte, et une pression d’une quarantaine de bars n’est pas si énorme à l’intérieur d’une montagne.

D’autres exploits techniques ont été réalisés dans ce chantier, comme la dépose des prises d’eau au fond du lac d’Emosson

\[4, 5\]

. Une autre est la surélévation du barrage du Vieux Emosson de 20m pour augmenter le volume du lac, qui correspond à de l’ , de 11.2 millions de m³ à 24.6 millions de m³. Ce qui est étonnant, c’est qu’on transforme un barrage “poids-voûte” de 1955 en barrage “voûte” de 2014, nettement plus élevé , sans avoir besoin de renforcer la base, comme on le voit sur la figure ci-contre

\[6\]

Chantier du Nouveau Vieux Emosson (Photo Goulu sur Flickr)

Cette partie du chantier était stoppée pour l’hiver mais néanmoins spectaculaire, avec ses énormes blocs de béton (non armé, le fer ne sert à rien dans un barrage) et la grue, capable de soulever 11 tonnes au bout de sa flèche de 80 m.

Une fois tout ceci terminé, Nant de Drance pourra absorber 900 MW de par des centaines d’éoliennes et la restituer quand vous en aurez besoin. Quand vous allumez la lumière, ayez une petite pensée pour ces centaines de mineurs et ouvriers qui travaillent dans l’ombre, les gaz et la poussière pour que clic! ça marche … Et si vous passez dans la région, venez admirer ces réalisations, la vue sur le Mont-Blanc et les . Un tel triopack, c’est rare !

Merci à Philippe, Jacky et Kari d’avoir rendu cette visite possible et mémorable.

Documents

“ ” sur hydrelect.info
, Tunnel Talk, Herrenknecht News, Sept 2013
Gérard Seingre, “ ”, Tunnels et Espace Souterrain - n°220 - Juillet/Août 2010 (avec chiffres du projet initial)
Gérard Seingre, “ ”, infra, 2011
Olivier Vallotton “ ", Wasser Energie Luft No 104/3, 2011
“ ”, Brochure Implenia.

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.

Comment radiographier un volcan

Sat, 07 Dec 2013 00:00:00 +0000

Avec des muons cosmiques, pardi !

Un article du “Pour la Science” de décembre m’a particulièrement scotché : une équipe a radiographié, ou plus exactement l’intérieur du en Guadeloupe . Le a obtenu des mesures de la densité des roches comme celles ci-dessous:

On y distingue par exemple sur l’image du bas la cheminée bien verticale du cratère “sud-sud”. Ces mesures sont compatibles avec celles obtenues par d’autres techniques , mais leur résolution de l’ordre de 30m est bien meilleure, et le système relativement peu coûteux.

Détecteur de muons du projet Diaphane (CNRS)

L’idée géniale est de placer un détecteur sur le flanc de la montagne, et de laisser les rayons cosmiques produire naturellement des qui vont traverser la montagne et arriver au détecteur. En mesurant leur direction d’arrivée et connaissant par cartographie l’épaisseur de roche traversée, on peut déterminer la densité de la roche à partir du flux de muons détectés .

Comme ce flux n’est pas très élevé (10 à 100 muons détectés par jour), il faut plusieurs semaines pour obtenir une image complète, mais un tel système pourrait surveiller en continu certains volcans et y détecter des mouvements internes potentiellement précurseurs d’éruptions. Technique à suivre donc.

D’autres articles du valent le déplacement chez votre marchand de journaux. Outre “ ” de Thomas Peacock et George Haller qui clarifie la méthode ayant donné lieu au buzz des “ ” et “ ” de Jean-Michel Courty et Édouard Kierlik qui explique lui aussi mais sans vidéo, il y a des articles sur les , la , d’étonnantes et la , entre autres sujets passionnants. D’ailleurs j’y replonge immédiatement.

Références

N. Lesparre, D. Gibert, and J. Marteau, “ ”, Pour la Science, no. 434, pp. 44–51. Décembre 2013
N. Lesparre, D. Gibert, J. Marteau, J.-C. Komorowski, F. Nicollin, and O. Coutant “Density muon radiography of La Soufrière of Guadeloupe volcano: comparison with geological, electrical resistivity and gravity data”, Geophys. J. Int., vol. 190, no. 2, pp. 1008–1019, Aug. 2012.
Olivier Coutant, “Tomographie de la Soufrière avec les muons cosmiques”.octobre 2012 \[[pdf](http://wwwobs.univ-bpclermont.fr/CNFGG2012/presentations/session4/Gibert_CNFGG_2012.pdf)\]

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

Répartition proportionnelle

Mon, 02 Dec 2013 00:00:00 +0000

Voici un petit problème qui se présente assez fréquemment sous diverses formes, et pour lequel j’ai été surpris de ne pas trouver de solution bien documentée.

Le cas le plus simple apparaît souvent dans les tableurs : en calculant des pourcentages arrondis, le total ne fait parfois pas 100%. En effet, rien ne garantit que les arrondis “vers le haut” compensent ceux “vers le bas”. Autrement dit, une somme d’arrondis n’est pas égale à la somme arrondie.

Autre exemple assez différent en apparence. Un berger veut répartir ses moutons sur sa parcelle carrée d’un hectare où il veut faire paître a moutons, son parc rond de π hectares qui peut en accueillir b, et les c restants sur la parcelle louée à son voisin le père Néper, qui fait hectares, de manière à ce que chaque mouton ait la même surface à brouter. Sur les conseils de l’instituteur du village, il commence par écrire la petite équation a.(1+π+e) = 1548 pour obtenir a = 225.66 puis b=708.93 et c=613.41, mais ensuite, comment arrondir chacun de ces nombres vers le haut ou le bas de façon à obtenir exactement un total de 1548 et que les rapports b/a et c/a restent respectivement proches de π et de e ?

C’est en planchant sur un problème de ce type que m’est venue une idée : utiliser une méthode du !

Certains parlements comme le sont élus à la “proportionnelle par liste” : le nombre de sièges étant fixé, on commence par répartir ces sièges entre les partis proportionnellement aux nombre de listes portant l’entête d’un parti choisies par les électeurs. Dans une deuxième phase, les n candidats ayant reçu le plus de voix de chaque parti sont élus aux n sièges attribués à leur parti, mais ceci n’est pas le sujet ici.

La phase de répartition des sièges entre partis rencontre exactement les difficultés liées aux arrondis mentionnées plus haut, et comme l’enjeu est d’importance politique, le problème a été non seulement étudié depuis longtemps, mais les solutions sont mêmes formalisées dans les lois régissant le système électoral de bon nombre d’Etats (voir par exemple). Le hic, c’est qu’il n’y a pas une seule solution définitive mais plusieurs, chacune avec ses avantages et inconvénients.

Représentation graphique de la méthode de Hare avec 3 partis

La “méthode de ” est la plus simple des méthodes dites “du plus fort reste”. On commence par calculer un “quotient électoral” en divisant le nombre total de votes valides par le nombre de sièges à pourvoir. Dans le cas d’une élection on obtient en principe un nombre assez grand, mais pour les prés de notre berger, on a: q = (1+π+e)/1548 = 0.004431 , ce qui n’est autre que la surface à brouter par chaque mouton.

Puis on effectue la (ou entière) du nombre de votes obtenus par chaque parti par ce nombre q. Peu importe que dans notre cas, les votes soient remplacés par des nombres réels, l’important est que l’on souhaite diviser un nombre entier en entiers suivant cette proportion.

On commence par ne considérer que les quotients des divisions entières (notées // en Python) et assigner a = 1//q = 225, b = π//q = 708 et c = e//q = 613 moutons aux trois champs. Mais a+b+c ne totalisant que 1546 moutons, il reste à attribuer les moutons restants aux deux “plus fort restes” des divisions entières. Dans notre cas, 1-a.q = 0.0029, π-b.q = 0.0041 et e-c.q = 0.0018, donc on alloue un mouton de plus aux champs b et a pour obtenir finalement a=226, b=709 et c=613.

La méthode de Hare souffre d’un défaut appelé : le fait d’augmenter de 1 le nombre de sièges/moutons peut dans certains cas faire diminuer de 1 le nombre alloué à l’un des partis/prés, ce qui est illogique. De plus, la méthode de Hare avantage les petits partis qui pourraient gagner leur seul élu au plus fort reste. Les grands partis pourraient même être tentés de déposer plusieurs listes pour gagner des sièges, c’est pourquoi les législations introduisent souvent un quorum ou “seuil de représentativité” sous la forme d’un pourcentage minimum de votes à atteindre pour qu’une liste soit prise en considération*.

On peut diminuer la probabilité d’apparition de ces défauts à l’aide d’une astuce due à (1833-1910), scientifique suisse qui proposa de calculer le “quotient électoral” en divisant le nombre total de votes valides par le nombre de sièges à pourvoir augmenté de 1. Le “quotient de Hagenbach-Bischoff” vaut dans notre cas q = (1+π+e)/(1548+1) = 0.004429. La différence par rapport à la méthode de Hare est très faible, mais suffit à répartir 225+709+613=1547 moutons du premier coup, n’en laissant qu’un à attribuer au parti/pré a puisqu’il présente le reste de division le plus élevé, ce qui nous donne le même résultat qu’Hare dans ce cas précis : a=226, b=709 et c=613

Représentation graphique de la méthode D’Hondt avec 3 partis

Il existe d’autres variantes de quotients électoraux (de Droop, de Imperiali), ainsi que des méthodes dites “ ” dans lesquelles on attribue un des sièges restants au parti dont la moyenne des votes/sièges est la plus élevée, puis on recommence tous les calculs jusqu’à ce que tous les postes soient attribués. L’une des plus utilisées, y compris en France pour les élections au Parlement Européen, est est la méthode du belge D’Hondt, connue pour avantager les grands partis, alors que celle du français Sainte-Laguë qui représente mieux les petits partis est plutôt utilisée en Allemagne et au Nord de l’Europe…

Mais revenons à nos moutons : la méthode Hare suffit parfaitement à mon problème, mais le quotient de Hagenbach-Bischoff ajoute un petit plus de science helvétique qui me plaît assez…

J’ai donc codé la méthode du plus fort reste exportable en Excel. Trois onglets résolvent le cas des 1548 moutons, celui des pourcentages du début de l’article, et celui du scrutin proportionnel utilisé comme exemple dans la et qui donne des résultats différents selon le quotient électoral ( Hare, Hagenbach-Bischoff ou Imperiali) choisi. Pour les curieux, la cellule F1 utilise la fonction Excel LARGE, en français pour obtenir la n-ième plus grande valeur des restes calculés dans la colonne E, où n est le nombre de sièges restant à attribuer. Ensuite un simple test permet de déterminer dans la colonne F si un siège/mouton/pourcent doit être ajouté.

Le “bug connu”, c’est qu’en cas d’égalité des restes il se pourrait qu’on en ajoute trop, mais je ne sais pas trop comment empêcher ceci en Excel sans macro… Par contre ce problème est évité dans que j’ai réalisée pour mon application:

\[gist id="7531147"\]

Si vous trouvez ce code utile ou intéressant, vous pouvez voter pour à une question sur StackOverflow, ça me fera une voix de plus en attendant un siège …

Note : * à mon humble avis le quorum devrait donc être approximativement égal à 1 / le nombre de sièges à pourvoir, donc autour de 1% plutôt que 5 ou 7% dans certains parlements…

Références:

" "
David Madore “ ”, 10 juin 2009

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.

1:12, le prix du talent

Sat, 26 Oct 2013 00:00:00 +0000

L’ est extrémiste au sens propre : en voulant limiter le rapport entre les salaires le plus élevé et le moins élevé de chaque entreprise, elle ignore la très large majorité qui se situe entre deux.

Le mesure bien mieux les inégalités car il tient compte de tous les revenus, et c’est lui qui est utilisé pour les comparaisons internationales. Pour la Suisse il vaut 0.29 après impôts et prélèvements obligatoires, et 0.34 avant, ce qui est étonnamment faible.

source OCDE

\[2.A, p.11\]

(cliquer pour accéder au document original)

Selon le dernier rapport de l’OCDE sur les inégalités

\[1, p.9\]

Les pays nordiques et la Suisse se caractérisent par une inégalité des revenus disponibles inférieure à la moyenne grâce à une faible disparité des salaires, en particulier au sommet de l’échelle.

Même si , la Suisse est dans le groupe des pays les plus équitables de l’OCDE, caractérisés par une “Faible dispersion des revenus du travail (taux d’emploi élevé et faible dispersion des salaires)”

\[1, Fig 6 p.12\]

. De plus, au contraire de nombreux pays, les inégalités n’augmentent pas notablement en Suisse : la part des revenus allant aux 10% des revenus les plus élevés en Suisse est restée assez stable entre 1933 et 2008

L’extrémisme de l’initiative 1:12 ne garantit pas des revenus plus équitables. On peut qu’une entreprise de 10 personnes seulement dans laquelle le patron se verserait un salaire 12 fois plus élevé que ses 9 employés a un coefficient de Gini de 0.52, au niveau du Mexique ou du Chili. Malheureusement, les entreprises ne calculent pas ni ne publient leur coefficient de Gini, qui serait pourtant un indicateur bien plus parlant que les rémunérations de leurs top managers.

En fait, il est très difficile d’obtenir une liste de revenus de quelque organisation que ce soit. Une exception notable est l’ATP, qui publie sur internet le joueurs de tennis mondiaux. On y voit que le ratio des gains entre le No1 ( Raphael Nadal ) et le No 100 ( Alejandro Falla) vaut 33, et que le coefficient de Gini de ces 100 revenus vaut 0.56, ce qui correspond à une distribution très inégale.

Et encore, c’est compter sans les revenus publicitaires, qui ont permis par exemple à notre Federer national d’empocher 66 millions en 2012.

Pourquoi donc sommes-nous choqués par le fait que quelques patrons d’entreprises employant des dizaines de milliers de personnes gagnent autant qu’un génie de la raquette ou du football ? Peut-être parce que nous ne réalisons pas que ces gens exceptionnels partagent un même talent : anticiper.

Percevoir tout ce qui influence le jeu, se mettre dans la peau de l’adversaire pour sentir ce qu’il va faire, repérer à l’instinct des “patterns” vus et entraînés des centaines de fois. Décider vite, sans hésitation alors qu’on sait qu’on ne maîtrise pas tout. “Je suis un entonnoir” m’a dit une fois un grand patron. “Vous me remplissez d’informations qui viennent de tous côtés, et parfois une goutte sort : on investit en Chine, ou au Japon. Je ne peux pas vous expliquer pourquoi…”

Au tennis, les meilleurs joueurs mondiaux ne se distinguent que par de taux de réussite des balles, et nous payons ces écarts des millions, pour le plaisir. Dans le business, ce sont aussi quelques pourcents qui font la différence entre une entreprise saine et une moribonde, quelques pourcent de chômage qui font la différence entre pays… Ces pourcents ne valent pas des millions mais bien des milliards pour nous tous.

On ne paie pas les top managers pour leur travail mais pour leur talent, et pour qu’ils jouent dans nos équipes plutôt que dans celles d’en face.

Références

OCDE 2012, « », OCDE Département des Affaires Économiques, Note de politique économique, no 9, janvier 2012.
OECD. Published by : OECD Publishing (2012). Toujours plus d'inégalité : Pourquoi les écarts de revenus se creusent. OECD Publishing.
1. “ ” annexe pdf publique
Ch. A. Schaltegger, Ch. Gorgas “ ”, La vie économique, décembre 2012

Comment gérer ses articles

Fri, 25 Oct 2013 00:00:00 +0000

D’ , la remise des prix igNobel est l’occasion d’un article ici. Mais plutôt que de vous résumer les recherches les plus loufoques primées comme l’ont très bien fait, je vais plutôt les utiliser comme exemples en terminant enfin l’article promis à la fin de “ ”.

Un scientifique, ça lit beaucoup. Et vite, souvent en diagonale, voire seulement l’ “abstract” et les “références”. L’abstract pour décider si l’article mérite une lecture plus approfondie, et les “références” listées en fin d’article pour identifier d’autres articles potentiellement intéressants à lire. Pour une thèse, comptez un bon millier d’articles à bibliographier, dont quelques centaines à citer dans vos propres articles et mémoire.

Et là vous allez découvrir la jungle. D’abord, il n’existe pas (encore) d’équivalent de l’ISBN pour les articles, donc pas de moyen de les identifier facilement. Ensuite, chaque journal définit son propre “style de citation” dont la principale caractéristique est d’être différent des autres. Promenez donc votre souris sur cette pour vous faire une idée de ce que signifie “standard” dans les publications scientifiques…

Pas étonnant donc que les premiers datent des tout débuts de l’informatique personnelle. était un outil incontournable dès 1985, puis vinrent , et , capables d’accéder aux onéreuses bases de données scientifiques de l’époque. Les formats “texte” de ces ancêtres sont toujours omniprésents dans le monde de la référence bibliographique, mais ces outils ne traitaient toujours que des références à des piles de papier illégalement crachées par la photocopieuse de la bibliothèque.

Puis les fichiers pdf remplacèrent le papier, internet réduisit la photocopieuse au silence, et , , et éclaircissent peu à peu les rayonnages des bibliothèques universitaires. Mais d’autres innovations souvent moins visibles ont au moins autant bouleversé le petit monde de la gestion bibliographique:

Le (CSL) permet de formaliser la fantaisie sans limite des éditeurs de journaux en matière de styles de citations.
Le “ ” (DOI) est un code qui permet de retrouver un document sur internet même si l’URL du site qui l’héberge change. Par exemple si vous cliquez , vous serez redirigé vers la page du journal qui a publié l’article lauréat du prix igNobel 2013 de psychologie. Et si tout se passe normalement, ce lien ne sera jamais* cassé.
Les metadonnées , ou , qui permettent d’inclure dans une page web une référence complète pouvant être lue par des logiciels ad-hoc
Des logiciels dernier cri et gratuits capables d’exploiter toutes ces possibilités : Mendeley et Zotero.

Alors, Zotero ou Mendeley ?

J’ai commencé par utiliser il y a quelques années, quand c’était un “simple” plugin pour Firefox. Puis il est devenu lourd et j’ai préféré Chrome, donc j’ai basculé vers . Maintenant, Zotero est devenu indépendant de Firefox et Mendeley a été acquis par (le grand méchant) Elsevier, donc je vais peut-être retourner vers Zotero. Pour les petites différences qui pourraient vous faire pencher en faveur de l’un ou l’autre, lisez ou , mais les fonctionnalités importantes existent sur les deux outils:

référencement d’un article en un seul click depuis une page web
importation de références BibTEX, EndNote ou Zotero/Mendeley
recherche dans les bases de données
élimination des duplicatas
possibilité d’uploader les fichiers .pdf
synchronisation sur plusieurs postes de travail
applications et pour Android et pour iPhone
extensions pour WordPress permettant l’insertion de références dans un blog: et
et bien sur des fonctionnalités de “réseau social” permettant de suivre des auteurs et collègues, ou de former des groupes collaborant sur certains thèmes. Par exemple, chose promise chose due,

Note *: sur internet, si “jamais” = 10 ans, ce ne serait déjà pas mal…

Références:

François Magnan “ ”, 2013
" " sur Slideshare
, un blog de bibliothécaire geek (ou le contraire)

De quelle couleur est l'ours ?

Tue, 08 Oct 2013 00:00:00 +0000

Parfois, un membre du lance une “chaîne” de billets sur un thème donné. Là c’est Rock ’n’ Science qui a lancé la chaîne des , déjà complétée par plusieurs de mes estimés confrères. Ayant déjà par le passé et n’osant pas répéter les horreurs circulant sur notre forum interne, ma modeste contribution cette fois-ci se résume à ce petit problème plus mignon que drôle:

Un explorateur quitte son campement et marche 20 km plein sud, puis il tourne à angle droit et marche 20 km tout droit en direction de l’est. Puis il tourne à nouveau à angle droit et marche 20 km parfaitement vers le nord. Il arrive en plein sur son campement, où il découvre un ours en train de dévorer ses provisions. De quelle couleur est l’ours ?

Le gag, pour autant qu’il y en ait un, est qu’il existe une réponse logique : blanc.

Apparemment, le trajet de l’explorateur est impossible : comme il est revenu à son point de départ, il a parcouru un triangle équilatéral, mais qui possède deux angles droits ! Or les triangles équilatéraux normaux ont 3 angles de 60°, et un triangle rectangle ne peut comporter qu’un seul angle de 90° puisqu’il est bien connu que la somme des angles d’un triangle vaut 180°.

un triangle équilatéral 3x rectangle (illustration GeoTortue)

Sauf que ceci est valable sur le plan de la , alors que nous vivons sur une Terre approximativement sphérique où nous devrions plutôt utiliser la dans laquelle la somme des angles d’un triangle vaut toujours plus de 180°.

De plus, les sont bien pratiques dans nos régions, où les directions nord-sud et est-ouest sont bien définies. Mais il existe deux régions au monde où les choses se compliquent : les pôles.

Ce n’est qu’à partir d’un campement situé au pôle nord que notre explorateur peut réaliser le trajet décrit, donc le seul ours qui peut s’y trouver est , dit blanc.

(paragraphe corrigé le 3.1.14 suite au commentaire de Sophie) Comme on s’en convainc en observant le dessin ci-contre, l’explorateur revient à sa base selon une direction perpendiculaire à bien différente de sa direction de départ. Tant qu’il reste près du pôle, l’angle au sommet vaut environ, mais si son périple descendait jusqu’à l’équateur, il décrirait un triangle équilatéral dont les 3 angles sont droits !

Reste un détail à régler : y’a-t-il vraiment des ours polaires au pôle nord ? Apparemment oui : on en a de latitude nord, donc à environ 200 km de l’axe de la Terre.

Bon, il n’est pas vraiment drôle cet article, alors j’en rajoute une courte:

Une logicienne rentre de congé maternité. Un collègue lui demande “ton bébé, c’est un garçon ou une fille ?” Elle : “Vrai.”

Le "triangle" qu’aurait pu parcourir l’explorateur autour du pôle Sud

Ajout du 9.10.13 : le commentaire d’Ysmi me plonge dans un émerveillement teinté de regrets, voire de honte. J’aurais du être plus prudent en écrivant qu’il n’y a que la solution du pôle Nord. En fait j’en ai cherché une preuve mathématique que je n’ai pas trouvée, car elle n’existe pas : il existe une solution au pôle Sud, trouvée il y a bien longtemps par Martin Gardner, et illustrée ci-contre.

En effet, si l’explorateur a établi son campement à environ 23,183 km du pôle sud, en descendant 20 km au sud il arrivera à 3.183 km du pôle, puis en allant tout droit vers l’est il décrira un cercle parfait de 20 km de périmètre avant de rejoindre son campement en marchant plein nord sur le chemin par lequel il est arrivé !

Il y a même une infinité de latitudes autour du pôle Sud ou ceci se produit, car si le camp de l’explorateur se trouve à 20 + 10/n.π km où n est un entier positif, il effectuera exactement n tours du pôle sud en parcourant 20 km vers l’est avant de remonter au nord à son campement.

L’ours a donc une forte probabilité d’être en réalité un manchot déguisé, bien que je doute que ces animaux s’éloignent beaucoup de la côte du continent Antarctique

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

Periodic Table of Rock

Tue, 24 Sep 2013 00:00:00 +0000

Drôle de question que je me suis posé en écoutant le génialissime “Lithium” de Nirvana : existe-t-il un morceau de musique portant le nom de chaque élément du tableau périodique ?

En anglais, presque ! Après recherche sur Spotify, voici ma playliste “ ”, dans laquelle j’ai préféré la francophonie, le rock voire le rap à la house/dance lorsque des alternatives existaient:

1. (MOON) 2. (Feeder) 3. (Nirvana ♥) 4. (The Jellybricks) 5. (Stabilizer) 6. (VNV Nation) 7. (Zero Cult) 8. (Part 4, Jean-Michel Jarre ♥) 9. (Manuel Mucua) 10. (Jay Sean) 11. (Malda) 12. (Tobia Coffa) 13. (Sundown) 14. (Sound of Guns) 15. (Mencea) 16. (Slipknot) 17. (Truly) 18. (Madaski) 19. (Franto) 20. (Pontius Copilot) 21. (Solxis) 22. (David Guetta + Sia) 23. (Rustless) 24. (John Rolodex) 25. (Simon Phillips) 26. (Within Temptation ♥) 27. (HUVA Network) 28. (Robert ♥) 29. (Tones on Tail) 30. (Aydio) 31. (Grewp) 32. (Foog) 33. (The Loved Ones) 34. (John Powell) 35. (Solxis) 36. (Mister Nostyle) 37. (Maschine) 38. (TrinEye) 39. (Magnetrixx) 40. (Nanophonyk) 41. (Bob Familiar) 42. (J Moir) 43. (Reso) 44. Ruthenium (???) 45. (Joseph Brittanny) 46. (Klear) 47. (Pixies) 48. (The Chemical Project) 49. (Mike Jung) 50. Angel (Bob Dylan) 51. (Skepticism) 52. (Geomatic) 53. (Icon for HIre) 54. (Milkman) 55. (Aircrash Bureau) 56. (Christopher Manik) 57. (Martin Wilkinson) 58. A Spark (Noize Index) 59. (Mika Vainio)

60. - En Fusion : 1297 K (Neodyme) 61. (Ram’s Head Lady Slipper) 62. (Out of Orion) (signalé par baba, pas sur Spotify) 63. (Professor Kazkaz) 64. (The Chemical Project feat. Monohead) 65. ( Kevin Crafts) 66. (Solxis) 67. (Taheem Jamaal) 68. (Solxis) 69. (Miche, Mirzinho) (signalé par baba) 70. minus (Ytterbium) 71. (Dawn Of Valor) 72. (Slik Helvetika) 73. (Williams) 74. (Vaganza Trailerpark) 75. Rhenium (un groupe s’appelle Rhenium, signalé par baba) 76. (Igneous Flame) 77. (Dark Tranquillity) 78. Chains (Michael Woods) 79. (Sir Sly) 80. (Moon Taxi) 81. (Tomohiko Sagae) 82. Paint (Acid King) 83. (FolloBane) (trouvé par Alan) 84. (Madee) 85. (Becidel) 86. (Radon) 87. (Decedy) 88. (Triage) 89. (Miche, Mirzinho) 90. (Danny Scrilla) 91. Protactinium (???) 92. (Emily Grogan) 93. (Sean Deason) 94. (Seigmen) 95. 241 (Atomic Bride) 96. 2013 ( Martin Tungevaag) 97. (Fishsticks) 98. (O Yuki Conjugate) 99. (Accustomed To Nothing) 100. (Autechre) 101. (Ramorae) 102. (Noxious Emotion) 103. Lawrencium (???) 104. Rutherfordium (???) 105. (Aldubb) 106. Seaborgium (???) 107. Bohrium (???) 108. (Ramorae) 109. Meitnerium (???) 110. (Richard Barrett) 111. Roentgenium (???) 112. (Systemerror) 113. Ununtrium (???) 114. Flerovium (???) 115. Ununpentium (???) 116. Livermorium (???) 117. (STA$D400) 118. (Fairmont)

Étonnamment complète, n’est-il pas ? Seuls 6 5 3 noms d’éléments inférieurs à 100 n’ont pas encore inspiré d’artistes !

(ajout du 19.12.2013 : El Jj a réalisé ce magnifique vrai tableau:)

Periodic Table of Rock par El Jj (cliquer pour agrandir)

Non, Voyager 1 n'a pas quitté le système solaire

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

Je vous propose ci-dessous une traduction de l’article “ ” de Phil Plait le “Bad Astronomer” qui introduit une intéressante distinction entre “entrer dans l’espace interstellaire” et “quitter le système solaire”

Voyager 1, une sonde lancée il y a plus de trois décennies, est maintenant dans l’espace interstellaire (illustration NASA/JPL-Caltech)

Le 12 septembre, en fanfare qu’après 36 ans dans l’espace, la sonde est entrée dans l’espace interstellaire.

J’ai deux choses à en dire, et je veux être prudent. D’abord, c’est un événement extraordinaire qui vaut vraiment la peine d’être célébré. Ensuite, beaucoup de gens disent que Voyager 1 a quitté le système solaire, et ce n’est pas tout-à-fait exact.

Commençons par le début. Ce que les scientifiques ont découvert est que, pendant la deuxième moitié de 2012, Voyager est entrée dans une nouvelle région de l’espace. Ca concerne le , un flux de particules subatomiques soufflées au loin par le Soleil. Ce vent se propage au loin, et bien au delà de l’orbite de Neptune il rencontre les particules qui existent entre les étoiles. Il les repousse et ralentit par la même occasion. A un certain point, la pression du vent n’est plus assez forte pour repousser la pression des particules extérieures, et il s’arrête. Cette région s’appelle l’ . Nous savions depuis des années que Voyager est dans ce volume flou d’espace où se trouve l’héliopause, mais il a été follement difficile de savoir si elle l’avait traversée.

Diagramme montrant les positions de Voyager 1 (en haut à gauche) et Voyager 2 (au milieu à gauche). La région intérieure bleue est le vent solaire, le bleu plus clair représente l’interaction entre le vent solaire et la matière interstellaire. Voyager 1 est en dehors de ces deux régions (illustration NASA/JPL-Caltech)

Puis le Soleil nous a fait un cadeau : une . Ces énormes explosions expulsent de la matière au loin, et l’une eut lieu en Mars 2012. Après plus d’un an de voyage, son onde de choc a atteint l’héliopause. A cet endroit, elle a interagi avec la matière qui s’y trouve en la faisant vibrer. Ce type d’interaction est détectable par Voyager, et lorsque les scientifiques ont analysé les données, ils ont réalisé que la densité de matière était bien plus élevée qu’attendue. Et c’est exactement ce qui devrait se produire si Voyager avait en fait dépassé l’héliopause.

Donc, il semblerait qu’après avoir parcouru 19 milliards de kilomètres, un de nos vaisseaux spatiaux est entré dans ce qu’on peut raisonnablement appeler l’espace interstellaire.

Mais cela veut-il dire qu’il a quitté le système solaire ? Et bien non. Ca peut paraître bizarre puisque je viens de dire que c’est l’espace interstellaire, mais ce n’est que si vous considérez l’influence du Soleil sur les particules.

Cependant, il y a plus que des électrons et des protons dans la banlieue étendue de notre système solaire. Même là-bas, plus de 120 fois plus loin du Soleil que la Terre, il y a des objets plus substantiels : de gros morceaux de glace qui sont autant de comètes géantes. Le Soleil est entouré de milliers de milliards de ces grosses boules de glace, dont une multitude forment le . Il leur faut des millénaires pour parcourir une seule orbite autour du Soleil, mais elles restent captives de sa gravité.

Ceci en fait de véritables objets du système solaire, et c’est pourquoi on ne peut pas vraiment dire que Voyager 1 a quitté le système solaire. Il y a encore du système solaire plus loin!

Les précédentes annonces selon xkcd

C’est comme sortir par la porte de votre maison et dire que vous avez quitté votre propriété. Vous avez quitté la maison, mais il y a encore le jardin autour de vous : il vous reste encore du chemin.

J’insiste sur ce point car on a déjà dit que Voyager avait quitté le système solaire dans le passé. Plusieurs fois. De nombreuses fois. La dernière était en Mars de cette année, quand des scientifiques ont annoncé avoir détecté un changement dans l’environnement de Voyager qui aurait marqué le début de l’espace interstellaire. Cette annonce a été rapidement contredite par l’équipe Voyager au JPL et son chef, Ed Stone. Mea Culpa : que Voyager avait quitté le système solaire, puis m’étais rapidement ravisé lorsque l’équipe Voyager avait sonné la cloche.

Cependant, avec ces nouveaux résultats Stone a donné sa bénédiction. Même si Voyager a encore un long chemin (plusieurs milliers d’années en fait) avant qu’elle quitte réellement le système solaire, je pense qu’il est juste de dire qu’elle est maintenant dans l’espace interstellaire.

Et ceci est un succès étonnant pour l’humanité. C’était inévitable : nous savions que ça allait arriver même avant que Voyager 1 et sa jumelle soient lancées en 1977. Mais tout de même, après toutes ces années et tant d’espace vide parcouru, ce point a été atteint. L’humanité est maintenant une espèce interstellaire.

Je trouve que les mots que j’ai écrits prématurément en mars sonnent encore plus vrai aujourd’hui:

\[Voyager\] a glissé sur les limites rêches de l’influence du Soleil et bouge toujours avec assez de vitesse pour la lancer dans la galaxie. Notre intermédiaire, notre envoyée se dirige vers les étoiles auxquelles elle appartient

Ce n’est qu’un début. Il y en aura beaucoup d’autres, dont certaines sont déjà en chemin. Un jour peut-être nous les rejoindrons.

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)

Liars and outliers

Sun, 25 Aug 2013 00:00:00 +0000

est un expert réputé en et en sécurité informatique, mais il s’intéresse aussi à la sécurité dans un sens beaucoup plus large. Dans son dernier livre

\[1\]

, il se demande dès le sous-titre comment “favoriser la confiance dont la société a besoin pour prospérer”.

Le livre commence par un épisode de la vie courante : un inconnu sonne à la porte de Schneier en disant qu’il est plombier. Schneier le fait entrer et le laisse un moment à la cuisine, où le gars farfouille sous l’évier puis dit que ça fera tant. Sans même vérifier que la fuite est réparée, Schneier lui tend un chèque que le plombier empoche sans même le regarder et sort. Schneier n’a ni vérifié le diplôme du plombier, ni appelé son employeur pour vérifier qu’il n’était pas un cambrioleur déguisé. Et le plombier n’a pas appelé la banque pour savoir si le chèque de Schneier était en bois ou pas.

La confiance est à la base de toute société, qu’elle soit une petite famille ou la société planétaire que nous sommes en train de construire.

Si aucun de ces deux protagonistes n’a menti ou n’est sorti de la norme (je n’ai pas de meilleure traduction de “ ” …), c’est parce son avantage sur le long terme à collaborer à divers groupes humains (voisins, entreprise de plomberie, clients de la banque, justiciables etc.) est supérieur à son avantage court terme de trahir la confiance de l’autre.

Pourtant il y a des escrocs, de voleurs, des parasites, des meurtriers. Le but premier des sociétés étant d’offrir une sécurité et un bien-être supérieur à celui que les individus pourraient atteindre, elles exercent un certain nombre de pressions sociales (morale, réputation, institutionnelle, systèmes de sécurité) sur leurs membres pour les pousser à suivre les règles du groupe.

Mais ces pressions ont un coût pour toute la société, qui doit donc trouver un optimum entre une anarchie où le nombre d’“outliers” explose et ruine les bénéfices de la confiance, et l’état policier autoritaire où les coûts du système excèdent ceux qu’auraient causés les “outliers”. Dans une société optimale, il y aura toujours des menteurs et des marginaux (voilà j’ai trouvé une meilleure traduction).

Schneier s’appuie sur de nombreux travaux de recherche pour construire un “modèle de la confiance” pouvant s’appliquer à des groupes très divers. Il commence par montrer que l’être humain est particulièrement doué pour gérer la collaboration dans un groupe, évaluer les avantages ou les risques de trahir le groupe pour en tirer un plus gros avantage, évaluer le degré de fiabilité des membres de son groupe, et se souvenir des trahisons.

Tout ceci fonctionne bien dans des groupes humains de taille inférieure au environ 150 personnes, où le est encore assez simple à résoudre. Le livre traite ensuite de la confiance au sein d’organisations au sens large, puis dans les (grandes) entreprises en montrant que les pressions sociales habituelles ne sont pas suffisantes pour empêcher quelques personnes de réaliser des profits personnels colossaux en risquant l’existence même de l’entreprise qui les paie. Selon Schneier, notre comportement naturellement confiant n’est pas adapté aux plus grosses organisations comme les entreprises et peut devenir un piège au niveau national ou international, où des milliers d’escrocs ont désormais les moyens techniques d’abuser de notre confiance à distance. Il illustre son propos avec de nombreux “dilemmes sociaux” présentés comme des extensions du dilemme du prisonnier, allant du respect des limitations de vitesse à la fraude fiscale en passant par la triche aux examens. Il traite également d’un certain nombre de comme la surpêche par exemple.

Enfin, Schneier traite de la confiance et de la sécurité dans un monde évoluant rapidement grâce à la technologie. Il explique que de nouvelles pressions sociales, mais aussi de nouveaux systèmes de sécurité sont nécessaires simplement par l’ ("tu dois courir aussi vite que tu peux pour rester à la même place.") pour maintenir l’écart face aux techniques des tricheurs, par exemple dans le dopage, la criminalité économique ou la sécurité informatique. Cependant, il insiste aussi sur le fait que la sécurité absolue est une illusion coûteuse, et aussi que certains “marginaux” sont indispensables à l’évolution de la société. Certains dissidents politiques, traîtres ou terroristes finissent par recevoir le de la …

Ce livre n’est hélas pas (encore) traduit en français, mais ses 248 pages se lisent facilement, “comme un roman”. Il y a aussi 100 pages de Notes avec de nombreuses références, citations et anecdotes qui satisferont le chercheur et montrent le sérieux avec lequel Schneier s’est documenté sur ce vaste et passionnant sujet.

Référence : Bruce Schneier (2012). Liars and Outliers: Enabling the Trust that Society Needs to Thrive. Wiley. ( )

Eclogite et Archimède

Wed, 14 Aug 2013 00:00:00 +0000

Eclogite de Norvège

Vu en Norvège quelques trous dans une falaise de fjord dont on nous a indiqué qu’il s’agissait d’une ancienne carrière d’ . Qu’est-ce ?

Cette roche se forme à partir des fonds océaniques qui plongent dans le manteau terrestre aux . La température, mais surtout la pression en chassent l’eau et compriment les minéraux jusqu’à former un mélange d’ verte et de parsemé de petits grains d’autres minéraux comme le , voire même de micro .

L’éclogite est parfois , mais a surtout la propriété d’être particulièrement dense, entre 3 et 3.5 kg/dm³. Les géologues estiment qu’elle est de ce fait très abondante dans le manteau terrestre, à quelques centaines de km de profondeur , et joue un rôle important dans la .

Et lorsqu’un gisement se trouvait directement sur une côte facilement accessible, la dense éclogite était fort utile pour lester les bateaux des siècles passés.

Mais à quoi peut donc donc servir aujourd’hui l’immense carrière d’éclogite moderne juste à côté ? dit qu’elle produit principalement du ballast pour l’ “offshore rockdumping”, ou “déchargement sous-marin de roches” , , . Ca consiste à déposer une couche de cailloux au fond de la mer pour l’égaliser avant la pose d’une plateforme pétrolière par exemple, ou pour protéger des pipelines sous-marins et les isoler thermiquement. Des sont capables de réaliser ceci avec une grande précision jusqu’à plus de 1200m de fond (mais …)

Oui mais bon, vaut-il vraiment la peine d’utiliser de la jolie éclogite à 3.2 kg/dm³ plutôt que du bête granit à 2.7 pour faire ceci ?

La réponse est oui, car la fait fortement varier le dans l’eau des corps immergés en fonction de leur densité. Dans le cas qui nous occupe, la densité de l’éclogite supérieure de 20% à celle du granit fait qu’il en faut deux fois moins (en kg) que du granit pour exercer la même force au fond de la mer, comme le montrent un petit calcul et ce graphique :

La carrière de ayant le bon goût de se situer non loin des importantes installations pétrolières de Norvège et de Mer du Nord, nul doute que ses quelques millions de tonnes d’éclogite se retrouveront bientôt au fond de la mer…

Carrière et chargement d’éclogite en Norvège

Références

Don L. Anderson “ ”
" " sur theartofdredging.com (l’art de la drague…)
" " (en néerlandais)
Clive Skelhorn, “ ”, 2003, Hydrographic Society Benelux
" ", Norock & Co.

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.

L'hélicoptère à pédales existe enfin

Sun, 14 Jul 2013 00:00:00 +0000

Le team de l’université de Toronto vient de de $250'000 lancé en 1980 pour récompenser le premier hélicoptère à propulsion humaine.

Le 13 juin 2013, leur engin a volé plus d’une minute, à atteint plus de 3m d’altitude et le pilote est resté au dessus d’un carré de 10m de côté.

Comme on le voit, les dimensions de l’ sont impressionnantes : occupant un carré de 47m au sol, les 4 rotors font 20.2 m de diamètre chacun. L’ensemble ne pèse que 55 kg grâce à l’utilisation de poutres triangulées en carbone, de pales en carbone+kevlar+mylar et de “chaines de transmission” en vectran

\[1\]

. Aucun doute : la disponibilité et la maîtrise de tels matériaux sont essentielles dans une telle réalisation.

Accessoirement, il faut aussi un moteur humain exceptionnel. Le pilote Todd Reichert a fourni une puissance de 1.1 kW au début du vol et arrivait encore à fournir 600 watts à l’ atterrissage, tout ça avec 72 kg de muscles, d’os et de cerveau. Il devait aussi contrôler l’appareil en tirant sur les haubans en vectran afin de déformer la structure pour modifier très légèrement l’orientation des rotors.

Ce fantastique exploit comble un peu notre léger retard sur ce qui était prévu en 1900 pour l’an 2000 (mais à la place…)

Référence:

Graham Warwick “ ",12 juillet 2013 sur Aviation Week

Internet et les images, c'est l'acrobatie

Thu, 13 Jun 2013 00:00:00 +0000

Internet, c’est tellement facile : on voit une image qui nous plait pour illustrer un article, hop, on copie le lien vers l’image dans son propre blog :

avions2 par Daprilli

Et voilà. L’auteur de cette magnifique photo, que je salue au passage, pourrait légitimement prétendre que je lui ai volé cette photo sans autorisation, à quoi je pourrais lui répondre que non ( si j’étais de mauvaise foi ) puisqu’elle est toujours sur son serveur : je ne l’ai pas copiée, j’ai juste mis dans le texte HTML de cet article…

Mais il pourrait alors considérer que ce “ ” lui vole de la bande passante : chaque visite sur ma page va générer du trafic sur son serveur pour télécharger 1180 Ko, et son hébergeur doit payer le matos et la connexion en conséquence, dont il répercute le coût sur ses clients, donc mon lien ci-dessus engendre des coûts pour lui.

Avant de voir comment éviter ceci, voyons comment le détecter. Le moyen le plus simple est d’utiliser la recherche d’images Google en mettant comme chaîne de recherche “inurl:monsite.com -site:monsite.com”, ce qui signifie “montre les images qui ont monsite.com dans leur URL, mais qui ne sont pas sur monsite.com”.

Par exemple pour drgoulu.com : des images sont “hotlinkées” vers mon site surtout depuis des forums, des pages Google+ qui ont repris le flux RSS de mon site qui contient évidemment des liens vers les images et des sites “amis” comme , , et .

Quand c’est à petite échelle comme ça c’est tolérable, mais pour un site par exemple, le hotlinking peut coûte cher …

Comment empêcher le hotlinking

La méthode la plus simple pour l’empêcher est de modifier le pour qu’il renvoie aux serveurs extérieurs une autre image que celle demandée, par exemple celle ci-contre ou une pire. Cette image apparaîtra subitement à la place de l’image originale sur tous les sites ayant fait des hotlinks…

MAIS il faut bien faire attention à Google, qui indexe les images de votre site et qui, ne voyant que votre image anti-hotlink, risque de se dire que si toutes vos images sont les mêmes, votre site est sans intérêt et baisser votre pagerank.

De plus, et peut être plus important encore, de plus en plus d’internautes utilisent la recherche d’images. En une année, la recherche “normale” sur Google a amené 110'000 visiteurs sur drgoulu.com, la recherche d’images 35'000 de plus : ce n’est dont pas négligeable du tout, et encore mon site n’est pas spécialisé dans la photo.

Il faut donc permettre à Google et peut être à d’autres sites de recherche d’images comme TinEye (dont je cause plus bas) d’accéder aux images de votre site pour les indexer. Tout ceci et comment procéder est .

Empêcher la copie, c’est mission impossible …

Si un site empêche le hotlinking, il va encourager la copie : pour intégrer une image sur un article je sauve l’image sur mon bureau, je l’uploade sur mon site et voilà.

Et il est impossible d’empêcher ceci : à partir du moment où vous voyez une image sur votre browser, vous pouvez la copier. En fait elle a déjà été copiée sur votre ordinateur par le browser. Comme webmaster, vous pouvez tout au plus utiliser pour rendre la copie de l’image plus difficile pour un visiteur néophyte, mais c’est impossible contre quelqu’un qui sait lire du code source HTML et dans tous les cas il reste la possibilité de la capture d’écran…

L’astuce de base pour les photos, c’est de publier une version “watermarkée” et/ou basse résolution des images sur les pages web, et de garder la version haute résolution un peu cachée par des liens pour ceux qui ont le droit, éventuellement payant, d’y accéder.

En faisant des copies de ces images, le lien avec le site d’origine est rompu. Si les rédacteurs n’ont pas la courtoisie d’indiquer la source de l’image avec un lien vers la page d’origine comme je l’ai fait pour la photo de D’aprilli, les visiteurs n’ont quasi aucun moyen de retrouver le photographe pour le féliciter.

Les seuls moyens que je connaisse sont et Google Images (encore), mais il faut . Ces étonnants services de “recherche inversée” d’images renvoient renvoie une liste de documents web où une image figure, même déformée, recadrée, recolorée ou passablement altérée. Je les utilise parfois pour retrouver l’original d’une image de mauvaise qualité sur le web, ou qui a piqué mes images…

D’après ma maigre expérience, Google trouve plus d’images car il indexe plus de sites, mais TinEye retrouve des images plus fortement modifiées.

En passant, comme je m’étais intéressé à je me suis évidemment aussi posé la question pour la recherche d’images. que ceux de Google sur l’algorithme utilisé, et ne permet que d’esquisser quelques pistes, parmi lesquelles:

L’algorithme , breveté, mais il le mérite
La méthode
J’ai encore trouvé cette référence : Zhong Wu, Qifa Ke, Michael Isard, and Jian Sun, “ ”, Microsoft Research, 2009 IEEE

Le problème avec Google…

c’est qu’ils sont assez riches pour copier tout internet chez eux, y compris les images, et que parfois ils prennent des décisions toutes bêtes qui ont un gros impacts sur les plus petits qu’eux.

Depuis le 25 janvier 2013, Google copie même les images en pleine résolution qui ne sont pas directement visibles sur les sites indexés, et affiche ces images en pleine résolution sur les résultats de recherche, sans s’occuper de droits d’auteurs éventuels …

Il y a des sites commerciaux de photos et de fonds d’écrans qui râlent sec, et il y a de quoi quand on voit par exemple la chute du trafic enregistrée chez à ce moment :

trafic chez pixabay.com au moment du changement chez Google…

Le choix est cornélien : comment bénéficier du service d’indexation des images de Google tout en conservant es droits auquel tout créateur a droit ?

Un excellent énumère plusieurs solutions possibles et celle choisie par pixabay : un système anti-hotlink s’appliquant à tout le monde même à Google, mais fournissant les images d’origine “watermarkées”, ce qui leur a permis de récupérer une bonne part de leur audience.

En pratique, pour WordPress

Quand j’écris un article, le hotlinking est tellement simple que je ne peux pas m’empêcher de l’utiliser pour insérer des images, et j’ai procédé ainsi pour toutes les images de cet article . copier l’adresse de l’image désirée, cliquer sur “Ajouter un média” dans et coller dans “insérer à partir d’une adresse web”.

Mais le hotlinking c’est mal et ça peut être gênant, comme je m’en suis . Alors j’ai installé un plugin Wordpress qui s’appelle qui télécharge les images hotlinkées sur drgoulu.com et remplace mon hotlink par un link local, tout ça tout seul. Il est vieux mais marche très bien, je le recommande vivement. S’il ajoutait les images proprement à la galerie de WP, il serait parfait.

J’utilise aussi , qui s’occupe de faire automatiquement des versions basse résolution de mes grosses images, ce qui est rend le surf plus rapide et me permet de garder la version haute résolution pour moi…

Finalement, si j’étais photographe je regarderais de très près le recommandé par pixabay, qui me semble proposer toutes les fonctionnalités et compromis actuellement possibles dans ce délicat exercice d’équilibre entre référencement et pillage des images sur internet.

L'atome vert : le thorium

Sat, 18 May 2013 00:00:00 +0000

“L’atome vert” est un livre consacré à une technologie peu connue du grand public mais beaucoup plus avancée et prometteuse que je ne le pensais : les réacteurs nucléaires au . Les avantages sont très nombreux:

le est plus abondant que l’uranium , on peut l’utiliser à 100% contre quelques pourcents pour l’uranium, et il n’y a pas besoin de l’enrichir.
le 232Th étant et non , il ne peut pas produire de réaction en chaîne. Une centrale ne peut pas s’emballer, et elle peut s’arrêter d’elle même en cas de défaut de refroidissement
les ne sont dangereux que quelques siècles, contre des centaines de milliers d’années pour ceux de l’uranium .
les centrales au thorium peuvent “incinérer” les déchets des centrales à uranium, y compris le plutonium.
on ne peut pas produire d’armes nucléaires avec une centrale au thorium.

Coté désavantages, en cherchant bien il y en a quelques uns, mais le principal est : on ne peut pas produire d’armes nucléaires avec une centrale au thorium…

Selon Jean-Christophe de Mestral, c’est ce qui a favorisé la filière de l’uranium pendant la guerre froide alors que plusieurs expériences ont démontré la faisabilité et la sécurité des solutions au Thorium. Entre autres :

Le aux USA qui a fonctionné comme au Thorium entre 1977 et 1982
Plusieurs réacteurs à très haute température (HTGR) ont fonctionné avec des barres de combustible mixant Uranium 235 et Thorium 232 aux USA, mais aussi en Allemagne entre 1966 et 1989
Les réacteurs expérimentaux et 7 de 220 MW chacun utilisant un mix Uranium/Thorium qui fonctionnent actuellement en Inde. L’Inde est le seul pays mentionnant clairement le thorium dans son , pour une raison simple : l’Inde a très peu d’Uranium, et ne peut pas en importer facilement car elle n’a pas signé le . Par contre elle dispose de gros gisements de Thorium.
Et aussi le (MSRE) qui fonctionna entre 1965 et 1969 avec divers combustibles, dont de l’Uranium 233 produit à partir de Thorium dans un autre réacteur.

Les (MSR) sont prometteurs à moyen terme. Ils sont d’ailleurs prévus par le dans les technologies disponibles d’ici 2030, mais hélas seulement dans leur version à l’Uranium. Les Réacteurs au Fluorure de Thorium Liquide ( ) n’ont pas été projetés dans cet horizon de temps, tout comme le “ ” qui nécessite un accélérateur de particules d’ailleurs. Ce qui n’empêche pas l’AIEA d’en penser du bien , ni , qui sera probablement une première mondiale…

Schéma de principe d’un MSR à neutrons thermiques.

Du point de vue nucléaire, les réacteurs à sels fondus n’ont que des avantages :

le combustible est dissous dans un sel, solide à basse température, liquide en fonctionnement et servant en même temps de fluide de refroidissement primaire.
la réaction ne se produit que dans le coeur car il faut à la fois une source de neutrons et un volume suffisant pour que la probabilité que le neutron soit absorbé soit assez élevée.
l’installation fonctionne à pression ambiante : le très haut point d’ébullition du sel empêche que le système devienne une cocote-minute
si l’installation surchauffe, un bouchon (“Freeze Plug” sur le dessin) fond et le sel s’écoule par gravité dans des réservoirs (en bleu) dont la géométrie stoppe les réactions nucléaires. C’est d’ailleurs comme ça que le MSRE était arrêté pour maintenance.

Les difficultés et inconnues sont surtout liés à la chimie de ces sels. Il faut installer une usine chimique pour les purifier à côté de la centrale, notamment pour en enlever le . On ne sait pas trop bien comment un LFTR vieillira, notamment en raison de la corrosion par les sels.

ARE Thorium : plus besoin de réservoirs, on va pouvoir mettre des passagers aussi dans les ailes…

Au passage, j’ai découvert l’existence du projet Aircraft Reactor Experiment (ARE) qui visait la . C’était un MSR dont les sels à 850 ° chauffaient l’air dans les réacteurs, qui fonctionna 1000 heures en 1954, quand on avait peur de rien sauf peut être des rouges. Donc je ne le savais pas mais oui, il existe dans les cartons une alternative au turboréacteur.

Le livre “L’atome vert” est très intéressant et convaincant pour l’initié, mais il m’a semblé parfois trop technique pour le grand public. Je le trouve aussi inutilement provocateur pour les écolos irréductibles, notamment le passage comparant les risques des diverses sources d’énergie par TWh produit et celui comparant les taux de cancers dans les zones à forte radioactivité naturelle, même si c’est très intéressant .

Enfin, même la conclusion me semble trop touffue pour les politiciennes lambda qui sont pourtant les personnes à convaincre, alors je résume pour elles eux : “Thorium pouvoir produire Térawatts propres et pas chers pour remplacer pétrole et charbon. Vous y’en a donner feu vert, nous s’occuper du reste”. Je ne sais pas ce que ça donne en hindi ou en mandarin, mais là bas ils ont compris.

(merci à Alberto de m’avoir prêté le livre à l’insu de son plein gré)

Références

Jean-Christophe de Mestral (2011). L'atome vert: Le thorium, un nucléaire pour le développement durable. Favre.
Maurice Mashaal, “ ”, 2011, Actualités Pour La Science,
2011, site Je Comprends Enfin
Sylvain David, Elisabeth Huffer, Hervé Nifenecker “ ” (2007), Europhysics News vol. 38 (2) p. 24-27
" " IAEA-TECDOC-1450, May 2005
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, PMID:

400 parties par million, et moi, et moi, émoi ?

Sat, 11 May 2013 00:00:00 +0000

Ca y’est, la concentration de CO2 dans l’atmosphère a atteint 400 soit 0.04%. Ca n’était plus arrivé depuis le , il y a environ 3 millions d’années. On ne sait pas vraiment ce qui a fait augmenter le CO2 à l’époque, mais pour aujourd’hui on sait : c’est nous, sans .

Certains sont cruellement : malgré le GIEC, Kyoto, Copenhague et tous les efforts officiellement décidés en haut lieu, on se dirige à grands pas vers un réchauffement important de la planète, accompagné de conséquences majeures.

Pour ma part, cette nouvelle m’a fait penser à cette chanson de Jacques Dutronc :

400 parties par million, et moi, et moi, et moi … J’y pense et puis j’oublie, c’est la vie, c’est la vie !

Cynique ? Egoïste ? Je préfère réaliste : cette chanson met le doigt sur deux facteurs humains essentiels:

Il y a plus de gens qui vivent dans ce cercle qu’en dehors

on veut notre petit confort
la démographie

Or ces deux aspects apparaissent dans la géniale équation de Kaya qui quantifie la problématique du CO2 d’une manière remarquablement synthétique . Même un politicien lambda peut doit la comprendre tellement elle est simple.

A la base elle dit : CO2 = CO2.

Chaque côté du signe égal contient la quantité de gaz émise par année, que ce soit par un pays ou par le monde entier. Ensuite, du côté droit, on divise et multiplie CO2 successivement par 3 valeurs, ce qui ne change pas le résultat :

TEP : l’énergie consommée, mesurée en (ou en électriques)
PIP : le
POP : la population

on obtient ceci, à apprendre par coeur pour la prochaine fois:

L’intérêt de l’équation de Kaya, c’est que les 3 fractions qui se multiplient à droite correspondent à des indicateurs économiques:

PIB/POP est le
TEP/PIB est l’ de l’économie, qui indique combien d’énergie est utilisée pour produire le PIB
CO2/TEP est le de l’énergie, sa mesure de “propreté”.

Et puis il y a le facteur POPulation. Or voici comment ont évolué ces 4 facteurs et leur produit (le CO2 émis donc) depuis 1971, qui est presque la date de la chanson de Dutronc (1966):

Graphique CC Enescot, Données “CO2 Emissions From Fuel Combustion: Highlights (2011 edition)" IEA

Commençons par les bonnes nouvelles, car il y en a:

L’intensité énergétique TEP/PIB s’est améliorée assez régulièrement de 40% en 40 ans (courbe “TPES/GDP” du bas sur le graphique), et les prévisions tablent sur une poursuite de cette tendance . La permet de voir qu’il existe de gros écarts entre pays, et que l’Europe est globalement bien placée
Le contenu CO2/TEP a lui aussi baissé, quoique beaucoup plus modérément (courbe “carbon dioxide emissions / TPES) . Pourtant c’est là qu’on devrait voir apparaître l’effet de l’introduction des énergies renouvelables… Il est nul, car ces énergies ne permettent pas (encore) des productions suffisantes à prix compétitif, donc on ouvre de nouvelles centrales au charbon, on exploite le gaz de schiste et les sables bitumineux, etc. Il y a même des pays pas très loin qui veulent remplacer leurs centrales nucléaires par des moulins à vent, et en plus construire de nouvelles centrales à charbon ou à gaz, donc le contenu CO2/TEP n’est pas près de s’améliorer de façon spectaculaire, selon toutes prévisions

Voilà pourquoi , voire scientiste : la technique fait sa part. Depuis 40 ans, le dégagement de CO2 par unité de PIB (en valeur constante!) a diminué de moitié, et le progrès se poursuit.

Ce qui cloche, ce sont les deux les deux autres facteurs, ceux de la chanson de Jacques Dutronc:

Le petit confort, traduit par le PIB par habitant. Il est de bon ton de parler de surconsommation, de croissance zéro voire de décroissance quand on est déjà au 3ème étage de la , mais le doublement du PIB/habitant mondial en 40 ans (courbe “GDP per capita”) a permis de sortir des milliards d’habitants de la misère. De plus, cette croissance plus élevée dans les pays émergents que chez nous . J’ai donc de la peine à considérer l’augmentation de PIB/POP comme un problème, d’autant que cette augmentation a été quasiment compensée (ou causée ?) par le progrès technique : le CO2 émis par habitant a très peu augmenté en 40 ans. En fait il a surtout augmenté pendant les 10 derniers années de croissance rapide dans les
La démographie. En 40 ans la aussi, et les prévisions montrent que nous pourrions bien être 3 milliards de plus d’ici 2100. Et c’est là que je ne comprends plus : pourquoi ne traite-t-on pas ce problème simple avec du latex et des pilules plutôt que d’attendre une fois de plus que la technique nous sauve en triplant le taux d’amélioration de l’intensité énergétique ou en inventant une source primaire d’énergie abondante et bon marché de plus ? (On a bossé 50 ans sur , et maintenant que ce serait vraiment utile, Mesdames font les difficiles…)

Parce qu’en fin de compte, si les prévisions catastrophistes de certains climatologues se vérifient, c’est bien une limitation voire une réduction de la population que nous risquons, alors comment justifier des politiques natalistes (je n’ose pas dire “familiales” ) si c’est pour être plus nombreux à aller dans le mur ? Peut-être parce qu’un problème demain est forcément moins important qu’un problème aujourd’hui :

J’y pense et puis j’oublie, c’est la vie, c’est la vie !

Bon, je voulais encore causer de la comparaison entre le climat du et celui qui nous attend, mais ce sera pour une autre fois car ce n’est pas simple. En gros, la concentration de CO2 400pp ne suffit pas à expliquer la totalité du réchauffement au pliocène, notamment aux régions polaires. Apparemment la circulation des courants océaniques était différente aussi. Si ce sujet vous intéresse, voici déjà quelques références trouvée sur le sujet , , .

Références:

Jean-Marc Jancovici “ ” sur Manicore
“International Energy Outlook : ”, 2011, U.S. Energy Information Administration
" ”, ONU, 2011
Michael R. Raupach “ ” , 2007, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), vol. 104 no. 24, 10288–10293, DOI>
Jamais Cascio “ , 2005
Mark A. Chandler “ ”, GISS-NASA, April 1997
A. Fedorov et al. “ ", Science 9 June 2006: Vol. 312 no. 5779 pp. 1485-1489 DOI: 10.1126/science.1122666
Daniel J. Lunt “ ”, University of Leeds

L'obsolescence est-elle programmée ?

Wed, 01 May 2013 00:00:00 +0000

La notion d’ est à la mode. Autrefois cantonnée aux milieux “progressistes”, la cause est entendue notamment depuis le documentaire “ ” : les industriels contraignent les ingénieurs à limiter la durée de vie des produits pour en vendre plus et maximiser leurs profits, ce qui provoque gaspillage, déchets et autres catastrophes. Certains vont jusqu’à qualifier cette pratique de crime contre l’humanité ! Aujourd’hui les média ne prennent plus aucune précaution oratoire lorsqu’elles abordent ce sujet, et même une association de consommateurs que je considérais comme sérieuse l’affirme sans sourciller :

L’obsolescence programmée contamine nombre de secteurs, de l’automobile en passant par l’électronique, les appareils électroménagers, les vêtements, les accessoires de mode, le mobilier, les jouets, etc., où les produits sont conçus pour une durée de vie toujours plus courte!

Pourtant, j’ai des doutes. Je sais que l’obsolescence programmée a été théorisée et même prônée . Mais ne sais pas si elle existe réellement. Je précise d’emblée que mon doute est motivé par ma curiosité scientifique et rien d’autre : je comprends que vous puissiez y croire, mais moi je veux savoir. Donc je formule cet article comme une question : “L’obsolescence est-elle programmée ?”

Références s’il vous plait.

Car après avoir vu “Prêt à jeter” deux fois, analysé et compris la fréquemment citée comme preuve, lu et contribué à plusieurs forums et discussions sur le sujet, et entendu face à à la radio

\[4\]

je n’ai toujours trouvé aucun cas documenté d’obsolescence volontairement planifiée pour accroître la consommation.

Et je ne suis pas le seul. Dans un article récent dans “Pour La Science”

\[5\]

, Alain Geldron de l’ confesse:

Ces exemples (NdG : ampoules, bas nylons…) sont toutefois anciens et l’obsolescence programmée ne semble pas être la règle aujourd’hui. De nombreux témoignages d’utilisateurs font peser de sérieux soupçons sur quelques produits, telles des imprimantes qui tombent systématiquement en panne après un certain nombre d’impressions, mais ces cas restent rares et aucune stratégie des industriels pour limiter la durée de vie des produits n’a pu être prouvée.

Même la Wikipédia manque de références sérieuses sur l’obsolescence programmée :

L’article francophone “ ” affiche cette bannière (qui va et vient au fil des éditions de l’article…):
L’article anglophone “ ” en a une aussi depuis plus de 2 ans malgré une :

2012-10-08_182536

Donc je me suis mis en quête de . Je confesse n’avoir pas lu tous les articles in-extenso, mais j’ai lu les abstracts des 100 plus référencés environ, et parcouru une vingtaine de ceux qui me paraissaient intéressants. Voici mes deux principaux constats après ces lectures:

1 : Manque de consensus sur la définition.

Premier constat à la lecture de ces articles : le manque de consensus sur la définition même d’obsolescence programmée, que l’on discerne déjà dans les définition des deux articles Wikipédia mentionnées ci-dessus.

Pour certains auteurs la notion est plus ou moins celle de la wikipédia francophone : “techniques visant à réduire la durée de vie ou d’utilisation d’un produit afin d’en augmenter le taux de remplacement”. Cette définition “stricte”, suppose des actions volontaires de la part des concepteurs du produit lui-même.
Pour d’autres, la notion recouvre un domaine plus large correspondant à la définition de la wikipédia anglophone : “policy of planning or designing a product with a limited useful life, so it will become obsolete, that is, unfashionable or no longer functional after a certain period of time.” Cette définition “large” inclut d’autres concernant des aspects partiellement liés au comportement des consommateurs (comme l’obsolescence esthétique, la mode), au business model du produit (vendre de l’encre plutôt que des imprimantes par exemple), ou carrément aux sauts technologiques.

Commet ça “obsolète” ? Avec ça on pourrait capter Radio Londres si on trouvait encore les pièces détachées…

Il est clair que l’obsolescence au sens large existe : rien que là sous mes yeux il y a deux laptops, une mini-chaîne, deux appareils photo numériques et trois téléphones portables non utilisés depuis des mois, en état de marche ou réparables “facilement”. Mon galetas regorge de livres comme “Programmer en Portal” ou “la Bible de Windows 3.1”. Et les armoires de mes filles contiennent encore quelques fringues de l’année passée, immettables cette année parait-il.

Mais cette obsolescence est-elle programmée, au sens strict ?

2 : Beaucoup de théorie, très peu de cas concrets

La très grande majorité de la centaine d’articles les plus référencés sont des études théoriques analysant si l’obsolescence programmée est économiquement payante dans tel ou tel modèle de marché. En gros:

Selon
\[6\]
, une entreprise en situation de a effectivement intérêt à raccourcir la vie de ses produits. Mais jusqu’à un certain optimum lié aux coûts de production
En situation d’ les entreprises ont intérêt à allonger la durée de vie de leurs produits jusqu’à un autre optimum, pour éviter que les clients n’essaient le produit concurrent, juste pour voir.
Toutefois,
\[6\]
montre aussi que la meilleures stratégie en monopole et en oligopole consiste souvent à louer un produit plutôt que le vendre, et l’illustre par les données de Xerox (mono- puis oligopole des photocopieuses) et d’IBM (mono- puis oligopole des ordinateurs)
Dans des marchés de concurrence plus ouverte, les théoriciens se heurtent au problème de la modélisation du comportement des utilisateurs : on ne sait pas bien comment vous choisissez un produit parmi une dizaine*, et comment vous décidez plus tard de le remplacer par un autre. (voir
\[7\]
par exemple)

Très peu d’articles analysent des cas concrets. Sur 100, je n’en ai trouvé que 3 ou 4:

Un article de 1971
\[8\]
sur le “style” des voitures américaines dans les années 1950. Selon les auteurs, si les fabricants avaient continué à produire les mêmes voitures pendant toute la décennie 1950 au lieu de lancer des nouveaux modèles, les consommateurs auraient payé $700 de moins pour leur voiture en 1960.
Un article sur un appareil photo japonais dont la durée de vie a été étendue. Auteurs : des employés de la marque…
Deux articles analysent la fréquence de réédition des manuels de cours (textbooks). C’est intéressant ça : un marché où des produits durables ne sont utiles qu’un an, avec une forte concurrence du marché de l’occasion. Et bien, données à l’appui, l’auteur conclut que “les révisions fréquentes par les éditeurs ne peuvent être attribuées uniquement à l’obsolescence programmée.”
\[9\]
plusieurs articles (concernant plus l’éthique comme
\[7\]
que l’économie) se réfèrent pour des exemples au livre
\[10\]
dont le documentaire “Prêt à jeter” , mais ce n’est pas une publication scientifique, basée sur des données expérimentales et .

Voilà, c’est tout ce que j’ai trouvé, et j’ai pourtant pas mal cherché. Mais si vous connaissez une autre étude de cas scientifique (avec données expérimentales ou mesures ) sur le sujet, je vous serais vraiment reconnaissant d’en mettre la référence en commentaire.

Ce que je retiens de cette recherche bibliographique, c’est que les exemples communément cités d’obsolescence programmée au sens strict remontent à plusieurs décennies et/ou correspondent à des situations de marché particulières. Et surprise, il y a 14 ans quelqu’un était parvenu aux mêmes conclusions

\[11\]

Alors, si c’était un mythe ?

Voici maintenant quelques arguments qui me font penser que l’obsolescence programmée est en grande partie un mythe:

En plus de 20 ans d’expérience d’ingénieur R&D dans plusieurs entreprises, on ne m’a jamais demandé de limiter la durée de vie d’un produit, et je n’ai jamais entendu un collègue mentionner une telle directive. Mais j’admets que parfois, autour de la machine à café, on s’est demandés si le fait que d’anciens produits étaient “trop bons” ne limitaient pas les ventes actuelles.
Certains sites prétendent que les produits sont conçus avec un composant qui en limite la durée de vie en flanchant systématiquement après un certain temps. A mon avis, si c’était volontaire, ce serait idiot car on aurait pu économiser sur le coût des autres composants. On se retrouve avec un produit cher, et la défaillance systématique du même composant risque de donner une mauvaise image du produit, voire de la marque.
D’autres prétendent que les produits sont fabriqués de manière à ce que ce soit chaque fois un autre composant qui défaille. Quiconque a vu une usine de production moderne ne peut que sourire : il est techniquement irréaliste de produire en série des pièces différentes les unes des autres de manière contrôlée. Le fait que ce soit des pièces différentes qui cèdent indique que le produit a été bien conçu, avec des composants ayant environ la même durée de vie.
Donc oui, je le reconnais, les produits sont conçus pour une certaine durée de fonctionnement. J’ai même reçu un cours là dessus, donné par un ancien ingénieur de Bolex, entreprise qui fai(sai)t de remarquables caméras dont je reparlerai plus bas.. Mais ce n’est pas de l’obsolescence programmée au sens strict parce que:
1. la durée de vie perçue par le consommateur est souvent très différente de la durée de fonctionnement réelle **.
2. le prix de revient du produit dépend fortement de la durée de fonctionnement prévue. Un moteur qui tourne 1000 heures ou 10'000 n’ont pas du tout le même prix.
Or un nouveau produit, c’est très souvent une cible marketing définie par un prix. Il s’ensuit que la durée de vie, la réparabilité, la garantie etc. sont des conséquences du prix. Exemple spectaculaire: . Or je note que l’argument du prix apparaît très rarement dans le “débat” sur l’obsolescence programmée. Et si l’obsolescence était une conséquence de l’apparition de produits bon marché plutôt qu’une cause ?

Voici quelques expériences personnelles pour illustrer ces différents arguments:

Ma chaîne hi-fi sans fusibles

On fait encore moins cher que la résistance 1 Ω : la piste de circuit imprimé qui fond. Une honte, mais ça protège peut-être un composant plus cher…

Au début des années 1990, j’ai eu l’occasion d’acheter une chaîne hi-fi censée être haut de gamme (à l’époque) avec un bon rabais universitaire. En branchant les hauts-parleurs, l’ampli claque (bon, ok j’aurais du l’éteindre avant…) Je cherche les fusibles des HP : je n’en vois pas. Le truc pesant quelques kg de radiateurs, j’appelle le service de dépannage où le technicien paniqué me dit “ah, ces amplis j’en ai jusqu’au plafond. On a mis des résistances de 1 Ω à la place des fusibles pour économiser quelques centimes… Si vous vous y connaissez je vous envoie des vrais fusibles à souder à la place, ça m’arrangerait…”. Je l’ai fait, mais ensuite les éléments de la chaîne sont morts l’un après l’autre au bout de 3-4 ans. Ce n’était pas de l’obsolescence programmée, c’était de la camelote. En vertu de l’argument No 2 je n’ai PLUS JAMAIS RIEN acheté de cette marque.

L’Electrolux de ma maman

Grâce à , zelectron m’a remémoré l’increvable aspirateur de ma maman, et de la sienne entre de nombreuses autres. Cet aspi Electrolux est tellement costaud qu’il a survécu jusqu’à YouTube:

Mais il y a une chose qu’on oublie, c’est que ces merveilleux aspirateurs immortels coûtaient très cher. Ma maman a retrouvé la facture de son Electrolux Z325 acheté en 1976 : CHF 648.- , soit environ 1125 Euros actuels en comptant une . Selon

\[12\]

, seuls 50% des ménages avaient un aspirateur à la fin 1968; si on extrapole la baisse de prix de 30% en 8 ans de l’électroménager (soit 4.5% par an), on trouve que les aspirateurs coûtent aujourd’hui environ 7.5 fois moins cher qu’en 1968. Comme un aspirateur Electrolux coûte maintenant dans les 200 Euros, celui de nos mamans coûtait l’équivalent de 1500 Euros actuels. Alors, quel aspirateur revient moins cher ? L’Electrolux à 1500 Euros sur 25 ans ou l’autre à 200 sur 4 ?

Si vous préférez le “durable”, alors payez 1000 Euros pour un aspirateur dit “professionnel”, dimensionné pour une utilisation quotidienne intensive, et ne l’employez qu’une fois par semaine : il durera des décennies Et oui, on trouve des sacs pour ces aspirateurs pendant tout ce temps, parce qu’on a payé pour.

Corollaire : vous voulez une loi pour allonger les garanties et forcer les fournisseurs à garder des pièces de rechange en stock ? Pas de problème, mais quelqu’un va devoir payer pour ça. Vous.

La Bolex de mon papa

Mon papa possède encore une caméra , une en parfait état de marche. Elle a filmé mon enfance et la vie de la famille à la fin des années 60, début des 70, puis les méchants japonais ont flanqué par terre notre belle industrie mécanique

\[13\]

avec leurs vidéos et autres gadgets électroniques bon marché.

Dans une caméra mécanique, il y a un mécanisme qui fait avancer le film par saccades de 24 images par seconde, et un obturateur qui s’ouvre et se ferme à la même cadence. Donc des pièces qui bougent avec des accélérations assez fortes pour se déformer un peu et causer de la fatigue des matériaux, des frottements qui les usent etc.

Au cours sus-mentionné, le prof nous avait demandé quelle durée de fonctionnement prévoir pour ce mécanisme. Par comparaison, un moteur de voiture tournant en moyenne 3000 tours par minute à 60 km/h de moyenne fait dans les 300 millions de cycles pour 100'000 km sans qu’on doive changer les soupapes. Rien de surprenant donc à ce que Bolex ait développé un mécanisme de caméra capable de prendre 1 million d’images sans panne. A 24 images par seconde, ça fait presque 700 heures de fonctionnement, soit un mois non-stop. Pas assez pour un ingénieur suisse des années 60, mais si le chef dit que ça suffit…

En fait ça suffit amplement : une bobine de film 8mm durait 3 minutes qui revenaient à environ 100 Euros avec le développement, donc on filmait avec parcimonie. Je dispose ainsi d'1h30 de film réalisé par mon papa entre 1968 et 1975. 13 minutes par an. Bon, disons qu’avec les chutes et les ratés il en a tourné le double : 30 minutes par an. Disons même qu’il n’était pas un cinéaste passionné, et que d’autres filmaient leurs gamins faisant les idiots dans la piscine une heure par an.

dans 40 ans la pub de GoPro sera aussi kitsch que celle-ci

Reste qu’avec 700h de fonctionnement de sa partie la plus délicate, l’espérance de vie d’une caméra Bolex normalement utilisée se compte en siècles! D’ailleurs le boitier est fraisé dans l’alu, recouvert de cuir, doté d’un objectif de qualité : tout est mis en oeuvre pour que les archéologues retrouvent l’engin en parfait état de marche.

“Il y a trois façons de se ruiner : le jeu, les femmes et les ingénieurs. Les deux premières sont les plus agréables, la troisième est la plus sûre” ( J.M. Folz)

Comme sa chère Bolex chère (sic.) était flambant neuve lorsque les modèles sonores sont apparus, mon père n’en a pas changé. Et même lorsque les premières caméra vidéo sont apparues, il n’en a pas acheté vu que sa Bolex marchait très bien. Et Bolex a coulé, tellement ses clients étaient contents de leur achat, ou sont passés à la vidéo. Certes, les premières caméra vidéo ne duraient pas 700h. Peut être 70 à tout casser, mais c’était assez pour les quelques saisons de vacances avant la HD. Et le coût de la minute de vidéo a chuté, chuté …

Pour le prix de deux films super-8 de mon papa, je peux acheter sans aucune pièce mobile, supportant les chocs, l’eau et la neige et fonctionnant certainement plus de 7000 heures.

La Deuch’ de ma soeur

Vous ne le savez pas, mais je vous épie. Je peux savoir sur quel lien vous avez cliqué pour arriver sur cette page, et aller voir ainsi qui parle de cet article. C’est ainsi que je suis remonté de à intitulée “Quand on construisait quelque chose pour que ça dure…” et vantant l’indestructible 2CV. J’y ai posté le commentaire suivant (légèrement édité ici):

L’exemple de l’automobile m’intéresse. Prenons… la Charleston Bordeaux 1980 de ma sœur, qu’elle sort encore une ou deux fois par an. Selon elle coûtait 24800 NF soit 3780 Euro soit 1853 heures de boulot au SMIC de l’époque ( )

L’équivalent de cette 2CV de l’époque serait donc une bagnole valant 1852 x 9.4 = 17418 Euros actuellement, donc dans . Ca m’inspire quelques remarques:

Il y a aujourd’hui sur le marché des voitures à 10000 Euro qui n’avaient pas d’équivalent à 4 roues en 1980 : la voiture est devenue accessible à plus de monde, peut-être en sacrifiant un peu de qualité
Encore que : même en oubliant la différence manifeste d’équipement, de sécurité et de consommation, je me demande qui gagnerait un match fiabilité ou durée de vie (en km) entre la 2CV de ma soeur et une Polo ou une Yaris actuelle (de même prix actualisés, je le rappelle…)
Est-il vraiment plus économique de faire durer une voiture au maximum ? Je me pose la question chaque fois que je fais le plein de ma Merc classe C, comme neuve à 260'000 km au compteur, mais qui consomme 9.2 l/100 km …

Conclusion.

L’obsolescence au sens large existe manifestement, mais je ne suis toujours pas convaincu qu’elle soit “programmée”, au sens strict. Bon nombre des exemples communément cités sont anciens et peu ou mal documentés. Les trop rares études de cas spécifiques publiées ne démontrent pas l’existence de l’obsolescence programmée.

Personnellement, je pense qu’on attribue communément à l’obsolescence programmée des réalités économiques parfois mal comprises, entre autres:

Qu’il arrive que des produits aient des défauts. Pour un nouveau produit, c’est même très fréquent. Dans tous les cas, ça coûte très cher au fabricant, soit en frais de garantie, soit en terme d’image. Renseignez-vous avant d’acheter, et sachez que vous prenez plus de risques en achetant un produit qui vient de sortir.
Qu’un produit indémontable et irréparable est beaucoup moins cher que le produit réparable, mais il peut aussi souvent être plus résistant, étanche etc. On ne peut pas ouvrir un iPhone, mais quand il tombe il ne s’ouvre pas en éjectant la batterie… Choisissez, mais ensuite ne réclamez pas le beurre et l’argent du beurre.
Que certains produits “vendus” sont en fait loués : lorsque vous achetez une imprimante à 100 Euros, si vous enlevez la TVA, la marge du distributeur, les frais de transports etc, vous comprendrez qu’on vous la donne. Ensuite vous payez l’encre, proportionnellement au nombre de pages que vous imprimez, donc on vous empêche de les remplir ou d’acheter des cartouches de contrefaçon. Mais c’est vrai, les fabricants n’expliquent pas le deal clairement.
Que les systèmes de production modernes se caractérisent par un écart type de plus en plus faible ( ), donc des durées de fonctionnement beaucoup plus constantes que par le passé. Un produit actuel conçu pour durer 1000 heures a peu de chances de fonctionner 1200 heures, mais pas moins de 800 heures non plus. C’est vrai que dans le passé, on pouvait “tomber sur un bon numéro” qui fonctionnait très, très longtemps. Mais il ne faut pas oublier les “mauvais numéros” qu’on revendait en vitesse à la brocante de la paroisse…
Que surtout, on ne réalise pas à quel point les prix des “biens durables” ont chuté en monnaie constante: les produits de nos parents coûtaient l’équivalent du haut de gamme actuel, donc il faut comparer ce qui est comparable. Et justement, il n’y avait rien de comparable à nos produits bon marché actuels.

Notes :

* ça me rappelle un cours de marketing ou le prof disait : “quand vous achetez une voiture vous comparez le prix, la puissance, la consommation, le volume du coffre. Et puis vous prenez celle qui vous plaît : l’acte d’achat est un acte irrationnel.”

** ce qui fait qu’il est très difficile de définir une garantie en années ou, du point de vue industriel, de déterminer une durée de fonctionnement correspondant à n années de possession par le client. Par exemple un aspirateur conçu pour 1000h durera 20 ans en étant utilisé 1h par semaine, mais seulement un an si un professionnel du nettoyage l’utilise 20h par semaine… En pratique on essaie de faire en sorte que seuls les quelques clients qui utiliseront le produit le plus intensivement bénéficieront d’une garantie en plus de ceux dont le produit est réellement défectueux. Donc la durée de fonctionnement prévue doit être largement supérieure à l’utilisation moyenne.

Reférences

Stéphanie Marthely-Allard “ ", 9 septembre 2012
" ”, FCR.ch, 2011
Bernard London” ", 1932
" ", Emission “du grain à moudre” sur France Culture, 3 octobre 2012
Alain Geldron, “ ”, 2013, Pour La Science No 425
Jeremy Bulow (1980). An Economic Theory of Planned Obsolescence Quarterly Journal of Economics, 101 (4), 729-750 DOI:
J. Guiltinan, “ ”, 2008, Journal of Business Ethics, vol. 89, no. S1, pp. 19–28, Aug. 2008.
R. Sherman and G. Hoffer, “Does Automobile Style Change Payoff?,” Applied Economics, vol. 3, no. 3, pp. 153–165, 1971.
T. Iizuka, “ ” Journal of Economics Management Strategy, vol. 16, no. 1, pp. 191–226, 2007.
Giles Slade (2006). Made to break: technology and obsolescence in America. Harvard University Press.
Steven E. Landsburg “ .”, 1999, Slate
" " Economie et statistique , Année 1969, Volume 3, Numéro 3, pp. 65-68
Urs Maurer “ ” swissinfo.ch 2004

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 …”

Comment tomber plus vite que la gravité

Sat, 20 Apr 2013 00:00:00 +0000

Après une petite pause due en partie au déménagement de ce blog suite à des problèmes d’hébergement, je vous propose une traduction de l’article “ ” de Sedeer sur . Pour la petite histoire, ça me rappelle une question que je m’étais posé une nuit d’insomnie à bord d’ “Etoile Filante” : ma couchette pouvait-elle vraiment tomber plus vite que moi lorsque le bateau franchissait une vague ?

crédit : Ruina Lab. (cliquer pour le film)

En 2011, une équipe de physiciens de l’Université Cornell à Ithaca (New York) a montré que lorsqu’une chaîne en chute libre heurtait quelque chose, par exemple une table, elle pouvait, contrairement à l’intuition, accélérer et tomber plus vite que si elle ne touchait rien. En étudiant attentivement sa mécanique, ils ont montré que l’impact pouvait tirer le reste de la chaîne vers le bas. Comme le montre la photo de leur expérience ci-contre, ils avaient raison. Les deux chaines bizarres ont été lâchées de la même hauteur au même moment, mais celle de gauche qui tombe sur une table en formant une pile est tombée plus vite que celle de droite qui tombe à côté de la table.

Anoop Grewal, Phillip Johnson et Andy Ruina ont découvert ceci en réexaminant un problème classique des cours de physique : la chaîne qui tombe sur une pile. La solution standard part du principe que le maillon qui heurte la table (en rouge sur le dessin) se déconnecte du maillon supérieur au moment de l’impact, donc qu’il s’arrête sans influencer le reste de la chaîne. C’est une hypothèse raisonnable étant donné que les maillons d’une chaîne sont assemblés de manière très lâche, mais l’équipe n’était pas convaincue que ce soit toujours le cas. Si le dernier maillon continuait à interagir avec le maillon du dessus, il pourrait exercer une force sur la portion de la chaîne encore en train de tomber. Suivant la direction de cette force, l’impact des maillons pourrait ralentir, mais peut-être aussi accélérer la chute du reste de la chaîne.

Comment un tel mécanisme pourrait-il réellement fonctionner en pratique ? L’équipe est parvenue à concevoir plusieurs types de chaînes où l’impact des maillon peut tirer sur le reste de la chaîne. Le plus simple est basé sur l’idée d’un barreau tombant au sol. Si le barreau est incliné, une de ses extrémités touche le sol en premier, et l’autre extrémité pivote autour du point de contact avec le sol, ce qui la fait tomber plus vite. L’extrémité libre accélère pour la même raison que vous vous mettez à tourner rapidement si vous saisissez un point fixe en courant ou en patinant : c’est la .

quand un barreau incliné tombe au sol, son extrémité libre accélère

Tout ce qui est attaché à l’extrémité libre, par exemple par une ficelle, sera tiré vers le bas. Ainsi, l’impact du barreau avec une surface crée une force qui tire le reste de la chaîne. C’est contre-intuitif, et ça peut même paraître fou, mais c’est vrai. Le trio a construit des chaînes selon ce concept, elles ressemblent à des échelles de corde de traviole, et les a utilisé une caméra video à haute vitesse pour en filmer une paire tombant côte-à-côte. Comme ils l’avaient prévu, la chaîne tombée sur la table est tombée plus vite que celle tombant à côté : ( ):

Ils ont aussi testé une chaîne ordinaire, qui se comporte juste comme on s’y attend. Dans ce cas, le dernier lien se déconnecte du précédent et ne lui applique donc aucune force, ce qui signifie que l’hypothèse utilisée pour résoudre le cas d’école est valide dans ce cas.

L’impact avec une table n’accélère pas une chaîne ordinaire car les maillons se déconnectent au moment de l’impact. (crédit : Ruina Lab.)

Alors qu’on peut mesurer et comprendre les , il est quand même étonnant que l’on puisse encore apprendre de nouvelles choses sur quelque chose d’aussi familier qu’une chaîne tombant au sol. Je finis souvent mes articles en m’émerveillant sur l’immense richesse du monde, mais cette fois c’est notre capacité à toujours nous poser des questions et à comprendre le monde avec précision qui m’étonne.

La science qui nous permet de construire des ponts et des avions, d’envoyer des sondes au delà de notre système solaire et d’explorer les vallées océaniques est la même que cette science a permis à ces chercheurs de prévoir et de confirmer un résultat si étrange, si contre-intuitif à propos de quelque chose d’apparence si commune. Les petits mystères et les merveilles quotidiennes abondent. Ils n’attendent que d’être découverts et décrits par un esprit curieux, et c’est ce qui rend la science si fantastique!

Référence

\[altmetric doi="10.1119/1.3583481" float="right"\]Grewal, A., Johnson, P., & Ruina, A. “ ” 2011, American Journal of Physics, 79 (7) DOI:

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.

Les "Black Holes" de Fabian Oefner

Thu, 28 Mar 2013 00:00:00 +0000

Découvert hier le travail étonnant de , un compatriote photographe.

Sa dernière série de clichés intitulés “ ” est magnifique et intriguante : mais qu’est-ce donc ?

"Black Hole" par Fabian Oefner

La mèche est vendue par d’autres clichés pris sous un angle différent :

"Black Hole" par Fabian Oefner

Mais oui, il s’agit bien d’une mèche de perceuse, enduite de peinture et photographiée en haute vitesse pendant sa rotation. L’artiste a même réalisé une petite vidéo décrivant le procédé:

A part le flash éclairant pendant 1/40'000 ème de seconde, le reste du matériel peut se trouver au brico du coin, mais il fallait avoir l’idée. Et il n’est peut être pas évident de trouver des peintures ayant les caractéristiques physiques nécessaires pour produire ces fins filaments.

D’ailleurs, selon le blog , les photos de Fabian Oefner révèlent un phénomène de mécanique des fluides non trivial : l’ . C’est elle qui provoque l’apparition de petites gouttes à l’extrémité des filaments de peinture.

Deux pubs

Thu, 21 Mar 2013 00:00:00 +0000

Loin de moi l’idée de faire de la publicité pour quoi que ce soit* sur ce blog qui se voudrait scientifique, mais comme nous sommes tous soumis à la publicité et à ses messages plus ou moins directs, je vous propose ici deux “études de cas”.

Commençons par cette affiche toute récente que j’ai trouvé absolument excellente: Pourtant j’ai remarqué que le second degré du slogan échappe à pas mal de gens… Vous le captez ?

Pourtant j’ai remarqué que le second degré du slogan échappe à pas mal de gens… Vous le captez ?

Pour moi c’est clair : la prochaine fois que j’ai mal au crâne, je vais acheter ce produit rien que pour soutenir leur superbe campagne anti- !

Mais par acquit de conscience j’ai cherché ce que l’homéopathie propose comme anti-douleurs et j’ai trouvé:

l’
le d’un laboratoire connu pour ses , qui contient:

Belladone (teinture) 0,004µg, Iris (teinture) 0,004µg, Noix vomique (teinture) 0,004µg, Spigélie anthelmintique (teinture) 0,004µg, Gelsemium (teinture de racine) 0,004µg

Un “µg” c’est un microgramme soit un millionième de gramme**, donc 0,004µg c’est 4 milliardièmes de grammes… Comment ça soigne les douleurs ? Aucune idée. Mais à tout hasard ils ont ajouté:

Acide acétylsalicylique 330mg et Caféine 36,6mg

soit 82 millions de fois plus d’aspirine que de noix vomique, au cas où ça pourrait aider un peu. Du coup la loi les a forcés à qualifier leur produit de “médicament”…

Sinon, en expliquant , j’ai repensé à cette ancienne pub :

L’association du “ ” avec “ ” flatte mon patriotisme, et la montre me plaisait beaucoup, au point où j’ai sérieusement envisagé en acheter une. Mais finalement je ne l’ai pas fait, et aujourd’hui je me demande si le fait d’avoir vu cette pub n’a pas joué un rôle dans ma décision de ne pas passer à la caisse.

Et vous ? Cette pub vous donne-t-elle l’envie d’acheter cette montre (qui ne se fait plus, hélas) ? Ou y-a-t’il quelque chose qui vous dérange aussi ?

Notes:

*Je n’ai ni fait de lien vers les produits concernés, ni même mentionné leur nom dans le texte ce qui m’amènerait des visiteurs via les moteurs de recherche. Plus indépendant que Dr. Goulu, y’a pas.

**un microgramme, c’est la dose mortelle de plutonium et là il y a 250 fois moins de et de , pour rassurer ceux qui se souviendraient que ces plantes sont très toxique. Mais puisque désormais ce n’est plus la dose qui fait le poison, l’homéopathie devrait disparaître rapidement…

Comment transformer le plomb en or ?

Fri, 15 Mar 2013 00:00:00 +0000

Une fois de plus ma paresse me pousse à traduire un répondant à la question suivante:

Avec la technologie moderne, sommes-nous plus près de transformer le plomb en or que les alchimistes il y a quelques siècles ?

La question originale était : “Avec la technologie actuelle, est-il maintenant possible de transformer le plomb en or, ou n’importe quel élément en une autre ? Quelles transmutations les anciens alchimistes auraient-ils du tenter pour aboutir à un succès ?

Réponse du Physicien : le plomb en or, non. Mais on peut changer quelques éléments en d’autres. Le rendement est extraordinairement faible, et le processus est prohibitivement coûteux. Avant la fin du XIXème siècle, personne n’avait observé un élément se transformant en un autre, et jusqu’au XXème il n’y avait aucun équipement sur Terre qui ait eu la moindre chance de changer (volontairement) un élément en un autre.

En remontant au temps où les chimistes (ou ) sont devenus capables de purifier des échantillons et de fabriquer des produits variés, ils ont eu la prétention de transformer des matières en d’autres.

Mais alors que vous pouvez utiliser des réactions chimiques pour transformer l’hydrogène et l’oxygène en eau, ou de la farine et de l’eau en pain, il n’y a aucune combinaison de produits et de réactions chimiques qui ne peut ne serait-ce que commencer à un élément en un autre. Les alchimistes de cette époque, inconscients de ceci, furent très excités par la transformation du plomb en or, la et la création de vie à partir de rien. Nombre d’entre eux étaient des de leur temps, dont nous, scientifiques d’aujourd’hui, avons hérité certains , mais pour l’essentiel pas les méthodes.

Newton se passionnait pour l’alchimie. Il inventa le calcul infinitésimal et fonda la physique moderne, mais il chercha aussi le Saint Graal et poursuivit d’autres projets un peu fous.

Les diverses molécules chimiques sont différentes car elles utilisent différentes combinaisons des éléments, mais les éléments et leurs diffèrent entre eux par le nombre de protons et de neutrons qui forment leur noyau atomique.

Il y a trois principales manières de changer le nombre de protons et de neutrons d’un noyau atomique : la fusion, la et le bombardement par des neutrons.

La fusion, c’est tout un art…

En pratique, . A ce jour, nous avons réussi à fusionner du deutérium (isotope de l’hydrogène) en hélium, ce qui est la fusion la plus facile. Et encore nous y arrivons de justesse, au milieu de très grosses bombes. Pour produire de l’or par fusion comme , il nous faudrait une supernova, ce qui n’est pas dans nos moyens.

Beaucoup d’atomes ont un noyau instable qui va parfois faire “pop” en se transformant en un autre élément ou isotope. Donc techniquement, être patient est une manière de transformer un échantillon d’une matière en une autre.

Commencez avec de l’Uranium 235, attendez quelques milliards d’années, et vous obtiendrez du plomb.

Malheureusement. le matériau de départ doit être radioactif. Les atomes radioactifs “décroissent” jusqu’à ce que le nombre de leurs protons et de leurs neutrons s’équilibrent selon une certaine loi, et pour les éléments lourds l’équilibre parfait est presque atteint avec le plomb ou le .

La dernière manière de transformer un isotope en un autre est la seule que nous sommes capables d’utiliser et de contrôler : le bombardement neutronique. Ce n’est pas la meilleure solution, mais c’est la seule que nous ayons. L’idée est que les neutrons étant électriquement neutres (d’où leur nom), ils peuvent rejoindre le noyau atomique sans être repoussés par le noyau, chargé positivement. Cette répulsion empêche la technique de fonctionner avec des protons, et c’est d’ailleurs ce qui rend la fusion si difficile.

On utilise déjà le bombardement neutronique pour à partir d’uranium. Bombarder un échantillon avec des neutrons rend ses atomes presque toujours plus radioactifs, ce qui les fait parfois muer en éléments supérieurs par . La technique est donc du type “bombarder et attendre”. Dans certains cas, les atomes sont si radioactifs qu’ils se brisent aussitôt, et s’ils produisent une giclée de neutrons, vous avez la d’une bombe, ou d’une centrale nucléaire.

Voici une carte de tous les isotopes connus et de leur réaction de désintégration radioactive préférée (beaucoup d’isotopes peuvent se désintégrer de plusieurs manières) :

tous les isotopes, avec le nombre de neutrons sur l’axe X et le nombre de protons sur l’axe Y. Les points noirs sont les isotopes stables (cliquer pour un poster à très haute résolution

\[14Mb\]

)

Les différentes couleurs indiquent les modes de désintégration. Par exemple le rose est la dans laquelle un proton se change soudain en neutron en émettant un positron (anti-électron) qui est la “radiation” que l’on peut détecter. Donc sur la carte, les isotopes roses transmutent en se décalant en diagonale vers le bas et à droite, en perdant un proton et gagnant un neutron.

Règle du jeu : tout ce qu’on peut faire c’est décaler une petite fraction d’un isotope d’une case vers la droite en lui ajoutant des neutrons, et attendre les désintégrations naturelles…

En consultant la carte, vous pouvez voir quels éléments peuvent raisonnablement être produits à partir d’autres par bombardement neutronique. Par exemple, en regardant la petite portion de la carte ci-dessous, vous pourriez envisager créer de l’or en bombardant du platine 196, qui est juste en dessous de l’or 197, le seul isotope stable de l’or. Ca lui ajouterait un neutron qui le transformerait en platine 197, subissant ensuite une désintégration β- qui le décalerait d’‘une case en haut à gauche, le transformant en or. Cette désintégration β- a une demi-vie d’environ 20 heures, donc après irradiation du platine il suffit d’attendre quelques jours pour extraire des traces d’or de votre échantillon de platine. Il existe aussi une , réalisée en 1941 déjà.

Mais le plomb est mal placé pour former de l’or. Par bombardement neutronique on peut le décaler vers la droite, mais les chemins des désintégrations radioactives successives de tous les isotopes ainsi formés reviennent soit au plomb, soit au bismuth.

Tout ce qu’on peut faire avec le plomb c’est de lui ajouter des neutrons (flèches blanches), mais les désintégrations naturelles le ramènent au plomb ou au bismuth.

Donc en utilisant la seule et unique technique dont nous disposons, nous ne pouvons pas transformer le plomb en or. Même pas un tout petit peu. Du platine ou du mercure oui, mais du plomb non*

Finalement, les processus de transmutation du platine ou du mercure en or sont considérablement plus chers et dangereux que creuser le sol pour en extraire l’or. Entre autres accessoires, il vous faudra une qui est en général un bout de métal extrêmement radioactif, cher et illégal. Sinon, un peut aussi faire l’affaire. Il existe des manières plus simples de perdre de l’argent…

Note:

Le temps de traduire l’article, quelqu’un a mentionné dans les commentaires de l’article original que

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. ( )

Alice, Bob et le coffre de XOR

Sat, 09 Mar 2013 00:00:00 +0000

Pendant des siècles, la a principalement consisté à inventer des systèmes de des messages rendant très difficile le du message par quelqu’un ne possédant pas la clé, et à trouver des moyens de transmettre la clé au destinataire.

Aujourd’hui il existe des moyens de chiffrer des message de manière absolument indécryptable, et de les envoyer à un destinataire qui pourra les lire sans qu’on ait besoin de lui transmettre la clé ! Impossible ou très compliqué, pensez-vous ? Voici pourtant une méthode ultra-simple.

Deux cadenas, c’est beaucoup mieux qu’un

Il y a très longtemps, ont trouvé un moyen pour s’envoyer des objets précieux dans des coffres fermés à clé sans jamais avoir besoin de se transmettre les clés, ni d’en faire des doubles. Tout ce dont ils ont besoin, c’est d’un coffre que l’on peut fermer avec deux cadenas:

Alice envoie un précieux cadeau d’anniversaire à Bob dans le coffre qu’elle ferme avec un cadenas A dont elle garde la clé.
Bob ne peut pas ouvrir le coffre, mais il peut y ajouter son propre cadenas B dont il garde la clé et renvoie le coffre fermé à double à Alice
Alice ouvre son cadenas A et renvoie à Bob le coffre qui n’est plus fermé que par le cadenas B
Bob peut enfin ouvrir le coffre en enlevant le cadenas B, mais son anniversaire est déjà passé parce qu’il a fallu trois trajets au messager au lieu d’un seul, et ce dernier a eu tellement peur en traversant trois fois la forêt des brigands qu’il a démissionné.

Au XXIème siècle, la vitesse des communications est telle qu’un coffre numérique à deux cadenas peut devenir utilisable, à condition de résoudre un problème qui n’existe pas avec le coffre:

Alice chiffre un bon d’achat pour un précieux cadeau d’anniversaire X avec une fonction utilisant la clé A. Elle transmet à Bob le message A(X) .
Bob le message avec sa fonction clé B et envoie à Alice le message B(A(X))
Alice déchiffre le message avec sa clé, ce qui produit un message qu’elle renvoie à Bob.
Mais là, Bob ne pourra le déchiffrer correctement que si les fonctions A et B sont commutatives, c’est à dire que le résultat des deux chiffrements A et B est indépendant de leur ordre, donc que A(B(X)) = B(A(X). Dans ce cas seulement le message A-1(B(A(X))) transmis par Alice à l’étape 3 sera égal à B(A-1(A(X))), donc à à B(X) et Bob pourra alors déchiffrer son cadeau.

Alice et Bob ont donc besoin de créer des fonctions/clés de chiffrement A et B qui soient à la fois inviolables, et commutatives. Or il existe une fonction toute bête qui combine ces deux avantages : le pour les intimes.

Claude Shannon a démontré en 1949 quelque chose d’intuitivement évident : en effectuant un XOR bit a bit entre un message et une clé aléatoire de même longueur à usage unique, le message crypté est absolument inviolable.

Illustrons ceci avec un message d’une seule lettre codé sur 8 bits selon le code ASCII:

Alice veut envoyer à Bob la lettre “x”, soit la séquence de bits X=01111000
- Elle utilise un générateur aléatoire, quantique tant qu’à faire, qui produit la clé A=11010001
- Alice calcule XOR(X,A) qui donne le message M1=10101001 et transmet ce message
- Eve la curieuse intercepte le message, mais ne peut y trouver aucune anomalie statistique lui permettant d’en déduire la clé. En effet le message peut tout aussi bien correspondre à la lettre “y” (01111001) codée avec la clé 11010000, ou n’importe quelle autre combinaison lettre/clé.
Bob reçoit le message, génère une clé B aléatoire de même longueur B=00000101 et transmet le message M2=XOR(M1,B)=10101100
Alice génère le message M3=XOR(M2,A)=01111101, ce qui “enlève le cadenas A” car XOR est sa propre réciproque : XOR(A,XOR(A,X))=X
Bob calcule alors XOR(M3,B)=01111000 et obtient bien le code ASCII de la lettre “x”

Le seul problème, c’est qu’Eve a finalement aussi réussi à décrypter le message, Comment a-t-elle fait ?

Vous le saurez en lisant les commentaires que d’autres ne manqueront pas d’écrire, et vous apprendrez comment Alice et Bob préserveront leur intimité dans la suite de leurs aventures, bientôt sur drgoulu.com.

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 : )

Acanthaspis Petax, CC et Wikipédia

Sat, 26 Jan 2013 00:00:00 +0000

de la RTS est toujours marrante et souvent intéressante. Dans le classement des ” je connaissais grâce à SSAFT la et les , mais pas leur hyperparasite “ ” ni les autres bestioles citées. Et surtout je n’arrivais pas à visualiser , cette punaise malaise qui se colle les cadavres de ses victimes formiques sur le dos.

Comme des millions d’internautes chaque jour je me suis rué sur la Wikipédia, et j’ai découvert que la page consacrée à Petax , quoique sommaire, était pour une fois plus complète que celle , mais qu’à la place de la photo se trouvait la mention “Une illustration sous licence libre serait la bienvenue”.

C’est là que j’ai réalisé l’un des problèmes rencontrés par la Wikipédia actuellement : convaincre les photographes et autres créateurs de mettre gratuitement à disposition une partie de leurs oeuvres. Les quelques 15 millions d’images “librement réutilisables” stockées dans la ne couvrent pas les besoins des ~ de toutes les wikipédias, surtout sur des sujets un peu pointus.

Je me suis donc mis en quête d’une et j’ai trouvé du monstre, mais soumise à copyright. L’auteur, photographe professionnel ( ) vend des de ses photos, par exemple . Je l’ai alors contacté pour lui demander s’il voulait bien mettre à disposition sa photo sur la Wikipédia en lui citant l’exemple de dont l’auteur . Et ça a marché : Kurt a ajouté un discret filigrane sur la version “Creative Commons” de sa photo, qu’on peut désormais voir sur dans toutes les langues, et ci-dessous en toute légalité:

"Assassin bug nymph with ant prey and ant carcasses on its back…" par Kurt (Hock Ping Guek) orionmystery.blogspot.com (version CC)

En effet, Kurt a choisi de distribuer cette photo sous licence “ ”:

CC signifie “ ” : c’est l’organisation qui a rédigé un ensemble de licences permettant de reproduire, distribuer et communiquer l’œuvre, avec :
BY signifie “attribution” : le nom de l’auteur doit être cité, ce que j’ai fait.
ND signifie “pas de modification”. Comme Kurt ne l’a pas spécifié, chacun est libre de modifier sont image comme il le souhaite, mais …
SA signifie “mêmes conditions” : une fois l’image modifiée, elle doit rester disponible aux mêmes conditions BY et SA, donc personne ne peut s’approprier ou figer cette oeuvre
NC pour “non commercial” n’étant pas spécifié, la photo ci-dessus pourrait en principe être incluse dans un journal ou un site à but lucratif.
3.0 est la version de la licence la plus récente, qui a ajouté un “droit moral” à l’auteur de demander le retrait d’une adaptation de son oeuvre qu’il jugerait outrageante

Ce qui n’est absolument pas le cas, vous en conviendrez, de ce dessin fait tout exprès pour cet article par , illustratrice dont vous pouvez voir les dessins dans des albums pour la jeunesse, l’excellent journal “ ” ainsi que sur . Ayant rejoint en indiquant “J’aime dessiner les animaux, tous, et surtout les méconnus et mal aimés”, je l’ai prise au mot et voilà le résultat. Merci Emilie !

"Petax souriant aux CC" par Emilie Vanvolsem

Sur son site, Emilie mentionne une licence CC-BY-NC-ND, donc vous avez le droit d’utiliser cette image, mais pas de la modifier (ND) ni d’en tirer profit (NC). Et bien sur, il faut l’attribuer clairement à Emilie (BY).

Pour ma part, après mure réflexion j’ai décidé de clarifier la licence des textes de ce blog en les plaçant sous . Je vais voir si ça décourage certains vautours …

Comment contribuer à la Wikipédia

Le titre de ce paragraphe était initialement celui de l’article, dont le plan était:

Ré-expliquer que de la Wikipédia. Pour de petites corrections ou ajouts, c’est très facile et il n’y a même pas besoin de créer un compte. Pour de plus grosses interventions il faut tenir compte de pas mal de choses, mais si 137'000 utilisateurs actifs anglophones et 17'000 francophones ( ) y arrivent, pourquoi pas vous ?
Il est tout aussi utile de mettre vos photos, dessins et autres créations sous une licence “libre” ou CC pour qu’ils puissent être intégrés dans la Wikipédia. Par défaut, les sites comme Flickr ou Picasa les protègent par un copyright, mais il est facile d’attribuer une licence CC à tout ou partie de vos oeuvres. Vous pouvez aussi les mettre directement sur .
Vous pouvez aussi convaincre des photographes professionnels de jouer le jeu en leur expliquant que les licences CC conservent leurs droits intacts : ils peuvent continuer à vendre leurs photos à haute résolution tout en se faisant de la pub en mettant à disposition des versions “écran” gratuitement.
Terminer en disant que si vous n’êtes pas motivé par ce qui précède mais que vous voulez que la Wikipédia vive, vous pourriez au moins …

Si vous voulez vous y mettre, voici quelques tâches à faire pour documenter correctement sur la Wikipédia les 5 insectes cités par Pentagruel:

Etoffer le texte d’ , ou convaincre Le Guru de faire don de à la Wikipédia
Etoffer et illustrer celui sur que je viens de créer à partir de la ) et créer et illustrer ceux sur et qui existent respectivement et (cette dernière est intéressante car elle utilise historique tombé dans le domaine public, par manque de photo “libre”). Il faudrait d’ailleurs aussi décrire correctement l’ soit dans une page spécifique , soit dans un .
Créer aussi un article pour la fourmi esclavagiste , sur laquelle il existe un bon
Rien à faire pour : l’article semble bien fait et illustre à mes yeux d’entomolonéophyte.
Tout est à faire pour le scarabée squatteur, pique-assiette et fainéant dont il n’y a aucune trace sur la Wikipédia. Pourtant le suite à .

Voilà, si vous attendiez une occasion de vous lancer comme contributeur de la Wikipédia c’est le moment : je vais surveiller ces articles et vous coacher au besoin pendant les prochaines semaines. Go !

Comment bien brasser les cartes

Sat, 19 Jan 2013 00:00:00 +0000

Les amateurs de jeux de cartes savent qu’il faut accorder beaucoup d’attention au brassage des cartes pour éviter la triche, mais qu’en est-il par exemple dans les jeux de poker en ligne ?

Les informaticiens se sont beaucoup , mais relativement peu sur les problèmes de brassage, moins fréquents et apparemment plus simples. Mais comme disait : “il faut se méfier des appâts rances” ©…

Examinons pour commencer un algorithme tout bête que j’avoue avoir utilisé plusieurs fois : on échange la première carte (ou donnée) avec une autre choisie au hasard parmi les N cartes*, puis on fait de même pour la 2ème carte, la 3ème et ainsi de suite jusqu’à la N-ième. Cette méthode semble réunir toutes les caractéristiques d’un bon algorithme : simplicité, rapidité, et efficacité.

(Si vous avez un vrai browser, . C’est ma première oeuvre faite avec , fortement inspirée de , et que j’essaie désespérément d’inclure directement dans cet article…)

Et pourtant, un tel brassage s’avère “biaisé” : toutes les possibles n’ont pas la même probabilité d’être produites. Déjà en ne brassant que N=3 cartes par cette méthode, 3 des 6 permutations possibles sont nettement moins probables que les 3 autres .

biais naïve swap (i ↦ random)

Avec N=60 cartes, ce biais est bien visible sur la figure ci-contre, produite par une autre en ligne . Elle effectue 10'000 mélanges avec le même algo, compte dans une matrice le nombre de fois ou la i-ième carte se retrouve à la j-ième position après le brassage, et représente les positifs en vert et les négatifs en rouge.

La variante “swap (random ↦ random)” dans laquelle on échange N fois 2 cartes choisies au hasard n’est pas meilleure : elle présente un biais positif sur la diagonale (i=j) qui s’atténue si on effectue 2N échanges, et disparaît presque pour 3N échanges.

Signifierait-ce qu’il faut plus de N opérations pour obtenir un “bon” brassage de N cartes ? On pourrait le penser car il existe un algorithme tout simple sans biais : extraire successivement des cartes prises au hasard dans le tas pour en constituer un deuxième, mais il nécessite N.log(N) opérations***, voire N² s’il est mal programmé . Or N.log(N) est la complexité des algorithmes de tri, donc on pourrait avoir l’idée aussi surprenante que séduisante de se faire un brassage en utilisant auquel on passe une fonction aléatoire comme critère de tri.

C’est tellement beau que j’exhibe même ici le petit bout de code Javascript qui fait ça:

\[source language="javascript"\]

function shuffle(array) { array.sort(function() {return Math.random() - .5}); }

\[/source\]

biais sort (random comparator)

random() renvoie un nombre aléatoire entre 0 et 1, donc Math.random() - .5 tire à pile ou face si une carte est “plus grande” que l’autre lors du tri, ce qui est supposé mélanger au lieu de trier.

Cette méthode produit la matrice de biais ci-contre, dont la non-trivialité me laisse pantois.

Par contre, la variante dans laquelle on commence par générer un vecteur de nombres aléatoires, puis on “dé-trie” les données en utilisant ces nombres aléatoires pour les comparaisons donne un résultat non biaisé. (voir “sort (random order)” dans )

Et une fois qu’on est tout content d’avoir trouvé un algorithme de brassage non biaisé de complexité N.log(N), on découvre celui de datant de 1938, non biaisé, assez simple :

\[source language="javascript"\]

function shuffle(array) { var j = array.length, t, i; while (j) { i = Math.floor(Math.random() * j–); t = array

\[j\]

; array

\[j\]

= array

\[i\]

; array

\[i\]

= t; } }

\[/source\]

Les 3 dernières lignes échangent les cartes en i-ième et en j-ième position tout comme dans notre premier algorithme naïf, mais ici on ne choisit la carte à échanger que parmi celles qui n’ont pas encore été traitées. Et pour des raisons de simplicité du code, on mélange le tableau “depuis la fin”.

Et le plus beau est que sa est proportionnelle à N, ce qui est in exemple de plus de l’universalité du principe de Murphy de la thermodynamique de la tartine beurrée qui dit qu’il est toujours plus facile de générer du désordre que de l’ordre.

D’autre part, si vous devez brasser beaucoup de données de manière irréversible, je ne sais pas moi, pour une application de vote par internet par exemple, souvenez-vous de Fisher-Yates. Et utilisez un , car un peut non seulement souffrir de biais, mais surtout être reproductible à partir de la “graine” et permettre ainsi d’inverser le brassage.

Bon, je voulais encore modéliser différentes techniques de brassage de vraies cartes en JavaScript pour déterminer combien d’opérations sont nécessaires pour obtenir un mélange sans biais, mais je préfère laisser ça en exercice pour ChipRaptor et d’autres.

Notes:

Gag © Pierre-Alain de

* et non N-1, car il faut garder une chance sur N que la carte soit “échangée avec elle même” et reste à sa place dans le tas.

** félicitations au premier lecteur qui calculera les probabilités respectives de ces permutations et expliquera ainsi le biais…

*** parce qu’on doit alors forcément parcourir des

Références:

, “ ”, 14 janvier 2012
Mike Bostock, “ ”, 21 janvier 2012
Jeff Atwood “ ”, 2007, Coding Horror

Bilan 2012, et vive 2013 !

Thu, 03 Jan 2013 00:00:00 +0000

Rien ne m’inspire particulièrement parmi les 438 répertoriées dans l’OEIS. Seule m’a intriguée, mais je n’ai pas trouvé d’informations sur cette étrange conjecture selon laquelle toute puissance de 2 écrite en base 3 ne pourrait pas contenir 2013 zéros. Alors je me contente de vous souhaiter

Bonne, Heureuse et Intéressante Année 2013

à vous tous et toutes, chers lecteurs. Je vous adresse aussi mes remerciements, car vous êtes de plus en plus nombreux à visiter ces pages : 314033 visites en 2013 2012, c’est presque 50% de plus que l’an passé (213374) !

Vous m’encouragez ainsi à continuer à me casser la tête (j’adore), perdre de l’argent (très peu, mais il n’y aura jamais pas de pub sur drgoulu.com) et passer de nombreuses soirées à rédiger plutôt qu’à jouer à (que j’ai fini quand même). Merci !

En 2012, les articles vus plus de 4000 fois ont été:

Article	Année	Visites
	2009	19 174
	2012	11 772
	2011	9 952
	2007	7 209
	2011	4 729
	2012	4 509
	2008	4 102

C’est parfois frustrant de voir que de vieux articles peu un peu “coupés/collés” comme ou sont plus lus que de plus récents sur lesquels j’ai planché des jours comme ou , mais je me dis que les visiteurs qui arrivent sur ces articles “porteurs” vont peut être ensuite butiner un peu (même si le de l’ordre de 75% me déçoit toujours…)

Je suis véritablement surpris par le “Top 3”, et surtout par le fait que ces articles me semblaient a priori très différents:

Je voyais comme une simple recherche de brevet susceptible d’intéresser d’autres geeks technophiles (pléonasme?). Mais si 473 internautes ont lu cet article après avoir cherché “comment marche shazam” dans un moteur de recherche, 7413 l’ont vu après avoir seulement cherché “shazam”, ce que j’interprète comme une marque de curiosité bénéfique.
a été écrit presque d’une traite sur un coup de sang. Après avoir vu M6 tomber dans un panneau tellement énorme, j’étais certain que c’était un gag planifié qui finirait par une bonne rigolade et mise au point à l’émission suivante. Je trouve très grave qu’M6 ait préféré noyer le poisson, car il y a très peu de pages expliquant que le mouvement perpétuel est contre nature, opposées à des myriades de pages de bricoleurs disséminés le long de l’axe escrocs-pigeons. Si cet article a pu éclairer une ou deux des 989 personnes qui l’ont vu après avoir cherché “mouvement perpétuel” sur Google, ça valait la peine de l’écrire. Cet article est aussi celui qui a suscité le débat le plus vif de l’histoire de ce blog, merci à tous les participants d’avoir su rester ouverts et corrects.
a aussi été motivé par une mauvaise émission d’une bonne chaîne de TV, mais l’article m’a demandé pas mal de travail, et là je suis conscient d’aborder un sujet à la fois émotionnel et scientifiquement ouvert (je crois). Je ne sais toujours pas si l’obsolescence programmée est un mythe ou, dans une certaine mesure, une réalité. Ce sera l’objet d’un article en 2013, pour autant que je trouve quelques références sérieuses sur le sujet. Si vous en connaissez, faites le moi savoir svp ! A part quelques 469 visiteurs arrivés en tapant “ampoule de Livermore”, la plupart des lecteurs viennent de nombreux autres sites et blogs référençant l’article, dont 1197 visites provenant la : consécration !

De nos jours un petit blog aussi génial soit il n’est rien sans les sites “référents” qui lui amènent des visiteurs. 153117 visiteurs sont arrivés sur drgoulu.com en cherchant quelque chose sur un moteur de recherche, dont 102909 par Google, et 43612 par Google Image Search. Intéressant non ? 28% des internautes trouvent les articles qui les intéressent par les images qu’ils contiennent ! Sinon le Bing de Microsoft ne m’a amené que 1912 visiteurs bien que j’aie passé deux bonnes heures à m’y référencer correctement. Ma prédiction pour 2013 : “Bing sera le son qu’il fera en chutant”. A la fin de l’année, je pourrai toujours faire comme et dire que je parlais de Windows 8, du dollar ou de .

Suivent les média sociaux facebook (3704 visiteurs) et twitter (1699 seulement, !) NetVibes (1251) et scoop.it (640), ma découverte en 2012 que je vois promise à un bel avenir (c’est ). tout neuf semble n’amener aucune visite, mais c’est parce qu’elles passent par scoop.it…

Derrière Google mais nettement devant Bing, le m’a amené 3922 visiteurs, merci à tous mes camarades blogueurs scientifiques francophones pour l’émulation créée dans cette communauté très dynamique. Santé, Succès et Sérénité pour 2013 !

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

\[Hanson 96\]

Références

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Encore plus vite que le vent

Sun, 16 Dec 2012 00:00:00 +0000

Vous savez peut-être que j’ai créé il y a un peu plus de 5 ans un , désormais principalement animé par d’autres passionnés. Depuis 2007, le a été franchi par des engins très différents, allant du kitesurf à . Mais le 24 novembre 2012, le record de vitesse pure a été pulvérisé par , qui a de moyenne sur 500m

Vestas Sailrocket 2 à 65 noeuds en Namibie. Cliquez pour la video !

Dans un spectaculaires, j’ai relevé que pour atteindre de telles vitesses il faut des conditions idéales : vent de 30 nœuds (voire plus pour les kite) arrivant sous le bon angle au ras d’une plage pour que les vagues ne soient pas formées. Le record absolu de vitesse a-t-il toujours un sens s’il faut attendre des semaines que ces conditions se présentent en l’un des quelques spots idéaux de la planète ? Ne devrait-on pas plutôt mettre sur pied des records relatifs à la vitesse du vent, en considérant que Sailrocket a atteint 2.4x la vitesse du vent, un kitesurf atteignant 1.8 et “BMW Oracle”, le géant de la dernière Coupe de l’America un facteur 4.5 ?

Car oui, on peut aller . Mais pas à toutes les : les bateaux munis de voiles traditionnelles ou d’ailes fixes ne peuvent remonter face au vent. Et au “vent arrière”, il sont condamnés à une vitesse inférieure à celle du vent car lorsque la vitesse du bateau augmente, le diminue jusqu’au point où la puissance extraite par les voiles compense la , et le bateau ne peut plus accélérer. *

Mais des voiles “non traditionnelles” permettent-elles de dépasser ces limites ?

La réponse est oui. Sur l’eau il existe déjà des , de s et même un propulsés par des éoliennes orientables couplées à des hélices marines, ce qui leur permet de remonter directement face au vent. Mais en l’absence d’organisme validant des records de , les navigateurs ont peu de considération pour ces travaux

Sur terre, la (Association Nord Américaine de Chars à Voile) homologue des records face au vent en vitesse absolue (C3) et relative (C4) . Ces deux records étaient tous deux détenus par le véhicule “DTU” de l’Université Technique du Danemark participant à l’édition 2011 de la . Il avait atteint 24.6 km/h et 75% de la vitesse du vent pendant les 10 meilleures secondes de son parcours sur une route de 5.3 km orientée face au vent. La course a été remportée cette année par , un engin de l’Ecole Technique Supérieure du Québec qui a .

Chinook, lauréat de l’Aeolus 2012 avec 58.5% de la vitesse du vent (cliquer pour plus d’infos)

Chinook a peut-être même ponctuellement fait mieux que les 75% de DTU, mais ça n’a plus d’importance depuis le 16 juin 2012. Car ce jour là, le “ ” de Rick Cavallaro a pulvérisé le record de vitesse absolue face au vent (C3) avec 36.6 km/h et surtout le record relatif (C4) avec 2.1 fois la vitesse du vent réel ! ,

Blackbird face au vent. Remarquez le pas variable de l’éolienne (et cliquez pour plus d’infos)

Ce record spectaculaire est cependant moins surprenant que celui qu’avait déjà réalisé Blackbird le 3 juillet 2010. Ce jour là Rick Cavallaro est devenu le premier homme “DDWFTTW” : Direct DownWind Faster Than The Wind. Il a même atteint 44.6 km/h dans 16 km/h de vent, soit presque 2.8 fois la vitesse du vent , au vent arrière !

Comme le dit Rick Cavallaro dans un article passionnant qui retrace toute l’aventure , 99% des gens pensent a priori que c’est impossible (c’était mon cas) et 99% des autres n’arrivent pas à comprendre comment ça peut marcher (c’est mon cas actuellement, mais je me soigne).

En 2008, où l’on voit un modèle réduit dépasser la vitesse du vent (à partir de 1:22) a été qualifiée de canular et suscité des commentaires très critiques voire haineux sur plusieurs forums. Même des blogs de science respectables assimilaient DDWFTTW à “mouvement perpétuel” .

Il faut dire que la première idée qui vient à l’esprit est fausse : ce n’est pas l’éolienne qui fait tourner les roues, ce qui poserait un problème lorsque le vent apparent s’annule. Ce n’est pas non plus l’inertie du rotor qui permet de passer cette vitesse critique, et il ne faut pas inverser le pas de l’hélice pour qu’elle mouline l’air venant de l’avant après avoir mouliné l’air venant de l’arrière. D’ailleurs regardez la vidéo une fois encore : l’hélice tourne dans la direction “propulsive” dès le départ, et rien de spécial ne se produit lorsque l’engin atteint la vitesse du vent

La solution est beaucoup plus simple, mais aussi beaucoup plus perturbante que ça : ce sont les roues qui actionnent l’hélice, qui fonctionne comme un propulseur ! Ca pue le mouvement perpétuel, mais ça n’en est pas un parce que le vent réel est toujours présent, le problème étant de pouvoir utiliser son énergie.

Dans leur article “ ” paru dans “Pour La Science” cet été, et Édouard Kierlik utilisent l’analogie du yoyo : quand un yoyo est posé au sol et qu’on tire doucement sur la ficelle, il se rapproche en enroulant la ficelle autour de son axe, donc plus vite que le déplacement de la ficelle. Ce comportement ne se produit cependant que si entre le rapport de transmission (le rapport entre le périmètre de l’axe et le périmètre du yoyo) entre le coefficient de frottement du yoyo au sol sont satisfaites.

Sur “Blackbird”, c’est le vent réel arrière qui joue le rôle de la ficelle et l’hélice celui de l’axe. Avec un rapport de transmission entre le périmètre des roues et le pas de l’hélice bien choisi et des coefficients de frottement avec la route et avec l’air suffisants, le véhicule exploite avec une sorte de bras de levier la différence de vitesse relative entre les deux milieux, différence qui reste d’amplitude et de direction constante lorsque le véhicule accélère.

La possibilité théorique d’un tel véhicule avait déjà été établie en 1969 . Il a fallu 40 ans de travail de passionnés pour arriver à dépasser la vitesse du vent sous toutes les allures, mais pour l’instant à terre, et avec des véhicules différents ou nécessitant une adaptation. Qui arrivera à rouler sur un cercle complet plus vite que le vent réel ? Et qui arrivera à le faire sur l’eau ?

Note * ajoutée le 2.3.15 : En , les voiliers modernes comme Oracle peuvent atteindre une supérieure à celle du vent tant en le remontant qu’en le descendant.

Références

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Rick Cavallaro ” 25 June 2012
Bob Dill and Kimball Livingston “ ”, NALSA, Novembre 2012
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Rick Cavallaro “ ", 12 July 2010
Bob Dill and Kimball Livingston “ ”, NALSA 2010
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Fraudez fort, fraudez Benford

Fri, 07 Dec 2012 00:00:00 +0000

Fabriquer des données comme des montants de fausses factures demande un certain doigté car il existe des tests statistiques permettant de mesurer leur vraisemblance. Le plus usité de ces tests consiste à vérifier que les données suivent la surprenante , qui dit que le chiffre le plus à gauche de données statistiques est plus souvent un 1 qu’un 2, plus souvent un 2 qu’un 3 et ainsi de suite jusqu’à 9.

Par exemple, en examinant les données de la , on constate que 55 pays soit 28.1% ont une population qui commence par le chiffre 1 alors qu’il n’y en a que 11 (5.6%) dont la population commence par un 9. Étonnant, non ?

Et ce phénomène se produit pour une multitude de données aussi différentes que la longueur des rivières, les cours de la bourse, la quantité de minerai extrait, l’âge des capitaines, etc. La loi de Benford reste valable quelles que soient les unités de mesure utilisées, ou la considérée. Elle s’applique même au second chiffre, qui est plus fréquemment un 0 qu’un 9 (12% contre 8% environ). A partir du 3ème chiffre, les probabilités prévues la deviennent très proches des 10% auxquels on s’attend d’après la :

Graphique produit par ma feuille de calcul Google Docs grâce à des fonctions personnalisées en JavaScript (cliquer pour y accéder)

Donc la prochaine fois qu’on vous présentera une liste de nombres, vérifiez rapidement que près d’un tiers commencent par le chiffre 1. Si ce n’est pas le cas, passez en mode méfiance.

Pour une analyse plus rigoureuse, on utilise des tests statistiques comme le pour déterminer si des données suivent bien la loi “naturelle” de Benford. Par exemple sur les populations des 196 pays, on obtient χ²= 1.69 pour le premier digit. D’après (ligne 8 car il y a 9 chiffres possibles pour le 1er digit) , on peut être confiant à 95% que ces données de population mondiale suivent la loi de Benford, alors que si on génère 196 valeurs avec la fonction RAND d’Excel on obtient un χ²= 112 environ indiquant qu’il n’y a pas une chance sur mille qu’elles aient été produites par un processus “naturel” (*).

Ce test est aujourd’hui appliqué dans plusieurs domaines : fraude fiscale ou électorale, comptabilité et a montré par exemple que “les données financières rapportées par le Grèce montrent la plus grande déviation par rapport à la loi de Benford de tous les pays de la zone Euro.” Ce qui ne signifie pas que la Grèce ait plus fraudé que les autres, mais seulement qu’elle a (probablement) fraudé moins bien.

Car il est facile de fabriquer des données satisfaisant la loi de Benford, et donc de passer le test du χ². Voici 3 méthodes:

Recycler des données déjà existantes dans un autre contexte, comme celles de la population des pays. On peut supprimer ou changer les chiffres les plus à droite, tant qu’on ne touche pas aux 2 digits de gauche, ça passe.
Utiliser un générateur de nombres aléatoires fabriquant le nombre digit par digit en respectant les probabilités de la loi de Benford. Il existe de tels générateurs en ligne
Appliquer la formule magique Excel = POWER(10;6*RAND()) pour obtenir des nombres “Benford compatibles” entre 0 et un million (10^6)

Une échelle logarithmique. En choisissant un point au hasard selon une loi uniforme sur cette échelle, vous avez environ une chance sur 3 qu’il corresponde à un nombre qui commence par 1. C’est exactement ce que prévoit la loi de Benford.

La formule “magique” est aussi simple que ça parce que la loi de Benford n’est pas mystérieuse : elle traduit simplement le fait que dans la nature, la taille d’un nombre a plus de “sens” que sa valeur exacte. Pour choisir un grand nombre au hasard, il faut donc surtout choisir au hasard sa taille, donnée par son . Jean-Paul Delahaye clarifie ceci dans le “Pour la Science” de novembre . En utilisant la , il relie la loi de Benford à la ( ) , mentionne au passage mon désormais célèbre “ ” et arrive à cette conclusion:

Le monde mathématique est déconcertant : l’infini dénombrable, le plus simple de tous, semble interdire qu’on en pioche les éléments au hasard équitablement, alors que le continu de l’intervalle
\[0,1\]
, plus gros et plus compliqué que l’infini dénombrable, l’autorise. Heureusement, la loi de Zipf( ou de Benford, nDrG), à sa façon, joue ce rôle de probabilité uniforme sur les entiers.

La loi de Benford s’applique donc lorsque les données couvrent plusieurs ordres de grandeur

Pour terminer, voici pourquoi je m’intéresse (aussi…) à la loi de Benford. J’ai été nommé à la Commission Électorale Centrale, qui surveille le bon déroulement des votations et élections du Canton de Genève. Parmi divers tests anti-fraude effectués, il y a un test de χ² sur la loi de Benford du 2ème digit (2BL) publié après chaque vote (par exemple ), mais auquel je ne comprenais pas grand chose.

Maintenant ça va mieux:

J’ai compris que ce test ne permet pas de détecter des fraudes commises par des électeurs mais “seulement” une éventuelle falsification des résultats par l’administration chargée du dépouillement.
Or comme le dit très bien un article récent sur la fraude électorale “ce n’est pas le vote qui fait la démocratie, c’est le dépouillement”
Si le test de Benford a permis de soupçonner des irrégularités dans certaines élections , il est fortement contesté , , , en particulier pour les élections avec peu de bureaux de vote où le nombre de votants ne varie pas sur plusieurs ordres de grandeur. Or ce dernier point est crucial pour l’applicabilité du test .
J’ai une Google munie de permettant d’effectuer ce test. Et aussi un module Python. Je publierai ce code bientôt, mais en jouant avec sur des votes falsifiés par mes soins, il me semble de plus en plus que le test de Benford est compliqué et peu fiable…
Il existe des tests plus simples, facilement compréhensibles et rapides comme celui : un simple graphique X/Y affichant un point par bureau de vote aux coordonnées participation/résultat. En voici un que j’ai fait avec les résultats d’un vote récent . C’est pas plus clair que de savoir que χ² =5.096106 ?

Note*: en fait l’interprétation de la table est plus délicate que ça, et ma “sur-vulgarisation” de ce passage traduit mon inconfort avec le langage des stats… Si quelqu’un pouvait m’aider via un commentaire éclairé svp…

Références:

Xavier Labouze et Robert Labouze “ ”, 2000, Revue Française de Comptabilité n°321 2. Bernhard Rauch, Max Göttsche, Gernot Brähler, & Stefan Engel (2011). Fact and Fiction in EU-Governmental Economic Data German Economic Review, 12 (3), 243-255 DOI:
Robert Harder “ ” 2010 (avec générateur PHP en ligne) 4. Nicolas Gauvrit, & Jean-Paul Delahaye (2008). Pourquoi la loi de Benford n’est pas mystérieuse Mathématiques & Sciences humaines (182) DOI:
Jean-Paul Delahaye, “Les entiers ne naissent pas égaux”, Pour la Science N°421 - novembre 2012
" ", Chancellerie d’Etat, Canton de Genève, Suisse 7. Peter Klimek, Yuri Yegorov, Rudolf Hanel, & Stefan Thurner (2012). It’s not the voting that’s democracy, it’s the counting: Statistical detection of systematic election irregularities PNAS DOI: 8. Luis Pericchi, & David Torres (2011). Quick Anomaly Detection by the Newcomb–Benford Law, with Applications to Electoral Processes Data from the USA, Puerto Rico and Venezuela Statistical Science, 26 (4), 502-516 DOI: ( )
Walter R. Mebane, “ ", Summer Meeting of the Political Methodology Society, University of Iowa, July 22–24, 2010
Joseph Deckert, Mikhail Myagkov and Peter C. Ordeshook “ ”
Susumu Shikano and Verena Mack, “When Does the Second-Digit Benford’s Law-Test Signal an Election Fraud? Facts or Misleading Test Results”, Journal of Economics and Statistics (Jahrbuecher fuer Nationaloekonomie und Statistik, 2011, vol. 231, issue 5-6, pages 719-732
Antoine Nectoux “ ” sur Blog Projet Klein, 2012

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.

La pénible mort des données

Wed, 31 Oct 2012 00:00:00 +0000

Article publié dans le cadre de la , pour changer un peu de toute cette biologie.

Alors comme ça vous voulez enlever vos photos de biture de Facebook ou donner votre vieil ordi à votre maman sans les traces de vos visites à des sites olé-olé ? Pas simple de détruire des informations alors que le rôle des mémoires informatiques est précisément de les conserver.

D’abord, les données sont défendues contre leur pire ennemi : l’homme. Il y a le distrait qui clique machinalement sur “oui” à la boite de dialogue “êtes-vous sur de vouloir effacer ce fichier très important sur lequel vous avez bossé 3 jours ?”; il y a le jaloux qui dit à son ex “mais c’est tout simple : fais click droit sur le disque dur et choisis Formater…”; il y a le licencié qui fait un petit “drop database” avant de partir… Il existe 3 stratégies pour éviter ça:

ne pas autoriser l’effacement des données
faire semblant de les effacer, mais ne pas les effacer pour de vrai.
faire des copies de sécurité pour les ressusciter, au cas où.

Pour des raisons techniques que nous allons expliquer plus bas, l’informatique actuelle combine les 3 stratégies au point qu’effacer des données est devenu une opération redoutablement complexe.

"Dead Data" par Stinging Eyes sur Flickr

D’abord, il faut réaliser que l’écrasement est la principale cause de mortalité des données. Il y en a un tout petit peu qui meurent d’inanition lorsque l’alimentation d’un PC flanche, un peu plus qui meurent dans un crash de disque dur mécanique ou magnétique, mais la plupart meurent écrasées par d’autres données écrites au même emplacement mémoire qu’elles.

Donc “1. ne pas autoriser l’effacement des données” revient à “1. ne pas autoriser l’écriture de données là où il y en a déjà”. Cette fonction de police est aujourd’hui réalisée en partie dans les applications comme les bases de données, et à un niveau inférieur dans les , qui peuvent même utiliser des circuits de présents dans les microprocesseurs récents.

Que ce soit au niveau de la mémoire RAM, du disque dur ou d’une base de donnée répartie à travers la planète, le principe est le même : un programme n’a le droit d’écrire des données qu’aux emplacements mémoire marqués comme étant libres. Dès lors, pour effacer des données, “il suffit de” marquer leur emplacement en mémoire comme étant libre, ce qui permet de réutiliser la mémoire libérée. Mais ce n’est pas si simple, car 4 monstres rôdent:

l’Hydre de Lerne
Le Docteur Frankenstein
L’Ecran Bleu de la Mort
La Fragmentation

L’Hydre de Lerne

Les systèmes informatiques actuels utilisent une dans laquelle une donnée peut être présente simultanément à plusieurs niveaux. Elle ressemble alors à une dont il faut couper les têtes dans un certain ordre pour la tuer.

Dans un système simple, il faut en principe attaquer le niveau le plus haut de la hiérarchie, et poursuivre vers le bas. C’est pour cela par exemple que Windows ne vous permet pas d’effacer un document Word (= marquer son emplacement comme libre sur le disque dur) tant qu’il est ouvert (= présent en mémoire RAM) sinon le fichier serait recréé à la prochaine sauvegarde.

Çà se complique avec les systèmes multicœurs/multiprocesseurs ou répartis sur un réseau : là il faut utiliser une arme spéciale appelée pour qu’une donnée morte pourrisse si rapidement ses clones qu’ils ne puissent pas être ressuscités.

Le niveau le plus bas de la hiérarchie mémoire pose le plus gros problème. A mon sens c’est actuellement internet, un disque dur de PC typique étant essentiellement rempli de gigabytes téléchargés. Mais la difficulté existe aussi pour ces bons vieux disques/bande/cartes perforées de sauvegarde : comment effacer des informations à ce niveau où il n’existe aucune “cohérence de cache” ? Il n’existe (heureusement?) aucun moyen d’effacer du net.

Le Docteur Frankenstein

Or tant que tous les clones d’une donnée n’ont pas été écrasés, voire broyés, elle peut ressusciter :

En RAM, des programmes mal fichus peuvent continuer à utiliser des vers des données tuées, voire les ressusciter en les copiant à un emplacement valide.
Sur disque, des peuvent “dés-effacer” des fichiers.
Sur internet, on peut retrouver une page effacée dans le ou sur un par exemple. Et la republier.
Et toute donnée ayant au moins une copie de sécurité (n’est-ce pas ?), une catastrophe peut paradoxalement rendre la vie à des données effacées après la création de la copie…

L’Écran Bleu de la Mort

Quand une donnée est tuée, il faut en informer ses proches: les références. Au sens large, ce sont toutes les autres données qui se réfèrent à la disparue et qui risquent l’équivalent informatique de la gaffe “ah, et bien des choses à ta femme de ma part !” - “… elle est morte la semaine passée…” : le crash.

En RAM, les vers la donnée effacée indiquent désormais une tombe. Les suivre invoque l’ ainsi nommé en raison de son apparence sous Windows, mais il se présente aussi sous forme et , entre autres. Dans tous les cas, vous allez perdre un peu de temps à redémarrer votre machine, et parfois beaucoup de données saines…

Ne vous laissez pas distraire : ceci est l’Écran Bleu de la MORT !

Sur disque, les noms de fichiers disparus provoquent des variantes moins létales de l’Écran Bleu de la Mort, les bien connus messages “File not found”.

Mais l’Écran Bleu de la Mort envahit aussi internet, le niveau le plus bas de la hiérarchie mémoire. D’ l’ n’en est pas moins redoutable, et beaucoup moins bavarde. Les données à cet ont-elles été effacées, déplacées ou n’ont-elles même jamais existé ? Est-ce temporaire ou définitif ? Aucun moyen de le savoir sans investigations poussées.

Celui de JegX m’avait fait sursauter …

Pour vous qui surfez, ce problème occasionnel peut souvent se résoudre en utilisant un moteur de recherche pour retrouver une autre page avec le même contenu. Sur drgoulu.com, ça devient embêtant : malgré l’utilisation d’un qui gère les redirections 425 liens sur 6110 se sont brisés au fil des ans. J’en répare manuellement quelques uns, parfois. Les autres apparaissent . Mais il y a pire : de plus en plus de sites web utilisent du contenu, voire du code, stocké sur un (CDN). Si de tels liens se cassent, ça peut rendre indisponible des sites entiers.

Les informaticiens ont développé de nombreux et intenses efforts pour repousser l’Écran Bleu de la Mort, avec des succès variés. Ils ont assez bien réussi à remplacer les dangereux pointeurs par des en mémoire plus intelligentes, qui prennent une valeur précise (en général nulle) au moment même où la donnée qu’ils pointent meurt. Dans les bases de données, ils ont eu l’idée des contraintes d’ . C’est très bien, très rigoureux et tout, mais ça oblige à effacer en cascade tous les enregistrements liés aux enregistrements effacés par des . Une petite mort naturelle peut ainsi causer un holocauste, donc si on l’utilise, on préfère désactiver la possibilité d’effacer les données…

Certains utilisent des concepts inspirés des bases de données, mais je n’en connais toujours aucun qui permette de déplacer ou de renommer un fichier système sans tout casser : les fichiers n’ont toujours pas une “adresse” unique.

Les d’internet peuvent être vues comme des adresses uniques, mais là ce sont les données correspondantes qui peuvent être modifiées ou supprimées sans contrôle…

La Fragmentation

Le quatrième monstre qui défend les données contre la mort porte un nom de grenade mortelle : la .

Commençons par parler de la mémoire RAM. Une donnée effacée y laisse un trou. Cet emplacement libre est par la suite ré-alloué à une donnée naissante, mais celle-ci ne peut pas être plus grande que le trou, donc il y a de fortes chances que le trou ne soit que partiellement rempli par une donnée plus petite, en laissant un reste de trou encore plus petit. Au bout d’un certain temps, la mémoire disponible sera fragmentée en beaucoup de petits trous dans lesquels les grosses données ne pourront plus se caser.

En RAM, l’utilisation de références adaptées et la vitesse de copie de la mémoire permet de de temps en temps, mais sur des supports plus lents comme les disques on préfère diviser au besoin un gros fichier en une chaîne de petits blocs remplissant exactement les trous laissés libres par les fichiers effacés. Mais cette fragmentation des fichiers ralentit l’accès aux données.

Les données doivent-elles mourir ?

Supprimer des données est une opération dangereuse et complexe. Elle est à peu près maîtrisée en RAM, où elle est indispensable. Mais sur disque dur et dans le nuage internet où la mémoire est extrêmement bon marché, répliquée et difficilement réutilisable, la solution la plus simple, fiable et efficace consiste à ne pas tuer les données, ou du moins ne pas les écraser. En fait il suffit souvent de les laisser se momifier : lorsque toutes les références vers une donnée auront disparu ou seront elles aussi momifiées, la donnée sera perdue dans la gigantesque presque aussi surement que si elle avait été effacée : il n’y aura plus moyen de la retrouver.

C’est apparemment cette approche par momification qu’avaient choisi Facebook et Flickr pour “effacer” les photos. Selon , il fallait entre quelques minutes et quatre mois environ pour que toutes (?) les références à une photo soient supprimées. C’est compréhensible si on considère qu’il peut y en avoir des centaines, voire des milliers sur les comptes Facebook des “amis” de l’auteur de la photo, mais aussi sur des sites externes. En supprimant une photo sur demande d’un utilisateur, Facebook ou Flickr modifient le contenu d’autres utilisateurs, voire d’autres sites, sans leur autorisation, ni même avertissement, ce qui pourrait soulever des problèmes légaux…

Avant d’appuyer sur

\[return\]

ou de clicker sur

\[ok\]

, il vaut mieux partir de l’idée que l’ajout de données est encore plus irréversible que leur suppression. Oups, je viens de remplacer tout cet article par un seul espace.. (authentique!).

\[Ctrl\]

\[Z\]

ouf, tout est récupéré ! Merci Undo ! Où en étais-je ? Ah oui : CQFD.

Anneau-Monde et surpopulation

Sun, 28 Oct 2012 00:00:00 +0000

“ ” (“Ringworld”) de Larry Niven , est un bouquin de S.F. des années 1970 auquel je repense souvent. En première lecture, c’est un classique. En explorant la Galaxie, les Terriens ont rencontré deux autres espèces intelligentes, les et les . Après quelques siècles de conflits, ils vivent en paix et s’allient pour une mission d’exploration vers un système solaire qui révèle la présence d’une quatrième civilisation, inconnue.

Cette civilisation très avancée a “étalé” la matière de toutes les planètes du système pour construire un anneau entourant son étoile sur l’orbite habitable. La gravité est générée sur la face interne par la rotation de l’anneau. De très hautes chaines de montagnes continues bordent l’anneau pour empêcher l’atmosphère l’Anneau-Monde de s’échapper dans l’espace. Sur une orbite plus proche de l’étoile, d’immenses panneaux reliés par des câbles produisent l’alternance jour/nuit à la surface ce l’anneau. On voit tout ceci sur cette très jolie vidéo, avec les continents terrestres pour donner l’échelle de la chose:

Larry Niven se rapproche de la lorsqu’il calcule les de l’anneau, mais s’en éloigne lorsqu’il constate que la résistance des matériaux nécessaires dépasse de très loin celle du diamant ou du nanotube de carbone. Il doit inventer deux types d’ : le scrith constituant la structure de l’anneau et le nanofilament reliant les panneaux.

En passant, il y a un dicton Kzinti auquel je repense chaque fois que je vois un vaisseau spatial surarmé : “l’efficacité d’un moteur à réaction comme arme est directement proportionnelle à son efficacité comme moteur.” C’est vrai ça : pourquoi monter des petits lasers sur un énorme canon à particules ?

Mais je m’éloigne du véritable thème de l’Anneau-Monde et de la raison qui le rend vraiment intéressant : la .

Chacune des civilisations du livre de Larry Niven a trouvé une solution différente à la tendance naturelle de la vie à se multiplier de façon exponentielle:

les Kzinti ont développé un tempérament très agressif qui les fait s’entre-tuer en combats singuliers ou lors de guerres suicidaires
les Marionnettistes, grégaires au point de ne pouvoir envisager vivre sur plusieurs planètes, ont éloigné de leur Soleil leur planète surchauffée par la surpopulation et formé une avec les planètes dont ils extraient les ressources. Arrivés à 1000 milliards d’individus sur une planète, ils se sont résolus à introduire un contrôle des naissances draconien : seuls les individus particulièrement méritants sont autorisés à se reproduire.
les Terriens ont fini par devenir étonnamment sages : les femmes n’ont droit de donner naissance qu’à deux enfants. Si je me souviens bien, elles sont stérilisées après, à moins qu’elles ne gagnent à une loterie le droit de faire un troisième enfant pour maintenir la fécondité au . Ceci a une conséquence marrante quoique scientifiquement incorrect *: les femmes chanceuses se reproduisant plus que les autres, la chance devient un et donne naissance à des lignées de femmes chanceuses…
les mystérieux ingénieurs de l’anneau-monde ont énormément multiplié la surface habitable. En effet, la sphère étant la surface d’aire minimale enfermant un volume donné, vivre à la surface d’une planète sphérique utilise très mal la matière. L’Anneau-Monde, d’une masse comparable à celle de Jupiter offre une surface 26000 fois plus élevée que notre géante gazeuse, soit environ 3 millions de fois la surface terrestre. Avec des conséquences inattendues que je vous laisse découvrir en lisant le livre.

Dans un prochain article, nous verrons que la démographie humaine du 21ème siècle est assez différente de celle que Larry Niven pouvait imaginer en pleine “explosion démographique” , au moment où le commençait à envisager des limites à la croissance . Néanmoins, il me semble que le choix de “société durable” qui se profile pour nous se situe quelque part entre celui des Marionnettistes végétariens entassés sur une planète surchauffée et celui des Kzintis carnivores en guerre perpétuelle.

Mais si nous consacrons toutes les ressources de la planète à notre survie, nous serons irrémédiablement limités à une bloquée au fond de son . Ne sommes-nous pas devant un choix plus fondamental encore ? Ne devrions-nous pas réduire drastiquement (mais pacifiquement, par une politique mondiale de l’enfant unique étalée sur un siècle par exemple) notre population pour disposer des énormes réserves d’énergie et de ressources nécessaires pour partir, construire des et essaimer dans l’espace à la conquête de plus de ressources, d’énergie et de surface ?

The Return to Abalakin d’Alexander Preuss : un "vaisseau-monde" qui fait presque envie, non ?

Note*: la chance n’étant pas un caractère héréditaire, elle ne peut pas être un avantage sélectif.

Références:

Larry Niven (1970). Ringworld. Ballantine Books.
Larry Niven (2003). L'anneau-monde. J'ai lu.
Albert Jacquard (1993). L' explosion démographique: un exposé pour comprendre : un essai pour réfléchir. Flammarion.
Donella H. Meadows, Dennis Meadows, Jorgen Randers, Dennis L. Meadows, Behrens, William W., III, Dennis L. Meadows, Jørgen Randers (1972). The limits to growth: a report for the Club of Rome's project on the predicament on mankind. Universe Books.

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.

Comment stocker l'énergie

Sat, 06 Oct 2012 00:00:00 +0000

Claude me demande pourquoi on ne stockerait pas la surproduction éolienne avec des volants d’inertie. Lui répondre me permet de terminer un vieux brouillon sur le stockage d’énergie en utilisant un autre brouillon sur la voiture électrique comme introduction.

Jamais contente

la "Jamais Contente"

La première voiture à avoir atteint la stupéfiante vitesse de 100 km/h était une voiture électrique, la “ ”, et c’était en 1899. De nos jours, la “ ” de 400 chevaux. Mais pourquoi donc nos routes ne sont-elles toujours pas envahies de voitures électriques ?

La réponse est pour beaucoup liée à la faible des batteries. Les meilleures batteries actuelles (Lithium-Ion) sont capables de stocker environ un quart de kilowattheure par kilogramme de batteries. C’est 8 fois mieux que les bonnes vieilles batteries au plomb, mais c’est 67 fois moins que l’énergie contenue dans 1 kg d’essence.

Même si le moteur de votre voiture ne parvient à transformer qu’un tiers* de cette énergie en mouvement, un réservoir d’essence reste au moins 20x plus léger qu’une bonne batterie équivalente. Donc un réservoir de 40 litres d’essence (~ 30 kg) correspond à environ 600 kg de batteries. Et même si un moteur électrique est sensiblement plus petit qu’un moteur à combustion de la même puissance, les batteries restent un handicap de poids pour un véhicule.

Evidemment, on peut réduire la taille de la batterie en récupérant l’énergie cinétique d’un véhicule à la descente, ou au freinage. Mais là se pose un autre problème : la de charge ou décharge des batteries est également limitée.. Il faut par exemple 3.5 heures pour recharger complètement le de mes rêves, ce qui nécessite une alimentation électrique d’une puissance de 4.8 kW. Or comme je l’avais calculé , une voiture qui ralentit de 36km/h à 0 en 5 secondes produit une puissance de 26 kW. C’est pour cela que les voitures hybrides comme la n’utilisent pas des batteries Li-ion, mais plutôt des de densité énergétique inférieure, mais permettant des courants de charge/décharge plus élevés.

Alors on stocke l’énergie, ou la puissance ?

La “Jamais Contente” avait un nom prédestiné pour une voiture électrique : il n’existe pas de technologie de stockage ayant à la fois une forte et une forte “densité de puissance”, qu’on appelle plutôt . On voit ceci et bien d’autres choses intéressantes dans le graphique ci-dessous , qui classe différentes technologies de stockage d’énergie selon leur puissance nominale (horizontalement) et le temps pendant lequel cette puissance nominale est disponible en décharge (verticalement)**. Evidemment, on peut décharger un système plus lentement en en tirant une puissance inférieure, mais ça ne change rien à l’énergie stockable, donnée par le produit des deux axes.

Remarquez comme les diverses technologies forment des bandes horizontales : la puissance et l’énergie stockée par un système augmentent linéairement avec sa taille, donc le temps donné par le rapport énergie/puissance ne varie pas : il y a des technologies “rapides” capables d’absorber et de restituer des pics de puissance (en bas du dessin) et d’autres “lentes” capables de stocker plus d’énergie par unité de volume (en haut).

Les systèmes adaptés aux véhicules sont sur la gauche du graphique, entre 1 et 10 kW pour les scooters et entre 10 et 100 kW pour les voitures. Remarquez aussi que les bonnes vieilles sont situées entre les batteries Li-ion de la Tesla et les NiMH de la Prius. Elles sont lourdes, mais bon marché : si on calculait la densité d’énergie par dollar ou Euro investi (pas trouvé = à faire…), elles auraient probablement encore leur mot à dire…

Au dessus des batteries Li-ion, on trouve deux technologies en développement, pas encore commercialisées à ma connaissance:

Les “ultra-batteries” comme celles au . L’énergie électrique y est stockée directement dans la structure du matériau comme dans une supercap, mais avec une densité d’énergie bien supérieure.
Les “batteries métal-air”. Les (le étant un métal ) sont les plus prometteuses, avec une densité d’énergie environ 10x plus élevée que le Li-ion. Avec de telles batteries, une voiture électrique atteindrait une autonomie comparable à une voiture à essence. Mais sauf progrès inattendu, il faudra toujours des heures pour la recharger.

Au dessous de tous ces types de batteries, on trouve des technologies encore mieux adaptées au stockage de puissance : les supercaps et les volants d’inertie pour les véhicules.

Du Gyrobus au Tokamak

L’ d’un volant d’inertie vaut E=½.J.ω² où ω est la vitesse angulaire et J le du volant, qui augmente comme le carré du rayon. Pour stocker beaucoup d’énergie, il faut donc faire tourner le plus vite possible un volant du plus grand diamètre possible. Mais il y a deux hics:

Le premier est que la vitesse périphérique du volant atteint la vitesse du son plus vite qu’on ne pense : un volant d'1 m de diamètre ( π m de circonférence) devient supersonique à 100 tours/s, soit 6000 tours/minute déjà.
Le second c’est la résistance mécanique du volant sous l’effet de la force centrifuge. Comme on le voit dans , un volant en acier bien dense éclate avant d’atteindre la vitesse du son. On ne gagne rien à utiliser du titane, plus résistant mais plus léger. Pour atteindre des densités d’énergie comparables à de bonnes batteries, il faut réaliser des volants en fibre de carbone ou de kevlar, tournant sous vide d’air…

La raison pour laquelle le légendaire stockait son énergie dans un volant d’inertie de 1.5 tonnes plutôt que dans une masse équivalente de batteries au plomb tient à la petite phrase “La recharge du volant prenait de 30 secondes à 3 minutes” : les volants d’inertie stockent plutôt de la puissance que de l’énergie. Si on envisage de les utiliser dans les éoliennes c’est pour lisser l’effet de rafales de vent espacées de quelques minutes, pas pour stocker une tempête nocturne pour un lendemain calme.

Une fois , les volants d’inertie pourraient jouer un rôle important dans les centrales à fusion thermonucléaire en stockant une partie de l’énergie produite pendant les courtes réactions de fusion pour alimenter les aimants et réchauffer le plasma entre deux réactions. Avec un rotor de quelques dizaines de mètres de long et quelques dizaines de tonnes, on peut stocker puis restituer 100 MW pendant 10 secondes. Tout ça pour stocker environ 70 KWh d’électricité, l’équivalent de quelques jours de votre consommation personnelle.

Génératrice à inertie du Tokamak CRPP-EPFL. (Cliquer pour plus d’infos)

Panoramix, il nous faut de la potion magique…

Si vous rêvez d’être autonome en électricité avec votre petite éolienne personnelle ou vos quelques m² de panneaux solaires, il vous suffira de stocker quelques dizaines de kWh pour les nuits ou les jours sans vent. Vous aurez besoin d’une capacité de stockage assez similaire à celle d’une voiture électrique, et quelques centaines de kg de batteries feront l’affaire. Vous pourriez être tentés d’utiliser votre voiture électrique comme stockage, mais le hic c’est que votre maison doit stocker de l’énergie pour le soir alors que votre . Pas de bol : il vous faudra donc 2 batteries.

Si vous êtes une petite ville isolée comme Fairbanks en Alaska, il vous faut la plus grosse batterie du monde pour fournir 40 MW à vos 12'000 habitants en cas de défaillance de votre centrale thermique. Enfin, pendant 7 minutes seulement, le temps de démarrer les groupes de secours, parce qu’à Fairbanks, ils ne sont pas écolos. Et aussi parce que leurs 1300 tonnes de batteries NiCd ne stockent que 5 MWh.

Donc si votre village d’irréductibles possède une vraie éolienne d’ 1MW ou plus, et/ou des hectares de panneaux solaires, et que vous voulez tenir quelques jours sans vent, il vous faut la même batterie que Fairbanks. Ou quelque chose de mieux, parce que si vous faites le calcul, la densité d’énergie de leur batterie n’est que de 4 Wh/kg, que le et que le lithium, il n’y en aura pas assez pour tous les écolos du monde.

D’autres types de batteries sont actuellement en développement comme la (NaS) ou les type “Zebra”, mais la voie la plus prometteuse me semble être les “batteries à flux redox” (" " en anglais). Ces sont des sortes de réversibles qui fonctionnent avec diverses soupes d’électrolytes bizarres comme le de ou du zinc/ .

Schéma d’une batterie à flux redox au Vanadium, avec arrière plan révélateur

La densité d’énergie de ces systèmes n’est pas vraiment plus élevée que celles de batteries Li-ion, donc on parle toujours d’installations de centaines de tonnes. Leur avantage est que la puissance est stockée/fournie par un élément relativement petit, alors que l’énergie stockable peut être augmentée à volonté en augmentant simplement le volume des réservoirs d’électrolytes. Ceci permet de réduire le coût de ces solutions par rapport à un wagon train de batteries plus classiques.

Je ne vois pas d’autre solution économique et utilisable à cette échelle actuellement ou dans un futur proche, mais dans un futur plus lointain, on pourrait imaginer utiliser le (SMES en anglais). L’idée est de faire tourner du courant électrique en circuit fermé dans un anneau supraconducteur. Ceci crée un champ magnétique extrêmement fort, autour de 20 duquel on peut ensuite retirer l’énergie par induction. Lorsqu’on sait que le champ magnétique terrestre est environ un million de fois moins puissant, on comprend que les pièces métalliques ne sont pas bienvenues à proximité d’un SMES, qui pose une quantité de problèmes technologiques intéressants. Les installations de labo actuelles sont plutôt orientées “puissance”, mais on pourrait imaginer des SMES de quelques dizaines de kilomètres de diamètre pour le stockage d’énergie .

Mais sur le graphique on constate un gros trou qui sépare toutes ces “petites” solutions de celles déjà utilisées aujourd’hui dans la production d’énergie centralisée.

Big is beautiful

Il existe en effet déjà trois systèmes de stockage adaptés aux centaines de MWh, voire de GWh. Commençons par les deux les moins connus :

Le stockage thermique dans le sel fondu est particulièrement adapté aux . Par exemple en Espagne peut stocker 1GWh, soit l’équivalent de 7h30 de production de la centrale à pleine puissance en chauffant 28'500 tonnes de sels à 400 °C, soit une densité d’énergie de 35 Wh/kg (0.126 MJ/kg), comparable à celles de batteries au plomb.
Le stockage d’énergie à air comprimé ( ). Là encore, la densité d’énergie volumique de l’air comprimé à 300 bars est comparable à celle des batteries, mais deux difficultés apparaissent. D’abord, les compresseurs et moteurs à air doivent tenir compte de la thermodynamique. En comprimant un gaz il s’échauffe, et il refroidit lorsqu’il se détend. Il faut récupérer cette composante thermique de l’énergie pour obtenir des rendements acceptables. D’autre part, construire des réservoirs de grandes dimensions pour de l’air à haute pression n’est pas une petite affaire. Ces deux obstacles hypothèquent la , mais en grand, ça peut marcher. Des installations pilotes comme ADELE en Allemagne arrivent à stocker 350 MWh en comprimant de l’air dans des cavernes et atteignent des rendements de 70% en récupérant la chaleur produite lors de la compression.

Et enfin le “stockage hydraulique gravitaire” réalisé par de nombreuses installations que les français appellent . En Suisse, ça veut dire STation d’EPuration, alors on préfère les appeler “stations de ”.

L’ d’une masse m élevée d’une hauteur h est de E=m.g.h Joules, où g=9.81 que j’arrondis à 10. Pour stocker 1 kWh = 3.6 MJ, il faut donc élever 3'600 litres d’eau de 100m. Ou 360 litres de 1000m. Donc une montagne, c’est mieux qu’une colline. Et un grand lac aussi parce que pour stocker 1GWh il faut un million de fois plus d’eau. Et stocker une puissance de 1GW, ça veut dire pomper 1000 m³ d’eau par seconde à 10 bars, ou 100 m³ d’eau par seconde à 100 bars. Impressionnant, mais on sait faire depuis assez longtemps. Jusqu’ici, ça nécessitait des pompes spéciales, distinctes des turbines, mais l’arrivée des imprévisibles éoliennes motive la recherche de turbines réversibles, capables de passer du mode turbinage au mode pompage en quelques minutes, comme la turbine de l’EPFL ***.

le site "Nant de Drance" à la frontière franco-suisse près de Chamonix. Une STEP souterraine de 900 MW y est en construction pour exploiter les 250m de différence de niveau entre les deux barrages. Cliquer pour plus d’infos

D’après il existe actuellement au moins 50 “STEPs” d’une puissance de plus de 1 GW dans le monde, dont le en France, celui de en Suisse et même la en Belgique (rien au Québec ?) Avec de nombreuses autres installations de puissance inférieure, la capacité de stockage hydraulique représente au niveau mondial une puissance de 100 GW et une énergie que, fautes de données j’évalue à X TWh en multipliant les 100 GWh par X dizaines d’heures.

Ca parait beaucoup comme ça, mais même pour X=3 ça ne représente pas un millième de la renouvelable mondiale, qui elle-même ne représente que 18 % de la production d’électricité totale.

J’ai lu quelque part (je ne retrouve plus où) que toutes les batteries du monde (démarreurs de voitures + téléphone et ordinateurs portables, toutes) stockent 4 minutes de la production mondiale d’électricité. D’après les calculs ci-dessus, toutes les STEP du monde stockent environ 1.5 heures de production mondiale.

C’est assez tant que des centrales thermiques produisent l’énergie “ ”, mais si on remplace ces sources d’énergie fiables et régulières par des , qu’on tient à l’ “indépendance énergétique” et que de plus on ne veuille pas créer de nouvelles lignes de transport qui permettraient de lisser la production et la consommation à l’échelle du continent, il va falloir augmenter énormément la capacité de stockage. Tellement qu’on se sait pas le faire. Il faudra faire des compromis. Ou regarder une fois encore les 3 premières lignes du avant de …

Notes:

* Avant de pester contre le mauvais rendement des moteurs thermiques, rappelez-vous que la chaleur réchauffe “gratis” l’habitacle et dégivre les vitres en hiver…
** Le temps de charge est environ égal au temps de décharge, sauf pour les batteries, plus lentes à charger qu’à décharger.
*** Une chose m’a frappé en écrivant cet article : la “puissance des liquides”. Carburants, flux redox ou eau alpine, les liquides permettent des solutions “scalables” sur toute la gamme de puissances…Ils sont faciles à stocker, à pomper et à utiliser. D’ailleurs, après ce méga article, je prendrais bien une bière.

Références

" ", Report, American Physical Society (excellente référence, très complète)
Christopher Mims “ ", Technology Review., 2010
Gabriel-Octavian Cimuca, ”, Thèse de doctorat, ENSAM, 2005
Edmund Conway “ ”, The Telegraph, 23 August 2003
sur BigNextFuture ( )
brochure \[pdf\]
François Avellan “ ”, bulletin electrosuisse 2/2012

Autres sources

Jean-Marc Jancovici, “ ” sur Manicore.com
“ ” ADEME
Davide Castelvecchi, “ ”, Scientific American, Février 2012
Axel Strang, Louis Sanchez, Franck Delplace “L’industrie des énergies décarbonées en 2010 Chap 11: ", Direction Générale de l’Energie et du Climat

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

Nikola Tesla : génie, mais connu

Sun, 19 Aug 2012 00:00:00 +0000

Le nom de (1856-1943) apparaît fréquemment sur les pages web traitant d’électricité et d’énergie. Parfois pour rendre hommage à un grand inventeur soi-disant méconnu. Souvent pour fantasmer sur l’ “énergie libre” et autres sujets pseudo-physiques. A mon humble avis il s’agit là principalement d’un effet de la “loi de Clarke”:

“Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie.” (Arthur C. Clarke).

En effet, les inventions de Tesla étaient tellement inattendues et spectaculaires à son époque qu’elles ont souvent été mal comprises du public, auréolées de mystère et perpétuées sous forme de légendes urbaines ayant abouti à de véritables , dont le sommet est probablement atteint dans le .

Aujourd’hui, d’un point de vue scientifique, il ne reste aucun mystère sur les inventions de Tesla. On sait pourquoi celles qui fonctionnent fonctionnent, et pourquoi les autres n’ont pas fonctionné.

Les inventions de Tesla

Tesla était un inventeur, pas un théoricien. Il a déposé , plus un certain nombres attribués à Edison, son employeur d’un temps, mais pas une seule équation, principe ou théorie ne porte son nom. Même le nom de est un honneur posthume.

Le génie de Tesla est d’avoir rapidement compris et appliqué les (1865) liant le champ magnétique et le champ électrique :

en 1887 il invente la qui permet de transformer l’énergie électrique en énergie mécanique (moteur) ou vice-versa ( ). Il comprend que le est plus facile à transporter que le courant continu promu par Edison et il s’associe à Westinghouse. Ensemble ils construisent et exploitent dès 1896, la , qui alimente la ville de Buffalo, à 30 km de là.
"Modern Thinker" de Peter Terren (aka Dr Electric) . Cliquer pour le "making of" et les précautions d’usage…

Autour de 1891, il invente sa fameuse , un transformateur à résonance produisant de hautes tensions à haute fréquence. A haute puissance, son montage peut produire de jolis arcs électriques qui font la joie des producteurs d’effets spéciaux et l’étonnement des spectateurs depuis un bon siècle.
Mais le transformateur de Tesla est surtout un plus efficace que celui de datant de 1887. Dès 1893, Tesla en décrit de multiples applications et réalise les premières transmissions sans fil, quelques années avant . En effet, Marconi n’est plus considéré comme l’inventeur de la radio depuis 1943, date à laquelle la Cour Suprême des Etats-Unis a considéré que son brevet de 1896 n’apportait aucune invention par rapport à ceux de Tesla, Lodge et Stone, antérieurs.
En 1897-8, Tesla construisit deux maquettes de bateaux télécommandés. Son brevet contient “accessoirement” celui de la première .

Parmi les nombreux autres brevets et publications de Tesla, citons le principe du en 1900, une pompe ou sans ailettes vers 1913, un avion à décollage vertical en 1928 puis une en 1937.

Mais le plus gros projet de Tesla fut aussi son plus gros échec:

La transmission d’énergie sans fil

Il faut bien comprendre qu’avant l’invention de , les émetteurs radio devaient être assez puissants pour transmettre l’énergie nécessaire à l’exploitation du signal par le récepteur, typiquement un “ ”. Pour Tesla et ses contemporains, transmettre un signal ou transmettre de l’énergie, c’était kif-kif. Il n’est donc pas surprenant que Tesla ait eu l’idée de la : c’était une application logique de sa bobine, dans la ligne de sa grande oeuvre qu’est l’électrification en courant alternatif.

D’ailleurs la qu’il construisit dès 1901 avait deux objectifs : transmettre des signaux radio à travers l’Atlantique, et expérimenter la transmission d’énergie sans fil. Tesla y a installé une version surpuissante de son “ ” alimentée par un générateur de 200 kW.

A l’Exposition Universelle de St. Louis de 1904, un prix est offert à qui pourra alimenter un moteur de 75 watts à une distance de 30 mètres. L’objectif paraissait donc atteignable à l’époque grâce aux progrès rapides dus entre autres à Tesla. Le hic, c’est que la . En supposant un rendement parfait dont il était très loin, l’émetteur (omnidirectionnel) de Tesla aurait théoriquement pu fournir 17 W/m² à une distance de 30m. Tesla aurait donc du fabriquer une antenne de réception parfaite d’environ 5m² pour alimenter le moteur de 75W.

Tesla était parfaitement conscient de ceci, donc il a pensé contourner la difficulté en utilisant des “ ” à très basse fréquence (8 Hz) qu’il a cru détecter et qu’il considérait comme sa plus grande découverte. L’idée était de mettre toute l’atmosphère terrestre en résonance électromagnétique avec sa tour, rien de moins. Et pendant plusieurs années Tesla a effectivement compris beaucoup de choses à propos de la propagation des ondes dans l’atmosphère, mais pas assez pour retenir les investisseurs qui ont retiré leur soutien à un projet qui n’avançait pas. De plus, dès 1901 Marconi avait réussi des transmissions télégraphiques transatlantiques. A partir de 1905 Tesla n’eut plus les moyens de financer son projet et la tour de Wardenclyffe fut démolie en 1917.

Pourtant il existe bien quelque chose qui ressemble aux ondes stationnaires terrestres de Tesla : les . Elles n’ont été mises en évidence que dans les années 1960, mais des calculs récents montrent qu’il n’est pas possible de les exploiter pour la transmission d’énergie. Par contre une variante envisagée par Tesla dans un autre brevet serait éventuellement envisageable d’après , au prix d’installations titanesques.

Alors, qui a gagné le prix de St. Louis ? On peut dire que c’est la NASA, en 1975. L’ antenne parabolique de 26m de leur a été dirigée vers quelques mètres carrés de récepteurs situés sur une montagne distante de 1.5 km et réussi à transmettre une puissance de 34 kW avec un rendement de 82% . L’histoire ne dit pas en combien de millisecondes les oiseaux traversant le faisceau se transforment en poulets grillés, mais c’est bien un inconvénient de cette technologie que l’on n’imagine plus que pour une éventuelle . Un autre inconvénient est que cette méthode est très directionnelle : on ne transmet l’énergie que d’un point A à un point B bien précis.

Avec une transmission moins directionnelle, ce n’est qu’en 2007 qu’une équipe du MIT et de l’entreprise a réussi à allumer une ampoule de 60 watts à une distance de 2 mètres . Witricity a des objectifs beaucoup plus modestes que Tesla : fournir quelques fractions de watts aux téléphones et autres petits appareils électroniques dans un bâtiment, ce serait déjà pas mal.

Et l’énergie libre ? (ou gratuite ?)

En 1893, Tesla disait dans une conférence :

“Dans quelques générations nos machines seront propulsées par cette énergie disponible à tout endroit de l’univers.
\[…\]
Dans l’espace il y a une forme d’énergie. Est-elle statique ou cinétique ? Si elle est statique, toutes nos recherches auront été vaines. Si elle est cinétique – et nous savons qu’elle l’est –, ce n’est qu’une question de temps, et l’humanité aura mis en harmonie ses techniques énergétiques avec les grands rouages de la nature.” (Nikola Tesla)

C’est très beau. Mais prudent. Tesla était convaincu que l’atmosphère était remplie d’énergie électromagnétique (“nous savons qu’elle l’est”), mais il fixe tout de même un horizon de “quelques générations” pour l’exploiter, alors qu’il n’a mis que 10 ans pour lancer l’électrification industrielle de l’Amérique. De plus il envisage l’échec : “Si elle est statique, toutes nos recherches auront été vaines”. Et que ce soit dans cette conférence ou d’autres publications je n’ai jamais trouvé de référence explicite à de la “free energy”, que ceci soit traduit par “énergie gratuite” ou par “énergie libre”. Tesla était un trop bon physicien pour croire aux chimères du mouvement perpétuel, contrairement à beaucoup de ceux qui le citent actuellement.

Ce qui m’étonne un peu, c’est que Tesla ne se soit pas intéressé à la lumière, alors que Maxwell avait montré qu’elle était un rayonnement électromagnétique au même titre que les ondes radio, et que Hertz avait décrit l’ en 1887. Tesla aurait pu inventer le panneau solaire et se rapprocher de son objectif plus vite qu’avec la tour de Wardenclyffe…

Un mythe : la Pierce Arrow électrique de 1931

Un certains nombre de sites dont un en français publient le récit d’un certain Peter Savo, qui raconte avoir roulé en 1931 avec Tesla dans une voiture modifiée par l’inventeur. Elle aurait été propulsée par un moteur électrique connecté à un “récepteur d’énergie libre” de la taille d’un poste radio muni d’un fil d’antenne de 2m50. Ils auraient parcouru 80 km avec des pointes à 145 km/h.

Disons le tout net : ça ne tient pas debout. Selon la , non seulement le dénommé Peter Savo n’a commencé à raconter cette histoire qu’en 1967 et n’est pas un neveu de Tesla comme il le prétend, mais aucune autre source ne corrobore ne serait-ce que l’existence de cette voiture.

Mais ce qui me range définitivement dans le camp des comploteurs de l’industrie de l’énergie qui s’acharnent à faire disparaître toute trace de l’énergie libre de Tesla, c’est l’antenne. Comme on l’a vu plus haut, un fil d’antenne de 2m50 ne peut recevoir la puissance nécessaire que d’un énorme émetteur tout proche qui aurait frit la voiture et ses passagers en quelques secondes. Et si la mystérieuse énergie n’était pas électromagnétique, alors pourquoi une antenne et des lampes à vide ?

Une De Lorean volante propulsée par un réacteur à fusion thermonucléaire alimenté à la bière me parait beaucoup plus vraisemblable.

Références

Nikola Tesla “Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles”, 1898,
Nikola Tesla “ ”, 1893
" " With Additional Comments by Henry Bradford and Gary Peterson
Nikola Tesla “ART OF TRANSMITTING ELECTRICAL ENERGY THROUGH THE NATURAL MEDIUMS” May 16, 1900,
Franklin Hadley “ ”, 2007, MIT NEWS
Nikola Tesla “ ", 20 mai 1891 conférence à l’Université Columbia de New York
Igor Spajic, “ ”, revue Nexus, sur amessi.org

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. \[5\]

Encore plus d'inégalité ?

Fri, 13 Jul 2012 00:00:00 +0000

Hier soir, lors d’un , ce dernier a prétendu (après 09:22) que “La Suisse a la répartition des revenus la plus égalitaire en Europe continentale, aussi égalitaire qu’en Scandinavie”, ce à quoi le maire PS d’Ambilly (Haute-Savoie) répond “on ne doit pas tout-à-fait voir la même Suisse”. Qui a raison ?

Ca tombe bien, deux nouveaux rapports de l’OCDE viennent mettre à jour les , et qui montraient déjà que les revenus bruts des suisses étaient les plus équilibrés de l’OCDE, et qu’après impôts les inégalités se situent au même niveau que celles de la France, un peu au dessus des modèles sociaux nordiques.

Dans “ ” on trouve cette phrase page 9:

“Les pays nordiques et la Suisse se caractérisent par une inégalité des revenus disponibles inférieure à la moyenne grâce à une faible disparité des salaires, en particulier au sommet de l’échelle…”

et ce graphique page 11 :

la Suisse est bien dans le groupe de gauche (…) avec quelques pays nordiques, la France à sa droite avec l’Italie, la Belgique et des pays de l’Est Européen. C’est donc bien qui avait raison. Pas parce qu’il est économiste comme Guillaume Mathelier l’a rappelé plusieurs fois sur un ton moqueur, mais parce qu’il connait les faits.

L’autre document analyse l’augmentation des inégalités, réelle dans beaucoup de pays de l’OCDE, mais pas tous. Voici le graphique disponible dans

\[2.A\]

La Suisse n’y est pas représentée (je ne sais pas pourquoi), mais les montrent qu’elle se situerait avec la France, dans le groupe des pays où les inégalités n’ont PAS notablement augmenté en plus de 20 ans.

Les pages suivantes montrent que, comme je l’avais remarqué dans un précédent article, le coefficient de Gini varie assez rapidement et donc que l’image ci-dessus doit être nuancée : plusieurs pays ont vu leurs inégalité diminuer ces dernières années. A croire que les crises économiques touchent plus les riches … Et en y réfléchissant c’est bien le cas : ni le SMIC ni la plupart des salaires n’ont baissé, alors que les actionnaires ou top managers rétribués à coups de bonus enregistrent des baisses de revenu qui peuvent atteindre 100%… Tout comme les chômeurs arrivant en fin de droits, je vous l’accorde…

Le document

\[2.A\]

relève aussi plus loin que :

Dans tous les pays de l’OCDE, les transferts publics en espèces ainsi que l’imposition du revenu et les cotisations sociales ont joué un rôle majeur dans la réduction des inégalités de revenus marchands. (…) Cet effet redistributif a été plus marqué dans les pays nordiques, en Belgique et en Allemagne, mais inférieur à la moyenne au Chili, en Corée, aux États-Unis, en Islande et en Suisse (graphique 9).

Le fameux “graphique 9” montre exactement ce que j’avais découvert en 2008 sur “ ”: les revenus bruts suisses étant très égalitaires, l’impôt n’a pas besoin d’être très redistributif:

Ce document

\[2.A\]

contient une analyse poussée des effets sociaux de la fiscalité qui me paraît très intéressante. Je vais la lire en détail et y revenir le cas échéant. En attendant, je prépare ci-dessous une citation que je n’aurai plus qu’à copier-coller pour répondre à certains commentaires:

“Chacun peut avoir sa propre opinion, mais les faits sont les mêmes pour tous.” (Michael Specter)

Note * : (précision ajoutée le 14.7.12) : L’OCDE et d’autres organisations mesurent les inégalités par le , une mesure qui tient compte de tous les revenus. D’autres utilisent les “rapports inter-déciles”, comme par exemple sur la page Wikipédia “ ”, qui ne comparent que les 10% de revenus les plus élevés aux 10% les moins élevés, ignorant 80% de la population. Ceci explique certaines différences entre études.

Références

OCDE 2012, « », OCDE Département des Affaires Économiques, Note de politique économique, no 9, janvier 2012.
OECD. Published by : OECD Publishing (2012). Toujours plus d'inégalité : Pourquoi les écarts de revenus se creusent. OECD Publishing.
1. “ ” annexe pdf publique

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

Comment dire 33 avec 3 cubes ?

Wed, 20 Jun 2012 00:00:00 +0000

Le gars qui m’a pourri ma dernière soirée du printemps s’appelle Mike Croucher. il a négligemment posé le problème suivant:

Il est possible d’écrire beaucoup d’entiers comme la somme des cubes de 3 entiers, par exemple: 99 = (-5)^{3 + 2}3+ 6^3 Un exemple plus compliqué est: 91 = (-67134)^{3 + (-65453)^{3+(83538)^{3 Votre tâche est de trouver les entiers x,y, et z tels que: 33 = x}3 + y}3 + z}3

Comme j’ai bien vu que la solution pour 91 impliquait de grands entiers, je me suis dit que 33 demanderait probablement des nombres encore plus grands, mais j’ai quand même vite pondu le programme Python suivant pour voir:

\[sourcecode lang="Python"\]

res={} #dictionary of results def store(n,x,y,z): if n>=0 and n<100 and n not in res: res

\[n\]

=(x,y,z) print n,res

\[n\]

cube=[] x=0 while True: x3=x*x*x cube.append(x3) for y in range(x+1): y3=cube

\[y\]

for z in range(x+1): z3=cube

\[z\]

store(x3+y3+z3,x,y,z) store(x3-y3+z3,x,-y,z) store(x3+y3-z3,x,y,-z) store(x3-y3-z3,x,-y,-z) store(-x3+y3+z3,-x,y,z) store(-x3-y3+z3,-x,-y,z) store(-x3+y3-z3,-x,y,-z) # store(-x3-y3-z3,-x,-y,-z) #you’re right Neamar, it’s useless x+=1 if x==50: #show “small” results for n in range(100): if n in res: print n,res

\[n\]

else: print n,’?’

\[/sourcecode\]

En moins d’une seconde il trouve les 69 des 100 premiers entiers qui sont des sommes de cubes d’entiers inférieurs à 100. Le plus “compliqué” est 78=-55³+53³+26³ .

Ensuite il mouline pendant des heures pour trouver 51=-796³+659³+602³ et 16=1626³-1609³-511³, et pendant ce temps j’ai exploré les liens émaillant les premiers commentaires .

Il s’avère que le problème soumis par Mike Croucher est extrêmement difficile, voire impossible. liste les solutions trouvées par mon programme, et d’autres qui ont nécessité des algorithmes beaucoup plus fûtés que le mien pour résoudre cette :

87 = 4271³ - 4126³ - 1972³ , découvert en 1964
96 = -15250³ + 13139³ + 10853³
91 = 83538³ - 67134³ - 65453³
80 = -112969³ + 103532³ + 69241³
39 = -159380³ + 134476³ + 117367³ découvert en 1991
75 = - 435203231³ + 435203083³ + 4381159³ découvert en 1993
84 = 41639611³ - 41531726³ - 8241191³ découvert en 1994
30 = 2220422932³ - 2218888517³ - 283059965³ ainsi que 52 = -61922712865³ + 60702901317³ + 60702901317³ par la même équipe, qui a mis au point l’algo le plus performant du moment
24 =15584139827³ - 15550555555³ - 2901096694³ a été découvert avec l’algo précédent en 2001 par D. J. Bernstein, dont la page est consacrée à ce problème et son historique

A part ça, les matheux démontrent (essayez…) que les nombres de la forme 9n+4 et 9n+5 ne peuvent pas être la somme de trois cubes, ce qui règle le cas de 4,5,13,14,22,23 etc.

Bon… je n ai pas vraiment le droit d’utiliser ce dessin, mais il va tellement bien là que j espère que vous ne m en voudrez pas, cher Docteur G…

Reste 33 (et 42 et beaucoup d’autres), qui résistent effrontément aux informaticiens cherchant à les obtenir, ainsi qu’aux mathématiciens essayant de prouver que c’est peine perdue…

C’est énervant qu’un petit problème tout bête comme celui-ci puisse résister ainsi aux ordinateurs les plus puissants. Et motivant de penser qu’une solution est peut-être à la portée d’amateurs éclairés. Des idées ?

Références:

Gardiner, V. L., Lazarus, R. B., & Stein, P. R. “ . “, 1964, Mathematics of Computation, 18, 408-413
Heath-Brown, D. R., Lioen, W. M., & te Riele, H. J. J." ”, 1993, Mathematics of Computation, 61, 235-244
Andrew Bremner, “ ”, 1993
B. Conn and L. Vaserstein, “On sums of three integral cubes”, 1994, Contemp. Math. 166, 285-294.
Eric Pine, Kim Yarbrough, Wayne Tarrant and Michael Beck, Noam D. Elkies, “ ”, 2000, ANTS IV
Michael Beck, Eric Pine, Wayne Tarrant, Kim Yarbrough Jensen “New integer representations as the sum of three cubes”, 2007, Math. Comp. 76, 1683-1690 ( )
Wacław Sierpiński (1988). Elementary theory of numbers. North-Holland. ( )

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 !)

Comment trouver des nombres premiers

Sun, 15 Apr 2012 00:00:00 +0000

"the centrality of prime numbers" par barabeke sur Flickr

Les ont beau être étudiés depuis au moins 2300 ans, ils n’ont jamais été aussi mystérieux ni utiles qu’aujourd’hui.

Mystérieux, car la démonstration de l’ , qui permettrait de définir la répartition des nombres premiers, attend toujours son .

Utiles, car nos cartes à puces, téléphones et ordinateurs consomment des quantités industrielles de “grands” nombres premiers, en particulier pour le cryptage . La sécurité de cette méthode “ ” repose sur le fait que la de grands nombres demande un temps prohibitivement long, alors qu’il est très rapide de trouver de grands nombres premiers.

Comment trouver de petits nombres premiers

Ceci parait surprenant de prime abord, puisqu’on apprend à l’école à déterminer si n est premier en tentant de le diviser par les nombres premiers déjà connus inférieurs à √n, ce qui n’est autre qu’une factorisation. On découvre à l’école aussi le , qui fournit depuis 2000 ans les nombres premiers les uns après les autres à tous les heureux possesseurs de feuilles quadrillées ou de mémoires informatiques:

Animation du Crible d’Erathosthène (Wikipédia)

Cette méthode n’a été légèrement améliorée qu’en 1999 avec le et reste excellente pour créer des listes de nombres premiers consécutifs. Ainsi le site les fournit tous jusqu’à 32 416 187 567 *

Mais alors, comment le célèbre a-t-il pu répondre en 1643 à un certain (dont nous reparlerons plus bas):

Vous me demandez si le nombre 100 895 598 169 est premier ou non, et une méthode pour découvrir, dans l’espace d’un jour, s’il est premier ou composé. À cette question, je réponds que ce nombre est composé et se fait du produit de ces deux : 898423 et 112303, qui sont premiers.

Et bien parce que 3 ans plus tôt il avait pondu et démontré lui-même son , qui constitue en même temps probabiliste. Grâce à cela, il a su “rapidement” que 100895598169 n’est pas premier. Par contre, comment il a effectué les opérations et factorisé le nombre avec un papier et un crayon en un seul jour, ça je n’en ai avais aucune idée **

Et je ne sais pas non plus comment Mersenne a généré 898423 et 112303 parce que bizarrement, ce ne sont pas des nombres de Mersenne, dont nous parlerons plus bas… En fait, ô surprise, 898423 = 112303 x 23-1, donc Mersenne a généré le grand premier à partir du petit, lequel a d’ailleurs la même forme : 112303 = 7019 x 24-1.

Comment trouver de très grands nombres premiers

Il existe donc des méthodes pour générer des nombres premiers. Aucune ne produit des nombres premiers “à tous les coups” ( ce serait le Graal que certains recherchent encore mais qui n’existe probablement pas ), mais ces méthodes fournissent des grands nombres qui ont une probabilité d’être premiers nettement plus élevée que des nombres de même taille choisis au hasard.

Au IXème siècle déjà, avait remarqué que pas mal de petits nombres premiers ont la forme “321” p = 3×2n-1 . Les sont listés dans . Le plus grand connu actuellement est 3×24235414−1 mais aussi 3×27033641+1 qui n’est pas strictement un Thabit à cause du +1 au lieu du -1 final.

Les ont une forme encore plus simple : p = 2n-1 où n est premier. Et Mersenne ne les a pas découverts : connaissait déjà les plus petits ( 3, 7, 31 et 127 ) en 300 avant J.C. Mersenne en a juste fait une en ajoutant 8191 découvert par Ibn Fallus au XIIIème siècle et 131071 et 524287 découverts par en 1588. Et puis il s’est planté magistralement : sa liste incluait les nombres 267-1 et 2257-1 qui ne sont pas premiers et omettait 231-1, 261-1, 289-1 et 2107-1 qui le sont. C’est dommage, car Mersenne n’a ainsi jamais détenu le record du plus grand nombre premier qui a un nombre de Mersenne. Depuis 2009, le record est 243112609-1 , qui compte 12 837 064 chiffres, trouvé grâce au programme . Le rôle de ce logiciel est surtout de faire passer le génial qui est déterministe (non probabiliste) mais ne marche qu’avec les Mersenne.

Bref, aucun nombre de Mersenne n’est de Mersenne et si je n’avais pas autant de lecteurs en République Française, je proposerais de les rebaptiser “ ” pour souligner leur beauté en binaire. En effet, 2n-1 s’écrit simplement avec une suite de n “1” en binaire. Par exemple 127= 27-1 s’écrit 1111111 en binaire.

Il existe plusieurs autres formules fournissant des candidats premiers :

Les de la forme 22n + 1. Fermat pensait qu’ils étaient tous premiers, mais c’est faux : seuls les 5 premiers le sont, les 28 suivants ne le sont pas, et les autres sont trop grands pour être testés.
Les sont de la forme k·2n+1 ( , record 659×2617815+1 )
: n·2n--1 ( , 3752948 × 23752948 − 1)
: n·2n+1 ( , 6679881 · 26679881 + 1)
les “Cullen généralisés” : n·bn+1,où n+2 > b ( record 427194 × 113427194 + 1)

on voit qu’elles sont toutes des généralisations ou cas particuliers des autres, et que les repunits y jouent un rôle important. Les (PSG) sont des nombres p tels que 2p+1 est aussi premier ( ). Ce “générateur” fournit des nombres moins grands que les autres, mais soulève plein de questions intéressantes : quelle est la longueur maximale d’une formée par des PSG, y’a-t-il une infinité de PSG etc. Et de plus, le établit un lien entre le “petit " théorème de Fermat susmentionné et qui a obsédé les matheux jusqu’en 1994. Et comme je n’ai pas compris grand chose à sa démonstration, je suis plein d’admiration pour cette dame autodidacte qui étonna les mâlethématiciens d’il y a 200 ans.

Si vous voulez vous aussi devenir célèbre, mais facilement, participez à , une application de la plateforme de calcul distribuée BOINC qui chasse les records de grands nombres premiers. Avec un peu de chance le prochain grand nombre premier sera découvert sur votre ordinateur tout en .

Comment trouver des nombres premiers d’une longueur donnée

Fin 2009, une équipe internationale a cracké un code , en factorisant le produit de deux nombres premiers de 120 chiffres à l’aide de l’ et de beaucoup d’ordinateurs. Cet exploit signifie qu’une clé RSA nécessite aujourd’hui des nombres premiers d’au moins 512 bits, soit 154 chiffres décimaux pour être indécryptable.

Nous avons vu plus haut comment obtenir tous les nombres premiers nettement plus courts, ou quelques nombres premiers nettement plus longs, mais pour RSA, nous avons besoin d’obtenir en quelques secondes des nombres premiers de 154 chiffres, avec un seul petit processeur enfermé dans le boitier d’un routeur par exemple, et sans que le nombre transite par un réseau où il pourrait être intercepté. De plus, le nombre ne doit pas être stocké dans une table dont un pirate pourrait essayer les combinaisons : il doit être généré aléatoirement.

Mais au fait, existe-t-il beaucoup de nombres premiers de 154 chiffres ? Oh que oui : la densité des nombres premiers autour de n est de 1/ln(n), or donne environ 0.3% : environ 3 nombres de 154 chiffres sur 1000 sont premiers, donc il y en a des giga milliards de floppées. Donc tout ce que notre petit routeur a à faire de temps en temps c’est:

générer un nombre aléatoire de 154 chiffres en tirant au hasard 511 bits à pile ou face, et en ajoutant un 512ème bit = 1 pour faire un nombre impair. facile et ultra rapide.
vérifier si le nombre est premier à l’aide d’un plus moderne que celui de Fermat comme celui de .
si le test dit que le nombre n’est pas premier, ajouter 2 au nombre aléatoire pour obtenir le nombre impair suivant et recommencer l’opération 2. Il faudra répéter ceci en moyenne 300 fois avant que Miller et Rabin disent “probablement premier”

Pour vous faire une idée de la vitesse de ceci, allez au milieu de et cliquez le bouton “auto generate prime number p and q” : vous obtiendrez 2 nombres premier de 512 bits pour le prix d’un seul click.

cliquez sur l’image et scrollez vers le milieu de la page

Oui mais, me direz vous, les tests probabilistes ne garantissent pas absolument que les nombres soient premiers. Il y a un risque qu’on encode le message avec une clé foireuse, et donc qu’il soit “facile” à décoder. Effectivement, mais on admet généralement que la probabilité qu’un nombre de cette taille soit est de l’ordre d’une sur 1030. Et si votre message est si précieux que vous n’êtes pas prêt à courir ce risque, réfléchissez à : le risque qu’un rayon cosmique change un bit du nombre pendant un test de primalité déterministe est un million de fois plus élevé ! J’aime bien cette idée qu’un algorithme probabiliste soit plus fiable qu’une machine considérée comme déterministe, pas vous ?

Notes :

* 32'416'187'567 est tellement proche de 8*2^32 que j’ai une petite idée de la mémoire utilisée par le crible…

** ajout du 18 mai 2014 : Blogdemaths a éclairé ma lanterne à ce sujet dans un article intitulé “ ”

Pour en savoir plus

sur le Site du Zéro
Jean-Paul Delahaye (2000). Merveilleux nombres premiers. Pour la Science.
: une librairie Python avec les fonctions qu’il faut

Comment gérer sa bibliothèque

Tue, 10 Apr 2012 00:00:00 +0000

Périodiquement je me repose la même question : comment garder trace de tous mes bouquins, plus ceux qu’on m’a prêtés ou recommandés? Et je voudrais aussi me souvenir à qui j’ai prêté les miens, immortaliser mes notes de lectures, copier une référence d’un seul coup de copier/coller, en particulier vers ce blog, et que tout ça soit accessible et synchronisé au boulot, à la maison et sur mon smartphone, qui pourrait au passage scanner les code barres du dos des bouquins pour aller plus vite. Tout ça. S’il vous plaît. Et voici ma réponse en 2012. De rien.

d’Amazon à Goodreads

A la fin du XXème siècle, est devenu un site incontournable des bibliophiles grâce à la multitude de notes, de mots-clés et de commentaires ajoutées par les lecteurs, mais aussi d’autres informations apportées par les clients sans le savoir. J’utilise souvent les rubriques “Les clients ayant acheté cet article ont également acheté” pour naviguer parmi les livres sur un sujet donné. Par contre Amazon ne permet pas véritablement de gérer sa propre bibliothèque. On peut juste créer des listes personnelles de livres, mais . De plus, le business d’Amazon étant de vendre des livres on n’y trouve logiquement pas de liens sortant vers d’autres sites utiles, ni vieux livres épuisés.

Mais il y a plus grand, plus complet, et plus discret : . Depuis 1971, l’ maintenait le catalogue de livres le plus complet à ce jour pour les bibliothèques du monde entier. Probablement “encouragés” par Amazon et Google, cette base de données accessible gratuitement au public en 2006 via le site WorldCat.org. Comme sur Amazon, on peut créer sur WorldCat, y noter et commenter des livres et y maintenir des de livres, mais ce n’est pas vraiment le but ni la force du site. Les avantages de WorldCat sont:

La possibilité d’exporter la référence du livre dans quelques formats cut&pastables dans d’autres documents :

WorldCat exporte en RefWorks, EndNote, EasyBib et un certaion nombre de formats prédéfinis
Des liens vers quelques librairies en ligne, dont Amazon, où acheter le bouquin
Mais l’intérêt principal de WorldCat, c’est de vous indiquer les bibliothèques près de chez vous où vous pouvez emprunter un livre donné. Si vous êtes un rat de bibliothèque, WorldCat sera votre fromage.

En 2004, Amazon domine le marché de la vente de bouquins sur internet et WorldCat celui du prêt. Comment diable peut-il se différencier ? En scannant des milliers de livres et en les rendant en tout ou partie disponibles sous forme numérisée, pardi ! Les aspects légaux de ce ne sont pas encore réglés, mais ça n’empêche pas Google de le poursuivre en collaboration avec de très grandes bibliothèques publiques. On ne sera donc pas surpris de trouver des liens “Trouver ce livre dans une bibliothèque” vers WorldCat mais l’intérêt du Géant réside clairement dans les liens publicitaires vers les distributeurs de livres.

Google Books exporte les citations des romans aux formats BiBTeX, EndNote et RefMan

Exemple de liens d’achat ou emprunt depuis Google Books. Bizarre qu’on ne voie pas le prix français depuis la Suisse, non ?

Cela dit, Google Books est une solution web crédible pour gérer une : plutôt que par listes, Google Books gère les livres sur des “étagères” qui ne sont rien d’autre que des tags. C’est surtout l’existence de l’application Android (tiens, elle a disparu du Market…) qui m’a poussé vers Google Books il y a deux ans : grâce à elle, j’ai pu créer ma bibliothèque numérique en scannant mes livres avec mon téléphone, aussi vite qu’une une caissière de la FNAC.

Mais désormais, et conseille . Même si le site est en anglais, les livres en français y sont très bien référencés, et le site étant assez intelligent pour combiner les informations des lecteurs des différentes éditions. En plus des fonctionnalités habituelles et d’une excellente (avec scanner de codes barres évidemment), Goodreads est un véritable réseau social de bibliophiles, qui y créent une bonne partie du contenu. Contrairement aux sites sus-mentionnés, Goodreads autorise ses membres à eux-mêmes à la base, et à modifier celle-ci après avoir demandé une autorisation, un peu comme sur un wiki.

OpenLibrary et les blogs

Reste un problème pour les puristes : toutes ces bases de données sont “propriétaires”, et même si Amazon, Google, WorldCat, Goodreads et bien d’autres s’ouvrent au maximum pour attirer des visiteurs, ils peuvent changer d’avis à loisir en fonction de l’évolution rapide du marché. De plus, même si l’ a été introduit comme identificateur unique des livres en 1972, il y fallu inventer des codes adaptés aux livres plus anciens, et chacun y a mis du sien pour indexer sa base de données différemment, ce qui ne simplifie pas les échanges. Voilà par exemple le même livre sur tous ces sites:

seul Amazon a gardé l’ISBN dans ses URL :
WorldCat utilise un “code OCLC” :
Google Books utilise un autre code maison :
Goodreads a le sien :
et il en existe des tas d’autres. Sur le web, tout standard ne fait pas long feu…

Donc il y a , la base “open” et publique de la fondation , qui fait appel au public pour référencer beaucoup de bouquins, en spécifiant les “identificateurs uniques” des autres afin de lier les bases de données. Mais évidemment, pour rester libre il fallait inventer un code de plus, dans l’exemple, qui mène vers cette page :

OpenLibrary n’est malheureusement pas assez développé pour y gérer sa bibliothèque, mais offre un petit bouton bien utile pour ajouter une référence sur Goodreads d’un seul click. Sinon, OpenLibrary est surtout utile aux gens qui publient du contenu sur le web car on peut:

exporter des références au format , ce qui est drôlement pratique
utiliser l’ pour WordPress. Et ça c’est génial. Par exemple si je veux citer le fameux bouquin sur ce blog, il me suffit de taper \[ openbook booknumber="OLID:OL22263607M" templatenumber="5"\] et hop, sous vos yeux émerveillés apparait : Carlos Ruiz Zafón (2001). L' ombre du vent: roman. Grasset. , avec les liens vers les sites référençant le livre parmi ceux que j’ai choisis, et la disposition “no 5” qui n’incorpore pas d’image de la couverture, mais j’aurais pu.

Bref, depuis que j’ai découvert cette extension, j’ai mis à jour tous , en ajoutant les éventuelles références inconnues sur OpenLibrary

Dans un prochain article, je vous causerai des solutions modernes pour maintenir une bibliographie d’articles scientifiques ou similaires. Pour les impatients, c’est ou , au choix.

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 …

"jeu de l'année" 2012 et autres : c'est fini.

Wed, 18 Jan 2012 00:00:00 +0000

(mis à jour plusieurs foirs après correction de bugs et améliorations, cf commentaires…)

Je m’apprêtais à passer une soirée tranquille quand je suis tombé sur un tweet de disant: “Qui va me battre au “jeu de l’année” ? ”.

Python bouffant du matheux

Un seul click m’a torpillé non pas une, mais trois soirées et un certain nombre d’heures de réflexion la journée. Mais ma vengeance est terrible : ni ElJj ni aucun autre mathématicien ne passera plus jamais des heures à former les entiers de 1 à 100 en n’utilisant que les chiffres de l’année (2,0,1,2) une et une seule fois chacun, les opérations de base +,-,*,/,^ et quelques autres. Fi-ni. Et c’est rapé aussi pour toutes les années futures ou passées, parce que j’ai fait un programme qui résout ce problème une fois pour toute. Amis , je vous fais ci-dessous économiser des milliers d’heures que vous allez pouvoir utiliser pour résoudre de (Pensez à moi si vous en résolvez un, merci…)

Pour être honnête, la première soirée a été grillée à péniblement trouver 50 formules, ce qui m’a à la fois décidé à faire autrement et inspiré beaucoup de respect pour ElJj et les autres fous qui sont parvenus à obtenir des scores de 4000 et quelques points à la main. Bravo !

Pour 2012, mes solutions sont donc :

\[1, '(((2\*0)-1)^2)', 0\] \[2, '(((2-0)-1)\*2)', 0\] \[3, '(((2-0)-1)+2)', 0\] \[4, '(((2-0)^1)^2)', 0\] \[5, '(((2-0)+1)+2)', 0\] \[6, '(((2-0)+1)\*2)', 0\] \[7, '((2^0)+((1+2)!))', 0\] \[8, '(2^(0+(1+2)))', 0\] \[9, '(((2-0)+1)^2)', 0\] \[10, '((((2+0!)!)-1)\*2)', 0\] \[11, '(((2+0!)!)+(1/.2))', 1\] \[12, '((((2-0)+1)!)\*2)', 0\] \[13, '(2+sqrt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’, 30] \[30, '((((2-0)+1)!)/.2)', 1\] \[31, '(((2+0!)/.1)+(Gamma(2)))', 31\] \[32, '(2^(-(0!-((1+2)!))))', 0\] \[33, '((((2+0!)!)!!)-((1/.2)!!))', 11\] \[34, '(sqrt((2^(0!/.1)))+2)', 1\] \[35, '((((2+0!)!)+1)/.2)', 1\] \[36, '((((2-0)+1)!)^2)', 0\] \[37, '(0!+(((1+2)!)^2))', 50\] \[38, '(((((2+0!)!)!!!)+1)\*2)', 5\] \[39, '(((.2^(-0!))!)-(\[.1\]^(-2)))’, 31] \[40, '(((2-0)/.1)\*2)', 1\] \[41, '(0!+(2/(.1/2)))', 51\] \[42, '((((2+0!)!)!!)-((1+2)!))', 5\] \[43, '((((2+0!)!)!!)-(1/.2))', 6\] \[44, '(-((.2-(0!/\[.1\]))/.2))’, 32] \[45, '(((((2+0!)!)!!)-1)-2)', 5\] \[46, '(((((2-0)+1)!)!!)-2)', 5\] \[47, '(((((2+0!)!)!!)+1)-2)', 5\] \[48, '((((2+0!)+1)!)\*2)', 0\] \[49, '((((2+0!)!)+1)^2)', 0\] \[50, '((.2^(-(0!+1)))\*2)', 1\]

\[51, '((.2+(0!/.1))/.2)', 3\] \[52, '(2+(0!/(.1\*.2)))', 2\] \[53, '((((2+0!)!)!!)+(1/.2))', 6\] \[54, '((((2+0!)!)!!!)\*(1+2))', 5\] \[55, '(sqrt((((.2^(-0!))!)+1))/.2)', 2\] \[56, '(((((2+0!)!)+1)!!!)\*2)', 5\] \[57, '((((2+0!)!)!!)+sqrt((\[.1\]^{(-2))))’, 35] \[58, '((((2+0!)!)/.1)-2)', 1\] \[59, '((((2+0!)!)/.1)-(Gamma(2)))', 31\] \[60, '(((((2+0!)!)-1)!)/2)', 0\] \[61, '((((2+0!)!)/.1)+(Gamma(2)))', 31\] \[62, '((((2+0!)!)/.1)+2)', 1\] \[63, '((((2+0!)!)!!)+((1/.2)!!))', 11\] \[64, '(2^((0+(1+2))!))', 0\] \[65, '(0!+(2^((1+2)!)))', 50\] \[66, '((((2+0!)!)!!)+(((1+2)!)!!!))', 10\] \[67, '((((.2^(-0!))!!)-\[.1\])/\[.2\])’, 66] \[68, '(20+(((1+2)!)!!))', 15\] \[69, '((((0!+2)!)!!)+21)', 65\] \[70, '(((((2+0!)!)!)\*.1)-2)', 1\] \[71, 'sqrt((((((2+0!)!)+1)!)+(Gamma(2))))', 30\] \[72, 'sqrt((((((2+0!)!)!)\*.1)^2))', 1\] \[73, '(((((2+0!)!)!)\*.1)+(Gamma(2)))', 31\] \[74, '(((((2+0!)!)!)\*.1)+2)', 1\] \[75, '(((((2+0!)!)-1)!!)/.2)', 6\] \[76, '(-((.2^(-0!))-(\[.1\]}(-2))))’, 31] \[77, '((((2^2)!!)!!!)-sqrt((0!/\[.1\])))’, 90] \[78, '((((-2)+(0!/.1))!!!)-2)', 6\] \[79, '(-(2-(0!/(\[.1\]^{2))))’, 30] \[80, '(-((.2-0!)/(.1^2)))', 2\] \[81, '((((.2^(-0!))!!!)-1)^2)', 6\] \[82, '(2+(((0!/.1)-2)!!!))', 6\] \[83, '(2+(0!/(\[.1\]^{2)))’, 30] \[84, '((((.2^(-0!))!!!)!!!)\*(.1+.2))', 13\] \[85, '(((((2+0!)!)!!!)-1)/.2)', 6\] \[86, '((.2^(-0!))+(\[.1\]}(-2)))’, 31] \[87, '(((2+0!)!)+(\[.1\]}(-2)))’, 30] \[88, '(-((((2+0!)!)!)\*(.1-\[.2\])))’, 31] \[89, '(-((.2-((sqrt((0!/\[.1\]))!)!!!))/.2))’, 37] \[90, '(((((2-0)+1)!)!!!)/.2)', 6\] \[91, '(((.2^(-0!))!!!)+(\[.1\]^(-2)))’, 36] \[92, '(2\*(((sqrt((0!/\[.1\]))!)!!)-2))’, 35] \[93, '93', 500\] \[94, '(-(((2+0!)!)-(.1^(-2))))', 1\] \[95, '(-((.2^(-0!))-(.1^(-2))))', 2\] \[96, '(-((.2-0!)\*((1/.2)!)))', 2\] \[97, '(-(2+(0!-(.1^(-2)))))', 1\] \[98, '(-(2-(0!/(.1^2))))', 1\] \[99, '(-((2^0)-(.1^(-2))))', 1\] \[100, '(((2^0)/.1)^2)', 1\]

C’est un peu “brut de décoffrage” et mérite quelques explications. Chaque triplet comporte le nombre à obtenir, la “meilleure” formule qui le donne, et le coût de cette formule en points calculés selon les règles décrites dans l’article d’El Jj. Les formules qui utilisent les chiffres 2,0,1,2 dans l’ordre et les opérations arithmétiques de base et la factorielle (saviez-vous que 0!=1 ?) ont le coût minimum de 0. L’utilisation du point décimal bien utile avec une division ne coute qu’un point. Les formules qui utilisent des opérateurs plus compliqués comme les (notées !! et !!!) et la sont pénalisées de 5 points.

La formule pour 77 est la plus coûteuse (90 points) car elle utilise les chiffres dans le désordre (50 points), le développements décimal périodique

\[.1\]

= 0.11111111… = 1/9 qui vaut 30 points chacun, plus deux multifactorielles. A noter que l’on a eu besoin d’inverser l’ordre des chiffres que dans 4 cas seulement.

Et enfin, les nombre pour lesquels on ne trouve pas de solution sont pénalisés de 500 points, ce qui n’est le cas pour 93, pour lesquel je suis quasi certain qu’il n’existe pas de solution avec les opérations autorisées. Mais seulement “quasi”, pour des raisons que j’explique plus loin.

Le total des pénalités que j’obtiens est de 1637 points

Enfin, les formules ne sont pas très jolies d’une part à cause d’une “surparenthésation” qui simplifie l’écriture du programme (pas besoin de gérer la ), et d’autre part car le choix de la “meilleure” formule lorsqu’on en trouve plusieurs de score égal se fait par la longueur de la chaîne, sans tenir compte de l’ordre d’insertion ou de la priorité des opérateurs. Donc (((2*0)-1)^2) peut paraître plus compliqué que (((2*0)-1)+2) pour obtenir 1, mais pour une machine, c’est le même prix.

Comme il se fait tard je coupe/colle le programme ci-dessous, je le commenterai plus tard (comme d’hab…)

\[code lang="python" collapse="true"\]

# -*- coding: utf-8 -*- """ Created on Mon Jan 16 17:19:27 2012

@author: Philippe Guglielmetti solves """

import sys

from math import sqrt,pow from scipy import factorial,factorial2,factorialk from itertools import permutations

class f: “““a formula””” def __init__(self, m,p=0,v=None,parenthesis=False): #print m,’=’, self.isdigit=isinstance(m, (int, long)) self.math=str(m) #convert to string in case it’s a digit self.points=p if v is None: v=eval(self.math) self.isint=isinstance(v, (int,long)) if isinstance(v, float): #try to convert to int self.isint=abs(v-round(v))<1e-9 if self.isint: v=int(round(v)) if isinstance(v, long): #we don’t want bignums, for performance if abs(v)<sys.float_info.max: v=float(v) self.isint=True self.value=v

if parenthesis: self.math=’(’+self.math+’)’ #print self.value

def __cmp__(self,other): if self.value<other.value:return -1 if self.value>other.value:return +1 if self.points<other.points:return -1 if self.points>other.points:return +1 if len(self.math)<len(other.math):return -1 if len(self.math)>len(other.math):return +1 return 0

def __repr__(self): return str(

\[self.value,self.math,self.points\]

);

class results(dict): “““dictionary of formulas indexed by their result. we keep only the simplest entry for each result”””

def __init__(self): dict.__init__(self)

def add(self, f): if f.value in self.keys() and f>self

\[f.value\]

: pass else: self

\[f.value\]

def merge(self,d): for i in d.itervalues(): self.add(i)

def score(self): return sum(map(lambda x: x.points,self.itervalues()))

def notfound(self,p=500): return

\[i for (i,v) in self.iteritems() if v.points>=p\]

def refine(self,recurse=2): “““add combinations of monadic operators””” r=results() for a in self.itervalues(): if recurse0 and a.value<>0: r.add(f(’-’+a.math,a.points,-a.value,True)) if a.isint: if a.value0: r.add(f(a.math+’!’,a.points,1)) # 0! == 1 is very useful… if a.value>1: s=f(‘sqrt(’+a.math+")",a.points,sqrt(a.value)) if s.isint: r.add(s) if a.value>1 and a.value<19: r.add(f(a.math+’!’,a.points,factorial(int(a.value),True),True)) r.add(f(‘Gamma(’+a.math+’)’,a.points+30,factorial(int(a.value)-1,True),True)) if a.value>3 and a.value<29: r.add(f(a.math+’!!’,a.points+5,factorial2(int(a.value),True),True)) if a.value>4 and a.value<39: r.add(f(a.math+’!!!’,a.points+5,factorialk(int(a.value),3,True),True)) self.merge(r) if recurse>0: self.refine(recurse-1)

class monadic(results): “““combinations of monadic operators around a formula”””

def __init__(self, a): results.__init__(self) self.add(a) if a.value!=0: if a.isdigit: self.add(f(’.’+a.math,a.points+1)) if a.value<10: self.add(f(’

\[.'+a.math+'\]

’,a.points+30,a.value/9.)) self.refine();

class diadic(results): “““combinations of diadic operators of 2 operands”””

def __init__(self, a,b): results.__init__(self) for i in a.itervalues(): for j in b.itervalues(): if i.isdigit and j.isdigit: if i.value!=0: self.add(f(int(i.math+j.math),10)) self.add(f(i.math+’.’+j.math,11)) self.add(f(i.math+’+’+j.math,i.points+j.points,i.value+j.value,True)) self.add(f(i.math+’-’+j.math,i.points+j.points,i.value-j.value,True)) self.add(f(i.math+’*’+j.math,i.points+j.points,i.value*j.value,True)) if j.value!=0: self.add(f(i.math+’/’+j.math,i.points+j.points,float(i.value)/float(j.value),True)) try: #so many things can go wrong with next line… self.add(f(i.math+’^’+j.math,i.points+j.points,pow(i.value,j.value),True)) except: pass if i.isint: try: #so many things can go wrong with next line… self.add(f(‘root(’+i.math+’,’+j.math+’)’,i.points+j.points+5,pow(j.value,1./i.value),True)) except: pass if i.isint and j.isint and i.value>=0 and j.value>0 and i.value/j.value<10: try: #so many things can go wrong with next line… self.add(f(i.math+’!’+j.math,i.points+j.points+5,factorialk(i.value,j.value),True)) except: pass

self.refine();

print ‘building list of monadics’ m=map(monadic,map(f,range(0,10))) #list of all monadics of digits

#use @Memoized here to improve performance def d(a,b): return diadic(a,b)

def year(n,display=True,verbose=True): solution=results() for i in range(1,101): solution.add(f(i,500))

def addresults(a,p): if verbose : print ‘formulas’,len(a), improved=0 found=0 for (i,v) in a.items(): if isinstance(i, (int, long)) and i>0 and i<101: v.points+=p if v<solution

\[i\]

: if solution

\[i\]

.points==500: found+=1 else: improved+=1 solution

\[i\]

=v if verbose: print(‘found :’+str(found)+’ improved :’+str(improved)+’ score:’+str(solution.score()))

def combine (a,p): m0=m

\[a\[0\]

]; m1=m

\[a\[1\]

]; m2=m

\[a\[2\]

]; m3=m

\[a\[3\]

] if solution.notfound():addresults(d(d(d(m0,m1),m2),m3),p) if solution.notfound():addresults(d(d(m0,d(m1,m2)),m3),p) if solution.notfound():addresults(d(m0,d(m1,d(m2,m3))),p) if solution.notfound():addresults(d(m0,d(d(m1,m2),m3)),p) if solution.notfound():addresults(d(d(m0,m1),d(m2,m3)),p)

\[int(i) for i in str(n)\]

combine(y,0) y.sort() for i in permutations(y): combine(i,50)

if display: for i in solution.itervalues():print i print n,solution.score(),solution.notfound()

year(2012)

\[/code\]

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 !

Pourquoi Comment Combien en 2011

Fri, 30 Dec 2011 00:00:00 +0000

Les blogs actuels collectent des données statistiques à faire pâlir d’envie la presse écrite. Je sais ainsi que sur les 33 articles (seulement…) publiés en 2011, 4 sont déjà dans le top 10 du blog avec plus de 3000 lectures : , , et

Je sais aussi que 16322 visiteurs sont arrivés sur drgoulu.com via un moteur de recherche, dont 11112 par Google et 4532 de plus par Google ImageSearch, donc des miettes pour les autres. 235 arrivées seulement via le Bing de Microsoft… soit ce truc a un nom prédestiné, soit le site y est mal référencé (oui, voilà c’est corrigé).

Je connais même les mots recherchés et le nombre de visiteurs qu’ils ont conduits ici:

Recherche	Visualisations
shazam	4 449
arcimboldo	1 900
dr goulu	1 337
mémoire eidétique	789
plenoptique	646
jeux intelligent	624
pyramide des ages france 2011	623
galaxie	577
comment fonctionne shazam	573

Et c’est vrai qu’en , mon article de 2009 “ ” arrive en 2ème position ce qui explique que c’est toujours l’article le plus vu (sinon le plus lu…) sur ce blog cette année, avec plus de 10000 accès.

A part ça, près de 2800 visites proviennent du , la Communauté de blogs de sciences en français dont je suis membre, et qui vient de s’équiper d’une plateforme Wordpress très chouette. Il y a eu aussi 550 visites depuis , un site proche du C@fé. Merci aussi aux membres pour les liens vers drgoulu, ça fait bien 1000 visites de plus en tout.

On trouve aussi quelques surprises qui montrent l’importance d’être lié à la toile : à elle seule a amené plus de 1000 visites au “ ", plus de 500 à “ ”.

Il y a pile un an je me suis mis à Twitter, avec des pour l’audience du blog sur le moment, mais pas si nets après un an : seulement 1100 visites depuis Twitter en 2011. Je n’ai pas encore dompté le petit oiseau bleu…

Pages vues / mois en 2011

Au final, environ 17000 pages de drgoulu.com sont vues chaque mois, assez pour me motiver à continuer, merci à tous !

Merci tout particulier à mes 800 fidèles abonnés au flux RSS, grâce auxquels drgoulu est encore remonté dans le (je suis quatrièmeueu ! ), et dans accessoirement.

Il y aura très bientôt le traditionnel article de début d’année avec voeux, bonnes résolutions et propriétés rigolotes du nombre 2012, mais d’ici là je vous souhaite à tous un excellent réveillon de la Saint Sylvestre !

Anticythère version suisse

Sat, 03 Dec 2011 00:00:00 +0000

A l’occasion de la reconstitution de la par et son à Paris jusqu’en juillet 2012), je voulais écrire un billet à la gloire de l’astronomie, de l’horlogerie suisse, et de la science contre l’ufologie. Puis je suis tombé sur le d’Hublot qui fait tout ça tellement bien que je me suis dit qu’un tel travail méritait d’être mieux connu, d’autant que la pub y est assez discrète. En plus ils ne feront que 3 exemplaires de leur merveille, qui ne seront pas à vendre… Bref, une fois n’est pas coutume, je vous balance le communiqué de presse intégral avec quelques ajouts de liens et images.

Le mécanisme d’Anticythère est un des objets les plus mystérieux de l’histoire des civilisations. Aujourd’hui reconnu et minutieusement étudié par la communauté scientifique, il a été découvert en 1901, mais sans qu’on en comprenne alors l’immense intérêt historique et technique. L’idée même d’une « machine » réalisée dans l’Antiquité gréco-romaine n’entrait pas dans le cadre de travail conceptuel des spécialistes de cette époque. Par la suite, les affirmations obscurantistes des non-scientifiques ont prétendu donner aux artefacts d’Anticythère une nature quasiment extra-terrestre¹, ce qui ne rendait pas le débat plus limpide.

Des roues dentées rongées par la corrosion

Les fragments de cette « machine » n’ont été analysés de manière approfondie, dans un cadre pluridisciplinaire, qu’au début du XXIe siècle. Ces travaux ont permis de mieux comprendre la complexité de ce mécanisme hors du commun. On admet aujourd’hui que cet « instrument astronomique » est daté du IIe siècle avant notre ère (entre l’an 150 et 100 av. J.-C., avec une estimation récente plus précise autour de 87 avant notre ère). Il s’agissait, à l’origine, d’un « calculateur » dont les rouages de bronze étaient logés dans une caisse de bois d’environ 33 cm x 18 cm, boîtier fermé par deux plaques de bronze recouvertes d’inscriptions.

Il ne reste que 82 fragments de cette « machine », certains minuscules, tous rongés par la corrosion : ils sont à l’abri pour toujours au musée archéologique d’Athènes. Une étude tomographique (scanner à rayons X) très avancée a permis de révéler, en images exploitables scientifiquement et archéologiquement, de nombreux rouages internes, invisibles à l’œil nu, des roues dentées, ainsi que de nouvelles inscriptions cachées sous les concrétions : à peine un quart des lettres grecques archaïques de ce texte gravé sur la « machine » a pu être déchiffré, mais on considère qu’il s’agissait d’une sorte de « mode d’emploi » de ce calculateur mécanique, qu’on suppose également capable d’indiquer le mouvement de certaines planètes majeures. Les engrenages étaient entraînés par ce qu’on pense être une manivelle latérale – sans qu’on puisse exclure l’intervention possible d’un système hydraulique d’appoint.

Sur la piste du grand Archimède…

On admet aujourd’hui que cette machine aurait pu être conçue à Rhodes où vivaient une communauté d’astronomes comme Hipparque, ainsi que des « mécaniciens » comme Poseidonios. Une nouvelle hypothèse se dessine : cette machine a probablement un rapport étroit avec Syracuse, en Sicile, la cité du célèbre génie mathématique Archimède, qui était alors une prospère colonie corinthienne. Le mécanisme d’Anticythère aurait pu y être conçu avant son naufrage au large de l’île dont il porte aujourd’hui le nom

Dans l’état actuel des connaissances et selon les inscriptions qui ont été décodées, le mécanisme d’Anticythère pouvait indiquer différents cycles solaires et lunaires, probablement planétaires, en les rapportant aux calendriers civils de plusieurs grandes villes grecques (Corinthe, Delphes ou Olympie), en indiquant les dates des différents jeux de ces villes…. L’étude – encore très récente – du mécanisme d’Anticythère est loin d’être terminée, mais elle a relancé un vaste mouvement de réinterprétation et de reconfiguration de nos connaissances sur l’Antiquité. La réalité des savoirs mécaniques de ces savants grecs est un fantastique champ d’exploration. Il est même possible qu’on retrouve la trace, dans les textes ou dans les réserves cachées des musées, d’autres « machines » du même niveau que celle d’Anticythère.

Des rouages mécaniques qui expriment une vision mathématique du cosmos

Le mécanisme d’Anticythère n’était pas une horloge capable de donner l’heure : les Grecs anciens ne vivaient pas le temps comme nous. Véritable cosmographe (machine à décrire le cosmos), et plus exactement sélénographe (machine à décrire les mouvements de la Lune) de très haute précision, le mécanisme d’Anticythère pouvait indiquer de multiples cycles astronomiques, comme le (du nom de l’astronome grec Méton : il court sur 19 ans, soit 235 lunaisons) ou le cycle callipique (du nom de l’ : il court sur 76 ans, soit 940 lunaisons ou quatre cycles métoniques), en les corrigeant de leurs imprécisions. Le mécanisme d’Anticythère indiquait également le cycle de (223 lunaisons sur un peu plus de 18 ans), ainsi que le cycle Exeligmos (équivalent à trois cycles de Saros, soit 54 ans) qui servaient notamment à prédire les éclipses.

Le volume des données astronomiques compilées pour créer un modèle mathématique apte à synthétiser en rouages mécaniques de tels cycles laisse rêveur sur les capacités conceptuelles des savants et des mécaniciens de l’Antiquité. Si on admet qu’un ordinateur est capable de restituer en sortie d’autres informations que celles qui lui ont été données en entrée, la « machine » d’Anticythère est bien le premier ordinateur mécanique connu de l’histoire de l’humanité. Il devance d’un bon millénaire les premières horloges astronomiques réalisées, sur une toute autre échelle, dans les grandes villes européennes du Moyen Age.

La première montre jamais inspirée par une découverte archéologique

En 2008, la révélation par le magazine scientifique Nature

\[1\]

des analyses tomographiques pratiquées sur les fragments de la machine n’a pas manqué d’enflammer l’imagination de quelques horlogers un peu hardis.

Mathias Buttet, qui est aujourd’hui Directeur Fabrication et R&D à la manufacture Hublot, a voulu rendre hommage au premier chef-d‘œuvre mécanique que nous a légué l’histoire. Un hommage technique, en miniaturisant² aux dimensions d’une montre-bracelet l’ensemble de la mécanique d’Anticythère tel qu’il a été révélé par l’analyse scientifique. Un hommage horloger en ajoutant à ce calculateur astronomique une nouvelle dimension, celle d’un objet du temps à part entière, capable de donner l’heure avec précision.

C’est la première fois dans l’histoire des montres qu’un bureau de développement horloger s’inspire ainsi directement d’une mécanique « archéologique » héritée de l’Antiquité. C’est aussi la première fois qu’une équipe horlogère travaille ainsi, main dans la main, avec une équipe scientifique qui regroupe des sommités internationales de l’archéologie, de l’épigraphie et des historiens de la mécanique.

Les horlogers ont aidé les archéologues à mieux comprendre certains rouages et à valider certaines hypothèses mécaniques, tandis que les scientifiques ont révélé aux horlogers des solutions techniques oubliées depuis l’Antiquité (notamment des engrenages circulaires à cycles non linéaires).

La capacité même des mécaniciens de l’Antiquité à réaliser des rouages en bronze d’une telle efficacité ouvre de nouveaux horizons sur leurs rapports philosophiques au progrès technique et à la place des machines dans leur conception du monde – ce qui ne peut que nous questionner en retour sur notre propre relation aux machines et aux « prothèses » de la modernité…

Un respect intégral des indications astronomiques du mécanisme imaginé par les grecs Le défi de l’équipe de Mathias Buttet était d’intégrer un mouvement horloger dans une réinterprétation miniaturisée du mécanisme d’Anticythère, en respectant l’architecture de ce dernier, et notamment son double affichage recto-verso. La première performance de cette équipe a été de réaliser entre quelques centimètres cubes ce que les mécaniciens de l’Antiquité avaient développé en quelques centaines de centimètres cubes, sans rien perdre de l’esprit initial du mécanisme, ni de sa précision, ni de la lisibilité de ses indications.

Les heures et les minutes sont affichées de façon classique au centre du mouvement récréé par Hublot et présenté pour la première fois au musée des Arts et Métiers de Paris, dans le cadre de l’exposition « Anticythère, l’énigmatique machine surgie du fonds du temps ». Ce mouvement horloger est régulé par un tourbillon, tout aussi classique, dont la « cage » à 6 h fait un tour sur elle-même en une minute. Les différentes indications connues de la « machine » d’Anticythère ont été respectées sur la future montre, au recto comme au verso. Sur la première face du mouvement : le calendrier des jeux Panhelléniques (qui désignait les villes accueillant ces jeux), le calendrier égyptien (12 mois de 30 jours, avec les jours épagomènes – supplémentaires), la position du soleil dans les constellations du Zodiaque, les phases de la Lune (dans une magistrale aiguille à guichet, qui indique la position de la Lune dans le zodiaque tout au long du mois sidéral), ainsi que l’année sidérale. Au dos du mouvement horloger, on trouve le cycle Callipique, le cycle métonique, le cycle de Saros et le cycle Exeligmos.

Un hommage de la micro-mécanique moderne aux mécaniciens de l’Antiquité

C’est la première fois dans l’histoire des objets du temps que ces cycles – hérités de l’Antiquité – sont étudiés, reproduits et affichés mécaniquement : l’équipe Hublot a dû, pour mettre au point certains de ces engrenages, développer un concept très innovant d’aiguilles télescopiques non circulaires, capables de pointer sur des disques en spirale de diamètre variable.

La montre Hublot « Anticythère », où sera logé ce mouvement d’horlogerie dont l’idée est née dans l’Antiquité, sera présentée au salon horloger de Bâle ( )³ au printemps 2012. D’ici là, le mouvement sera présenté dans une exposition permanente que le musée des Arts et Métiers consacre au mécanisme d’Anticythère : un film 2D et 3D réalisé par Hublot y est projeté pour faire découvrir au public toute l’histoire de cette « machine » d’Anticythère, de l’Antiquité à nos jours, en créant une passerelle entre le savoir des mécaniciens de l’Antiquité et celui des horlogers du XXIe siècle.

Ce film est également à découvrir

Notes

la première fois que j’ai entendu parler de ce truc, ce devait être par comme preuve de l’Atlantide…
la rend les choses plus faciles, ne l’oublions pas….
à Paris avent Baselworld ??? Tout fout l’ camp…

\[1\]

Jo Marchant “ ” Nature 2006;444;534-538

"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…

Charbon ou Uranium ? Les deux, mon kangourou !

Sat, 19 Nov 2011 00:00:00 +0000

Ainsi donc, le . Le pays est le 16ème émetteur de CO2 de la planète, et , en bonne partie car 85% de l’électricité y est produite par des centrales thermiques au charbon. Elles n’utilisent pourtant qu’une petite partie des énormes quantités de charbon extraites par l’Australie, dont 75% sont exportés en Asie, principalement au Japon, en Corée, à Taïwan, et même en Chine

\[1,2\]

De fait, l’Australie est le plus grand exportateur de charbon du monde, un secteur employant environ 150'000 personnes,

\[3\]

nombre suffisant pour que les politiques se donnent la peine de rassurer, minimisant l’impact de la taxe carbone sur les emplois. Un petit calcul : puisqu’une centrale au charbon dégage environ 1 tonne de CO2 par MWh produit

\[4\]

, la taxe renchérira l’électricité australienne, une des , de 1,7 centimes d’euro seulement. Mais surtout, cette taxe est inférieure de moitié aux coûts des solutions de

\[5\]

qui étaient jusqu’ici favorisées par le programme “Clean Coal” de l’Australie

\[6\]

\[7\]

sur (en faveur d’une taxe de l’ordre de 1500 Euros / tonne, 100 fois plus élevée que les taxes carbone introduites jusqu’ici…), une faible taxe n’a aucun effet. Je le rejoins là dessus : des taxes si faibles ne sont que des impôts qui dédouanent les émetteurs de CO2 : “Je paie pour mes émissions, pourquoi devrais-je investir plus pour les éviter ?”. Même avec une taxe carbone à l’australienne, le charbon reste d’assez loin la source d’énergie la meilleur marché.

D’après cette magnifique annonce vue il y a quelques temps déjà dans les journaux australiens

\[8\]

, les mineurs de charbon ont une autre crainte : “l’énergie nucléaire tuera l’industrie du charbon”.

(cliquer pour rigoler un peu)

Même si l’Australie n’a jamais construit de centrale nucléaire, elle m’y a pas non plus définitivement renoncé

\[9\]

. Il faut dire qu’elle est aussi le deuxième exportateur mondial d’Uranium, derrière le Canada, et que son territoire est l’un des plus stables de la planète géologiquement… Ses immenses régions désertiques ont même vu quelques champignons atomiques dans les années 1950

\[10\]

. Et le nucléaire, ça ne dégage quasi pas de CO2 et ça coûte à peine plus cher que le charbon. (Si vous voulez compter les risques et les déchets, alors comptez-les aussi les 1500 Euros/tonne de CO2 pour le charbon svp…)

Mais finalement, que l’Australie passe au nucléaire ou pas ne change rien. Comme nous l’a rappelé François Gaille de lors du il y a quelques jours, les programmes nucléaires dans les BRICKS vont bon train, à peine ralentis par Fukushima/Tsunami (score : toujours zéro morts à 30'000 …). La Chine va terminer ses 27 réacteurs en construction et compte multiplier sa production d’électricité nucléaire par 8 d’ici 2020

\[11\]

. L’Inde, qui a 20 réacteurs en activité, va multiplier sa production par 12

\[12\]

L’avenir s’annonce donc radieux pour les mineurs australiens, qu’ils piochent dans du charbon ou dans de la . .. Sinon, les australiens n’ont pas abandonné leur projet de tour solaire d’un km de haut

\[13\]

, mais il y a un petit problème :

Le kilowatt-heure fourni resterait néanmoins toujours cinq fois plus cher que l’électricité de charbon, qui représente 95% de la production en Australie. Le projet reste donc non rentable au prix actuel des ressources fossiles, poussant les promoteurs du projet à prévoir d’autres sources de revenu annexes : visite touristique, culture sous la serre…
\[14\]

Et c’est vrai que pour voir ça, j’irais volontiers une fois de plus jusqu’en Australie. Mais pour l’énergie, c’est de plus en plus certain : on , . Uranium compris. Peut-être pas en Europe, mais d’autres le feront, et nous vendront les produits faits avec de l’énergie moins chère que chez nous.

Sources:

sur Wikipedia
sur NewGenCoal
“ ” sur greenit
“ ” sur l’Expansion / L’Express
“[Clean Coal](Clean Coal)” sur Rising Tide Australia
Jean-Marc Jancovici “ ” sur Manicore
sur Wikipedia
“ ” sur Libération
sur NextBigFuture
sur 2.6 billions
chez EnviroMission
“ ” sur Wikipedia

Lean Bicycle Factory

Sat, 19 Nov 2011 00:00:00 +0000

Une fois n’est pas coutume, je vais causer un petit peu boulot. Depuis quelques temps je m’occupe d’un système dynamique assez complexe : une usine de production de machines. Avec quelques collègues, nous y appliquons la “philosophie” , dont je suis pour ma part assez heureux de pouvoir valider les principes par quelques calculs et simulations avant de bouleverser les habitudes de gens employés dans la boite depuis 10x plus longtemps que moi.

Une de mes tâches est d’animer des journées de formation offertes à tout le personnel par groupes de 8 personnes, journées pendant lesquelles nous introduisons des notions “lean” comme le par un jeu dans lequel les collaborateurs construisent des modèles réduits de machines en améliorant peu à peu le système de production.

Il me manquait un moyen d’expliquer ce qu’est le lean à des gens qui ne travaillent pas du tout dans ce domaine (vous ?) d’une manière ludique. C’est mon collègue Alex qui l’a trouvée sous la forme du “ ” de Ludosity, un “ ” assez fun et rapide pour devenir addictif, et même générer une petite compétition entre collègues…

(Ajout du 9.12.2013: comme le lien de téléchargement original ne fonctionne plus, essayez .)

Si j’en parle, c’est que j’ai le “high score” actuel : 68768*. Voilà comment j’ai fait (spoiler alert ! essayez de faire mieux avant de copier…) :

Essayez de faire mieux… ou cliquez pour le film pour tricher

Le début du jeu sert à observer et à comprendre le flux, mais j’ai remarqué que ce n’est pas du tout évident, alors voici quelques infos utiles :

les clients (en haut à droite) commandent des vélos de 3 tailles et de 3 couleurs différentes. S’ils ne sont pas livrés rapidement, ils attendent un moment puis partent dans un nuage de fureur
la commande arrive au responsable de la production, en bas, qui peut soit lancer la production du vélo commandé, soit (par défaut) produire des vélos selon des prévisions de vente. Il envoie des blocs de métal à la machine de droite
la machine produit des cadres soit dans l’ordre des commandes (FIFO), soit en regroupant les cadres par taille pour minimiser le temps de changement des matrices pour cadres homme/femme/enfant
le montage se fait à l’établi rouge
la peinture se fait à la machine en haut à gauche, qui peint des lots de 4 (modifiable) vélos
le contrôle de qualité se fait à la table verte. Je n’ai pas bien compris ce qui arrive aux vélos défectueux, je pense qu’ils ne ne génèrent qu’un surcoût et peut être un temps supplémentaire pour les réparer
les vélos arrivent au stock, d’où ils sont livrés aux clients qui les attendent encore…
les transports se font aussi par lots de 4 (modifiable), mais cette valeur est un minimum : s’il y a plus de pièces à transporter, le chariot les prend.

Le plus énervant lorsqu’on tente d’optimiser ce processus tout simple est la limitation à 2 modifications par tour de jeu, et leur coût associé qui est clairement affiché alors que le bénéfice ne l’est pas. C’est hélas très réaliste…

Il y a des choses qui ne me plaisent pas dans ce jeu, notamment que j’atteins mon meilleur score en n’utilisant pas du tout deux principes fondamentaux du lean : le flux tiré par le client et la production à l’unité, donc il doit y avoir moyen de faire mieux. J’ai lancé une à ce sujet si ça vous dit.

Note* : les scores publiés sur internet ne valent pas tripette car le jeu a été hacké. Si vous me battez, je veux une image ou une vidéo pour le prouver :-)

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.

La véritable histoire de l'ampoule de Livermore

Sun, 16 Oct 2011 00:00:00 +0000

Dans la caserne des pompiers de Livermore, une ampoule à incandescence brille sans (longue) interruption depuis 110 ans. Bon nombre de dénonciateurs de l’ y voient la preuve d’une conspiration organisée par le pour limiter la durée de vie des ampoules à 1000h et forcer ainsi les consommateurs à acheter plus d’ampoules que nécessaire. C’est notamment la thèse développée dans le documentaire “Prêt à jeter” diffusé en mars sur Arte, et à nouveau . D’ailleurs le titre de la version anglaise du documentaire est “The Light Bulb Conspiracy”.

La cause est entendue, relayée par des centaines de sites. Pourtant, cité dans l’excellent article de l’Econoclaste" démontant “ ” sème le doute. Il apparaît que le “Cartel de Phoebus” a été soumis à une enquête dans les années 1950 par la commission de la concurrence anglaise, qui l’a condamné pour entente (illégale) sur le prix de vente des ampoules, mais pas sur la durée de vie. Comme indiqué au pt.283 du , p.98 de leur rapport (traduit par mes soins):

En ce qui concerne les standards de durée de vie, avant l’Accord Phœbus et jusqu’à ce jour, les ampoules à filament habituelles sont conçues pour avoir, en moyenne, une durée de vie minimum de 1000 heures. Il a souvent été prétendu - cependant sans preuve pour nous - que l’organisation Phoebus avait artificiellement fixé une courte vie aux ampoules dans le but d’augmenter le nombre d’ampoules vendues. Comme nous l’avons indiqué au Chapitre 9, il ne peut pas y avoir de durée de vie parfaitement adaptée aux nombreuses conditions variables que l’on trouve parmi les consommateurs d’un pays donné, de sorte que tout standard de durée de vie doit représenter un compromis entre facteurs contradictoires. Le , a toujours adopté un seul standard de durée de vie pour les ampoules a filament, et les représentants du B.S.I, et du , comme la plupart des fabricants de lampes nous ont dit sous serment qu’ils considèrent 1000 heures comme le meilleur compromis possible actuellement, et aucun élément ne nous a été soumis pour contredire ceci. De ce fait, nous devons rejeter l’allégation fallacieuse mentionnée plus haut.

Quel est donc ce “meilleur compromis possible” qui fixerait la durée de vie d’une ampoule à 1000h ? Il provient de la physique. Une produit de la lumière en chauffant son filament par . La chaleur est évacuée du filament principalement par le du “ ”, dont une partie peut être de la si le filament est assez chaud

Pour obtenir une lumière proche du , il faudrait que le filament atteigne 5500 environ, la température de la surface de notre étoile. Mais le de tous les éléments connus est largement inférieur à cette température : le fond à 3149 K à peine moins que le record du carbone (3327 K), trop fragile pour produire des filaments industriels, et juste un peu plus que l’ et le , qui furent utilisés avant qu’on arrive à maîtriser la production de en tungstène.

En pratique, un filament d’ampoule atteint une température de l’ordre de 3000 K, ce qui le condamne à émettre plus de chaleur sous forme d’infrarouges que de lumière visible. Pour un bon rendement de la lampe, on a tout intérêt à ce que le filament soit le plus chaud possible.

Un ensemble de relations expérimentales connues sous le nom de “ ” permettent de lier entre elles la tension électrique à la “ du filament et à la durée de vie de l’ampoule. Car lorsque la température se rapproche de la température de fusion, le filament s’évapore par très vite et claque au bout d’un temps proportionnel à la puissance -12 (environ) de la température. En clair, si on diminuait la température du filament de 6%, la durée de vie de l’ampoule serait multipliée par 2. Mais cette baisse de température baisserait la production de lumière de 20%, pour la même consommation d’électricité.

Considérons une ampoule de 100W qui coûte environ 1 Euro et qui consomme environ 100 KWh d’électricité à 10 cts le KWh soit 10 Euro pendant sa vie de 1000 heures. En tenant compte de ce qui précède, le prix (en Euro sur l’axe vertical) par heure d’une intensité constante de lumière évolue comme ceci en fonction de la durée de vie de l’ampoule (en heures, horizontalement):

Si l’ampoule ne dure pas assez longtemps, le prix augmente lorsqu’on parcourt la courbe vers la gauche parce qu’il faut acheter plus d’ampoules. Par contre si l’ampoule dure longtemps, le prix augmente aussi vers la droite parce qu’il faut consommer plus d’électricité pour la même lumière, le filament étant moins chaud.

(graphique et paragraphe mis à jour après une bulle de formule, voir commentaires) Il y a donc une certaine durée de vie de l’ampoule qui correspond à un prix minimum de la lumière produite, et cette durée est aux alentours de 500 heures seulement, mais on peut la faire durer le double pour un surcoût de 5% seulement. Ou autrement dit, si votre ampoule dure moins que 1000h, vous y gagnez encore un peu !

Des progrès technologiques ont évidemment été réalisés dans la fabrication des filaments pour réduire la vitesse de leur évaporation. Ils sont aujourd’hui doublement spiralés pour augmenter la probabilité qu’un atome évaporé se redépose sur le filament. Et l’ampoule est remplie d’un gaz inerte dont la pression “ramène” le tungstène évaporé vers le filament. Mais il était plus rentable pour le consommateur d’exploiter ces progrès en échauffant le filament un peu plus pour augmenter le rendement de l’ampoule et réduire ainsi sa facture d’électricité que de prolonger la durée de vie de l’ampoule. La compétition entre producteurs d’ampoules a abouti à un optimum pour les consommateurs, pas pour eux !

un filament de tungstème : mais comment diable produisent-ils cette merveille ?

(paragraphe édité le 8.5.2016 après le commentaire d’Elladan) Alors comment se fait-il que l’ de Livermore fonctionne toujours ? C’est très simple : cette ampoule utilise un filament en carbone dont la résistance a augmenté avec le temps. Conçue pour une puissance de 60W, elle ne consomme plus que 4W aujourd’hui . Sur toutes les photos de l’ampoule on voit distinctement que son filament est rouge, “froid”. D’après les équations du “lamp rerating”, tout se passe comme si l’ampoule était désormais alimentée avec une tension de 20.24 Volts au lieu des 110 Volts pour lesquels elle a été conçue ( car (20.24/110)^1.6 = 4/60 ) . La luminosité de l’ampoule est donc désormais (20.24/110)^3.4 = 0.3% de sa luminosité originelle pour 4/60 = 7% de sa puissance électrique originelle. Son rendement a donc chuté d’un facteur 24 : la caserne de pompiers de Livermore paie donc sa lumière 24 fois plus cher que la normale. Et ça risque de durer, parce que cette baisse de rendement correspond à une multiplication de la durée de vie par (20.24/110)^-12 = 700 millions ! Si on admet que l’ampoule de Livermore était conçue pour durer 1000h, elle produira des infrarouges encore 80 millions d’années !

Références

" ”, 1953, The Monopolies and Restrictives Practice Commission, Report 287
edition 1, 1907: authors many, editor not listed, John M. Carroll, edition 3, 1910: authors many, editor- Frank F. Fowle, edition 4, 1915: authors many, editor- Frank F. Fowle, edition 5, 1922: authors many, editor- Frank F. Fowle (1978). Standard Handbook for Electrical Engineers. McGraw-Hill Education.
Donald L. Klipstein (Jr), “ ”
sur le site officiel de l’ampoule de Livermore

Le spray de briques

Thu, 06 Oct 2011 00:00:00 +0000

Je dois à Steve Jobs ma découverte du marketing. Je m’en souviens comme si c’était hier, mais c’était en été 1984. Je bossais l’été dans la boutique d’informatique qui m’avait vendu un deux ans plus tôt, mais vendait surtout des comme machines “professionnelles”. Un matin juste à l’‘ouverture entre une personne qui, comme beaucoup de clients à l’époque, n’avait pas une idée claire de ce qu’on pouvait faire avec un ordinateur. Mais après quelques questions il apparaît que le monsieur est un commerçant qui cherche plutôt un outil de travail qu’une machine à jeux. Donc je lui montre , et un soft de compta au normes suisses, le tout sur l’Apple II, machine éprouvée depuis plusieurs années (1977) pour la modique somme d’environ 5000 Francs suisses de l’époque. Une fortune, mais ce n’est pas ce qui chicane le client.

“Plusieurs années ???” demande-t-il étonné. “Vous n’avez rien de plus récent ? " - “Si Monsieur, nous venons de recevoir le nouvel ordinateur d’Apple ce matin même, ils l’ont appelé “ ” Dieu sait pourquoi, nous n’avons pas encore eu le temps de le tester, mais je peux déjà vous dire qu’il faudra plusieurs mois avant qu’existent les logiciels qu’il vous faut…” - “Je peux le voir quand même ?” - “Bien sur Monsieur, nous allons le découvrir ensemble” (en fait j’avais déjà lu pas mal à son sujet, notamment qu’il avait un processeur , le rêve absolu à côté de mon 6502…) Et me voilà donc en train de sortir “ça” d’un carton :

“Comme je vous disais, il n’y a pas encore beaucoup de programmes pour cette machine, nous n’avons que ces 2 disquettes fournies avec le Macintosh : , d’après le nom ça doit être un traitement de textes, et , dont je n’ai aucune idée de ce que c’est, donc je vous propose de commencer par ça..” La disquette tourne pendant de longues secondes pendant lesquelles je vais chercher la liste de prix “Ah, et je dois vous prévenir : le Macintosh est bien plus cher que l’Apple II. Sans les logiciels, (mais peut-être avec l’imprimante, je me souviens plus) vous en aurez pour Frs 7000 au moins…” Là dessus, l’écran affiche :

La fin de l’histoire est incroyable, mais je vous jure qu’elle est vraie. Ca s’est passé exactement comme ça, quasiment dans le même délai qu’il vous faudra pour le lire. Je clique sur le spray, je clique sur la texture de briques, je spraie des briques sur la fenêtre et le client dit : “je prends celui là” !

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

Les géniales pendules de Marcel Bétrisey

Tue, 20 Sep 2011 00:00:00 +0000

Cette histoire a commencé par le “buzz” de la montre qui n’avance jamais:

Le nom de l’inventeur de ce magnifique ayant été perdu, j’ai utilisé pour retrouver l’auteur des photos originales, et c’est ainsi que j’ai découvert , mais surtout que sa “ ” n’est de loin pas son oeuvre la plus magistrale.

Et après quelques contacts à distance, j’ai eu hier la chance de le rencontrer dans son atelier, où il nous a présenté ses extraordinaires pendules lors de la traditionnelle excursion du du “ ”. Pour les autres, le reportage que TF1 lui a consacré permet de se faire une idée de l’étendue des compétences que Marcel met en oeuvre dans ses créations, la modestie n’étant pas la dernière:

Ce qui n’apparaît pas dans le reportage, c’est que les horloges de Marcel sont des merveilles de précision, truffées d’astuces destinées à compenser les variations de température et autres aléas. Ainsi par exemple, la tige du balancier de la pendule “ ” est creuse et remplie d’une quantité ad-hoc de mercure : lorsque la tige se dilate, le mercure monte à l’intérieur et maintient le centre de gravité de l’ensemble constant. Depuis qu’un admirateur lui a offert sophistiqué, Marcel peut observer la régularité de ses mécanismes à la microseconde, et parvient à des performances exceptionnelles pour des systèmes mécaniques.

Entre des pendules d’apparence baroques, Marcel poursuit également une quête de la simplicité :

“Le plus difficile n’est jamais de faire fonctionner une horloge, mais de la simplifier au maximum jusqu’à ce que chaque élément soit vital et indispensable.”

Les deux objectifs sont atteints par exemple avec “ ”, propulsée une fois par heure par la chute d’une seule bille, et qui ne dévie que d’une seconde par mois !

Le moteur de "Florence" : une bille par heure

Le “ ” et la “ ” sont les plus incroyables pendules qu’il m’ait été donné de voir. Leur long balancier n’est propulsé que par la , comme le , ces petits moulins de pales argentées d’un côté et noircies de l’autre tourniquant sous vide d’air dans certaines vitrines de l’ère pré-numérique. Bouger un pendule de 4 Kg avec une force de quelques micronewtons : il l’a fait !

L’instant était crucial: si cet essai prouvait que le système ne pouvait pas marcher, je me retrouvais avec un tube de verre et une grosse pompe à vide sur les bras. Le premier proto? une boule de pétanque suspendue, et un incroyable amas de 30 feuilles de mica (simples isolations de transistors) dont une des face était noircie par de la fumée de bougie. Un capteur fut fixé à l’extérieur du tube de verre, je fis le vide et lançai le pendule vers 16 heures. Comme il faut attendre une bonne heure pour que le balancier se stabilise, je partis boire un verre en attendant les résultats. Quand je revins, le pendule bougeait toujours. Comme je n’étais pas sûr s’il le faisait de sa propre inertie, je suis reparti reboire un verre. A 19 heures, le pendule bougeait toujours et l’amplitude était constante, je suis donc reparti fêter ça. A 22 heures, l’horloge marchait encore, et moi beaucoup moins bien…

Après ça, rien d’étonnant à ce que Marcel ait également réalisé des . En réaliser un grand qui fonctionne correctement est déjà difficile, mais ceux de Marcel sont parmi les plus courts du monde : légers, le frottement de l’air impose de les “motoriser” sans les perturber. utilise un rubis d’horloger parfaitement ajusté au fil (une corde de guitare…) pour garantir une symétrie axiale parfaite du pivot, un électro-aimant répulsif dont j’ai peine à croire qu’il soit aussi simple que ce que prétend l’inventeur, et aussi un “ ”, astuce peu connue permettant d’éviter que le pendule ne décrive une trajectoire elliptique. Concrètement, c’est un disque dur librement posé sur une plaque horizontale, positionné à la hauteur exacte ou le fil touche très légèrement l’intérieur du trou central… J’ignore si son “ ” fonctionne bien, mais si c’est le cas, c’est probablement le plus petit du monde, avec ses 12 cm, mais une chose semble certaine: ce n’est pas Marcel qui le soumettra au Guiness Book.

Si vous avez manqué l’ , il ne vous reste qu’à venir à Sion les admirer dans l’atelier du maître, car le réglage des pendules après chaque déménagement prend un temps prohibitif. Sinon vous pouvez espérer une nouvelle exposition en surveillant la ”, truffée de liens intéressants.

Merci Marcel pour cette visite passionnante à un passionné !

Outils rarement observés dans un atelier d’horlogerie, mais apparemment fort utiles…

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

Systèmes de Récupération de l'Énergie Cinétique

Sun, 03 Jul 2011 00:00:00 +0000

Chaque fois que vous arrêtez votre voiture à un feu rouge, son et la votre sont dissipées sous forme de chaleur dans vos freins. Quand le feu passe au vert, votre moteur régénère cette énergie cinétique en accélérant votre véhicule. Dès les années 50, Richard Feynman ( ) avait imaginé un (SREC, ou KERS en anglais) pour récupérer l’énergie au freinage, la stocker quelques instants, puis la réinjecter au démarrage. Aujourd’hui, les progrès technologiques permettent de réaliser cette idée.

les freins, ça chauffe… "Some Damage 350/365" par attila acs sur flickr

L’énergie cinétique d’une voiture est étonnamment faible : lorsqu’une voiture de 1300 kg roule à 50 km/h , elle ne vaut que 130 , soit 36 seulement en unités électriques, l’équivalent de la charge d’une batterie de laptop. Le problème est que cette énergie est libérée dans les quelques secondes que dure un freinage, donc la puissance à absorber est relativement élevée.

Dans notre exemple, en supposant un freinage bien doux de 5 secondes, il faudrait une batterie capable d’absorber 26 kW. C’est justement le maximum de la batterie de la , dont la capacité est de 1.5 kWh, soit 42x plus grosse (et lourde) que ce qui serait nécessaire pour le SREC. On peut aussi imaginer utiliser des , capables de se charger très vite, mais il en faudrait beaucoup pour stocker les 36 Wh*. Actuellement, les SREC électriques sont donc limités à une utilisation “conduite tranquille en ville” et ne se justifient que sur des véhicules déjà munis d’une grosse batterie.

Volvo vient d’annoncer , une alternative purement mécanique basée sur un volant d’inertie de 6 kg, mesurant 20 cm de diamètre et tournant jusqu’à 60 000 tours par minute sous vide. Après un petit calcul, on trouve que ce cylindre peut stocker 1.2 megajoules au moins**, ce qui permet d’absorber l’énergie cinétique d’une voiture de 2 tonnes roulant à 90 km/h. Au démarrage, le système peut restituer 80 chevaux de puissance, soit 60 kW pendant 20 secondes, assez pour réduire la consommation d’essence de 20% selon Volvo. De plus, le “flywheel KERS” de Volvo se monte sur l’essieu arrière d’une traction avant et est donc totalement indépendant du bloc moteur :

Encore plus que le volant d’inertie, l’élément clé du système est le “CVT module”, un couplant le volant d’inertie à l’essieu arrière par un rapport de transmission variable, commandé électroniquement en fonction des vitesses des deux éléments et des actions sur les pédales de frein et de gaz. Selon certaines sources, ce serait l’entreprise qui produirait le CVT du système Volvo après avoir collaboré à des projets KERS pour la F1

En effet, la Formule 1 autorise les KERS depuis 2009 , , mais avec des limitations bizarres comme de n’en tirer que 400 kilojoules par tour de circuit alors qu’un seul freinage de 300 km/h à 100 km/h pour un bolide de 700 kg dégage plus de 4 megajoules. De plus la puissance de restitution du KERS est limitée à 60 kW comme dans la Volvo de demain… En 2009, les écuries ont développé, testé et parfois utilisé en course divers systèmes électriques ou à volant d’inertie, mais aussi pneumatiques ou hydrauliques. En 2010, elles y ont toutes renoncé, et en 2011 la situation n’est pas claire… Dommage que la F1 soit si réglementée, peut-être qu’un peu de liberté dans la conception des KERS pourrait véritablement changer l’automobile de demain.

Notes:

* KTM a utilisé des supercaps sur une moto GP de 125cm³ en 2009

** : j’ai fait l’hypothèse d’un cylindre plein, alors que les ingénieurs de Volvo ont certainement réparti la masse le plus possible sur l’extérieur du cylindre, donc je parierais plutôt pour 2 MJ voire plus.

Références

Rémy Devaureix “ ” 30 mai 2011, sur AutoBuzz.com
2 juin 2011 sur actinnovation.com
Paul Evans “ ” 26 mars 2009 sur gizmag.com
24 mars 2011 sur sportauto.fr
4 février 2009 sur crash.net

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.

Le "Sleep sort"

Sun, 19 Jun 2011 00:00:00 +0000

Tout a commencé* par un : un anonyme propose un algorithme de tri en 2 lignes de code :

function f() {sleep "$1" echo "$1"} while [ -n "$1" ] do f "$1" & shift done wait

Lorsqu’il est appelé avec une liste de N nombres comme dans ./sleepsort.bash 5 3 6 3 6 3 1 4 7 , ce code lance un processus pour chacun des nombres n. Chaque processus effectue la fonction f, qui utilise la fonction pour attendre n secondes avant d’afficher le nombre n. Dans l’exemple, le 7ème processus n’attendra qu’une seconde avant d’afficher “1”, le 4ème et le 6ème attendront 3 secondes avant d’afficher “3” dans un ordre qui n’a aucune importance et ainsi de suite jusqu’au dernier processus qui affichera “7” après 7 secondes. L’utilisateur verra ainsi s’afficher progressivement les N nombres triés dans l’ordre croissant.

Depuis ce message on voit des implémentations de “Sleep sort” fleurir dans programmation en utilisant , et des , anglophones surtout pour l’instant.

Prétextant que ce programme mettrait plus de 11 jours à trier les deux nombres 1000000 et 673, certains considèrent le “sleep sort” comme un bon gag, ce qu’il est certainement à l’origine. Pour ma part j’ai de la . Voici pourquoi.

D’abord, ce code est simple et fait l’éloge d’une grande qualité du programmeur : la paresse. Faire quelque chose d’utile simplement en attendant, quoi de plus beau ? A ce titre il mérite amplement sa place à côté du dont en français, du ou des et sans intérêt, mais qui ont leur page Wikipédia.

Photo par Eben Regis sur flickr

Plus sérieusement, “Sleep sort” exploite de manière active l’écoulement du temps au lieu de le subir, ce qui est déjà intéressant en soi, mais pose également des questions intéressantes sur la .

Car le “génie” de cet algorithme, s’il vous avait échappé, est qu’il prend en apparence un temps proportionnel à max(n), le plus grand des nombres à trier, pour s’exécuter, plus un temps proportionnel à N pour créer les processus. Or les existants prennent un temps proportionnel à N.log(N). Il pourrait donc exister des cas où le “sleep sort” serait plus rapide. Mais est-ce vraiment le cas ?

Traitons d’abord de la partie la plus perceptible du temps d’exécution, l’attente de max(n) secondes. Sur les machines actuelles, , et on pourrait probablement passer aux microsecondes. En fait il faut simplement garantir que deux processus associés à deux nombres x et x+1 se réveillent dans le bon ordre et aient le temps de produire leur sortie sans perturber le réveil des processus suivants. Déjà ceci soulève plein de problèmes intéressants au niveau des systèmes d’exploitation, de l’accès aux ressources critiques etc. Mais quelles que soient les solutions techniques, il reste qu’on ne sait pas bien exprimer théoriquement la complexité d’un tel algorithme : en principe, une durée d’exécution proportionnelle à l’une des données conduit à une complexité O(1) supposée largement inférieure à O(N), ce qui n’est pas le cas en pratique ici.

Ensuite la partie “proportionnelle à N” dans laquelle on crée les N processus est elle vraiment O(N) ? En principe oui, mais il existe une partie invisible : la gestion interne de la fonction système “sleep”. Dans tous les systèmes d’exploitation que je connais (au moins deux…), “sleep” provoque l’insertion du processus dans une liste de tous les processus suspendus en attente de l’échéance d’un certain temps. Et pour éviter de parcourir toute la liste à chaque interruption du timer pour trouver quels processus doivent être réveillés, on la maintient triée dans l’ordre des réveils programmés. “Triée” ? Et oui… : à chaque instruction “sleep”, rencontrée le processus est inséré au bon endroit. “Inséré” ? Et re-oui… : l’exécution des N “sleep” revient à un “ ”, d’une complexité O(N²) rédhibitoire.

“Sleep sort” n’est donc pas un tri linéaire, du moins sur un ordinateur ayant beaucoup moins de N processeurs. Mais il soulève plein de questions intéressantes sur les algorithmes, les systèmes d’exploitation, l’architecture des ordinateurs et la psychologie des programmeurs. !

Note* : en fait l’idée est plus ancienne comme le montre ce post “ ” datant de 2006

Tiède fusion

Sat, 11 Jun 2011 00:00:00 +0000

Après avoir mis au point la soviétique, le futur Prix Nobel de la Paix inventa le dans les années 1950 dans l’espoir de dompter la . Ca fait bientôt 60 ans qu’on essaie de faire marcher ce truc. Dans le meilleur des cas, produira 500 MW de temps en temps dès 2020, après avoir coûté très cher. A moins que ce ne soit ou un descendant de la , d’autres projets colossaux. Ensuite il faudra encore quelques décennies pour industrialiser tout ça…

C’est beau une Z-machine, la nuit.

Mais dans tous les cas, comme , la réaction de fusion exploitée dans ces réacteurs est bien différente de . D’abord, elle produit des qui transformeront peu à peu la machine en déchets radioactifs. Ensuite, on n’obtient pas le tritium “simplement” en l’extrayant de l’eau. C’est …

La fusion D+T n’étant pas pour demain ni idéale, on pense déjà aux réactions de d’après-demain. Certaines réactions éjectent des protons qui pourraient théoriquement sans passer par la case thermique. D’autres, celles qui me font le plus rêver nécessitent de l’ , inexistant sur Terre ou l’ , mais présent sur la Lune ( ) et 10'000 fois plus abondant dans l’atmosphère d’Uranus, composée à 15% d’Helium. L’He3 est même , alors…

Ballons d’extraction de l’He3 dans l’atmosphère d’Uranus. Credit: Adrian Mann.

En revenant sur Terre, la réaction aneutronique la plus “simple” à réaliser et donc la plus étudiée consiste à bombarder du Bore-11 avec des protons, ce qui produit 3 Helium-4. La réaction se produit à une “température” encore 10x plus élevée que pour la réaction D+T, mais elle a été obtenue en 2005 avec un laser picoseconde. “pico” c’est 10 -12, et ça donne la durée de l’impulsion laser, longue de moins d’un millimètre… Le temps que le plasma chauffe, la réaction est donc plus courte que ça, et ensuite il faut probablement quelques heures avant de recommencer.

Donc la fusion aneutronique industrielle n’est probablement pas pour ce siècle. A moins que…

A moins que le marche vraiment.

Ces deux italiens de l’Université de Bologne ont effectué plusieurs d’un bidule nettement moins photogénique qu’une Z-machine, mais qui produit apparemment 10 kW de chaleur pour une consommation électrique de 600 W, en fusionnant de l’Hydrogène avec du Nickel, produisant ainsi du Cuivre !

Oui, mesdames et messieurs, la est de retour, ou plutôt la fusion tiède car le système est tout de même sous pression et plus chaud que la fumeuse expérience de Fleischmann et Pons de 1989. En théorie, ça ne peut pas marcher. Mais en pratique il y a eu des observations de transmutations sur des électrodes de nickel avant le papier de Rossi et Focardi , Rossi a déposé un brevet en 2008 pour commercialiser son système dès la fin de cette année 2011, et une partie de la communauté scientifique qui ne craint pas de se re-brûler les ailes analyse les explications possibles du phénomène, et en trouve .

Si le catalyseur d’énergie de Rossi et Focardi marche vraiment, ce serait un tsunami dans le domaine de la physique nucléaire, dans ses frontières avec la chimie, dans la production d’énergie et dans le paysage de Cadarache. Et Rossi et Focardi pourraient embaucher le roi d’Arabie Saoudite pour cirer leur pompes. A quelque part, ça serait trop beau. Ca ne se peut pas. Impossible.

Ma! Impossibile non è italiano, no ? Allora, vediamo …

Références

V. S. Belyaev, A. P. Matafonov, and V. I. Vinogradov, “ ”, 2005, Physical Review, E 72, 026406
Miley, G.H. and J.A. Patterson, “ ”. J. New Energy, 1996. 1(3): p. 5.
S. Focardi, A. Rossi “ ”, 2010, Journal of Nuclear Physics
Rossi Andrea, “ ” brevet WO/2009/125444
Christos Stremmenos, “ ”, 2011 Nuclear experiments blog

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…

Voiles et Voilers volants

Sat, 21 May 2011 00:00:00 +0000

Le mensuel fête ses 40 ans avec un numéro en grande partie consacré aux “voiliers volants”, ces engins ultra-rapides qui se soulèvent hors de l’eau sur des hydrofoils sous la seule force du vent.

Le grand trimaran “ ” d’Alain Thébault en est le représentant le plus connu, détenteur d’un record de vitesse à 51.36 noeuds, soit 95 km/h. Seuls quelques kitesurfers vont plus vite à la voile, .

Voile & Voiliers consacre aussi deux pages à deux bateaux suisses naviguant sur le Léman : le et l’étonnant , le “voilier sans coque” de Thomas Jundt qui navigera dès cette saison avec un mat aile.

Mirabaud LX : mais où est donc passé la coque ???

Et puis il y a l’article “On a marché sur la mer”, 10 pages d’historique des voiliers à foils de 1951 à 1984. Christian Février et Fred Monsonnec montrent avec moultes illustrations le long chemin d’une idée toute simple confrontées à des contraintes de technique des matériaux (le carbone, c’est quand même mieux que le bambou…) ou de connaissance scientifique, car la mécanique des fluides progresse quand même mieux depuis qu’on a des ordinateurs puissants et pas chers.

On PEUT marcher sur la mer : 2 "Moth" à foils

A la fin de cet article se trouve un petit encadré qui m’a fait particulièrement plaisir :

Pour en savoir plus !

A ne pas manquer, le site de Fred Monsonnec et de ces amis coauteurs consacré à tous les hydrofoils passés et actuels.

Ce passionné a reconstruit la maquette du foiler de Tabarly au sein de l’association Eric Tabarly.

Son site est très clair, bien documenté, illustré et interactif.

Ca m’a fait très plaisir parce que j’ai créé ce blog il y a quelques années quand je me suis intéressé à ce domaine passionnant :-) Puis Fred en est devenu l’animateur principal, et grâce à lui, “Foilers!” est devenu le blog de référence en français sur les voiliers volants et plein d’autres sujets connexes.

Accessoirement, procurez vous aussi le Voile et Voiliers No 484 de Juin 2011, actuellement dans les kiosques pour lire ces articles qui ne seront pas sur Foilers! et pour participer au . Vous pourrez peut-être vous aussi voler sur l’Hydroptère, ou foncer sur un autre des voiliers les plus rapides du moment.

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

La vie à faible nombre de Reynolds

Sat, 30 Apr 2011 00:00:00 +0000

A la fin de l’article “ ”, j’avais lancé un appel à l’aide pour traduire la référence principale

E.M. Purcell. “ ”, 1977, American Journal of Physics vol 45, pages 3-11*

L’appel a été entendu par Christopher Couchman, qui m’a donné un très sérieux coup de main pour traduire en français cet article surprenant et passionnant. Le voici, également au si vous préférez:

NDLR d’époque: Il s’agit d’une réimpression d’un document (légèrement modifié) portant le même titre paru dans le livre Victor Frederick Weisskopf, Kerson Huang (1976). Physics and our world: a symposium in honor of Victor F. Weisskopf (Massachusetts Institute of Technology-1974). American Institute of Physics. . Le ton personnel de l’exposé d’origine a été conservé dans le document, qui est lui-même une transcription légèrement modifiée d’un enregistrement. Les figures reproduisent les transparents utilisés dans la présentation. La démonstration utilisait un grand réservoir rectangulaire transparent rempli de sirop de maïs, éclairé par un rétroprojecteur tourné sur le côté. Certains mouvements de mains essentiels n’ont pas pu être reproduits.

En toute autre circonstance, je crains que je n’aurais pas eu le culot de vous tenir ce discours. C’est une histoire que je gardais pour la raconter à Viki. Comme beaucoup d’entre vous, j’ai apprécié de temps en temps l’expérience merveilleuse d’explorer avec Viki certains domaines de la physique, ou quelque chose auquel nous pouvons appliquer la physique. Nous errons comme de stricts amateurs, équipés seulement de quelques notions de physique élémentaire, même si nous n’apportons pas beaucoup de lumière sur les autres sujets. Voici un de ces sujets; mais j’ai encore une autre raison de vouloir, pour ainsi dire, harceler Viki, parce que je vais vous parler pendant quelque temps de la viscosité. La viscosité dans un liquide sera le thème dominant et vous connaissez le programme de Viki de tout expliquer, y compris la hauteur des montagnes, avec les constantes élémentaires. La viscosité d’un liquide est un de ces sujets difficiles, comme il le sait bien, parce que quand la substance est refroidie de seulement 40 degrés, sa viscosité peut varier d’un facteur d’un million. J’ai été vraiment surpris par la viscosité des fluides dans les premiers jours de la RMN, quand il s’est avéré que la glycérine était exactement ce dont nous avions besoin pour explorer le comportement de la relaxation de spin. Et pourtant, si vous étiez un petit être vivant à l’intérieur de la glycérine en regardant autour de vous, vous ne verriez pas beaucoup de changement dans votre glycérine lorsqu’elle se refroidit. Viki dira qu’il peut au moins prévoir le logarithme de la viscosité. Et cela, bien sûr, est correct parce que la raison pour laquelle la viscosité change est qu’elle dépend d’une énergie d’activation et que ce qu’il peut prédire c’est l’ordre de grandeur de l’exposant. Mais c’est encore plus mystérieux que cela, Viki, parce que si vous regardez dans le tableau du , vous trouverez qu’il n’y a pratiquement pas de liquide avec une viscosité beaucoup plus faible que celle de l’eau. Les viscosités balayent un grand domaine, mais elles s’arrêtent au même endroit. Je ne comprends pas cela. Je lui laisse cette question.

Maintenant, je vais parler d’un monde auquel, en tant que physiciens, nous ne pensons presque jamais. Le physicien entend parler de la viscosité à l’école secondaire quand il reproduit l’expérience de la goutte d’huile de Millikan et il n’en entend jamais plus parler, du moins pas dans ce que j’enseigne. Et le nombre de Reynolds, bien sûr, est pour les ingénieurs. Et la plupart des ingénieurs ne s’intéressent pas au domaine des bas nombres de Reynolds - sauf peut-être les ingénieurs chimistes, dans le cadre de , un sujet fascinant dont j’ai entendu parler par ami de génie chimique au MIT. Mais je veux vous emmener dans le monde du très faible nombre de Reynolds - un monde qui est habité par l’écrasante majorité des organismes dans cette salle. Ce monde est assez différent de celui dans lequel nous avons développé nos intuitions.

Je devrais dire ce qui m’a fait aborder ce sujet. Pour introduire quelque chose qui viendra plus tard, je vais parler en partie sur la façon dont les micro-organismes nagent. Ce ne se révèlera pas, cependant, être la seule question importante à leur sujet. J’ai abordé ce sujet grâce au travail d’un de mes anciens collègues à Harvard, Howard Berg. Berg a fait sa thèse avec Norman Ramsey, en travaillant sur un Maser à hydrogène, puis il retourna à la biologie, qui avait été son premier amour, et à la physiologie cellulaire. Il travaille maintenant à l’Université du Colorado à Boulder, et a récemment participé à ce qui me semble être l’une des découvertes les plus étonnantes sur les questions dont nous allons parler. Ainsi, ça a été en partie le travail de Howard, étudiant E. Coli et découvrant cette chose étrange à leur sujet, qui a commencé à me faire penser à ce genre de physique élémentaire.

Eh bien voilà. Dans la figure. 1., Vous voyez un objet qui se déplace dans un fluide à une vitesse v. Il est de dimension a. Dans la loi de Stoke, l’objet est une sphère, mais ici, c’est de n’importe quelle forme; η et ρ sont la viscosité et la densité du fluide. Le rapport des forces d’inertie aux forces visqueuses, comme l’a montré il y a un peu moins de 100 ans, est donné par a.v.ρ / η ou a.v/ν, où ν est ma viscosité cinématique. Il est plus facile de se rappeler de sa grandeur pour l’eau : ν ≈ 10-2cm2/s. Ce ratio s’appelle le et quand il est petit, les forces visqueuses dominent. Maintenant il y a un moyen simple auquel je n’avais pas initialement pensé, de savoir qui devrait être concerné par le petit nombres de Reynolds. Si vous prenez la viscosité η au carré et que vous le divisez par la densité, vous obtenez une force (Fig. 2). Il n’y a aucune autre grandeur qui intervient, η2/ρ est une force. Pour l’eau, considérant que ν ≈ 10-2 et que ρ ≈ 1, η2/ρ ≈ 10-9 Newtons. Ça c’est la force qui tirera n’importe quoi de petit ou grand, avec un nombre de Reynolds de l’ordre de 1. En d’autres mots, si vous voulez remorquer un sous-marin avec un nombre de Reynolds de 1 (ou plus précisément de pi/6 s’il s’agit d’un sous-marin sphérique) remorquez le avec10-9 Newtons dans l’eau. Alors il est clair dans ce cas que vous êtes intéressés par les petits nombres de Reynolds si vous êtes intéressés par les faibles forces au sens absolu. Les seules autres personnes intéressés dans les petits nombres de Reynolds, bien qu’ils n’ont pas habituellement besoin de l’invoquer, sont les géophysiciens. La croûte terrestre est supposée avoir une viscosité de 1021 . Si vous calculez η2/ρ, la force est de 1036N. Ceci représente plus que 109 fois la force d’attraction gravitationnelle que la moitié de la terre exerce sur l’autre ! La conclusion est donc, bien entendu, que dans l’écoulement de la croûte terrestre, le nombre de Reynolds est en effet très petit.

Maintenant, considérons les choses qui se déplacent dans un liquide (Fig. 3). Le nombre de Reynolds pour un homme nageant dans un liquide pourrait être 104, si l’on prend en compte des dimensions raisonnables, pour un poisson rouge ou un petit guppy il pourrait descendre à 102. Pour les animaux dont nous allons parler, comme nous le verrons dans un instant, il est d’environ 10-4ou 10-5. Pour ces animaux l’inertie est totalement hors de propos. Nous savons que F = m.a, mais ils s’en fichent comme de leur première chemise. Je vais vous montrer une photo de l’animal réel un peu plus tard, mais nous allons parler d’objets qui ont une taille de l’ordre du micron (Fig. 4). Ceci est une échelle d’un micron, pas un fil de suture, chez l’animal dans la Fig. 4. Dans l’eau où la viscosité cinématique est de 10-2 cm/s ces choses se déplacent avec une vitesse d’environ 30 microns/s. Si je dois pousser l’animal pour le faire avancer, et soudain j’arrête de pousser, quelle distance parcourra-t-il avant de ralentir? La réponse est: environ 0,1 angström. Et il met environ 0,6 microsecondes à ralentir. Je pense que cela montre clairement ce que “faible nombre de Reynolds” signifie. L’inertie ne joue aucun rôle. Si vous êtes à un très faible nombre de Reynolds très faible, ce que vous faites en ce moment est entièrement déterminé par les forces qui s’exercent sur vous en ce moment, et par rien dans le passé.

Cela aide d’imaginer dans quelles conditions un homme nagerait, par exemple, au même nombre de Reynolds qu’un spermatozoïde. Eh bien vous le mettez dans une piscine pleine de mélasse, et vous lui interdisez de déplacer quelque partie de son corps à plus de 1 cm / min. Maintenant, imaginez-vous dans cet état, vous êtes dans la piscine dans la mélasse, et vous ne pouvez vous déplacer que comme les aiguilles d’une horloge. Si en vertu de ces règles de base vous êtes en mesure de vous déplacer de quelques mètres en quelques semaines, vous pourriez vous qualifier comme nageur à faible nombre de Reynolds.

Je veux parler de la natation aux faibles nombres de Reynolds d’une manière très générale. Qu’est-ce que nager veut dire? Eh bien, cela signifie simplement que vous êtes dans un liquide et que vous êtes autorisés à déformer votre corps d’une manière ou d’une autre. C’est tout ce que vous pouvez faire. Déplacer le liquide et le pousser derrière vous. Bien sûr, vous choisissez une sorte de déformation cyclique parce que vous voulez continuer à nager, et il ne sert à rien d’utiliser un mouvement qui tend asymptotiquement vers zéro. Vous devez continuer à avancer. Donc, de manière générale, nous nous intéressons aux déformations cycliques d’un corps sur lequel il n’y a pas de couples ou de forces extérieures, sauf celles exercées par le fluide environnant. La figure 5 montre un objet qui a une forme représentée par la ligne continue, il change sa forme pour prendre celle du contour en pointillé, puis il reviens à la forme initiale. Quand il est enfin de retour à sa forme initiale, le contour formé des petits points, elle s’est déplacée et réorientée un peu. Il a nagé. Un déplacement à résulté du cycle exécuté. S’il répète le cycle, il sera, bien sûr, affecté du même déplacement, et en 2 dimensions, nous le verrions progresser en cercle. En trois dimensions la trajectoire la plus générale est une hélice composée de petits entortillements, chacun d’entre eux est le résultat d’un cycle de changement de forme.

Il y a une chose très étonnante sur le mouvement à bas nombre de Reynolds. Un type particulier de mouvement de nage est ce que j’appelle un mouvement réciproque. C’est-à-dire, je change mon corps en une certaine forme et puis je retourne à la forme originale en passant par la séquence dans le sens inverse. A bas nombre de Reynolds, tout s’inverse très bien. Le temps, en fait, importe peu — seule la configuration compte. Si je change rapidement ou lentement, le type de mouvement est exactement le même. Si vous prenez l’équation de Navier-Stokes et vous jetez les termes d’inertie, tout ce que vous avez à gauche est $s.nabla^2.v = p/ eta$, où p est la pression (Fig. 6). Donc, si l’animal essaie de nager par un mouvement réciproque, il ne peut aller nulle part. Rapide ou lent, il retrace exactement sa trajectoire et il est de retour au point de départ. Un bon exemple de cela est une coquille Saint Jacques. Vous savez, une coquille Saint Jacques ouvre sa coquille lentement et la referme rapidement, éjectant de l’eau. La morale de ceci est que la coquilles Saint Jacques n’est pas bonne à faible nombre de Reynolds.

Elle ne peut pas nager, car elle n’a qu’une seule articulation, et si vous avez un seul degré de liberté dans l’espace de configuration, vous êtes tenu de faire un mouvement réciproque. Il n’y a rien d’autre que vous pouvez faire. L’animal le plus simple qui peut nager de cette façon est un animal à deux charnières. Je ne sais pas si un tel animal existe, mais la figure 7 en montre un hypothétique. Cet animal est comme un bateau avec un gouvernail à la fois avant et arrière, et rien d’autre. Cet animal peut nager. Tout ce qu’il a à faire est de passer par la séquence de configurations présentées, et de retourner à l’original une fois à S5. Son espace de configuration, bien sûr, est à deux dimensions avec des coordonnées θ1,θ2. L’animal décrit un cycle dans cet espace de configuration, et cela lui permet de nager. En fait, j’ai cet exemple juste pour le plaisir et vous pouvez prouver à partir de la symétrie que l’animal se déplace dans le sens indiqué sur la figure. En guise d’exercice pour un étudiant, quel est l’élément qui permet de déterminer cette direction ?

Vous pouvez inventer d’autres animaux qui n’ont pas de problèmes pour nager. Nous ferions mieux d’être en mesure de les inventer, car nous savons qu’ils existent. Celui auquel on pense d’abord en tant que physicien, est un tore. Je ne sais pas si il y a un animal torique, mais quelque soient les autres problèmes physiologiques auxquels il devrait faire face, il pourrait sûrement nager à bas nombre de Reynolds (Fig. 8). Un autre animal pourrait se composer de deux cellules collées et qui seraient capables de rouler l’une sur l’autre en ayant une sorte d’attraction en un point tout en libérant une attraction ailleurs. Cette chose nagerait en roulant. Je l’ai décrite une fois comme une combinaison d’un tracteur à chenilles et d’un vélo tandem, mais ce n’est pas la façon dont il fonctionne vraiment Dans le règne animal, il y a au moins deux autres solutions plus communes au problème de la nage aux faibles nombres de Reynolds (Fig. 9). L’une pourrait être appelée la rame flexible. Voyez-vous, vous ne pouvez pas ramer à bas nombre de Reynolds dans la mélasse, si vous êtes submergé, parce que les rames rigides ne font qu’un mouvement réciproque.

Mais si la rame est flexible, ce n’est pas vrai, car alors elle se tord dans un sens pendant la première moitié de la course et dans l’autre au cours de la seconde moitié. C’est assez pour résoudre le théorème de la coquille Saint Jacques. Une autre solution, celle dont nous allons surtout parler, est ce que j’appelle un tire-bouchon. Si vous continuez à le tourner, ce qui, bien sûr, n’est pas un changement réciproque dans l’espace de configuration et ceci vous propulsera. À ce stade, je voudrais pouvoir vous persuader que la direction dans laquelle cette hélice se déplacera n’est pas évident. Remettez-vous dans cette piscine de mélasse et bougez très, très lentement. Votre intuition d’essayer de pousser l’eau vers l’arrière ne sont pas pertinents. Ce n’est pas ce qui compte. Maintenant, malheureusement, il s’avère que la chose se déplace effectivement comme votre argument naïf, inculte, et en fait incorrect semble indiquer, mais c’est juste une malchance pédagogique que nous rencontrons régulièrement.

Bien, étudions des animaux réels (Fig. 10). J’ai tiré cette figure d’un article de Howard Berg qu’il m’a envoyé. Voici trois vrais nageurs. Celui dont nous allons parler le plus est le célèbre animal, , en A, qui est une très petite chose. Ensuite, il y a deux animaux plus grands. J’ai noté leurs noms latins et il se pourrait qu’ils soient de vieux amis pour certains d’entre vous ici. Cette chose (volutans S.) nage en agitant son corps ainsi que sa queue et grosso modo, une onde en spirale descend le long de la queue. La bactérie E. coli sur la gauche mesure environ 2 microns de long. La queue est la partie qui nous intéresse. C’est le flagelle. Certaines cellules de E. coli ont le leur qui sort par les côtés, et ils peuvent en avoir plusieurs, mais quand ils en ont plusieurs, ils ont tendance à se regrouper. Certaines cellules sont immobiles et n’ont pas de flagelles.

Ils vivent très bien, donc la nage n’est pas une nécessité absolue pour cet animal, mais celui de la figure nage. Le flagelle est seulement d’environ 130 angströms de diamètre. Il est beaucoup plus mince que le cil qui est un autre type très important de machine de propulsion. Il y a un bel article sur les cils dans le numéro d’Octobre 1974 de Scientific American. Les cils ont un diamètre d’environ 2000 angströms, avec un appareil assez complexe à l’intérieur. Il n’y a pas assez de place pour un tel appareil au cœur de ce flagelle.

Pendant longtemps, on s’est intéressé à la façon dont les flagelles fonctionnent. La recherche classique dans ce domaine a été faite autour de 1951, comme je suis sûr que certains d’entre vous se souviendront, par , le célèbre dynamicien des fluides de Cambridge. Une fois, je l’ai entendu donner une conférence passionnante à l’Académie Nationale. Pendant la conférence, il a tiré de sa poche son modèle de travail, un corps cylindrique avec une queue hélicoïdale entraîné par un moteur à élastique situé à l’intérieur du corps. Il l’avait testé dans de la glycérine. Pour confectionner la queue, il n’avait pas simplement fait un tire-bouchon tournant, car à cette époque presque tout le monde s’était persuadé que la queue ne tournait pas, mais ondulait. Parce qu’après tout, pour tourner vous devriez avoir un joint rotatif à l’arrière de l’animal. Alors il avait gainé l’hélice tournante avec un tuyau en caoutchouc attachée au corps. Le corps avait une quille. Je me souviens de Sir Geoffrey Taylor disant dans sa conférence qu’il avait été gêné de ne pas avoir prévu la quille au début et il avait dû découvrir qu’il en avait besoin. Il y a eu depuis une vaste littérature sur ce sujet, mais il n’y a qu’une petite partie avec laquelle je suis familier. Mais ce papier de G.I. Taylor dans les Proceedings of the Royal Society ne pouvait conclure qu’avec seulement trois références: H. Lamb, Hydrodynamics; G.I. Taylor (son précédent papier); G.N. Watson, Les fonctions de Bessel. C’est ce qu’on appelle rentrer par le rez de chaussée.

Pour en venir maintenant aux temps modernes, je veux vous montrer une image de ces animaux nageant ou de leur trajectoire. C’est le travail d’Howard Berg, et je vais d’abord décrire ce qu’il a fait. Il a commencé à construire l’appareil quand il était à Harvard. Il s’intéressait non pas à l’étude de la mécanique même de la nage, mais à une question beaucoup plus intéressante, à savoir pourquoi ces choses nagent et où ils nagent. En particulier, il voulait étudier la chimiotaxie chez E. coli - observer comment ils se comportent dans des gradients de nutriments et des choses comme ça. Donc, il a construit un “traqueur”, une petite machine qui permettrait de suivre une seule bactérie en x, y, z - juste se verrouiller sur elle optiquement et la suivre. Il était alors en mesure de suivre l’une de ces bactéries alors qu’elle se comportait de façon normale, peut-être soumis à l’influence des gradients d’une chose ou une autre. Un grand avantage de travailler avec une chose comme E. coli, c’est qu’il y a tellement de souches mutantes qui ont été bien étudiés que vous pouvez utiliser différents mutants pour des choses différentes. L’image suivante (Fig. 11) est l’une de ses trajectoires. Elle montre une projection sur un plan de la trajectoire d’une bactérie. Les petits points sont distants de 0,1 s de sorte qu’elle courrait effectivement sur l’une des étapes pendant une ou deux secondes et la vitesse est typiquement de 20 à 40 microns/s. Notez qu’elle nage pendant un certain temps, puis s’arrête et repart dans une autre direction. Nous verrons plus tard ce que cela pourrait suggérer. Il y a un an, Howard Berg a pris une position courageuse et a écrit un article dans Nature dans lequel il a fait valoir que, sur la base des preuves disponibles, E. coli doit nager en tournant leurs flagelles, et non pas en les agitant.

Dans la même année, une expérience très élégante et cruciale par Silverman et Simon à UC-San Diego a montré que ce fait était avéré. Leur expérience a utilisé une souche mutante de la bactérie E. coli qui ne fait pas de flagelles, mais seulement ce qu’on appelle le crochet proximal auquel les flagelles aurait été attachées. Ils ont constaté qu’avec des anticorps anticrochet ils pouvaient faire coller ces choses ensemble. Et de temps en temps l’une des bactéries collait son crochet à la lame de microscope, auquel cas l’ensemble du corps entrait en rotation à vitesse angulaire constante. Et quand les deux crochets se collent ensemble, les deux corps entraient en contre-rotation, comme vous vous y attendez. C’est une belle technique. Howard était prêt avec son traqueur et l’image suivante (Fig. 12) montre son l’enregistrement du bout d’un de ces E. coli collé sur la lame de microscope par les anticorps à l’endroit où le flagelle aurait dû être. Les deux composantes de la vitesse Vx,Vy sont représentées. Les deux composantes de vitesse sont déphasées de 90°. Le point suivi se déplace selon un cercle. Au milieu de la figure, vous voyez un changement de phase de 90° d’une composante qui indique une inversion du sens de rotation. Ils peuvent faire des centaines de tours à vitesse constante, puis faire demi-tour et tourner dans l’autre sens. l’autre sens. De toute évidence, l’animal a un joint tournant et un moteur à l’intérieur quiun flagelle dans un sens ou dans l’autre, une machinerie remarquable.

Je me suis intéressé à la façon dont un tire-bouchon rotatif peut propulser quelque chose. Examinons la propulsion dans une seule direction, parallèle à l’axe de l’hélice. L’hélice peut se translater et tourner, vous pouvez y appliquer une force et un couple. Il a une vitesse v et une vitesse angulaire Ω. Et maintenant, rappelez-vous, à faible nombre de Reynolds tout est linéaire. Quand tout est linéaire, vous vous attendez à voir des matrices. Force et couple doivent être liés par des matrices à coefficients constants, à la vitesse linéaire et angulaire. J’appelle cette petite matrice 2x2 la matrice de propulsion (Fig. 13). Si je connaissais ses éléments A, B, C, D, je pourrais alors savoir a quel point cette hélice rotative est efficace pour propulser quelque chose.

Et bien, essayons de progresser en faisant quelques hypothèses. Si deux tire-bouchons ou autres dispositifs sur le même arbre sont assez loin les uns des autres de sorte que leurs champs de vitesse n’interagissent pas, leurs matrices de propulsion s’ajoutent. Si vous me permettez cette hypothèse, alors il y a une très belle manière, que je n’ai pas le temps d’expliquer, de prouver que la matrice de propulsion doit être symétrique (Fig. 14). Donc en fait le mouvement est décrit par trois constantes, et non quatre, et elles sont très faciles à mesurer. Tout ce que vous avez à faire est de faire un modèle de cette chose et de l’immerger dans un fluide qui vous intéresse ou non, parce que ces constantes sont indépendantes du fluide. Et donc je l’ai fait et c’est ma seule démonstration. Je pensais que cette série de présentations devrait avoir une expérience et la voici. Nous regardons à travers un réservoir, non pas de glycérine, mais pas de sirop de maïs, qui est moins cher, assez uniforme, et a une viscosité d’environ 50 P ou 5000 fois la viscosité de l’eau. La coté sympathique de ceci est que vous pouvez simplement lécher le fluide expérimental de vos doigts.

Les mouvements à faible nombre de Reynolds sont très majestueux, lents et réguliers. Vous remarquerez que le modèle tourne sur lui même, mais assez peu. Si c’était un tire-bouchon se déplaçant à travers un bouchon de liège, bien sûr, le motif en projection ne changerait pas. Il est très très loin de cela, il glisse, de sorte qu’il coule de plusieurs longueurs d’onde pendant qu’il fait un tour sur lui même. Si la matrice était diagonale, la chose ne tournerait pas du tout. Donc tout ce que vous avez à faire est de voir de combien il tourne quand il coule et vous aurez une idée de l’élément hors diagonale. Une façon simple de déterminer les autres éléments est de fabriquer deux de ces animaux, l’une avec une spirale et l’autre avec deux spirales, en série, vissant en sens contraire l’une de l’autre. Les matrices s’ajoutent et avec deux spirales vissant en sens contraire, les matrices de propulsions doivent être diagonales (Fig. 14). Cela ne tournera pas, il vaudrait mieux.

L’efficience de la propulsion est plus ou moins proportionnelle au carré de l’élément hors diagonale de la matrice. L’élément hors diagonale dépend de la différence entre la trainée d’un fil se déplaçant perpendiculairement à sa longueur et la trainée d’un fil se déplaçant parallèlement à sa longueur (Fig. 15). Ils sont censés différer dans une certaine limite d’un facteur 2. Mais pour les modèles que j’ai testé ce facteur est plus proche de 1.5. Puisque c’est ce facteur moins 1 qui compte, c’est très mauvais pour l’efficience. Nous avons pensé que si vous voulez quelque chose qui tourne plus pendant qu’il coule, il serait préférable de ne pas utiliser un fil rond. Quelque chose comme un ressort Ondomania (de section rectangulaire) devrait être mieux. J’en ai fait un j’ai mesuré ses éléments non diagonaux. Surprise, surprise, il n’était pas meilleur du tout ! Je ne comprends pas vraiment ce résultat, parce que la mécanique des fluides de ces deux situations n’est pas simple du tout.

Dans chaque cas, il y a une divergence logarithmique que vous devez prendre en compte, et les deux ont un comportement un peu différent. Alors le ratio théorique de 2 dont j’ai parlé est sans doute faux.

Lorsque vous prenez tout en compte et calculez l’efficience, vous trouvez qu’elle est vraiment assez faible, même lorsque les différents paramètres du modèle sont optimisés. Pour une sphère qui est entraînée par une de ces hélices hélicoïdales (Fig. 16), je vais définir l’efficience comme le rapport entre le travail que j’aurais à fournir juste pour faire avancer cette chose et le travail que l’homme à l’intérieur doit fournir en tournant la manivelle. Et cette efficience s’avère être d’environ 1%. Je me suis inquiété de ce résultat pendant un certain temps et j’ai essayé d’intéresser Howard à ce problème. Il n’y a pas fait beaucoup attention, et il a eu raison parce qu’il s’avère que l’efficience n’est pas vraiment le problème principal du déplacement de l’animal. Nous verrons pourquoi lorsque nous regarderons les besoins en énergie.

Combien de puissance faut-il pour faire avancer l’une de ces choses avec un système de propulsion à 1% d’efficience, à cette vitesse et dans ces conditions ? Nous pouvons trouver cela très facilement. Avancer à 30 micron /s, à 1% d’efficience nous coûtera environ 2 fois 10-8 ergs / s au moteur. Réduit à le masse, cela représente 0.5 W/kg, ce qui n’est vraiment pas beaucoup. Nous consommons 30 ou 40 fois plus d’énergie juste à déplacer des choses dans nos moyens de transport. Cet animal fonctionne 24 heures par jour et n’utilise que 0.5 W / kg. C’est une petite proportion de son métabolisme et de sa réserve énergétique. Contrairement à nous, ils ne gaspillent pas leur énergie pour se déplacer. Donc, ils ne se soucient pas de savoir si elles ont un flagelle 1% d’efficience ou un flagelle 2% d’efficience. Cela ne fait pas vraiment une grande différence. Ils conduisent une Datsun en Arabie Saoudite.

Donc, la question intéressante n’est pas comment ils nagent. Faites tourner n’importe quoi - si ce n’est pas parfaitement symétrique, vous nagerez. Si l’efficience n’est que de 1%, qui s’en soucie. Une meilleure façon de le dire, c’est que l’animal peut recueillir, par diffusion à travers le milieu environnant, suffisamment de molécules énergétiques pour continuer à avancer lorsque la concentration de ces molécules est de 10-9 M. J’ai maintenant introduit le mot diffusion. La diffusion est importante à cause d’une autre caractéristique très particulière du monde à faible nombre de Reynolds, et qui est que remuer ne sert pas à grand chose. Le problème de l’animal n’est pas son approvisionnement énergétique, son problème est son environnement. A faible nombre de Reynolds vous ne pouvez pas vous débarrasser de votre environnement. Si vous vous déplacez, vous l’emmenez avec vous, ce n’est que peu à peu qu’il reste dans votre sillage. Nous pouvons utiliser des notions élémentaires de physique pour étudier ceci d’une manière très simple. Le temps nécessaire à transporter quelque chose d’une distance l par agitation, est d’environ l divisé par la vitesse d’agitation v. Alors que, pour le transport par diffusion, il est de l² divisé par D, la constante de diffusion. Le rapport de ces deux temps est une mesure de l’efficience de l’agitation par rapport à celle de la diffusion pour une distance et constante de diffusion donnée.

Je suis sûr que ce ratio porte le nom de quelqu’un mais je ne connais pas la littérature et je ne sais pas quel nom il porte. Appelons le S pour “nombre d’agitation”, c’est juste lv/D. Vous noterez par la même occasion que le nombre de Reynolds est lv/ η, η est la viscosité cinématique en cm²/s, et D est la constante de diffusion dans cm²/sec, pour ce qui nous intéresse de suivre - disons une molécule d’éléments nutritifs dans l’eau. Dans toutes les molécules de taille raisonnable, quelque chose comme 10-5 cm²/s. dans l’ordre de grandeur de distances qui nous intéresse, le micron, nous constatons que le nombre d’agitation S est de 10-2, pour les vitesses dont nous parlons (Fig. 18).

En d’autres termes, cet animal n’arrivera à rien en agitant son environnement local. Il pourrait simplement attendre que les choses diffusent, vers lui ou vers l’extérieur. Le transport des déchets loin de l’animal et de la nourriture vers l’animal est entièrement contrôlé localement par la diffusion. Vous pouvez vous agiter beaucoup, mais celui qui attend tranquillement que la diffusion agisse pourra en recueillera tout autant.

A un moment j’ai pensé que la raison pour laquelle la chose nage, c’est que si elle nage elle peut avoir plus de choses, parce que l’environnement est plein de molécules que l’animal aimerait avoir. Tous mes instincts en tant que physicien disent que vous devriez bouger si vous voulez récolter toutes ces choses. Vous pouvez facilement résoudre le problème de la diffusion dans le champ de vitesse représentée par l’écoulement de Stokes autour d’une sphère — par exemple, par une méthode de relaxation. Je l’ai fait et j’ai découvert à quelle vitesse la cellule devrait avancer pour accroître - son approvisionnement alimentaire. L’approvisionnement alimentaire si elle ne bouge pas est de 4πaND, où a est le rayon de la cellule (Fig. 19) et N est la concentration en molécules de nutriments. Pour augmenter son approvisionnement alimentaire de 10%, elle devrait se déplacer à une vitesse de 700 microns/sec, ce qui est 20 fois plus rapide qu’elle ne peut nager. L’augmentation de l’approvisionnement varie comme la racine carrée de la vitesse de la cellule de sorte que nager ne sert pas à grand chose à cet égard. Mais ce qu’elle peut faire est de trouver des endroits où la nourriture est meilleure ou plus abondante. Donc, elle ne se déplace pas comme une vache qui broute un pâturage - elle se déplace pour trouver des pâturages plus verts. Et de quelle distance doit-elle se déplacer? Eh bien, il doit se déplacer assez loin pour devancer la diffusion. Nous avons déjà dit que l’agitation ne ferait pas grand chose d’utile localement, par rapport à la diffusion. Mais supposons qu’elle veuille aller voir là-bas pour voir si il y en a plus. Alors il doit devancer la diffusion, et comment faire ça ? Eh bien, il suffit de parcourir cette distance magique, D/v. Donc la règle est alors que pour distancer la diffusion vous devez parcourir une distance supérieure ou égale à ce nombre que nous avions dans notre constante S. Pour des D et v typiques, vous devez vous déplacer de plus de 30 microns et c’est exactement ce que les bactéries faisaient. Si vous ne nagez pas aussi loin, vous n’avez rien changé du tout, parce que c’est seulement à cette distance que vous trouverez une différence dans votre environnement eu égard aux molécules d’une constante de diffusion D (Fig. 20).

Retournons voir une des sections des traces de Berg (Fig 11.) Vous remarquerez qu’il y a de petits déplacements linéaires, mais vous pourriez vous demander pourquoi s’est elle arrêtée après un trajet donné. Pourquoi est-elle repartie en arrière ? Mes suggestions sont, et j’avance ceci en pure hypothèse, que la raison pour laquelle elle fait ceci est pour distancer la diffusion. Autrement, elle aurait tou intérêt à ne rien faire, comme les mutants dépourvus de flagelle. Maintenant, il y a une autre hypothèse encore plus risquée, dans la mesure ou je n’ai pas encore essayé ceci expérimentalement avec Howard. Quand il a fait ses expériences de chimiotaxie, il a découvert un comportement très intéressant. Si ces créatures sont placées dans un environnement ou il y a un gradient d’une substance qu’elles apprécient, elles progressent graduellement vers l’amont. Mais si vous observez comment elles y parviennent et vous demandez quelles règles elles utilisent, quelle est l’algorithme pour utiliser le langage courant, pour trouver leur chemin vers l’amont, il se trouve que c’est très simple. L’algorithme est : Si les choses s’améliorent, ne vous arrêtez pas encore. Si, en d’autres mots, vous tracez, comme Berg l’a fait dans certaines de ses publications, la distribution des longueurs de trajet entre les runs et les petits arrêts qu’il appelle « twiddles », la distribution des longueurs de trajet si elles remontent le gradient rallonge. C’est une règle très simple pour trouver votre chemin vers des environnements meilleurs. Si elles progressent vers l’aval cependant, elles ne raccourcissent pas. Et ceci semble un peu étrange. Pourquoi est-ce que si les choses s’empirent ne changent-elles pas plus tôt ? Ma suggestion est qu’il n’y a aucun intérêt à s’arrêter plus tôt, il y a une sorte de longueur plancher qui distance la diffusion et est utile pour échantillonner un environnement. Des distances plus courtes seraient une manière ridicule d’échantillonner. Il se peut que cela soit quelque chose comme cela, mais comme je l’ai dit, je ne le sais pas. Le résidu d’éducation que j’ai tiré de ceci est pour une partie ces notions sur la mécanique des fluides, pour une autre partie le fait de comprendre que le mécanisme de propulsion n’est vraiment pas important mis à part, bien sur, pour la physiologie très mystérieuse de ce moteur, ce dont des physiciens ne sont même pas compétents pour en conjecturer.

Je reviens un instant à Osborne Reynolds. Il était un très grand homme. Il était en fait un professeur en sciences mécaniques. Il était non seulement celui qui à inventé le nombre de Reynolds, mais il aussi été celui qui à montré ce que signifiait la turbulence et qu’il y avait une instabilité dans les écoulements et tout le reste. Il est aussi celui qui a résolu le problème de la lubrification des roulements, qui est un problème vraiment subtil que je recommande à tous ceux qui ne s’y sont pas encore penchés. Mais j’ai découvert récemment en lisant un recueil de ses travaux que vers la fin de sa vie, en 1903, il a publié un très long article sur , et qu’il avait toute une théorie qui faisait intervenir des petites particules d’un diamètre de 10-18 cm. Cela devient assez farfelu à partir de là. C’est un modèle mécanique, les particules interagissent les unes avec les autres et remplissent tout l’espace. Mais je pensais que, aussi incongru que cela puisse paraitre de mettre ce genre de sujets parmi nos travaux sur l’univers sub mécanique aujourd’hui, Je pense qu’Osborne Reynolds n’aurait pas trouvé cela incongru, et je suis certain que Viki non plus.

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.

Séismes et énergies

Wed, 16 Mar 2011 00:00:00 +0000

L’ est tellement démodée que seuls les journalistes l’utilisent encore. Datant de 1935, c’est une mesure de l’amplitude du mouvement provoqué par un tremblement de terre tel que mesuré par un sismographe. Mais elle survit car elle a pu être rebaptisée en 1979 en la reliant d’une part au , une notion liée à un modèle de rupture des roches, et d’autre part à l’énergie dégagée par le phénomène :

Description :	Magnitude :	Energie \[J\]:	Fréquence :
Très mineur	2	6,31.107	1000 par jour
Mineur	3	1,99.109	49000 par an
Léger	4	6,31.1010	6200 par an
Modéré	5	1,99.1012	800 par an
Fort	6	6,31.1013	120 par an
Majeur	7	1,99.1015	18 par an
Important	8	6,31.1016	1 par an
Exceptionnel	9	1,99.1018	1 tous les 20 ans

L’échelle est logarithmique : une augmentation de 1 de la magnitude correspond à une multiplication par 10 de l’amplitude du mouvement, et par environ 30 (√1000 pour être précis) de l’énergie dégagée.

Le séisme de magnitude 9 a dégagé au moins d’une bonne dizaine de , soit environ 600 mégatonnes de TNT, ou encore de la consommation annuelle d’électricité de la France, mais peut être beaucoup plus car sa durée a été exceptionnellement longue.

Mieux vaut donc se trouver le plus loin possible de l’épicentre d’un tel phénomène car l’intensité (à ne pas confondre avec la magnitude définie ci-dessus) décroit rapidement avec la distance, et dépend donc de l’endroit où on se trouve. L’intensité se mesure avec l’ (MSK), qui décrit le niveau des destructions provoqué, et que l’on note en chiffres romains pour la distinguer de l’échelle de magnitude à laquelle elle ressemble trop.

Comme on le voit sur cette carte, le terrible séisme au large du Japon n’a causé “que” une intensité de VII à VIII dans la région de Sendai, peut-être de IX localement sur l’avancée de terre la plus proche de l’épicentre, zone où Murphy avait précisément construit des centrales nucléaires…

Je me permets d’écrire “que VII à VIII” car Kobe avait été détruite par une par un épicentré directement sous la ville, une . Dans la région de Sendai, le tremblement de terre n’a pas causé directement les destructions, les morts et la catastrophe nucléaire en cours. C’est bien le tsunami qui en est très largement responsable.

Les destructions lors d’un séisme sont essentiellement dues à l’accélération du sol a en cm/s², qui est liée à l’intensité Imsk par la relation log a = 0.26 Imsk + 0.19 . Une intensité supérieure à IX provoque des accélérations supérieures à 1 G dans n’importe quelle direction, ce qui est certainement spectaculaire mais ne génère en définitive que des forces doubles de celles causées par la gravité dans l’axe vertical, et des forces horizontales du même ordre de grandeur. Il ne me semble pas trop difficile de construire une grosse cuve d’acier maintenue dans un cube de béton capable de supporter ça, et c’est très probablement ce qu’on fait les japonais pour leurs réacteurs nucléaires, et il n’y a pas de raison de se priver de faire la même chose partout ailleurs.

Par contre pour un barrage, c’est plus compliqué car les grandes structures peuvent vibrer et se mettre en résonance avec les (basses) fréquences des mouvements du sol, en plus de phénomènes hydrologiques et géologiques propres au site de l’ouvrage. Et qui dit barrage plus costaud dit plus de béton (souvent barrage poids plutôt que voûte), et donc barrage plus cher…

En Suisse, un document spécifie que les grands barrages doivent supporter un séisme dont la probabilité d’apparition est de 1/10'000 par an, donnée par la carte suivante :

Intensité MSK d’un tremblement de terre de probabilité 1% par siècle en Suisse

Comme le voient ceux qui connaissent la géographie helvétique, les barrages alpins sont tous situés dans la zone pouvant subir une intensité VIII ou plus, et quelques très grands barrages comme la ou sont en zone IX. Ces ouvrages auraient donc résisté de justesse à la récente secousse japonaise, mais pas à Kobe ou Haïti.

Une risque de 1/10'000 par an peut paraître faible, mais ça signifie que la probabilité d’en subir un plus élevé est inférieure à 1% par siècle, donc non négligeable quand on a plusieurs barrages qui vont durer plus d’un siècle. Que se passerait-il si lorsque l’un d’eux cédaitera ?

Le barrage du étant un barrage voûte, il céderait très rapidement en cas de défaillance structurelle, libérant jusqu’à 200 millions de m3 d’eau dans la vallée du Rhône située 1500 m plus bas. Energie potentielle dégagée par une telle catastrophe : 3.1015 Joules, soit environ 1 mégatonne de TNT sous la forme d’une vague de plus de 10m qui balaierait une zone habitée par environ 100'000 personnes. Un tsunami artificiel…

Références

Georges R. Darbre, et al. “Sécurité des ouvrages d’accumulation. Documentation de base pour la vérification des ouvrages d’accumulation aux séismes”, 2003, BFE (BWG) ( )

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

Pyramides et populations

Sun, 06 Feb 2011 00:00:00 +0000

Les évènements d’Egypte me donnent l’occasion de parler de pyramides. Pas celles d’où quarante siècles nous contemplent, je veux parler des “ ” qui montrent la répartition des âges et des sexes dans les populations. Celle de l’Egypte est presque aussi parfaite et instructive que celle de Kheops:

Pyramide des âges de l’Egypte en 2011

Sur 82 millions d’habitants, 60% ont moins de 30 ans, et 22% moins de 10 ans. Pas étonnant de voir des jeunes faire la révolution… Sur la pyramide, on voit qu’un “baby boom” a eu lieu il y a 30 ans, pour être précis de 1973 à 1987. En 1987, le à atteint 2.75%, puis a baissé rapidement jusqu’en 1994 pour se stabiliser autour de 1.8% depuis. Aujourd’hui les enfants de la génération baby boom provoquent une nouvelle augmentation rapide des naissances, malgré la baisse régulière du , passé en dessous de 3 en 2006. Ce nouveau baby boom est heureusement amplifié par une bonne nouvelle : en 30 ans, la a baissé d’un facteur 7, à un niveau aujourd’hui d’ailleurs…

D’après les prévisions, la population égyptienne devrait se stabiliser autour de 138 millions d’habitants en 2050 . Loger, instruire, soigner et donner du travail à 56 millions d’habitants de plus en 40 ans, voilà un sacré défi pour les successeurs de Moubarak…

Face à un problème similaire à la fin des années 70, la Chine a drastiquement limité les naissances par la “ ”, qui a causé et cause encore des perturbations assez brutales de la pyramide:

En principe la population de la Chine atteindra un maximum vers 2025 et décroîtra ensuite. En 2050 il y aura autant de chinois qu’aujourd’hui , et la pyramide chinoise ressemblera un peu à celle de la Suisse actuellement, typique d’une population vieillissante :

Pyramide des âges de la Suisse en 2011

La pyramide des âges révèle de façon claire les épisodes douloureux d’une population, et le fait que 2 génération suffisent à les oublier. Voici par exemple la pyramide de la France en 1968 (quand d’autres jeunes avaient tenté de renverser un gouvernement de vieux…)

De 1914 à 1918, le niveau des naissance a baissé de près de 50% du fait de la guerre, surtout par l’absence des pères au front, mais aussi à cause des ravages de la grippe espagnole, créant d’impressionnantes entailles dans la pyramide. 20 ans plus tard, ces “classes creuses” arrivent à maturité en même temps que la seconde guerre mondiale : les deux causes de déficit se combinent, mais ne provoquent pas un creux aussi important qu’en 14-18. Mais juste après il se passe quelque chose d’étonnant : le niveau des naissances bondit et se stabilise pendant plusieurs années consécutives. 40 ans plus tard, la pyramide française est devenue une colonne bien stable :

Pyramide des âges de la France en 2011

Avec des et des , les démographes peuvent calculer assez simplement l’évolution d’une pyramide des âges et de simuler l’effet à long terme de décisions politiques comme l’âge de la retraite . Du haut de sa pyramide, on comprend aussi que le remplacement du président égyptien et l’élimination de la corruption ne suffiront pas à donner à ce pays magnifique la croissance économique dont sa jeune population rêve. S’ils ne veulent pas attendre 40 ans de plus, les égyptiens comme les tunisiens et bien d’autres devront probablement passer par une étape à la chinoise…

Références:

(Pyramides des âges de tous pays et presque toutes dates)
Xénia Melo & Pascal Rocha da Silva “ ”, Cours-séminaire de Modèles et perspectives démographiques, Université de Genève, Printemps 2007
(un peu de pub pour le génial “Matlab interactif” d’un collègue)

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

Qui veut de l'électricité à prix négatif ?

Sat, 15 Jan 2011 00:00:00 +0000

Ca devrait tourner tout seul, pourtant …

La machine à permettant de produire de l’énergie à un prix nul est un vieux rêve de l’humanité. Mais aujourd’hui on sait faire mieux : il arrive de plus en plus souvent que l’électricité ait un prix négatif pendant quelques heures ! On vous paie pour consommer de l’électricité ! Qui en veut ?

J’ai entendu parler de cette aberration il y a quelques temps, voici ce que j’ai trouvé sur le sujet : c’est grâce aux éoliennes allemandes. , ,

Il y en a beaucoup, et elles tournent toutes en même temps pendant certaines tempêtes nocturnes, produisant des pointes dont on ne sait que faire à ce moment là. On le voit sur le graphique ci-dessous : l’Allemagne dispose de plus de 20'000 éoliennes représentant 24 GW de puissance installée, mais malgré leur elles produisent de manière très irrégulière, par pics au gré des vents.

La consommation, est très variable aussi, mais assez prévisible. Elle suit 3 cycles : un grand cycle saisonnier (au nord, on consomme plus pendant l’hiver), un cycle hebdomadaire du à la consommation de l’industrie et services (responsable également de “trous” bien visibles à Noël et à Pâques), et un cycle quotidien.

Le 2 octobre 2009 était un vendredi normal en Allemagne : consommation de 12 GW tôt le matin, les centrales à charbon et lignite suffisent, le prix du MWh est autour de 25€. Les gens vont au boulot, mangent etc : vers midi la consommation à augmenté à 18 GWh, il a fallu mettre en marche des centrales à gaz et faire turbiner les quelques barrages. Ces installations sont plus chères, aussi parce qu’elles apportent la flexibilité au réseau, donc leurs exploitants ne les mettent en marche que lorsque le prix du MWh passe au dessus d’un prix qui leur permet de ne pas perdre d’argent, soit environ 70€. Vers 17h il y a une petite baisse de consommation, mais comme tout le monde sait que le soir elle va ré-augmenter, on n’arrête pas les installations malgré une baisse du prix à 40€. Et effectivement le soir quand Herr Schmidt allume sa télé et sa lumière, la consommation augmente encore un peu avec le prix, jusqu’à ce qu’il aille se coucher.

marché EPEX de l’électricité 2 octobre 2009 (cliquer pour jouer)

Le lendemain, samedi 3 octobre 2009, Herr Schmidt ne va pas travailler, il ne se lève que pour manger, ce qui crée un pic de consommation et de prix moins élevé que la veille, mais le soir il y a le foot à la télé, donc la consommation maximale à lieu vers 21h à 19 GWh. Ensuite les exploitants arrêtent les centrales à gaz, ferment les vannes des barrages, baissent un peu la puissance des centrales thermiques car demain c’est dimanche et là ça sera vraiment calme… Mais que se passe-t-il ??? La production diminue trop peu … et en deux heures les prix s’effondrent. Un peu avant minuit, les producteurs ne savent plus quoi faire de leurs megawatts et les donnent…

marché EPEX de l’électricité 3 octobre 2009 (cliquer pour jouer)

Peu de producteurs d’électricité allemands doivent avoir oublié le dimanche 4 octobre 2009. Une jolie tempête atteint toute l’Allemagne avec des vents juste à la bonne vitesse pour faire tourner les éoliennes au max de leur rendement. Mais à 3h du matin, personne ne sait que faire de leur jus. Donc il vont jusqu’à payer 500€ par MWh pour qu’on les débarrasse de ce truc qui fait monter la tension sur le réseau et va faire tout péter ! 500 €, c’est dix fois le prix “normal” de l’électricité, mais en négatif !!!

marché EPEX de l’électricité 4 octobre 2009 (cliquer pour jouer)

Tout ceci démontre un aspect très important de l’électricité mais trop souvent ignoré:

Votre prise électrique ne fournit pas de l’énergie mais de la puissance.

Ce que je veux dire, c’est que lorsque vous allumez la lumière, vous la voulez tout de suite. Et ça implique que quelque part une installation de production va devoir “faire quelque chose” pour fournir cette puissance (en Watts) au moment même où vous la consommez. Ensuite si vous laissez votre ampoule allumée et consommez de l’énergie (rappel : l’énergie est une ), la production continue au même niveau.

Les variations de prix de l’électricité n’ont pas grand chose à voir avec l’énergie, mais tout avec la puissance. Si la consommation augmente, il faut mettre en marche des installations qui étaient à l’arrêt, et si elle diminue il faut arrêter des turbines, et ces changements prennent du temps, demandent du travail et ont un prix fondamentalement plus élevé que de laisser tourner une centrale (nucléaire…) toute l’année à une puissance quasi-constante.

C’est ce qui a piégé les producteurs d’électricité dans la nuit du 3 au 4 octobre 2009, et encore plusieurs fois depuis mais dans une proportion moindre : ça leur coûtait moins cher de payer pour se débarasser de leur surproduction que d’arrêter des turbines pendant le coup de vent. Une preuve de plus que le problème des éoliennes, c’est qu’elles produisant quand elles veulent, pas quand on a besoin d’elles.

Mais alors, pourquoi les producteurs n’ont-ils pas arrêté les éoliennes ? Peut-être parce qu’ ils touchent des de l’ordre de 100€ par MWh (j’ignore le chiffre exact, si vous l’avez…) Ô surprise, la moyenne du prix négatif payé pendant les 6 heures de cata était de 100€ par MWh… Donc ils n’ont rien perdu, et ont fait payer au consommateur qui les subventionne le coût de l’exportation de leur surproduction vers les , qui la leur ont revendu quelques heures plus tard avec une marge énorme.

Je viens de changer d’avis : je suis pour les éoliennes dans l’UE, et pour que la Suisse ne s’occupe que du stockage d’énergie…

Références

" ", lesoir.be, 18 août 2010
" " sur EcoCO2, 2 septembre 2010
Jeremy van Loo “ ”, Bloomberg, 23 avril 2010
" " sur le site EPEX SPOT (ajouté le 2.9.2015)

2011, siteswap et jonglerie

Wed, 12 Jan 2011 00:00:00 +0000

En préparant comme à un article sur le nombre 2011 et avant qu’ , je suis tombé sur l’étrange propriété selon laquelle 2011 est un “mot de Lukasiewicz qui est aussi une séquence siteswap de jonglerie asynchrone valide”…

Comme je n’y ai rien compris, j’ai cherché, en commençant par la jonglerie via un vieil article de Pour la Science

\[1+2\]

. On y apprend que le grand en personne s’est intéressé au sujet de la notation des figures de jonglerie , un domaine étonnamment actif qui a abouti dans les années 1980 au “siteswap” ou “notation d’échange de position”. La jonglerie “asynchrone” est le type le plus courant, dans laquelle la main gauche et la main droite jettent chacune une balle alternativement. Une séquence est définie en notation “siteswap” par un nombre dont chaque digit correspond à un temps et indique après combien de temps la balle lancée sera relancée. Donc si ce chiffre est impair la balle sera relancée par l’autre main, s’il est pair par la même main.

“1” définit ainsi la séquence triviale dans laquelle une seule balle passe alternativement de la main gauche à la main droite.
“333” est la séquence à 3 balles que vous avez essayé au moins une fois dans votre vie. Mais comme tous les temps sont identiques, on peut noter la séquence simplement “3”. Si vous laissez tomber une balle, la séquence devient “330”, le 0 indiquant un temps mort
“44” consiste à jongler avec 2 balles avec la main droite, et deux autres avec la main gauche
“ . La voici simulée par :

Avez vous remarqué que la moyenne arithmétique des chiffres d’une séquence est un nombre entier égal au nombre de balles à utiliser ? Ceci explique pourquoi beaucoup d’entiers ne définissent pas une séquence valide.

“2011” est justement valide, mais comme la moyenne des chiffres est 1 et qu’il y a un 0, ce n’est pas une figure très acrobatique…

Le siteswap permet de décrire des jongleries existantes, mais surtout d’en découvrir de nouvelles comme vous pourrez vous en convaincre en utilisant le générateur du . Avec l’extension de la notation à plusieurs jongleurs, cet outil a permis d’innover de façon spectaculaire dans un art millénaire et bien loin des maths en apparence.

Les “mots de Lukasiewicz” c’est compliqué au point de dépasser l’objectif de ce blog. (Autrement dit, j’ai pas tout compris, mais vous pouvez essayer en consultant p. 77). En deux mots, ils permettent de décrire des arbres planaires, des structures très utilisées en analyse syntaxique ou lexicale, dans les compilateurs par exemple.

Et comme je ne parvenais pas à trouver le moindre lien entre les “mots de Lukasiewicz” et la jonglerie, j’ai posé la question à , qui a soumis la séquence . Voici sa réponse :

There’s no other relation except that they have a non-empty intersection, which A071160 gives. Quite simple. I just happened to play with both…

Bon, eh bien dans ces conditions cet article est terminé…

Reférences et liens

Peter J. Beek and Arthur Lewbel “ ", Scientific American, November, 1995, Volume 273, Number 5, pages 92-97.
Peter J. Beek etArthur Lewbel “La science de la jonglerie”, Pour la Science, Janvier 1996, No 219, pages 80-86.
“ ", Jugglers World, Winter 1993-94, pp. 34-35
Colin Wright and Andrew Lipson “ ”, Solipsys Ltd, 1996
l’ , une mine de et autres infos sur la jonglerie
Flajolet and Sedgewick “ ”, Cambridge University Press, 2009

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

Quiz "Art of Science"

Tue, 28 Dec 2010 00:00:00 +0000

dont je vous ai déjà parlé est une référence en matière d’illustrations scientifiques en tout genre. A part des myriades de photos hélas trop chères pour un modeste blog, on y trouve aussi de spectaculaires à visionner sur place.

Pour cette fin d’année, ils ont organisé un : il s’agit de reconnaître les peintres célèbres dont les oeuvres ressemblent à la douzaine de photos ci-contre.

Envoyez vos réponses à jusqu’au 14 janvier 2011. Avec un peu de chance vous gagnerez un abonnement d’une année aux de Londres.

Moi je cherche toujours les 7, 8 et 12 …

DrGoulu.com fait peau neuve

Mon, 27 Dec 2010 00:00:00 +0000

Il y a moins eu de billets sur DrGoulu ces derniers temps. J’ai plusieurs mauvaises excuses, et une bonne : j’ai réfléchi.

Comme à chaque fin d’année, je me suis dit qu’on menait des vies de fous où tout est trop rapide : on voit passer une info, si on est curieux on se documente un peu, si on est blogueur on écrit un petit article et hop on passe à autre chose. En 2010, ce blog s’est allongé de 43 articles, et je ne me souviens pas moi-même de la moitié… Alors je me suis demandé comment ralentir un peu le tempo, ou plutôt comment revenir avec un peu de recul sur des sujets abordés par le passé. Car un “ ”, c’est d’abord une sorte de journal intime, ce qui suppose qu’on le relise de temps en temps, non ?

Alors j’ai eu une idée : afficher sur la page d’accueil de DrGoulu.com non plus les N articles les plus récents, mais le plus récent, suivi de celui écrit il y a un an, puis celui rédigé il y a 2 ans et ainsi de suite sur les 5 dernières années. Avec l’algo utilisé, le contenu de la page d’accueil peut même changer entre deux publications, ce qui donne d’autant plus d’occasions de suivre l’évolution des connaissances et des idées sur les sujets abordés. Comme les commentaires restent perpétuellement ouverts sur Dr. Goulu, ce sera aussi l’occasion de relever mes nombreuses erreurs et si possible de les corriger.

D’autre part, et je ne le cache pas, c’est aussi une tentative de “rentabiliser” un peu plus certains articles sur lesquels j’ai passé pas mal de temps et qui n’ont pas eu le succès que j’espérais. Ils reviendront ainsi périodiquement en première page pour une nouvelle jeunesse.

Pour réaliser cette expérience et en préparer d’autres à venir, j’ai du changer l’hébergement du blog. L’ancien est toujours disponible (mais fermé) à . Le nouveau tourne désormais sur un serveur loué mais toujours sous WordPress, ce qui laisse beaucoup plus de liberté pour faire un site. J’en ai profité pour faire quelques changements esthétiques et d’autres destinés à faire connaitre un peu plus Dr. Goulu sur la blogosphère (Votez pour moi!)…

Je sais que tout n’est pas encore parfait, je fignole encore mais n’hésitez pas à me faire part de vos remarques et suggestions, surtout sur le concept des “articles annuels”.

Voilà, si vous lisez cet article sur la page d’accueil, vous trouverez ci-dessous les articles écrits à la fin de chacune des années passées, avec les voeux appropriés, ce qui ne m’empêchera pas, cher lecteur, de vous souhaiter une

Excellente Année 2011 !

les décorateurs, ou pourquoi j'aime toujours la programmation

Sat, 04 Dec 2010 00:00:00 +0000

Je programme des ordinateurs depuis 30 ans, et tous les 5 ans environ je me demande pourquoi je continue à aimer ça. Et à chaque fois je découvre quelque chose qui provoque un “éclair haha”, une de ces illuminations cérébrales où l’on entrevoit le Génie dans toute sa Pureté avant de retomber sur sa chaise motivé pour les 5 ans suivants.

Le dernier a été provoqué cette semaine par les “décorateurs” de Python, dont je vous parlerai plus bas.

Ma première extase informatique date donc de 1980 environ, je m’en souviens comme si c’était hier. Mon 2001 se programmait en BASIC, un langage qu’on a bien fait d’oublier. Mais une astuce (ou plutôt une horreur) sur le PET permettait de faire en sorte que le programme s’ajoute des lignes de programme à lui-même ! J’avais ainsi modifié le jeu “ ” de pour qu’il “apprenne” de nouveaux animaux de façon permanente. Un programme qui s’améliore lui-même, ça me fait encore rêver, 30 ans après…

Le second flash date de 1985, la grande époque de . Un jour j’ai vu quelque chose comme ça:

\[pascal\]

function factorielle(n: integer): integer; begin if n <= 1 then result := 1 else result := n*factorielle(n-1); end;

\[/pascal\]

Une fonction qui s’appelle elle même ! Merveilleuse , chaque fois que je te revois, je me rappelle mon émoi à notre première rencontre.

Les années 1990 sont riches en “haha"s plus rapprochés mais moins intenses pendant mes études à l’EPFL : la en LISP, le moteur d’inférence de , la en d’ADA, qui semblait à l’époque bien plus importante que la programmation orientée objet, juste entrevue. Et , précurseur de la programmation parallèle trop tôt disparu.

Un peu avant 1995, je découvre et le flash se produit lorsque je comprends que c’est un véritable langage de programmation complet… sans code ! Ou plus exactement que le langage graphique de LabView permet de programmer directement au niveau sémantique. Adieu “syntax error” ! Quel dommage que vende cette merveille si cher et l’aie blindé de brevets défendus avec vigueur : un des concepts les plus innovants en programmation reste confiné à un cercle d’initiés alors qu’il aurait pu révolutionner l’informatique.

un "programme" LabView avec blocs concurrents, boucles, tests etc.

Vers 2000, je constate qu’on m’avait menti : C++ est beaucoup plus qu’un C amélioré. C’est un grand festival de “haha” en quelques jours : les , la , l’ , la , les , le , mais surtout la (STL). Java et .NET ont des librairies de classes et fonctions à tout faire, mais C++ a une “méta-librairie”, un système qui produit du code très optimisé pour chaque opération spécifique, en utilisant notamment le concept d’ .

En 2005, je lis Andrei Alexandrescu (2001). Modern C [plus plus] design: generic programming and design patterns applied. Addison-Wesley. . Flash d’illumination : c’est génial, mais j’ai pas tout compris. Je le relis: re-flash: c’est encore plus génial que je pensais. Je le lis une troisième fois (à part “Les Robots” d’Asimov je n’ai jamais lu un livre 3 fois) : ça y’est je suis converti au “ ”, une approche révolutionnaire de la programmation autorisée par une exploitation transcendantale de la combinaison C++, STL, et #macros. Les C++istes trouveront un petit qui les convaincra à la fois de la puissance de cette approche, et de sa lourdeur d’écriture…

Et nous voici donc en 2010 où, poursuivant , je tombe sur ça:

\[python\]

@cache() def fib(n): if n < 2: return 1 return fib(n-1) + fib(n-2)

\[/python\]

Même ceux qui ne parlent pas Python reconnaîtront une fonction récursive calculant le n-ième terme de la suite de Fibonacci, mais il y a une astuce : le @cache().

Ca s’appelle un “décorateur” et en l’occurrence, le @cache() ajoute un comportement de (déjà mentionné ) à la fonction : si on appelle la fonction fib pour un n déjà calculé précédemment, le @cache() va renvoyer le résultat mémorisé avec un gain de vitesse appréciable plutôt que de recalculer la fonction, et ceci sans rien changer à la fonction elle-même!

Et bien sur, le décorateur est lui-même écrit en Python : c’est , et c’est une version simplifiée d’un avec la librairie Python. Une très variés est en train de naître (voyez par exemple les , chers collègues…), mais il me semble que les décorateurs permettent surtout de réaliser des choses ressemblant beaucoup aux “politiques” d’Alexandrescu avec une syntaxe plus simple qu’en C++. (Pythonistes, voyez )

C’est pour cela que j’aime toujours la programmation : les langages gagnent en pouvoir d’abstraction en même temps que moi, et vice-versa. Chaque fois que je programme dans un nouveau langage, tout est plus simple, plus clair et plus vite juste que dans le précédent, et, luxe suprême, je dois presser moins de touches. Les ordinateurs sont restés des esclaves qui camouflent leur stupidité derrière une vitesse stupéfiante, mais les concepteurs de langages, eux sont devenus vraiment malins. Merci , grâce à toi j’en reprends pour 5 ans.

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…

Les voyages temporels au cinéma

Sat, 23 Oct 2010 00:00:00 +0000

Il y a apparaissait la plus belle machine à voyager dans le temps du cinéma, la :

"Faut voir grand dans la vie, quitte à voyager à travers le temps au volant d’une voiture, autant en choisir une qui ait de la gueule!"

C’est l’occasion de faire une petite revue de films montrant des machines à voyager dans le temps, dans le contexte des articles précédents sur la et les .

Dans les “ ” et ses suites, le “convecteur temporel” consomme une puissance de 1.21 GigOwatt (sic…), soit une fraction de la pour faire sauter instantanément la DeLorean et ses passagers à une date pré sélectionnée.

A noter que tous les voyages dans le temps au cinéma se font par “sauts”, à une exception notable : la fameuse de 1960 et son , tirés du de 1895. Lorsque la machine se déplace dans la son occupant voit le temps défiler en accéléré où à rebours à l’extérieur de son engin, et la stoppe à la date choisie. Voyez ou revoyez cette magnifique séquence:

Le de [La Planète des Singes, version 1968](https://La Planète des singes (film, 1968).wikipedia.org/wiki/) effectue aussi un voyage continu et sans retour vers l’avenir, ce qui ne pose aucun problème théorique et n’est donc pas un vrai voyage dans le temps.

Par contre, l’excellent “[Contact](https://Contact (film, 1997).wikipedia.org/wiki/)” devrait à mon sens être considéré comme un voyage dans le temps, car la capsule occupée par Jodie Foster traverse un “trou de ver” où s’écoulent quelques heures, puis elle revient exactement à l’emplacement et au moment du départ de sorte que les observateurs ne s’aperçoivent de rien, au point de contester la réalité du voyage. De plus la machine est très belle :

Dans plusieurs films, la machine existe mais n’est hélas pas montrée. Ainsi dans les on voit un terrible robot du futur apparaître dans un festival d’effets pyrotechniques, mais on ignore pourquoi il doit revêtir la peau du gouverneur de Californie pour voyager dans le temps…

L’ ne s’étend pas non plus sur la machine proprement dite, et c’est le seul reproche que je ferai à ce film génial, car l’un des seuls représentant un “univers bloc” avec (sans machine) et (machine ressemblant à un chaudron de fromager vu le budget du film, en attendant le ). Sans dévoiler la chute de ces excellents films, disons simplement que ce sont les seuls dans lesquels le voyageur ne peut absolument pas modifier le cours des choses, contrairement à tous les autres films dans lesquels les interventions des voyageurs dans le passé influent sur l’avenir, le plus souvent en créant des “univers parallèles” ou des “bifurcations de l’espace-temps”.

Par exemple, je vies de voir (merci Stefano), film intéressant qui débute par la découverte du cadavre d’un voyageur temporel avant que le voyage n’ait lieu. On y voit cependant un prototype de machine envoyer une pomme 4 secondes dans le passé. La pomme apparaît donc “à double” à quelques centimètres de son point de départ avant que l’opérateur n’appuie sur le bouton lançant l’expérience, et lorsqu’il le fait elle disparaît de son point de départ. Mais qu’arriverait-il s’il n’appuyait pas sur le bouton une fois la pomme apparue ? Et bien dans ce cas c’est la pomme voyageuse qui disparaît au moment où il aurait du le faire. Appuyer sur le bouton, ou ne pas appuyer, ce choix binaire crée deux futurs possibles. Simple, non ?

D’ailleurs, il n’y a pas forcément besoin d’envoyer physiquement un voyageur dans le temps pour créer un paradoxe, la transmission d’information suffit. Ainsi dans “ ” et “ ”, des machines permettent de voir ce qui va se produire dans l’avenir, et évidemment d’agir pour infléchir ce futur. Dans “ ”, le fonctionnement de la machine est même décrit comme “optique”, consistant à observer “des rayons lumineux ayant dépassé la courbure de l’univers”… Inutile de dire que la physique n’est pas le point fort du film.

D’ailleurs, parmi les , seule une petite moitié fait intervenir une technologie de science-fiction. Beaucoup de films sont plutôt basés sur le magique ou le fantastique, comme

”, où deux personnages vivant à quelques années de différences s’échangent des messages à travers une boîte aux lettres
“ ”, où le héros reçoit le journal du lendemain, sans explication
“ ”, où des mutants voient les crimes qui auront lieu dans un futur proche grâce à un don parapsychologique
la “tempête électromagnétique” de ou la version de par exemple.
la potion magique des “ ” ou la baguette d’ “
le pouvoir psychique mystérieux comme dans “ ”
”, où le héros condamné à revivre sans cesse la même journée par une force surnaturelle
, où l’héroïne vit inexplicablement les jours d’une semaine dans le désordre
etc.

A quand un film basé sur une machine à voyager dans le temps “moderne” comme par exemple ? Lucas, Spielberg, Cronenberg, Zemeckis, can you read me ?

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

Solar machins

Thu, 30 Sep 2010 00:00:00 +0000

Après le tour du monde de et les premiers vols de qui prépare le sien, voilà que lève l’ancre pour boucler la première circumnavigation à l’énergie solaire. 20 ans après , les Suisses semblent toujours aussi passionnés de véhicules solaires jusqu’à imaginer un , tandis que d’autres se lancent dans le ! Désormais, si vous voulez vous aussi promouvoir l’énergie solaire en vous promenant dans un véhicule original, il ne reste que SolarTrottinette…

Je me demande si ces projets permettent réellement de faire avancer le . Est-ce que ces engins préfigurent vraiment les véhicules de nos petits enfants ? J’ai des doutes…

La "Jamais Contente", première voiture ayant atteint 100 km/h, en 1899. Elle était électrique, déjà …

D’abord, une évidence parfois oubliée : un véhicule “solaire” est en fait un véhicule à propulsion électrique dont la batterie est rechargée par des panneaux solaires. La propulsion électrique, on sait faire depuis assez longtemps, et ces dernières années ont permis de disposer des et des batteries à hautes performances nécessaires.

Au niveau des véhicules il n’y a pas de conception fondamentalement nouvelle : l’avion a deux ailes et des hélices, la voiture à des roues et le bateau a des coques. C’est la faible puissance des cellules photovoltaïques qui conditionne la construction de ces engins : il faut de grandes surfaces et une extrême légèreté car le but essentiel est d’avancer en utilisant un minimum de puissance.

Ainsi, Solar Taxi ne consomme que 8 kWh/100 km en moyenne, soit l’équivalent de 0.8 l/100km. C’est donc une “voiture” plus proche de la classe “Urban Concept” de l’ que de la .

Solar Impulse en vol

Sur le site de Solar Impulse, on trouve remarquablement honnête :

Avec 200 m2 de cellules photovoltaïques et 12 % de rendement total de la chaîne de propulsion, la puissance moyenne fournie par les moteurs de l’avion n’atteint plus que 8 CV ou 6 KW.. C’est à peu de chose près ce dont disposaient les frères Wright en 1903 lorsqu’ils ont réalisé le premier vol motorisé.

Si Solar Impulse peut envisager un tour du monde alors que les frères Wright ne volèrent que quelques centaines de mètres, c’est grâce au progrès de l’aéronautique qui permettent de réaliser aujourd’hui un moto planeur aux performances étonnantes plus que grâce au solaire. En effet, si au lieu d’embarquer 400 kg de batteries, un “Petrol Impulse” équivalent chargeait 400 kg de kérosène, il pourrait voler environ 1000 heures avec des moteurs de même puissance (et chauffer l’équipage et ses repas en prime…), donc également boucler un tour du monde sans escale.

"Planet Solar" au large de Monaco

Le projet que je trouve le plus incompréhensible est celui de Planet Solar. Quelle drôle d’idée de construire un bateau solaire, alors qu’on fait déjà des à l’énergie renouvelable depuis presque 500 ans ! Des voiliers en bois ont transporté des centaines d’hommes et des tonnes de marchandises dans les eaux dangereuses des mers du sud pratiquement sans prévisions météo. Comment peut-on considérer comme un progrès de faire un tour du monde par les canaux de Panama et de Suez sur un bateau léger dont toute la surface est occupée par des panneaux ? Où est donc l’innovation dans ce projet ?

Pourtant il existe des idées innovantes pour la navigation, comme , ou soulever un bateau hors de l’eau .

L’Hydroptère : près de 100 km/h à la voile… Ca c’est de l’innovation!

Même si je reconnais volontiers la performance technique de réaliser des véhicules consommant très peu d’énergie et que je souhaite plein succès aux équipes dans leurs projets, j’ai de la peine à partager des “rêves” basés sur de vieilles idées additionnées de rationnement de l’énergie. Un vrai rêve pour moi, ce serait plutôt d aller et , …

Ikaros, la voile solaire japonaise lancée en juin

Sculptures et science

Thu, 16 Sep 2010 00:00:00 +0000

Art et sciences peuvent faire bon ménage, comme le montrent trois sculpteurs repérés sur le web ces derniers temps.

est une artiste américaine qui produit de nombreux objets directement inspirés d’objets , ou . Il utilise l’ en métal ou en , ce qui lui permet de vendre ses œuvres à des prix très abordables. Mais je crois que je vais craquer plutôt pour un cristal gravé au laser comme celui-ci, qui représente le champ magnétique terrestre :

"Geodynamo" en cristal, de Bathsheba

A noter aussi ses “ ” dont on peut télécharger les modèles 3D.

Dans un autre style, Francis Tabary est un illusionniste français qui réalise d’étonnantes “ ” comme celle-ci:

"Trident" en aluminium éclairé par des leds, de Francis Tabary

Cest la photo d’un objet bien réel, vous pouvez le mettre dans votre salon, mais peut-être qu’il faut le regarder sous un certain angle pour que l’impossibilité apparaisse dans toute sa splendeur…

Dans cette autre oeuvre, il faut que l’éclairage soit bien dirigé et qu’il n’y ait pas de courant d’air, mais le résultat est saisissant :

Enfin, , qui fait des choses très colorées en bois, dont le lien avec la science ne saute pas forcément aux yeux :

"Warm Winter" de Nathalie Miebach

Son idée est de représenter des données numériques par des perles de couleur et des vecteurs matérialisés par des bâtonnets. Dans la sculpture ci-dessus, elle a pris les données météo mesurées pendant un mois par les bouées de Herring Cove, dans le golfe du Maine. Il y a les températures de l’air, du sol et de l’eau, la direction et la vitesse du vent ainsi que les marées et la phase de la Lune.

Ca change des plots x-y, et je trouve que Nathalie arrive bien à traduire à la fois le rythme et le chaos de la nature dans son œuvre. Il faut aller jusqu’à New-York pour voir ses œuvres, pour l’instant.

Namibie

Sat, 28 Aug 2010 00:00:00 +0000

La science c’est bien, mais les vacances aussi. Les deux n’étant pas incompatibles, voici quelques découvertes de la famille Goulu lors de notre récent voyage dans un pays encore plus surprenant que nous ne l’imaginions.

Météorite

Ayant renoncé à visiter l’an passé, nous avons fait un petit détour pour voir la cette fois-ci. Un bloc de métal de 60 tonnes n’a rien de très excitant de nos jours, mais si l’on pense qu’il est tombé du ciel il y a moins de 80'000 ans, qu’il ne s’est planté que de quelques mètres dans le sol sans y faire le moindre cratère et que c’est à la fois la plus grande météorite connue et le plus gros bloc de fer métallique présent à la surface de la terre avant l’invention du haut fourneau, ça devient un objet exceptionnel.

Enfin une photo ou on voir le Dr. Goulu, mais c’est juste pour donner l’échelle. La météorite de Hoba est 600x plus massive que lui. Photo de Julia G.

Plus exactement, cette météorite est une composée de 84% de fer et 16% de nickel et produite . Elle est très compacte, et sa forme de soucoupe volante du paléolithique lui a probablement permis de ricocher sur l’atmosphère en perdant de la vitesse avant d’y entrer sans fondre et de se poser délicatement sur un terrain meuble qui a absorbé le choc.

Botanique

est une plante poussant uniquement en Angola et en certains endroits du désert du Namib, notamment dans deux plaines que la Namibie se prépare à . Laura a bien fait de nous encourager à parcourir 50 km de piste depuis Swakopmund pour les visiter : sur quelques hectares, seules des Welwitchia poussent, espacées de quelques dizaines de mètres, soit une densité énorme pour ces plantes rares, et fort étranges. D’abord, même si elles “ressemblent à un tas d’ordures” en trainant lamentablement leur deux uniques et grandes feuilles au sol et ne dépassent pas quelques centimètres de haut, ce sont des arbres comme en témoigne le bout de bois qui leur sert de tronc. Ce sont des , voisins des conifères comme l’indiquent leurs organes reproducteurs qui ressemblent furieusement à de petites pommes de pin.

Laura et la Welwitschia (photo sur flickr)

Welwitchia n’a absolument pas besoin de précipitations, ses racines peuvent aller chercher eau et nourriture jusqu’à 30m de profondeur dans le sable. D’après la croissance très lente de la plante, on estime qu’elles vivent 1000, voire 2000 ans, donc nous nous sommes promenés dans une forêt millénaire au beau milieu d’un des endroits les plus arides du monde… Apparemment il est à condition de ne jamais penser à les arroser. La plante idéale pour moi…

Hoodia

(paragraphe ajouté le 29.8, quand j’y ai repensé.) Il y a quelques années, on entendait beaucoup parler de , un cactus poussant dans les déserts d’Afrique australe, et dont nous avons vu un seul exemplaire en Namibie. En mangeant un peu de sa chair, les bochimans coupaient toute sensation de faim pendant plusieurs heures, voire un jour. L’industrie médicale occidentale, alléchée par le juteux marché de la lute contre l’obésité, s’est empressée d’étudier la plante, d’identifier la molécule coupe-faim P57, de tenter de la synthétiser puis de se rabattre sur la culture du Hoodia, espère care et protégée, après avoir été obligée de payer un redevance aux San.

Ce que nous avons appris en Namibie, c’est que les plantes cultivées ne couperaient pas la faim, ce qui correspond à l’info de la Wikipedia en français, selon laquelle seule la plante fraiche aurait un effet alors que les préparations de plante en poudre n’en auraient pas. La est plus sceptique encore, arguant qu’aucune preuve scientifique de l’efficacité de Hoodia n’a été publiée jusqu’ici.

Voilà pourquoi après un buzz planétaire, on ne trouve des préparations de Hoodia que sur des sites spécialisés en médicaments miraculeux, dont le prix est inversement proportionnel à l’efficacité.

Sossusvlei

Une image valant mille mots, voici Sossusvlei vu de l’espace:

largeur de l’image : env. 100 km. Cliquer pour y accéder dans Google Maps.

Ca a l’air d’une petite vallée creusée par une rivière partant du centre et s’écoulant vers la droite, mais c’est l’inverse. Sossusvlei, c’est l’endroit improbable ou la rivière Tsauchab renonce à rejoindre la mer après 40 km de vallée creusée dans les dunes du Namib, et s’évapore dans de multiples petits lacs. Du moins quand l’eau arrive jusque là, ce qui est arrivé la dernière fois en 2006. Sinon, les sels minéraux qui se déposent au fond des lacs forment des plaques d’un blanc éblouissant. Mais la vallée subsiste et les vents forment sur ses flancs des de surcroît.

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

Al-Khawarizmismes

Mon, 12 Jul 2010 00:00:00 +0000

statue d’Al-Khawarizmi en Ousbekistan, par Heathen Dawn sur Flickr

Dans les années 800, le mathématicien perse introduit le zéro (indien) dans les chiffres arabes, décrit comment résoudre les équations du second degré, et propose de résoudre certains problèmes mathématiques en répétant une séquence d’opérations jusqu’à ce qu’un “critère d’arrêt” soit satisfait. Au XIIème siècle, les moines latins nomment “algorismus” cette méthode d’Al Khuwarizmi, qui devient “algorithme” en français en 1554.

Pour cette idée fondamentale des mathématiques et indispensable en informatique, Al-Khwarizmi a reçu à titre posthume un , et environ commises par des ignares qui mettent un y grec à la place d’un ī persan…

Après que des fous aient passé leur vie à calculer à la main des ou des , c’est évidemment l’arrivée des ordinateurs qui a donné à l’algorithmique son importance actuelle. Aujourd’hui, vous utilisez des algorithmes tous les jours, sans le savoir. Par exemple lorsque vous cliquez sur le titre d’une colonne sur votre ordinateur, et que les lignes sont . Ou lorsque vous . A chaque fois que vous téléphonez ou utilisez votre carte de crédit, vous utilisez des algorithmes de cryptographie qui étaient de la science-fiction il y a 50 ans.

Bon, ça c’était l’introduction. En fait cet article est motivé par la coïncidence de trois événements survenus la semaine passée :

Mes collègues ont (enfin) réussi à faire fonctionner un algo que j’avais pondu pour optimiser les mouvements d’une machine. Un algo assez simple (optimisation , évidemment…), bien testé, mais pas suffisamment documenté, donc pas bien utilisé, donc inspirant une certaine méfiance… Mais là ça marche! Vidéo bientôt.
La découverte de l’existence du attribué tous les 4 ans aux auteurs d’un logiciel de calcul numérique particulièrement efficace, dont certains que je connaissais depuis peu ( et ) et d’autres à découvrir ( )
Enfin, sur les , un lien vers la page d’un chercheur listant par ses collègues et lui. Il y en a 32, assez pour évaluer vos connaissances en la matière ou les rafraîchir, et apprendre éventuellement des choses:

l’ trouve le chemin “le plus court ou presque” entre deux nœuds d’ un graphe. Il est et dans les jeux vidéo pour les déplacements des personnages par “intelligence artificielle”
peut dans certains cas trouver un chemin meilleur qu’A*, mais nécessite plus de calculs.
La est la technique que les enfants utilisent pour chercher un mot dans le dictionnaire : on l’ouvre à la moitié, puis à la moitié de la moitié où se trouve le mot et ainsi de suite jusqu’à trouver la bonne page.
“Branch and bound” : est une méthode générique d’ permettant d’éviter d’évaluer toutes les possibilités.
L’ est un truc de matheux datant de 1976, qui généralise à la fois le plus ancien algorithme connu, (l’ ) et celui de l’ (connue des Chinois déjà 1700 ans plus tôt…)
La omniprésente dans nos fichiers informatiques. Il existe de nombreux algorithmes spécifiques, parmi lesquels la me parait particulièrement géniale.
L’ permet à deux personnes qui ne se connaissent pas d’échanger des informations confidentielles sur un canal non sécurisé. Indispensable en télécommunications.
L’ détermine le chemin le plus court entre deux nœuds d’un graphe, sous certaines contraintes expliquées dans encore.
Les permettent d’approximer des dérivées, comme dans la formule f’(x) = (f(x+h) - f(x-h)) / 2h. (Je les utilise tous les jours, mais est-ce vraiment des algorithmes ?)
La est une méthode d’optimisation sous contrainte. Elle permet d’obtenir une solution optimale à partir des solutions optimales de sous-problèmes. Curieusement, en 1976, on a montré que les algorithmes de programmation dynamique sont équivalents à ceux de recherche d’un chemin optimal dans un graphe…
L’ pour déterminer le plus grand diviseur commun (PGCD) de deux entiers est le plus ancien algorithme connu. Il est paru dans les “Eléments” d’Euclide autour de 300 av J.C et ne nécessite pas de factorisation des nombres.
L’ est très utilisé en traitement d’images.
La (FFT) est extrêmement utilisée en traitement du signal, et plein d’autres domaines, jusque dans .
La est l’algorithme le plus connu pour obtenir le minimum d’une fonction à plusieurs variables.
Les permettent de manipuler plus facilement de grosses données en les réduisant à des empreintes. de manière spectaculairement efficace. Mais ici aussi, j’hésiterais à parler d’algorithme pour une “simple” fonction…
Le est une structure de données exploitée dans beaucoup d’algorithmes informatiques très efficaces comme le . ( Il faut absolument que je trouve le temps d’étudier le “ ”, une structure de données “miraculeuse” découverte en 2000 )
L’ permet de multiplier 2 (grands) nombres plus vite qu’avec la méthode que vous avez apprise à l’école.
L’ détermine des vecteurs de base “presque” orthogonaux à partir d’un grand nombre de vecteurs. Il est utilisé en cryptographie.
l’ permet de résoudre le
Le permet de réarranger rapidement une liste dans un ordre spécifique
La permet de trouver une approximation des zéros d’une fonction, des solutions d’une équation à plusieurs variables, ou les minima/maxima.
est une technique d’“apprentissage renforcé”
le est la meilleure méthode de factorisation d’un nombre, à part l’ qui est à peine meilleur mais beaucoup plus compliqué. Si vous voulez casser une clé RSA, c’est ce qu’il vous faut, en plus de beaucoup de gros ordinateurs…
, pour “RANdom SAmple Consensus” est un algorithme d’ajustement de paramètres à des données qui ignore les données “visiblement complètement fausses”
RSA, pour , est le génial algorithme de cryptographie a clé révélée utilisé dans la plupart des systèmes de sécurité actuels : carte bancaire, commerce électronique etc.
l’ effectue des multiplications de grands entiers en utilisant la FFT. Sacrés mathématiciens…
l’ permet de résoudre les problèmes dits de , dans lesquels on cherche à optimiser la valeurs d’une fonction de plusieurs variables devant satisfaire des contraintes d’inégalités.
La permet de factoriser des matrices rectangulaires, donc de résoudre des systèmes linéaires surdéterminés (avec plus d’équations que d’inconnues). Elle est utilisée dans de nombreux domaines, de la robotique aux prévisions météo.
Résoudre des systèmes d’équations linéaires par ou est l’une des opérations les plus communes en analyse numérique, utilisée dans pratiquement tous les domaines de l’ingénierie.
les “tenseurs de structure” ( en anglais) sont très utilisées en traitement d’image : ils permettent de quantifier l’appartenance d’un pixel à une région homogène. Méritent-ils de figurer dans les algorithmes ? la question est ouverte.
est une structure de données permettant de partitionner des données dans des ensembles disjoints, et de trouver rapidement à quel ensemble appartient une donnée ainsi que de réunir rapidement des ensembles.
L’ , une permettant de corriger les erreurs de transmission en télécommunication. Il est bien caché dans vos téléphones portables, mais il est là.

Connaissez-vous d’autres algorithmes dignes de figurer dans la liste ? les commentaires sont là pour les proposer.

Combien d'Helium ?

Sun, 04 Jul 2010 00:00:00 +0000

décharge dans un tube d’hélium. crédit Pslawinski, Wikipedia

L’hélium est le 2ème élément le plus abondant dans l’Univers. 7% de tous les atomes sont de l’He4 essentiellement produit pendant la . Ils représentent 25% de la masse totale de la matière puisqu’ils sont plus 4x plus lourds que l’Hydrogène, qui constitue 92% des atomes. La même proportion se retrouve dans le Soleil, qui n’a produit qu’environ 1% d’Helium de plus en 4.6 milliards d’années de . C’est d’ailleurs dans le spectre du Soleil que l’hélium a été détecté en 1868 seulement , d’où son nom.

Car sur Terre le gaz qui gonfle les ballons de baudruche de vos enfants et les fait rigoler lorsque vous en inhalez pour est beaucoup plus rare. Il ne compose que 5.2 de l’atmosphère, et surtout à très haute altitude puisqu’il est plus léger que l’air. Dans la croute terrestre, ce n’est que le 72ème élément par ordre d’abondance : elle n’en contient que 0.008 ppm, trois fois moins que d’or par exemple.

Je pensais naïvement qu’on obtenait l’hélium par , et ça a effectivement été fait en 1898, mais Harry m’a raconté la vraie et intéressante histoire de la production industrielle de l’hélium.

Denver, USA, 1903. Des prospecteurs étatsuniens cherchent du gaz naturel et en trouvent, mais avec un léger défaut : il ne brule pas. Après analyse, on découvre que ce gisement contient beaucoup d’azote qui empêchait les 15% de méthane de s’enflammer, et 1.84% d’hélium que l’on peut extraire par liquéfaction du gaz. En quelques années, les USA produisent ainsi 5'700 m³ d’hélium, alors qu’il n’y en avait que 100 l en stock dans les labos du reste de la planète. A l’époque des dirigeables, l’hélium est un produit stratégique et les USA créent en 1925 la chargée de le stocker pour les besoins civils et militaires du pays.

Dès 1930 l’entreprise conçoit ses fameux dirigeables pour être gonflés à l’hélium, mais n’en obtient pas des USA et doit se résoudre à utiliser de l’hydrogène. Sans le nazisme, le aurait été ininflammable et les dirigeables n’auraient peut-être jamais disparu du ciel au profit des avions…

Encore qu’il ne soit pas sur que nous eussions* suffisamment d’hélium pour autant de dirigeables, et encore moins pour les nombreuses expériences de physique nécessitant de l’hélium liquide à l’avenir. Les gisements de gaz riches en hélium s’épuisent les uns après les autres, en commençant par ceux des USA. On extrait aujourd’hui l’hélium de gisements de gaz en contenant moins de 1%, ce qui le renchérit nettement. Mais surtout, on en extrait beaucoup plus que la Terre n’en produit.

Car l’hélium terrestre est produit en continu par la désintégration naturelle de l’uranium sous nos pieds ( il y en a 0.91 ppm dans la croûte terrestre, 300x plus que d’or …). Le réacteur nucléaire sur lequel nous vivons produit ainsi environ 3000 tonnes d’hélium, soit 17 millions de m³ de gaz environ par an, dont une très large part ne se retrouve pas piégée dans le gaz naturel mais s’échappe discrètement de toute la surface du globe vers la haute atmosphère, où elle se perd dans l’espace. Or l’industrie gazière fournit plus de 200 millions de m³ d’hélium chaque année.

L’hélium est donc une ressource renouvelable, mais nettement surexploitée. L’économie de l’hélium est tout un sous-produit de l’industrie gazière. Quand il n’y aura plus de gaz naturel (dans 60 ans à un siècle), les deux gaz les plus abondants de l’univers deviendront beaucoup plus rares et chers sur Terre.

Note *: et de imparfaits du subjonctif ;-)

Sources:

sur la Wikipédia
sur imaginascience
, communiqué Air Liquide du 6 mai 2010

La reconnaissance vocale est morte : pet à son âme.

Sat, 26 Jun 2010 00:00:00 +0000

D’après “2001 l’Odyssée de l’Espace”, nos ordinateurs devraient comprendre notre voix depuis 9 ans. Depuis 1997, on trouve des logiciels de reconnaissance vocale pour PC, et depuis peu nos téléphones disposent de cette fonction. Mais on ne l’utilise pas. Je ne connais personne qui dicte ses e-mails, et vous ?

Comme tous les geeks j’ai essayé de temps en temps, parfois passé une heure à lire des textes d’apprentissage de la voix la plus monocorde possible à la nouvelle version d’un soft, et puis abandonné devant ses piètres performances. Ca ne marche pas, ou pas assez bien.

Robert Portner analyse cet échec dans “ ”, titre subtilement traduit en français dans le présent article.

Le problème, c’est qu’après une phase de progrès rapides à la fin du siècle passé, le plafonne à 10% depuis 2001 , soit environ le triple du taux d’erreur d’un être humain. Et encore, c’est pour l’anglais “standard”. Le taux d’erreur est bien plus élevé pour d’autres langues, et catastrophique pour une conversation entre supporters de foot à la sortie du match.

Source: National Institute of Standards and Technology Benchmark Test History (1)

Pourtant dans les années 1990, des systèmes très fiables avaient été mis au point pour distinguer quelques mots bien choisis dans des cockpits d’avion ou des chiffres au téléphone, et on s’était légitimement attendus à ce que la Loi de Moore permette de traiter rapidement le langage naturel. Et effectivement, aujourd’hui on sait bien reconnaitre des mots isolés. On sait à peu près éliminer les absurdités non conformes à la grammaire dans des phrases simples comme “le chat ment je la sous rit.” Mais pour distinguer entre “le chas mange la souris”, “le chat mange là, sous l’riz” et “le chaman gela, sourit” et , il faut comprendre le sens de la phrase, voire le contexte dans lequel elle est prononcée…

Si l’ordinateur doit connaitre la différence entre un quadrupède carnivore et le trou d’une aiguille pour traiter une phrase triviale, on imagine que ce n’est pas demain qu’on dictera des contrats* ou des rapports à une machine. De gros projets ont été lancés par des poids lourds de l’informatique pour tenter de modéliser la connaissance humaine. Par exemple le projet MindNet de Microsoft a analysé des millions de pages de textes existants pour construire un graphe sémantique gigantesque, duquel il ressort effectivement que dans une phrase comportant “chat” et “souris”, . Un tel graphe peut certainement être utile en car on dispose d’un texte de départ, mais pour la reconnaissance vocale il faudrait étendre le graphe à la structure des phrases utilisées en conversation courante, qui peut être bien distincte du langage écrit. Et pour faire ça automatiquement, il faudrait la reconnaissance vocale…

Comme le note Portner, on pensait au début que la reconnaissance vocale était un premiers pas vers l’intelligence artificielle. Aujourd’hui de nombreux chercheurs estiment que l’intelligence artificielle est indispensable pour atteindre une reconnaissance vocale de qualité acceptable . Les gros projets de recherche ont été abandonnés les uns après les autres, bloqués devant le mur si bien décrit par les sur l’intelligence artificielle comme:

“Une année de travail sur l’intelligence artificielle est suffisante pour vous faire croire en Dieu”

Le nombre de recherches sur “reconnaissance vocale” ou “ ” sur Google baisse régulièrement depuis 2001. Comme aucune idée fondamentalement nouvelle ne vient relancer la recherche, la reconnaissance vocale est morte, en toute discrétion.

Note* : me rappelle l’histoire de la secrétaire d’un célèbre ingénieur de la génération disctaphone qui avait commandé “310 mètres d’isolation entre 2 étages” au lieu de “3 centimètres” . Ca c’est avec les 2% d’erreurs de transcription humaines…

Références:

Microsoft Research :
Janet M. Baker et al. " ", IEEE Signal Processing Magazine \[75\]MAY 2009

Icosien, le nouveau jeu de Neamar

Thu, 24 Jun 2010 00:00:00 +0000

Il l’avait annoncé, il l’a fait : Neamar a ajouté un nouveau jeu à sa : . Et c’est un excellent jeu. En réalité il y a même deux jeux pour le prix d’un seul:

Dans les 10 premiers tableaux, il s’agit de reproduire le motif gris d’un seul mouvement de souris, sans repasser deux fois sur le même trait (mais les croisements de fil sont autorisés). En termes techniques, il s’agit de vérifier que ces tableaux sont des . Pas trop difficile une fois qu’on a trouvé le truc.
Dans les 10 tableaux suivants, il faut passer une et une seule fois par chaque noeud, en utilisant uniquement les traits disponibles (mais on n’est pas obligé de passer sur tous les traits). Pour les matheux, il s’agit de trouver des . Là, la difficulté passe de “petit casse-tête sympa” à “horrible arrache neurones énervant”…

J’en suis là. C’est dur. Regarder la soluce de Neamar serait déshonorant. A l’aide Python !

De plus, je décerne à Icosien le titre envié de “plus beau jeu de graphes du web” pour deux raisons:

Le design de Licoti ( ) est vraiment réussi. Bravo !
L’interface utilisateur est tout simplement géniale. Quand Neamar avait pondu un , je n’avais pas compris à quel point son système est simple et efficace. Je réalise maintenant que sans ça, ce beau jeu aurait été injouable.

Enfin, mentionnons qu’Icosien peut être instructif. “Peut” car on n’est pas obligé de connaitre la théorie des graphes pour y jouer, mais qu’y jouer peut inciter à la lecture des nombreuses informations figurant sur la page du jeu, et suivre les liens conduit vers pleins d’infos intéressantes.

A voir aussi:

le “ ” (spoiler alert ! cetta page contient la solution de certains tableaux, dont le 19, argh! )
le en Action Script 3
la version 1857 de l’ “ ” par Hamilton himself, en vrai bois d’arbre
“ ” sur MathWorld

Cartes de touristicité

Tue, 22 Jun 2010 00:00:00 +0000

C’est l’été! Bientôt vous irez vous reposer dans un petit coin tranquille et isolé où vous retrouverez des milliers de congénères estivants… Mais où donc aller l’année prochaine pour être vraiment loin de tout ?

a eu l’idée d’utiliser les millions de photos publiées sur pour réaliser des révélant les endroits du monde les plus photographiés, et, par opposition, les moins fréquentés.

Carte de touristicité. Cliquer pour la consulter dans Google Maps

Les villes ayant tendance à être plus photographiées que les déserts, Ahti a eu l’idée de diviser le nombre de photos prises dans une région donnée par la population locale pour mettre mieux en évidence les zones intéressantes, mais très peu fréquentées. Sur sa “carte des coins perdus” on devine par exemple la “ ” , une route de 1400 km à travers le désert australien, fréquentée par une dizaine de personnes par jour …

Carte des coins perdus. Cliquer pour la consulter dans Google Maps

Ces deux cartes sont aussi disponibles sur Google Earth, mais elles sont assez grossières, au point d’être inutilisables en Europe par exemple. Peut-être qu’en touillant un peu le on devrait pouvoir augmenter la résolution localement …

Eric Fisher a d’ailleurs utilisé une technique similaire à l’échelle des grandes villes du monde pour réaliser des et esthétiques. Pour sa nouvelle série “ ”, Fisher a utilisé les données sur le domicile des photographes enregistrés dans Flickr pour distinguer subtilement distingué * les photos prises par les habitants locaux de celles des touristes, et les a repérées par des couleurs différentes.

Le Paris des touristes en rouge, celui des parisiens en bleu.

Grâce aux montagnes d’informations collectées par les réseaux sociaux, vous aurez peut-être moins l’air d’un mouton lors de vos prochains voyages

Source :

Note* : comme me l’a fait remarquer kelux dans

Optimisation de la Joconde

Mon, 14 Jun 2010 00:00:00 +0000

Voici enfin l’occasion de consacrer un article marrant au célèbre mais barbant “ ”. J’ai réalisé une applet en processing qui dessine Mona Lisa avec une seule ligne brisée zig-zaguant entre 100'000 points sans jamais s’entrecouper. De plus la ligne n’a ni début ni fin, elle forme un cycle. Autrement dit, on peut dessiner la Joconde comme un cercle déformé, sans lever le crayon… Voici ce que ça donne ( c’est publié aussi :

\[processing\]

TSPart.pde

\[/processing\]

Le dessin a initialement été produit par , un prof de maths allemand qui étudie l’ “Opt Art”, l’utilisation de techniques d’optimisation dans l’art. La est assez simple:

on prend une image en “niveaux de gris”
on dispose un grand nombre N de points sur l’image, resserrés dans les zones sombres, plus espacés dans les zones claires. a eu l’idée d’utiliser l’algorithme “ ” qui fait ça de manière remarquable.
Ensuite, il suffit de résoudre le problème du voyageur de commerce à N villes pour obtenir le circuit le plus court entre les N points, donc sans intersection.

Quand vous lisez “il suffit de..” , il faut vous méfier. C’est souvent sous cette formule lapidaire qu’on cache l’os. En réalité, le problème du voyageur de commerce (“Travelling Salesman Problem” en anglais, TSP dans la suite) est un problème “NP-complet”, un de ceux qui nécessite un nombre “non polynomial” d’opérations pour sa résolution, “non polynomial” étant un euphémisme. En l’occurence, il faut en principe mesurer la longueur des N! (N …) possibles passant par les N points pour déterminer lequel est le plus court. Au delà de N=20, on oublie.

Mais le TSP a un intérêt certain pour beaucoup d’applications pratiques dans lesquelles N est bien plus grand, ce qui justifie la recherche d’algorithmes efficaces mêmes s’ils ne fournissent pas la solution absolument optimale. Le site est une mine d’exemples et d’infos sur les progrès de la résolution du TSP. On y trouve également , un solveur de TSP open source très performant basé sur la . Il détient le record du plus gros TSP résolu, pour N=85'500 calculé en 135 années de CPU, mais résout des problèmes raisonnables en un temps qui l’est aussi. J’ai eu l’occasion de m’en servir pour optimiser le parcours d’une perceuse de circuits imprimés où N valait autour de 1000: quelques minutes de calcul permettent d’économiser des secondes de travail par circuit. Il existe d’ailleurs un pour résoudre vos (pas trop gros) problèmes de TSP.

Pour revenir à la Joconde, elle fait l’objet d’un petit car il n’est pas sur que le chemin affiché dans l’image soit le plus court possible entre les 100'000 points définis par R. Bosch. Ce chemin, calculé par Yuichi Nagata avec Concorde a une longueur de 5'757'191 unités, alors qu’on a pu déterminer que le chemin ne peut pas être plus court que 5'757'044 unités. Il est donc possible qu’il existe un chemin encore plus court de 0.0026% ! Tout ce qu’il vous faut pour le trouver, c’est le fichier , et touiller un peu le code de Concorde ou de son concurrent . Ah, et un superordinateur peut être utile aussi. Si vous trouvez le chemin le plus court, vous gagnerez la somme mirobolante de $100 !

edit du 20/9/13 : l’applet utilise maintenant Processing.js, mais le chargement des données est très lent…

Références:

Robert Bosch, “ ", Math Horizons, February 2006, pages 6–9.
Adrian Secord, “ ”, 2002, Proceedings of 2nd , Annecy, p 37-43

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.

Dopez votre vélo !

Mon, 07 Jun 2010 00:00:00 +0000

Pourriez-vous remporter le Tour de France avec un vélo “amélioré” par rapport à ceux des autres concurrents ? Que diriez-vous d’un petit moteur électrique caché dans le cadre ?

Un cycliste amateur peut développer pendant quelques heures une puissance moyenne de 150 watts, un pro autour de 190 watts. Différence : 40 watts. Pas de problème pour le moteur, nos amis modélistes disposent de pour leurs engins volants. Pour la batterie, c’est plus compliqué en raison du volume réduit à l’intérieur du cadre. On dispose d’environ 0.25 l si on utilise qu’un seul tube rond de 25 mm, et de près d'1 litre si on remplit un cadre profilé dans les règles de l’Union Cycliste Internationale (UCI) , ce qui permet de disposer des batteries lithium-ion d’une capacité de 100 à 400 Wattheures.

le "Lithium Vivi RX-10S" de Matsushita, avec une batterie de 400 Wh/l qu’on pourrait presque loger dans le cadre …

Donc oui, une assistance électrique discrète peut vous propulser au niveau des pros du peloton pendant plusieurs heures.

Pour grimper un col, ça passe encore : les mutants sont capables de développer 400 W pendant une ascension ! Pour les suivre, voire les dépasser, il vous faudra les 200 W du moteur en plus d’un pédalage intensif, mais la batterie vous lâchera grosso-modo au bout d’une heure.

Mais vous pourriez aussi devenir un redoutable routier sans l’assistance d’un moteur, mais en violant plus visiblement les règles de l’UCI. En effet, à plat, la puissance développée sert essentiellement à compenser le frottement dans l’air :

On voit tout l’intérêt de réduire le , confirmé par le fait que les records de vitesse de sont détenus par des “vélos couché”:

record de l’heure : 90.6 km en 2009 par Sam Whittingham (contre 49.7 km pour un vélo “normal”)
record sur 200m : 133.28 km/h en 2009 par Sam Whittingham

L’entrprise canadienne Varna produit des vélos couchés et détient de nombreux records

Même sans carénage, un offre un meilleur Cx qu’un vélo normal, et en plus il permet de s’appuyer sur un dossier pour exercer plus de force sur les pédales, sans la fatigue de la “montée en danseuse”.

Mais en 1934, l’UCI a interdit les vélos couchés, et elle a ensuite beaucoup limité l’amélioration aérodynamique des vélos. En fait, le carbone, le titane et les combinaisons moulantes des coureurs survitaminés cachent un gros gaspillage d’énergie : tous ces sportifs transpirent et brassent de l’air sur des machines qui devraient rejoindre les vélocipèdes au musée…

Références

" " sur Caradisiac (2008)
" " sur Cyclismag (2006)
" " sur Wikipédia
" ", UCI

Le système solaire selon Licoti

Sun, 06 Jun 2010 00:00:00 +0000

est un graphiste passionné d’astronomie qui vient de réaliser une oeuvre étonnante : un panorama du système solaire sous forme d’une image de 30'000 x 1'000 pixels téléchargeable , mais pas facile à visualiser à moins de disposer de ou équivalent.

Mais Sylvafilm en a tiré une vidéo disponible désormais sur YouTube grâce à l’aimable autorisation de Licoti, ce qui vous permet d’admirer ce travail ici même:

C’est du travail d’artiste : les échelles ne sont pas respectées et il y a un peu de remplissage pour éviter la répétition et le noir de l’espace (sinon ça aurait ressemblé à ), mais c’est très beau et bien documenté selon des infos récentes, comme les aurores boréales de Saturne par exemple.

Les fond d’écrans. Cliquez pour les obtenir

On peut aussi admirer l’oeuvre sous forme de de diverses résolution. Par contre, j’ignore sous quelle forme existe le document dans lequel les textes explicatifs seraient lisibles. Une fresque de 30m de long?

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

Jeu-concours électrique

Mon, 17 May 2010 00:00:00 +0000

Amateurs de casse-têtes, de maths et d’algorithmes, oyez, oyez !

La et la avec l’appui de Réseau de Transport d’Electricité organisent un concours doté de 2000 Euros de prix et ouvert jusqu’au 30 juin 2010.

Il s’agit de concevoir le réseau de lignes électriques nécessaires pour alimenter les villes d’un pays à partir de centrales :

le pays du concours, carré malgré les apparences

Pour ne rien arranger, les centrales sont de puissances différentes et fournissent de la THT, et les villes consomment également des puissances différentes (listées dans la ), mais doivent être alimentées en HT via des transformateurs à placer à volonté, mais à au moins 1km des villes et pas dans les zones protégées marquées en pointillés.

Pour relier tout ceci, on peut construire des lignes THT de 1GW à 1M€/km (c’est même “obligatoire de mettre une ligne THT lorsque c’est possible”, mais cette contrainte me parait peu claire). On doit utiliser des lignes HT de 1 GW à 300K€/km pour alimenter les villes, et dans les zones protégées, on n’a droit qu’à des lignes HT enterrées de 0.3 GW à 1 M€/km.

De plus le tout doit être résistant à une panne : si une centrale, une ligne ou un transfo flanche, les villes doivent toujours être alimentées.

Le vainqueur sera celui qui proposera le réseau satisfaisant à toutes ces contraintes et coutant le moins cher avant le 30 juin, mais mon petit doigt me dit qu’il ne faut pas attaquer le problème le 29…

Et avant de vous lancer dans de p’tits dessins ou de gros calculs, notez encore que tout ce qui précède peut être potentiellement faux et/ou incomplet (je décline toute responsabilité etc etc). Seul le fait foi.

Pour la petite histoire, j’ai trouvé ce concours sur “ ”, un blog intéressant découvert au moment de la rédaction de

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

Comment on mesure le rendement des cellules solaires

Sun, 09 May 2010 00:00:00 +0000

De retour d’une conférence sur les énergies renouvelables, Laurent m’a posé cette question simple en apparence, à laquelle j’ai d’abord répondu naïvement : on mesure la puissance électrique fournie par une cellule photovoltaïque (PV) éclairée par une puissance lumineuse donnée; le rapport des deux, c’est le rendement*:

évolution du rendement de différents types de cellules PV (mise à jour le 26.5.2015)Cliquer pour la dernière version en haute résolution

Mais après étude, c’est nettement plus compliqué. Les valeurs de rendement publiées par les constructeurs sont mesurées en laboratoire en “conditions de test standard” (STC en anglais):

La mesure se fait en maintenant les cellules à 25°C. Le rendement des cellules diminuant de 0.1% à 0.5% par °C, le rendement effectif en plein soleil estival lorsque les cellules atteignent 60°C est nettement inférieur au rendement affiché par les fabricants. A noter que les ont un rendement qui augmente avec la température.
éclairement de 1000W/m², soit environ le maximum sous nos latitudes. Plutôt que d’utiliser le vrai soleil, capricieux et qui chaufferait les cellules, on éclaire les cellules par un flash de étalonné par un . Une lampe de 1000W de puissance électrique permet de tester une cellule “standard” de 156x156 mm.

spectre “ ”, correspondant à celui de la lumière solaire après avoir traversé 1.5 épaisseur de l’atmosphère, soit lorsque le Soleil est à 48.2° du zénith. Le rayonnement du Soleil correspond grosso-modo à celui du à 5800°K, mais l’atmosphère filtre certaines longueur d’ondes. Le graphique ci-dessous montre bien l’effet de l’ozone sur les UV, ainsi que celui des gaz à effet de serre dans l’infrarouge : eau, H2O, monoxyde de dihydrogène et un tout petit peu de CO2. Mais ne digressons pas. En laboratoire, on utilise des filtres placés devant la lampe au xénon pour obtenir un véritable simulateur de Soleil.

Les conditions standard de test ne se rencontrent donc jamais dans la réalité, puisqu’il n’existe nulle part sur la planète où on obtient 1000 W/m² lorsque le Soleil est à 48.2° du zénith, à fortiori lorsqu’il ne fait que 0°C, froid nécessaire pour que la température des panneaux ne soit que de 25°C.En réalité, les performances varient beaucoup en fonction des conditions et selon le type de cellules.

De plus, il semblerait que les fabricants de cellules sélectionnent leur plus beau silicium pour les tests, ou publient les meilleurs résultats obtenus, car les productions d’installations réelles sont systématiquement inférieures de quelques pourcents aux valeurs .

En fin de compte, l’information la plus fiable sur le rendement réel provient de bases de données telles que , qui répertorient les données et résultats fournis directement par les propriétaires d’installations solaires.

Note ajoutée le 26.5.2015 : ou plutôt l’ si on veut être précis

Sources :

, NIST
Standard Test Method for Electrical Performance of Photovoltaic Cells Using Reference Cells Under Simulated Sunlight
Calculateur d’énergie solaire de la CE

Bon anniversaire, Hubble !

Wed, 28 Apr 2010 00:00:00 +0000

Ce qu’il y a de bien quand on fête un anniversaire scientifique, c’est qu’on reçoit des cadeaux au lieu d’en offrir. A l’occasion des 20 ans du télescope spatial Hubble, le “ ” nous offre une magnifique rétrospective en vidéo des fantastiques progrès de l’astronomie, ou plutôt de l’astrophysique qu’a permis cet instrument. Voici la première partie :

. Si vous ne comprenez pas l’anglais, vous pourrez quand même profiter du second cadeau publié à l’occasion de l’anniversaire de Hubble : cette image :

La "Mystic Mountain" dans la nébuleuse de la Carène

Disponible en jusqu’à 4 Mega pixels, votre prochain fond d’écran montre un détail de la l’une des zones les plus actives du ciel dont j’ai parlé . Dans ces nuages d’hydrogène se forment de nouvelles étoiles dont le rayonnement souffle le gaz en filaments chauds. Tout en haut de l’image, une étoile cachée dans le nuage produit deux jets opposés de 5.5 milliards de km qui provoquent des ondes de choc en rencontrant le gaz diffus. Wow.

Personnellement, je dirais qu’en 20 ans Hubble m’a fait considérer l’espace comme beaucoup plus dynamique et agité que je ne l’imaginais. Avant, les astres étaient de petits points de lumière perdus dans le noir. Grâce à Hubble, le ciel est beaucoup moins noir.

Merci, Hubble, et bon anniversaire !

Dr. Goulu a déjà , mais si vous ne l’avez pas encore fait, lisez au moins: “

James Randi au TED

Sun, 25 Apr 2010 00:00:00 +0000

, le prestidigitateur devenu infatigable pourfendeur des croyances irrationnelles a donné en 2007 une qui n’est publiée que maintenant. Il y descend en flammes les médiums parlant avec les morts, terrasse l’homéopathie en avalant un tube entier de somnifères homéopathiques sur scène et explique que les charlatans utilisent les techniques des illusionnistes, comme la , mais dans un but moins avouable. Il s’étonne que le prix d’un million de dollars offert par à la première personne pouvant démontrer un talent paranormal n’a jamais été réclamé en 40 ans (j’en avais parlé ) .

La présentation est ici :

le retour de l'âge du capitaine

Sun, 25 Apr 2010 00:00:00 +0000

Trouvé encore un de ces merveilleux problèmes qui semble impossible et qui est pourtant délicieusement simple :

Le Xème jour du Yème mois de l’année 1900 + Z, un bateau ayant U hélices, V cheminées et W hommes d’équipage est lancé.

Sachant que le produit UVWXYZ plus la racine cubique de l’âge du capitaine, qui est grand-père, est égal à 4002331, trouver l’âge du capitaine ainsi que toutes les caractéristiques du bateau.

Si, si … il y a une solution, et une seule ! Pour décourager les recherches sur internet et les solutions copiées/collées, je veux non seulement la solution, mais savoir comment vous avez fait le seul calcul nécessaire.

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 ?

Cendres et réacteurs

Mon, 19 Apr 2010 00:00:00 +0000

A froid, j’imaginais que la cendre abraserait les pales des réacteurs légèrement plus vite que d’habitude dans un nuage volcanique peu dense, pas de quoi fermer tout l’espace aérien européen.

Et puis j’ai lu quelque par que des F/A-18 de l’armée finlandaise avaient été très abimés la semaine passée. Une petite recherche mène à illustrées par la photo* ci-dessous:

cendre volcanique islandaise fondue dans un réacteur finlandais

La cendre ne fait pas qu’user les pales de la turbine, elle peut y fondre dans le réacteur et s’y re-solidifier! Sur , quelqu’un qui a l’air de s’y connaitre explique:

La cendre est en fait constituée en bonne partie de silice. Cette silice fond dans la chambre de combustion des moteurs, ce qui en fait du verre fondu, et ce liquide pâteux va gommer les injecteurs de fuel, les bougies d’allumage et, surtout, les orifices de refroidissement des aubes de turbine à haute pression, celles situées juste en aval de la chambre de combustion et qui peuvent alors fondre carrément, et elle finit par s’agglutiner sur les pales des aubes de tous les étages de turbine du moteur et réduit grandement leur efficacité (un peu comme le givrage d’une aile).

La turbine perdant de son efficacité, la puissance du moteur diminue. Le réflexe du pilote est alors d’augmenter la puissance, ce qui ne fait qu’accélérer le processus en faisant fondre davantage de cendre. Après suffisamment d’accumulation, la puissance que peut fournir la turbine devient inférieure à la force requise pour faire tourner le compresseur, qui stalle alors avec un gros boum, et le moteur s’arrête complètement.

Il y a aussi les dangers d’abrasion de la cendre. Cette abrasion peut rendre les surfaces des aubes rugueuses et leur faire perdre leur efficacité également, et pas seulement la turbine mais le compresseur également. Et il y a déjà eu un avion dont le pare-brise était devenu opaque suite à cette abrasion et l’équipage a dû sortir la tête par la fenêtre pour atterrir.

Le pare-brise dont il est question est probablement celui du d’Amsterdam vers le Japon via Anchorage, qui s’est retrouvé dans le nuage du volcan Redoubt en Alaska en 1989 :

Pare-brise

La réparation de ce Boeing 747, y compris le remplacement de ses 4 moteurs, a coûté plus de 80 millions de $ …

En 1982, un autre Boeing 747, celui du de Londres vers Auckland a vu ses 4 moteurs s’arrêter en traversant le nuage du , au dessus de Java. L’avion a pendant 12 minutes avant de pouvoir relancer les moteurs et atterrir de justesse à Jakarta. L’incident est relaté dans un épisode de l’excellente série “Mayday”

Selon :

Au cours des vingt dernières années, 80 cas d’avions pris dans des nuages de particules volcaniques ont été recensés: les cendres ont failli entraîner la perte de deux Boeing 747, avec près de 500 personnes à leur bord, et ont endommagé vingt autres appareils, avec des coûts de réparation atteignant des centaines de millions de dollars, selon des experts.

Il y a donc un risque réel, du moins quand le nuage est “assez” dense. Je me pose encore deux questions :

à partir de quelle densité un nuage de cendres est-il dangereux pour les jets ?
pourquoi est-il moins risqué de traverser les nuages de poussière du Sahara qui colorent régulièrement la neige des Alpes ?

Note * : à cette occasion, j’ai appris un nouveau mot : “ ”

Hardware, software, tabula ?

Sat, 10 Apr 2010 00:00:00 +0000

Au début, tout était clair : un ordinateur était un assemblage de circuits électroniques formant le , piloté par du définissant la séquence d’opérations à effectuer. Et puis tout est devenu compliqué.

Charles Babbage, inventeur de la première machine programmable, et Ada Lovelace, auteur du premier logiciel

D’une part, pour réaliser des opérations plus complexes, il est apparu plus simple de les “ ” : les puces des processeurs incorporent du logiciel “figé” qui décompose chaque instruction du en opérations encore plus simples.

D’autre part, les permettent désormais de réaliser des circuits électroniques très complexes par programmation. A l’aide d’un langage spécifique comme , on décrit le fonctionnement du circuit, puis un compilateur génère des données que l’on écrit dans le circuit comme dans une mémoire afin de le configurer comme souhaité. De plus en plus de puces trônant dans vos téléphones portables, appareils photo, voitures ainsi que dans toutes les machines industrielles imaginables sont de ce type. On peut ainsi y implanter des fonctions spécifiques à l’application s’exécutant de façon extrêmement rapide, et au besoin adjoindre sur la même puce, par programmation toujours, un “ ” permettant d’exécuter un logiciel traditionnel. Bref, maintenant on peut programmer un circuit vierge pour qu’il se comporte comme un microprocesseur microprogrammé programmable, vous me suivez ?

Les circuits “PLD” peuvent être programmés une fois pour toutes, éventuellement reprogrammés de temps en temps à l’instar d’une mémoire flash. Les , plus récentes, se programment comme des mémoires RAM, et sont donc reprogrammables souvent et rapidement.

L’étape suivante pourrait être de les reprogrammer en fonctionnement. C’est ce que propose l’entreprise avec sa technologie “3D Spacetime” incarnée dans ses circuits . Ces circuits peuvent être reprogrammés des milliers de fois par seconde et peuvent donc réaliser sur une seule puce des fonctions qui auraient nécessité plusieurs circuits très différents.

En quelque sort, Tabula réalise l’équivalent de puces “multicouches” en empilant des surfaces de silicium selon la dimension du temps. On peut objecter que ceci réduit d’autant la vitesse des circuits, mais d’autre part, on peut optimiser la surface de silicium réellement utilisée à chaque étape, par exemple pour traiter plus de données en parallèle. Point non négligeable, cette technologie réduit aussi beaucoup le coût de l’interconnexion des puces : on remplace des connecteurs en or et du circuit imprimés multicouches par des bits de données. Bientôt un PC au format d’une boite d’allumette, voire au même prix ?

Plus ça avance, plus la me semble avoir encore de beaux jours devant elle. Merci à Malcolm pour avoir renforcé mon optimisme en me parlant de Tabula. Et peut-être bien que j’achèterai quelques actions quand ils seront cotés…

Gyroscopes d'hier et de demain

Fri, 09 Apr 2010 00:00:00 +0000

illustration Wikipedia

Mon premier était une simple toupie montée dans une cage articulée : une fois lancée à l’aide d’un bout de ficelle, l’axe de la toupie reste insensible aux mouvements du support de la cage, magique.

L’ indispensable aux pilotes n’était initialement qu’une version motorisée de mon jouet d’enfant, mais Foucault ayant démontré qu’un gyroscope mesurait la rotation de la terre encore mieux que son célèbre pendule , les longs vols d’avions et de fusées ont nécessité la mise au point de sophistiquées, groupant 3 gyroscopes perpendiculaires et tous les capteurs nécessaires pour déterminer les angles de roulis, tangage et lacet de l’engin porteur.

Plateforme inertielle Litton LN3-2A équipant les chasseurs F-104 à la fin du XXème siècle

Le summum de la technologie en la matière a probablement été atteint avec le satellite destiné à vérifier un aspect méconnu de la théorie de la Relativité d’Albert, selon lequel un corps massif en rotation “enroule” l’espace autour de lui. Sa plateforme à inertie

\[1\]

est équipée de 4 sphères de quartz incroyablement précises tournant en lévitation magnétique dans le vide quasi absolu et d’un système de mesure capable de mesurer des rotations de l’ordre du cent-milliardième de degré par heure… Après plusieurs années de mesure et la prise en compte de nombreux effets qui avaient été négligés initialement, on à vérifier une fois de plus que le grand Einstein a désespérément raison.

Comme souvent en technologie, la révolution est venue d’une approche totalement différente, en l’occurrence l’optique. Prenez une bobine de quelques kilomètres de fibre optique. Injectez-y un faisceau laser aux deux extrémités. Si vous faites tourner la bobine sur son axe, l’un des faisceaux devra parcourir un chemin légèrement supérieur à l’autre, et un interféromètre judicieusement placé entre les deux faisceaux pourra mesurer cet écart proportionnel à la vitesse de rotation. Un tel (gyrolaser pour les intimes) ne contient aucune pièce mobile, est plus robuste et moins coûteux qu’un gyroscope mécanique de haute précision, voire plus précis. Après le F-15, ce sont désormais les Airbus 320 et Boeing 777 qui en sont équipés, mais ces appareils sont encore beaucoup trop volumineux et trop chers pour une application aussi indispensable que la manette de jeu de votre console préférée.

La seconde révolution vient de la technologie MEMS (“Micro Electro-Mechanical System”, ) comprenez les puces de silicium intégrant des éléments mécaniques. Depuis quelques années on sait réaliser ainsi des accéléromètres, et depuis peu des gyroscopes (ou gyromètres si vous préférez) à , basés sur la . Il s’agit en fait de ce bon vieux miniaturisé et amélioré : on réalise une sorte de diapason en silicium, composé de deux masses oscillant l’une par rapport à l’autre à haute vitesse. En faisant tourner la puce, les deux branches du diapason se tordent sous l’effet de la force de Coriolis et les deux masses n’oscillent plus dans le même plan. On mesure cette déformation par la variation de capacité électrique entre les masses et le support de silicium, et le tour est joué : un gyroscope de quelques millimètres cubes seulement, vendu autour d’un Euro, assez précis pour éviter que les modèles réduits Made in China du futur ne s’écrasent lamentablement par l’inexpérience de votre petit neveu.

Puce du gyroscope 2D de ST Microélectronics, qui vient d’en commercialiser un 3D

Sources:

, excellente présentation complète de STM, en anglais

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 ?

0.01 Ohm/km

Fri, 19 Mar 2010 00:00:00 +0000

A l’origine de cet article il y a cette photo : , on y voit la glace en train de se former en janvier sur l’estuaire du Saint-Laurent au Québec, une merveilleuse région à visiter. Mais on y distingue aussi, et mieux encore sur , des lignes blanches bien droites taillées dans la forêt (la plus visible part du bord de mer en haut de la photo et descend vers le sud-ouest). Autoroutes visibles depuis l’espace ? Oui, mais pas destinées aux “chars” de nos trop peu nombreux amis francophones éparpillés dans cette vaste contrée.

Ce sont des autoroutes à électrons, des lignes à très haute tension parmi les plus puissantes du monde. possède plus de , qui ont transporté en 2008 près de 192 TWh d’électricité renouvelable 100% propre vers les villes des Grands Lacs. Même New York reçoit de l’énergie des nombreux barrages hydro-électriques québécois comme Manic-5, dont le lac remplit .

Pourquoi de telles installations ?

Selon l’équation bien connue W=U.I : la puissance (en watts) est égale au produit de la tension (en volts) par le courant (en ampères). Pour transporter une puissance donnée, on pourrait a priori soit faire de la haute tension, soit du “haut courant” à basse tension. Mais selon l’autre équation bien connue, la Loi d’Ohm U=R.I, la “résistance” des fils R (en ohms) s’oppose au passage du courant I en créant une chute de tension U, et en dégageant une puissance P=R.I² sous forme de chaleur, par effet Joule. Pour réduire les pertes, il faut donc réduire R, mais surtout réduire le courant I en augmentant la tension. Depuis quelques années il existe au Japon, en Chine et même en Italie des lignes fonctionnant à plus d’un million de volts. Pour la même raison, il est souvent plus avantageux de construire 2 lignes à haute tension parallèles : en fonctionnant chacune avec la moitié du courant, les pertes sont divisées par 4.

Cependant, la distance d’isolation entre les conducteurs dépend directement de U, et la très haute tension oblige donc à construire des pylônes énormes, et à écarter les lignes les unes des autres. Je n’ai pas retrouvé les dimensions exactes, mais j’ai vu au Québec 3 lignes parallèles dans une coupe déboisée sur environ 100m de large. C’est visible de l’espace…

"invasion" par katbert sur flickr. Lignes à 735 kV d’Hydro-Québec. Notez les 4 conducteurs par phase

L’isolation est l’obstacle principal à l’enfouissement des lignes. Pour la basse et moyenne tension, l’isolation par une gaine plastique suffit et est même meilleure que celle des lignes aériennes. Mais pour la très haute tension, l’air est un excellent isolant, et bon marché. Actuellement, les lignes souterraines et sous marines les plus puissantes fonctionnent à 450 kV “seulement” et coûtent environ 10x plus cher qu’une ligne aérienne équivalente. La plupart sont des “ ”, fonctionnant en courant continu, qui nécessite d’impressionnantes installations d’électronique de puissance aux extrémités pour convertir le courant des réseaux en continu et vice-versa, moyennant quelques pertes supplémentaires. Le sommet de la technologie actuelle est le “ ” de 580 km sous la Mer du Nord qui transmet 700 MW des barrages norvégiens aux Pays-Bas ou des centrales au charbon hollandais vers Oslo.

L’autre voie pour réduire les pertes de transport consiste à diminuer la résistance R des conducteurs. Les 4 meilleurs conducteurs d’électricité sont l’argent ( de 14.7 nano-Ohm*Mètre) , le cuivre (17.2), l’or (24.4) et l’aluminium (28.2). Lequel choisiriez-vous pour en suspendre des tonnes dans la nature ? Gagné : les lignes sont en aluminium. En toronnant plusieurs brins d’aluminium autour d’un câble d’acier, on obtient simultanément la résistance mécanique nécessaire et on contourne une difficulté : “l’ ”. Pour conduire beaucoup de courant, il faut en principe des conducteurs de forte section, mais avec le courant alternatif, le courant ne circule que sous les premiers millimètres de la surface : il vaut donc mieux utiliser beaucoup de conducteurs de faible section plutôt qu’un gros. A l’inverse, l’ produit des grésillements audibles et des perturbations électromagnétiques autour des conducteurs à haute tension de petit diamètre. Pour minimiser cet effet, on groupe 2 à 4 câbles en parallèle pour conduire une même phase, l’ensemble se comportant comme un seul câble de fort diamètre.

Toutes ces mesures techniques permettent aujourd’hui d’obtenir des lignes d’une puissance de 1GW (la production d’un gros barrage ou d’une centrale nucléaire) dont la résistance ne vaut que 0.01 Ohm par kilomètre ! Une ligne d’ 1GW à 765 kV conduisant environ 300 ampères de par phase, elle ne dissipe que 3x300²=270 kW par effet Joule sur 100 km, soit 0.027% de la puissance transportée.

Les fournisseurs d’électricité comme Hydro-Québec ou EDF annoncent des pertes totales de l’ordre de 5% de leur production, mais le transport à longue distance de l’énergie n’en représente qu’une toute petite part. C’est paradoxalement les derniers kilomètres qui approvisionnent les consommateurs à moyenne et basse tension qui génèrent la grande majorité des pertes.

Les très faibles pertes du transport à longue distance ont quelques conséquences intéressantes:

ce n’est pas demain qu’on verra se généraliser les lignes à supraconducteurs. Actuellement il n’existe qu’un seul câble supraconducteur transportant environ 500MW sur 600m à New-York, fabriqué par . Son refroidissement à l’hélium liquide consomme plus d’énergie que ce que perdrait un câble normal…
Une installation solaire donnée produirait environ 10% de plus d’énergie si on la déplaçait de 100 km plus au sud (voir la ) et qu’une éolienne donnée produit environ 10% en la plaçant 100 km plus au nord (voir l’autre ). Or les pertes de transport sont largement inférieures à ces gains : plutôt que de produire de l’énergie renouvelable à un endroit peu adapté, il est plus économique et rationnel d’acheter du courant éolien de la Mer du Nord, ou de l’électricité solaire espagnole en attendant celle du Sahara. Et faire de l’hydroélectrique là où il y a de l’eau, même si c’est très loin, comme le fait très bien Hydro-Québec.

Sources:

“ ” sur Wikipedia
“ ” sur Wikipédia
“ ”, Document Hydro-Québec
“ ” du groupe d’information sur les éoliennes (un peu polémique, mais très bien documenté)

20 ans de Science Simpson

Sun, 07 Mar 2010 00:00:00 +0000

Pour les 20 ans des , alors que le sexe n’est qu’un thème très secondaire dans la meilleure série animée du monde. Par contre la science y est très présente, ce qui justifie amplement un article sur Dr. Goulu, en plus des livres existant déjà sur le sujet

\[1,2,3\]

Maths

Il faut dire que , comme diplômé en physique de Harvard et en informatique de Berkeley

\[5\]

. C’est à lui qu’on doit l’égalité 1782¹² + 1841¹² = 1922¹² devant laquelle Homer passe sans sourciller en entrant dans la 3ème dimension (séquence “Homer³” de l’épisode S07E06)

Mais vous qui savez que le dit qu’il n’existe pas de solution de l’équation an+bn=cn pour a,b,c,n entiers et n>2, vous bondissez sur votre calculatrice et, ô stupeur, vous croyez l’espace qu’il existe un contre exemple invalidant la démonstration de plusieurs centaines de pages due à ! En réalité il s’agit d’un hommage à ce résultat impressionnant publié en 1994 quelques semaines avant l’épisode des Simpson, et il faut effectuer le calcul avec beaucoup de chiffres significatifs ou être assez observateur

\[5\]

pour voir que l’égalité est fausse.

Médecins, inventeur et vrais scientifiques

Les thèmes liés à la santé sont abondamment traités dans les Simpsons : les médicaments et leurs effets secondaires, la fécondation assistée , la transplantation d’organes, l’obésité, les dépendances diverses, les épidémies, les OGM et toutes les problématiques possibles liées à l’alimentation. Les deux médecins de Springfield sont le , qui abuse largement des assurances de santé, et , un authentique charlatan qui vit des habitants qui en sont dépourvus.

A part les deux médecins, le est le seul véritable scientifique de Springfield. Inventeur complètement déjanté, sa productivité est exceptionnelle. On retiendra en particulier

le Citrobon, un bonbon au citron tellement acidulé qu’il doit être conservé à l’intérieur d’un champ magnétique. (S06E09)
Une fusée qui doit détruire la comète avant qu’elle ne s’abatte sur Springfield. Ca rate, mais la comète se désintègre avant l’impact grâce à la densité de la couche de pollution sur la ville. (S06E14)
Il enlève Lisa en la rapetissant à l’aide de son degrandulateur (S07E06)
Un téléporteur, vendu à Homer pour 35 cents (S09E04)
Il a inventé le monstromètre, le glouglouteur, le canularscope, le surgrenouillateur, le délochnessateur.
Evidemment, une machine à remonter le temps (S06E06, S14E01)
Il invente le marteau qui fait tournevis de l’autre côté.
Il cryogénise son père et le refait revivre en remplaçant de nombreux organes vitaux par de l’électronique.
Il reçoit le Prix Nobel de Physique des mains de , prix Nobel de Chimie 1986 (S15E01)

En effet, on trouve dans la série les avatars de véritables scientifiques, et non des moindres, qui ont de plus prêté leur voix à leur personnage. Outre Hershbach il y a le paléontologiste apparait dans l’épisode S09E08 consacré au créationnisme, dont nous reparlerons plus bas.

Physique

Et surtout il y a , physicien cosmologiste a dit des Simpson que c’était la . Il a participé à trois épisodes (S10E22, S16E16, S18E20) , notamment en utilisant sa voix synthétique lors d’une discussion avec Homer sur la topologie en donut de l’Univers.

Dans les Simpson, les références sont souvent très discrètes, à l’intention du public qui peut les percevoir, mais sans frustrer ou ennuyer les autres. Par exemple, la célèbre formule d’Einstein apparait dès le deuxième épisode (S01E02), oùt Maggie, un an écrit MCSQU (MC squared, MC²) avec ses blocs de jeu.

De même lorsque Lisa construit une machine à mouvement perpétuel, c’est de façon très surprenante Homer qui la rappelle à l’ordre (S06E21)

Lisa, viens voir papa… Dans cette maison, on respecte les lois de la thermodynamique !

Le créationnisme

L’un des meilleurs épisodes de la série (S09E08) est consacré à cette plaie des USA, et qui s’étend désormais partout. Suite à la découverte d’un étrange fossile que le bigot et d’autres Springfildiens considèrent comme celui d’un ange, Lisa souhaite appliquer une approche scientifique. A cela Ned Flanders rétorque cette réplique mémorable:

“Moi je dis qu’il y a des choses qu’on n’a pas envie de savoir, des choses importantes!”

Lisa se retrouve au tribunal, accusée d’avoir abimé l’ange pour envoyer un échantillon à Stephen Jay Gould. Au moment d’être condamnée, l’ange s’envole… Si vous ne devez voir qu’un seul épisode des Simpsons dans votre vie, voyez celui-là !

Environnement

Outre le nucléaire dont nous parlerons plus bas, les questions environnementales sont fréquemment abordées dans les Simpson. Souvent Lisa se préoccupe d’un problème grave, mais se retrouve seule contre tous ses concitoyens. Par exemple elle devient végétarienne (S07E05) alors que son cours sur la chaine alimentaire est pourtant clair:

Elle s’oppose aussi au pourtant très populaire et traditionnel massacre des serpents (S04E20), et se montre sceptique sur l’intervention humaine dans les processus naturels (S10E03) :

Skinner : Et bien j’avais tort, les lézards sont une bénédiction ! Lisa : Je trouve que c’est prendre des risques. Qu’est ce qu’il se passera quand on sera envahis par les lézards ? Skinner : Pas de problème, on lâchera des vagues de serpents aiguilles venus de Chine, ils extermineront les lézards ! Lisa : Mais avec des serpents se sera pire ! Skinner : Oui mais, on a prévu le coup. On a déniché une étonnante race de gorilles qui se nourrissent de viande de serpent ! Lisa : Et on aura les gorilles sur les bras ! Skinner : Non, c’est là qu’est l’astuce : quand arrivera l’hiver et le gel, les gorilles mourront de froid !

Lisa se rapproche même d’un mouvement écologiste radical (S12E04) pour sauver une forêt millénaire, avant de militer contre la pollution lumineuse (S14E16) qui l’empêche d’observer les étoiles. Brave petite.

Plusieurs épisodes des Simpson concernent le syndrome “ ” (“Not In My Backyard”) : la société moderne requiert des infrastructures ou des services ayant des effets secondaires un peu désagréables, mais pourquoi les placer devant chez moi plutôt que chez le voisin ?

Le nucléaire

La centrale nucléaire de Springfield est le véritable poumon économique de la ville, et la source de la fortune et du pouvoir absolu de . Dès le troisième épisode de la série (S01E03), on constate que le nucléaire influence jusqu’à la prière du soir d’Homer, (ir)responsable de la sécurité de la centrale (S02E07):

Seigneur, on vous est surtout reconnaissant pour l’énergie nucléaire, la plus sure et la plus propre de toutes les sources d’énergies, mis à part l’énergie solaire, mais ça, c’est du pipeau.

Évidemment, Springfield frôle plusieurs fois la catastrophe. On apprend même que le père de avait sacrifié sa vie pour sauver la centrale (S13E05). Homer, quant à lui, évite de justesse un accident majeur que sa fainéantise avait déclenché (S07E07), ce qui lui vaut les félicitations de Mr. Burns: “Homer, vous avez promptement réagit et fait d’un Tchernobyl un petit pétard radioactif foireux, bravo!”

Lorsqu’ apparaissent des poissons à trois yeux (S02E04) et que 342 manquements à la sécurité sont constatés, Mr. Burns fait la seule chose raisonnable pour éviter la fermeture de sa centrale : devenir gouverneur de l’Etat afin de changer la loi. Dans ce but il produit un clip électoral remarquable:

Burns : Oh ! Bonjour mes amis. Je suis Montgomery Burns, votre futur gouverneur. Aujourd’hui, j’aimerais vous parler de mon petit copain Noenoeil. Nombreux sont ceux qui le considèrent comme un horrible poisson mutant. Ceux-là sont bien loin de la vérité, mais vous n’êtes pas obligé de me croire. Alors demandons à cet acteur qui campe Charles Darwin, ce qu’il en pense. Acteur : Bonjour, M. Burns. Burns : Bonjour, Charles. Soyez gentil, expliquez à nos téléspectateurs votre théorie de la sélection naturelle. Acteur : Avec joie, M. Burns. Voyez vous, régulièrement, notre Mère Nature transforment ses animaux en leur donnant de plus grandes dents, des griffes acérées, des pattes plus longues, ou dans ce cas, un troisième œil. Et s’il s’avère que ces changements représentent une amélioration, le nouvel animal se développe, se reproduit et se répand bientôt à la surface de la Terre. Burns : Ainsi, vous voulez dire que ce poisson pourrait être avantagé par son troisième œil ? Qu’on aurait affaire en quelque sorte à un super poisson ? Acteur : J’aurais envie d’avoir un troisième œil. Et vous ? Burns : Non. Vous voyez mes amis, si nos adversaires, les antinucléaires et écologistes de tout poil, venaient par hasard à tomber sur un éléphant en train de s’ébattre dans les eaux proches de notre centrale, ils mettraient certainement son pauvre nez ridicule sur le compte de la vilaine énergie nucléaire. Non, la vérité c’est que ce poisson au goût exceptionnel est un miracle de la nature. Alors pour conclure, dîtes tout ce que vous voulez sur moi. Je suis en mesure d’encaisser les coups les plus rudes. Mais, je vous en prie, cessez de vous en prendre à ce pauvre Noenoeil sans défense. Bonsoir. Et Dieu vous garde.

Selon Malaspina

\[1\]

, ce discours est “remarquable” par le fait qu’il est structuré selon les concepts de Peter Sandman, un spécialiste de la communication du risque connu aux USA

\[4\]

Science, technique et business dans les Simpson

Comme le montre de façon très convaincante Marco Malaspina

\[1\]

dans son livre, la science et les scientifiques sont souvent caricaturés dans les Simpson, mais l’approche scientifique des problèmes est plutôt valorisées, ou du moins opposée aux croyances et idées toutes faites, souvent ridiculisées.

L’inventivité et le sens pratique sont aussi permanents dans les Simpson. Valeur américaine entre toutes, il y a toujours une solution simple au problème le plus complexe. Et si ça cause des problèmes encore plus graves, d’autres solutions simplistes et absurdes s’imposent. Heureusement pour les Simpson, les problèmes se résolvent souvent tout seuls, d’une manière aussi inattendue qu’hilarante.

Dans les Simpson, les vrais problèmes viennent plutôt des (nombreuses) faiblesses humaines, et en particulier l’attrait de l’argent. Pour M. Burns, mais aussi pour tous la plupart des personnages jaunes à un moment ou un autre, la fin justifie les moyens du capitalisme le plus sauvage. On peut y voir une critique acerbe de la société états-unienne, mais soyons francs : nous nous retrouvons tous dans les Simspon. Peut-être est-ce ce qui nous fait rire si jaune…

Episodes:

(la notation SxxEyy dénote l’épisode yy de la saison xx, le code entre parenthèses étant le code de production de l’épisode)

Sources:

Marco Malaspina (2008). Les Simpson et la science. Vuibert.
Paul Halpern (2007). What's science ever done for us?: what the Simpsons can teach us about physics, robots, life and the universe. John Wiley.
Simon Singh (2013). The Simpsons and Their Mathematical Secrets. Bloomsbury.
“ ” le blog de Paul Halpern
“ ” sur , le site de référence en français
Peter M. Sandman “ ”,

EPA Journal (U.S. Environmental Protection Agency), November 1987, pp. 21–22
Dossier “ ” sur l’Internaute

(article légèrement édité le 24.10.2014 à l’occasion de la découverte de la référence \[3\] dans )

La saga des graphes

Sat, 06 Mar 2010 00:00:00 +0000

Découvert grâce à Patric quelques de plus : la . 3 jeux en Flash attendent impatiemment vos neurones :

AGraphe

est le plus facile en apparence : il s’agit d’allumer le noeud supérieur du graphe, qui ne peut l’être que si tous ses noeuds enfants sont allumés. L’astuce est qu’on ne peut avoir plus de N noeuds allumés simultanément, donc qu’il faut aussi éteindre judicieusement les noeuds. Mais il reste facile.

BGraphe

Dans , il faut déplacer les noeuds de façon à ce que les arêtes ne se coupent pas. Une fois qu’on a compris le truc on passe quelques tableaux assez facilement, puis ça devient vraiment trop difficile.

CGraphe

est une implantation du “ ” qui se joue à 2:

le “Paintre” doit relier les deux noeuds marqués en rouge en allumant une arête à chaque tour
le “Couhpeur” doit l’en empêcher en supprimant carrément une arête à chaque tour.

On joue alternativement chaque rôle, et l’ordinateur l’autre. Les premiers tableaux permettent de mettre au point la stratégie de chaque rôle, et les tableaux suivants sont là pour l’éprouver…

Sur chaque page, n’omettez pas de lire le texte en dessous de chaque jeu. On y apprend des choses intéressantes sur les graphes et sur le processus de développement de ces jeux très bien réalisés. On en trouve même le code source. Et Neamar y explique aussi comment fabriquer nos propres tableaux pour ses jeux en attendant le DGraphe qu’il nous nous prépare.

En fouillant un peu, on trouve que ce Neamar fait plein d’ , dont un . Hop, un flux RSS de plus.

Succès hollywoodiens et transformée de Fourier

Sat, 06 Mar 2010 00:00:00 +0000

Incroyable : une deuxième tentative d’article scientifique en une semaine dans le ! Ils ont du engager un stagiaire qui vise Science&Vie … Cette fois c’est “Le succès des films tient à une formule de maths.” Attachez vos ceintures :

… les films à succès suivent une formule mathématique. Il s’agit de la “transformée de Fourier”. Derrière ce nom barbare se cache la fluctuation 1/f …

Ouch! Ca fait mal à ceux qui ont étudié le barbare sous toutes ses coutures…

Décryptons. Parce qu’à la base il y a une info, une vraie, qui aurait pu être intéressante si elle n’avait pas été massacrée. , professeur de psychologie à Cornell a mesuré la durée des plans de 150 films tournés entre 1935 et 2005 . Première chose étonnante : ces films d’une durée moyenne de 126 minutes contiennent de 231 plans pour “Seven Year Itch” (1950) à 3099 pour “King Kong” (2005) , et en moyenne 1132 plans d’une durée toujours aussi moyenne de 6.68 secondes seulement !

L’étude analyse ensuite l’ de la durée des plans de chaque film, qui a permis de montrer que “les films hollywoodiens sont devenus progressivement découpés en paquets de plans de durée similaire. Par exemple, les scènes d’action sont typiquement formées de plans relativement courts, alors que les scènes de dialogue sont formées de plans plus longs alternant d’un acteur à l’autre. De ce point de vue, les éditeurs de films ont progressivement augmenté pendant 70 ans leur contrôle sur le mouvement visuel de leurs narrateurs, rendant les relations entre la durée des plans plus cohérente” (traduction personnelle d’un passage de l’article)

autocorrélation de la durée des plans des films en fonction de leur distance, fonction de régression 1/(lag + 1)β et son intervalle de confiance de 95%

Et le barbare là dedans ? La permet de décomposer un signal quelconque en une somme de signaux tout simples : des sinusoïdales de fréquences distinctes. Elle permet donc de discerner des périodicités dans des signaux compliqués et bruités. Et de les filtrer. Et de les transmettre. Et de les stocker. Et de les visualiser. Et… Je m’avance peut-être un peu, mais je dirais que Joseph Fourier est l’Archimède des ingénieurs : sans son coup de génie, tous les bidules électroniques fonctionneraient aussi bien que des bateaux en silex massif. Voilà pour le barbare.

Mais pour terminer cet article, il nous faut encore un ostrogoth et un hussard : le a dit à Cutting et son équipe qu’en appliquant la transformée de Fourier à l’autocorrélation de la durée des plans déterminée plus haut, il obtiendront la de chaque film. Ca donne en quelque sorte une mesure de la fréquence de la variation de la durée des scènes (c’est un peu difficile à exprimer avec des mots, en fait… des propositions ?)

Toujours est-il que Cutting montre dans son article que cette densité spectrale de puissance change avec le temps. Il l’approxime par une distribution en 1/fα Au débuts du cinéma, la durée des scènes était proche d’un “ ” (α=0) comme si la durée d’un plan n’avait absolument aucune relation avec le reste du film. Aujourd’hui, elle s’approche d’une distribution en 1/f (α=1) typique du “ ”.

spectre de puissance, intervalle de confiance 95% et valeur de alpha pour des films typiques de leur époque

Là où ça devient vraiment intéressant, c’est que les processus aléatoires qui ont une distribution en 1/f captent apparemment mieux notre attention . Cette distribution est typique des processus complexes, biologiques entre autres : ils sont aléatoires, mais leurs composantes “lentes” sont plus importantes que les “rapides” : ça nous intrigue beaucoup plus qu’un phénomène totalement imprévisible, ou totalement prévisible.

Dans l’article, Cutting doute que les réalisateurs hollywoodiens soient réellement conscients de ceci et que leurs monteurs découpent volontairement leurs plans selon une loi en 1/f. Et si c’était plutôt un processus évolutionniste ?

Bon, ok, à la décharge du journaliste stagiaire, il faut du temps bon marché de blogueur initié et plus de place que quelques lignes pour expliquer tout ça. Et s’il n’avait pas raconté n’importe quoi sur Fourier, je ne me serais jamais intéressé à l’article scientifique sous-jascent, que je trouve excellent. Donc finalement il a fait son boulot…

Références

Cutting JE, DeLong JE, & Nothelfer CE (2010). Attention and the evolution of Hollywood film. Psychological science, 21 (3), 432-9 PMID:
Christine Nothelfer, 2009, OnFiction
" ", New Scientist, 28 février 2010
Gilden, D.L. (2001). “Cognitive emission of 1/f noise”. Psychological Review, 108, 33–56.

"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

Le Génome de Genève

Sun, 21 Feb 2010 00:00:00 +0000

Si j’ai un regret à propos de l’exposition “ ” , c’est de ne pas l’avoir visitée plus tôt et de ne pas vous en avoir parlé avant. Visitable encore quelques jours sur l’ile Rousseau, en plein centre de Genève, c’est vraiment une très bonne exposition de vulgarisation scientifique. J’espère vivement que l’Université de Genève aura la bonne idée de la faire voyager et que vous pourrez la voir (ou la faire venir!) à Paris, Bruxelles, Montréal …

L’exposition tient dans un dôme de 15 m de diamètre et se visite en 30 minutes environ. Elle parvient à expliquer à un public non averti les bases de la génétique (ADN, gènes, chromosomes, génome humain) par des panneaux explicatifs illustrés par des animations lumineuses, notamment une molécule d’ADN géante et un devant une “tête de lecture” comptant les bases.

On y voit aussi des videos, notamment qui m’émerveille à chaque fois que je la revois. Pour ma part, j’ai été surpris d’apprendre que le génôme de la vache est plus proche de celui du dauphin que du cheval. Etonnant, non ? Ah, et j’ai aussi soudain réalisé que pouvait s’écrire en bases d’ADN. M’étais toujours demandé d’où venait cet étrange nom de ce très bon film…

Liens

De depuis le site de l’exposition
, et encore

Echelle interactive de l'Univers

Sat, 30 Jan 2010 00:00:00 +0000

indique une très jolie réalisation graphique en Flash permettant de zoomer dans les ordres de grandeur de l’Univers, sur le modèle des impérissables “ ”, mais en interactif :

cliquez sur l’image pour la version interactive

Il y a décidément encore un trou de plusieurs ordres de grandeur entre le “diamètre” du neutrino et la …

Tri réversible ?

Sat, 30 Jan 2010 00:00:00 +0000

animation de l’algorithme Quick Sort

En informatique, le tri est une opération incontournable car il est beaucoup plus rapide de rechercher une information dans une liste triée que dans un fouillis. C’est pourquoi j’ai longtemps cru qu’une liste triée contenait plus d’information qu’une liste non triée, car je voyais le tri comme un pré-traitement permettant d’accélérer les opérations suivantes, donc un “plus” par rapport à une situation “moins” performante.

Pris d’un doute il y a quelques années, j’avais posé la question sur un forum consacré à l’informatique théorique :

“est-ce qu’une liste triée contient vraiment plus d’information qu’une liste non triée ?”

Un érudit professeur m’avait répondu simplement ceci :

“ce contient d’ est- information liste liste? non plus qu’ qu’ triée triée une une vraiment”.

J’ai mis un moment à comprendre la profondeur de cette réponse : ma question, une fois les mots triés par ordre alphabétique, était devenue incompréhensible, et contenait donc moins d’information que la phrase originale ! Depuis je sais que .

a reposé la question sous un angle intéressant : est-il possible de programmer un algorithme de tri “réversible”, permettant de remettre une liste triée dans son état initial ? Évidemment oui : il suffit de stocker en plus l’information perdue lors du tri, le plus simple étant de mémoriser l’état initial de la liste par exemple en ajoutant à chaque élément trié son numéro d’ordre :

“ce2 contient7 d’10 est-1 information11 liste5 liste14 non15 plus9 qu'3 qu'12 triée6 triée?16 une4 une13 vraiment8 ”.

Pour une liste contenant n éléments, on a besoin de log(n) bits* pour stocker chaque numéro, donc de n.log(n) bits au total.

Peut-on faire mieux? On pourrait se dire que beaucoup d’ comme permutent des éléments après les avoir comparés, et qu’il suffirait donc de stocker le résultat des comparaisons effectuées, soit un bit par test, pour pouvoir ensuite “défaire le tri” en parcourant la liste des bits à l’envers. Combien faut-ils de bits ? ben … au moins n.log(n) aussi puisque c’est justement le nombre de comparaisons qui détermine la “complexité” des algorithmes de tri, et que les bons algorithmes ont une complexité de n.log(n).

Rien ne sert de se casser la tête sur “algorithme de tri réversible”, il ne peut pas être plus efficace que de simplement stocker l’ordre initial des données. Etonnant non ?

Le problème, c’est que la donnée du concours spécifie qu’on n’a le droit de stocker que 50% d’information supplémentaire par rapport à la taille des données : si on trie 4K octets, on n’a droit qu’à 2K de données supplémentaires. Or en fonction de ce qui précède on a besoin de 4096*log(4096) bits, soit 6K, plus que les données! En passant, ça signifie qu’en de petites données, on peut perdre plus de la moitié de l’information contenu dans la liste initiale !

Bref, personne n’a gagné le petit concours parce que ce n’était tout simplement pas possible.,

Note* : en informatique, log(n) dénote évidemment le binaire ou base 2

Un vent de haute technologie

Wed, 27 Jan 2010 00:00:00 +0000

Quand on s’intéresse à plein de choses, il arrive parfois qu’apparaisse soudain une nouvelle qui relie miraculeusement des sujets très différents. C’est ce qui est m’est arrivé en lisant .

$250

Malgré de regrettables rebondissements judiciaires sans fin, la qui va se disputer prochainement à Valencia reste la “formule 1” de la voile, où des budgets énormes permettent le développement de technologies de pointe. A ce titre, l’appareil que BMW Oracle prévoit embarquer* est proprement stupéfiant : le “ ” de la startup Catch The Wind Inc. permet de mesurer la vitesse et la direction du vent jusqu’à 1000 m de distance ! La précision annoncée (2° en direction et 0.5 nœuds en vitesse) donnerait un net avantage stratégique à Oracle. On peut donc s’attendre à ce qu’Alinghi tente par tout les moyens (légaux*…) d’empêcher son utilisation en course.

Reste que la technologie existe, et vise aussi d’autres applications. Catch The Wind Inc. propose le “ ” pour le marché des : en mesurant la vitesse du vent 300m avant l’hélice, il permet d’anticiper ses variations, et d’agir sur l’incidence des pales pour extraire plus d’énergie des rafales ou éviter un ralentissement de l’hélice dans une dévente et ainsi rapprocher le rendement de la .

Ces appareils sont basés sur la “ ”, une technologie combinant et effet Doppler. La mesure de vitesse se fait avec un interféromètre semblable à ceux utilisés pour la par la méthode des vitesses radiales.

Ce genre d’engins tenait dans une camionnette il y a 20 ans, maintenant ils sont “portables”, peut-être remplaceront-ils bientôt tous ces petits anémomètres qu’on voit tourner partout avant de finir intégrés dans nos téléphones iFaitTout.

Note* : parce que bon, on pourrait aussi imaginer envoyer un rayonnement bien pensé vers l’appareil pour le brouiller…

Références

" " sur Wikipedia
sur Valencia Sailing
Philip L. Rogers, Kerry J.Vahala, “Laser doppler velocimeter” United States Patent Nr , 2008

Histoire d'angles

Sat, 16 Jan 2010 00:00:00 +0000

Combien d’unités de mesure des angles connaissez vous ? Il y a le degré, bien sur, le radian probablement, peut-être le grade, mais encore ?

"Angles, lines, light, and shadows" par Kefindooley sur flickr

Diviser un tour en 360 degrés est une excellente idée qu’a eu un illustre anonyme il y a environ 4000 ans. Pourquoi 360 ? D’abord, 360 est un donc facile à diviser, et les Babyloniens comptaient en . D’ailleurs ils divisèrent le degré en 60 minutes, et la minute en 60 secondes d’arc, et mêmes en . Aussi probablement parce que 1° est un petit angle, mais un angle encore facilement mesurable à l’oeil: le de la Lune et du Soleil sont proches de 0.5°. trouva ces unités tellement pratiques et les publia si bien que le degré, la minute et la seconde sont aujourd’hui toujours les unités d’angle les plus utilisées. Il me semble bien que ce doit être la plus ancienne unité de mesure encore en usage, et de très loin.

Le a probablement été découvert le jour où l’illustre inventeur oublié de la roue a mesuré son rayon avec une ficelle et enroulé la ficelle sur le périmètre de son oeuvre. Il y ensuite été implicitement utilisé par tous les géomètres de l’Histoire, mais ce n’est qu’en 1873 qu’un dénommé James Thomson imprima le mot “radian” sur des questions d’examen à ses étudiants 1,2. Le radian est une unité purement géométrique, directement liée à pi et indépendante de toute convention humaine. C’est pourquoi l’article de la Wikipedia sur le radian comporte deux informations contestables:

le radian ne vaut pas environ 57,3°, c’est le degré qui vaut environ 0.0175 radians ;-)
le radian n’est pas une des , car sa définition est totalement indépendante des unités , en particulier du mètre.

Le par contre est une vraie unité dérivée du système international, car elle est basée sur la définition du de 1791 comme étant la dix-millionième partie d’un quart de méridien terrestre. En définissant un grade comme un 400ème de tour, on parcourait 100 km pour un grade sur une carte Michelin graduée dans ces unités, sur le méridien de Paris évidemment… Voilà donc une unité d’angle assez proche du degré mais moins pratique parce que 400 n’est pas hautement composé (8 diviseurs entiers contre 24 pour 360), et qui est liée à une unité de longueur alors que ni le degré ni le radian ne le sont… Après trois petits tours dans les classes hexagonales, le grade se dirige à grands pas vers la Poubelle de l’Histoire.

Toute cette longue introduction nous amène à une autre unité, peu connue et dont je voulais faire étalage : le “pour mille d’artillerie”. Il y a si que je pensais que ce n’était qu’une fantaisie suisse gravée sur les manivelles des canons que j’ai passé quelques semaines à pointer sur d’inoffensives montagnes sur lesquelles il fallait ensuite grimper pour chercher les obus non explosés qui auraient pu tuer des touristes (russes), voire des vaches. En fait le terme “pour mille d’artillerie” est un helvétisme du , un angle très proche du milliradian. Comme c’est un petit angle, sa tangente est presque égale à sa valeur en radians et vaut environ 1/1000, ce qui aide bien pour l’application sus-mentionnée : on tire à 10'000 m, ça pète 30 mètres à droite, hop, 3 pour mille à gauche, feu ! C’est bon, on peut ressortir les cartes de et déboucher une autre bouteille..

Pour bien faire il faudrait environ 6283 mils par tour, mais 6400 est plus facile à diviser (25 diviseurs), et comme 6400=100 x 2^6, on peut même fabriquer un rapporteur gradué en mils en pliant un papier carré en deux par la diagonale, puis encore en deux par la bissectrice de l’angle de 45° et ainsi de suite plusieurs fois. Bref, le mil combine astucieusement la définition rigoureuse du radian, la divisibilité entière du degré (hélas pas par 3, mais par les puissances de 2 c’est bien utile aussi) et ajoute juste ce qu’il faut du système décimal. Une unité bien pratique, et pas seulement pour tirer sur ses voisins.

Je voulais encore citer d’autres découvertes en rédigeant cet article, notamment le chinois, qui a une définition astronomique intéressante : il correspond au déplacement angulaire moyen du Soleil sur la voûte céleste en 24h, soit 360°/ 365.25

\[jours/an\]

, ce qui donne un angle très proche du degré ! Les chinois avaient encore le cun, le chi et le zhang, mais c’étaient des dont l’utilité se limite au Scrabble.

Références

Das System

Wed, 13 Jan 2010 00:00:00 +0000

Entre le foie gras et les flocons, j’ai dévoré “Das System”, un thriller technologique de l’allemand Karl Olsberg sur l’apparition d’une intelligence artificielle distribuée sur internet.

Une startup (allemande) crée une sorte de pour prévoir la météo en utilisant la puissance de calcul des PC disséminés sur internet. Mais le truc devient un virus (un BOINC viral… idée à retenir …), et le système devient intelligent, conscient, et dangereux…

Vous avez peur ? Science-fiction futuriste ? En fait, plusieurs penseurs et scientifiques soutiennent que nous ne sommes qu’à quelques décennies de la , le moment où les outils que nous avons crées n’auront plus besoin de nous pour fonctionner, ni pour produire d’autres outils. Aujourd’hui déjà, on estime que la puissance de humain, et la nous promet l’équivalent artificiel des cerveaux de toute l’humanité dans 35 ans maximum…

Comme le mentionne un prof dans le roman, les microprocesseurs se reproduisent désormais beaucoup plus vite que les humains. Ils “se” reproduisent, car la conception et la production de machines ne peut plus s’envisager sans machines. En même temps qu’une extinction d’espèces basées sur la chimie du carbone, sommes-nous en train de démarrer une biologie du silicium ? Pour l’instant nous sommes encore indispensables pour certaines opérations délicates, notamment programmer, mais pour combien de temps ? Si un jour un logiciel devient capable de s’auto-améliorer en modifiant son propre code, ce ne sera plus qu’une question de secondes avant qu’on doive devenir très polis avec nos ordinateurs, dans le meilleur des cas…

La force du roman est de rendre ce scénario assez vraisemblable malgré d’inévitables raccourcis réducteurs, ou du moins de susciter la réflexion. Un bon bouquin à la Crichton donc, mais vous pouvez aussi attendre le film qui ne devrait pas tarder…

Référence :

Karl Olsberg (2009). Das System. Actes Sud.

Voir aussi:

et (en allemand)
“ sur La culotte à l’envers

2010

Fri, 01 Jan 2010 00:00:00 +0000

Une année de plus en moins… C’est l’heure d’adresser mes meilleurs vœux de succès et de bonheur à mes fidèles lecteurs-trices, et aussi à vous, nombreux visiteurs-teuses de passage. Que la réflexion critique basée sur les faits, et les rêves qu’apportent notre insondable Univers et notre merveilleuse Nature vous aident à affronter la dure réalité des chiffres en 2010…

audience mensuelle Dr. Goulu

88 articles plus tard, vous êtes encore un peu plus nombreux qu’ à lire ce blog. Merci ! Continuez à me forcer à continuer!

Parmi les articles de 2009, ceux qui ont été les plus lus (ou vus) m’ont surpris: (4985 lecteurs) (4883) et (2828). Des articles “faciles” comme on eu plus de 2000 visites alors que d’autres comme sur lesquels j’ai vraiment planché (déjà pour le titre…) et que je voyais déjà percer la barre des 5000 lectures ont eu beaucoup moins de succès (755). Ceci confirme deux choses:

Pour faire de l’audience, il faut vraiment faire (trop) simple et bien coller à l’actualité. Ok, je vous promets un article sur les Simpson très bientôt, avec le mot “sexe” à la première ligne. Car ça permet peut-être d’attirer l’attention des lecteurs sur des sujets plus sérieux comme la démographie, autre sujet qui sera abordé cette année.
La prévision est un art difficile et dangereux.

A ce sujet, en cherchant une illustration pour cet article, je suis tombé sur ça :

Peut-être vous souvenez-vous de assez moyen sorti en 1984, 2 ans après le roman d’Arthur C. Clarke pondu comme suite au génial de 1968. 40 ans après, on n’est même . Les projets de visiter Mars à pied sont repoussés, on est bien loin d’une mission habitée vers Jupiter (bon, aucun parallélépipède noir ne nous a dit d’y aller non plus), et pourtant il est bien possible que 2010 devienne quand même l’ “année du premier contact”. Non je ne crois toujours pas aux OVNI, mais au rythme ou vont les découvertes sur les , je ne serais pas surpris qu’on en trouve une avec de l’eau liquide et une atmosphère d’azote et d’oxygène très bientôt.

Aucun roman de science-fiction dont je me souvienne n’avait prévu qu’on puisse découvrir et analyser des planètes sans y envoyer des sondes ou des vaisseaux. On pensait “fusées”, on a trouvé avec des miroirs. D’ailleurs, il y a 40 ans, on avait peur d’un ennemi colossal dont les fusées pouvaient nous réduire en poussière radioactive et déclencher un hiver nucléaire, voire une glaciation. Maintenant on se déshabille de peur devant des bricoleurs d’explosifs du dimanche vendredi, et on craint que ne devienne permanent, ou de ne pas avoir de neige la semaine prochaine (et là je flippe vraiment).

Si j’ai un petit message pour cette année, c’est : “N’ayez pas peur : sur 40 ans, la grande majorité des prévisions se sont révélées fausses.” (© Dr. Goulu et Jean-Paul II)

Je croyais vous avoir pour 2010, mais il n’est .

A part ça seulement. C’est un que qui en avait 32933. Mais parmi elles, une me semble mériter un futur article : 2010 est une solution du . En éditant 3 timbres de valeurs entières positives a, b et c judicieusement choisies, on peut affranchir un envoi à n’importe quelle valeur entière entre 1 et 2010 € en utilisant au maximum 30 timbres. Si vous vous vous ennuyez sous la pluie, cherchez a, b et c…

Initiation au Chindogu

Thu, 24 Dec 2009 00:00:00 +0000

La réunion annuelle de la société secrète (dont j’ai déjà ) a été partiellement consacrée au , l’art japonais des inventions absurdes.

Lancée par Kenji Kawakami, l ‘ spécifie définissant une oeuvre chindogu :

Un chindogu ne doit pas réellement être utilisable. Il est dans l’esprit fondamental du Chindogu que les inventions revendiquant le statut de chindogu doivent être d’un point de vue pratique (presque) complètement inutiles. Si vous inventez quelque chose qui se révèle si pratique que vous l’utilisez tout le temps, alors vous avez raté votre chindogu. Essayez l’ Office des Brevets….

Un bon chindogu …
… n’a pas besoin …

Un chindogu doit exister. Il n’est pas permis d’utiliser un chindogu, mais il doit être fabriqué. Vous devenz pouvoir le tenir dans votre main et penser “je peux vraiment imaginer quelqu’un utilisant ceci. Enfin presque”. Afin d’être inutile, il doit commencer par être.
L’esprit d’anarchie est inhérent à chaque chindogu. Les chindogu sont des objets fabriqués qui se sont libérés des chaines de l’utilité. Ils représentent la liberté de pensée et d’action, la liberté de contester la domination historique et suffocante de l’utilité, la liberté d’être (presque) inutile.

… d’être expliqué longuement.
Les chindogu sont destinés à la vie de tous les jours. Ils sont une forme non verbale de communication compréhensible par tout le monde, partout. Les inventions spécialisées ou techniques, telles qu’un dévisseur à trois poignées pour siphon centré entre deux portes de meuble sous labavo (dont l’inutilité ne peut être appréciée que par les plombiers), ne comptent pas.
les chindogu ne peuvent pas être vendus ou commercialisés. Si vous acceptez de l’argent pour le votre, vous renoncez à votre pureté. ils ne doivent même pas être vendus par plaisanterie.

Kenji Kawakami et une invention presque utile
L’humour ne doit pas être la seule raison pour créer un chindogu. L’invention d’un chindogu est fondamentalement une activité de résolution de problème. L’humour est un effet secondaire de la découverte d’une solution élaborée et non-conventionnelle d’un problème qu’il n’était pas si urgent de résoudre.
Les chindogu ne sont pas de la propagande, ils sont innocents. Ils sont faits pour être utilisés, même s’ils ne peuvent pas l’être. Ils ne doivent pas être créés comme commentaires ironiques ou pervers de l’état désastreux de l’humanité.

Oh oui gratte moi en F5 s’il te plait… Ahhh que c’est bon!
Les chindogu ne sont jamais tabous. L’International Chindogu Society a établi certains standards de décence. Les allusions sexuelles faciles, l’humour vulgaire et les plaisanteries cruelles qui s’attaquent à l’intégrité des êtres vivants ne sont pas permis.
Les chindogu ne doivent pas être brevetés. Ils sont offerts au monde et ne sont donc pas des idées soumises à copyright, à breveter, collectionner ou posséder. Comme on dit : “mon chindogu est ton chindogu”.
Un chindogu ne doit causer aucun préjudice. Un chindogu ne doit jamais favoriser une race ou religion par rapport à une autre. Jeunes et vieux, homme ou femme, riche ou pauvre, tous doivent avoir une chance égale d’apprécier chaque chindogu.

Expérience faite, il n’est pas facile de proposer des idées chindogu, du moins à jeun… Mais une fois le mouvement lancé avec des idées un peu limite comme le minaret à coucou ou la burqa à oiseaux (pour les coucou femelle), j’ai eu une idée de rouleau à pâte pour mille feuilles (1024 feuilles en réalité pour une raison mathématique évidente) qui mériterait d’être approfondie…

Peut être qu’en pensant à tous les cadeaux de Noël inutiles que vous offrez et recevez ces jours, ou à ceux que vous aimeriez recevoir ou offrir mais qui n’existent pas, vous aurez des idées de chindogu… Dans ce cas, partagez les dans les commentaires. Mais dans tous les cas je vous souhaite, chers lecteurs, et surtout chères lectrices d’

Excellentes Fêtes de fin d’Année !

références:

Soline Ledéser, “ ” sur Rue89
, page avec de nombreuses photos

Atlas Digital de l'Univers

Sun, 20 Dec 2009 00:00:00 +0000

le a produit “L’Univers Connu”, une sorte de remake des “ ” mais dans lequel la position des étoiles et des galaxies correspond aux mesures actuelles:

En prime, ils offrent l’ utilisé pour cette réalisation avec le logiciel de visualisation “PartiView” au , ce qui vous permet d’explorer l’Univers connu sur votre propre ordinateur et de réaliser votre propre voyage intersidéral dans une qualité graphique assez spectaculaire.

est un visualiseur de données développé par le NCSA et distribué en open source. Outre l’Atlas Digital, il est utilisé dans de nombreux travaux scientifiques en astrophysique comme qui montre la trajectoire des étoiles proches du

Trajectoires des étoiles proches du centre galactique. Cliquez pour comparer aux observations

Sur la page de PartiView, on trouve de nombreuses données astronomiques et textures de planètes qui en font un planétarium très complet et puissant, quoique moins facile d’emploi que ou par exemple.

source :

Petits jeux intelligents

Sat, 19 Dec 2009 00:00:00 +0000

Bientôt Noël… Un peu de temps à tuer ou des jeunes à occuper intelligemment quelques heures ? Explorez les petits jeux gratuits découverts sur le web.

Un peu de

Le canon tire des billes portant des chiffres qui s’insèrent dans un petit train roulant inéluctablement vers le trou de la défaite. Lorsque deux billes en contact forment une somme de 10, elles disparaissent. Simple ? Essayez… Puis tentez de créer des réactions en chaine pour marquer plus de points.

Un peu de Physique: et

Ne vous fiez pas au look enfantin de pour en conclure qu’ils s’adresse aux tout petits. Construire un pont, même virtuel, exige d’avoir quelques connaissances… ou de les acquérir par l’expérience.

Les casse-têtes mécaniques d’ se résolvent à coup de sabre virtuel, en tranchant des cordes et des blocs de glace. Addictif et marrant.

Un peu de nostalgie : les Lemmings

Je vous parle d’un temps que les moins de vingt ans ne peuvent pas connaître, mais devraient : le temps des , un des jeux les plus géniaux de l’histoire. On peut jouer en ligne à la version quasi originale . D’accord, le graphisme est d’époque, mais le challenge reste actuel : amener des hordes de bestioles suicidaires à la porte du salut.

(En fait c’est un , mais la performance vaut un coup de chapeau : réécrire le …)

Beaucoup d’originalité :

Ce jeu de plateforme en noir et blanc est l’un de mes préférés. A chaque pression de la touche

\[Shift\]

, un renversement de situation total permet de progresser vers la porte de sortie, ou de tomber dans un piège fatal. Un jeu absolument excellent.

Une fois que vous aurez fini Shift, vous pourrez vous attaquer à , , , … Il existe aussi sur Android, iPhone et facebook

Dans le genre jeu de plateforme revisité, il y a aussi l’excellent que je viens de découvrir . Dès que j’ai fini cet article, j’y retourne!

En fait, pour finir plus vite, je colle ci-dessous un vieux brouillon d’article que j’avais commencé sur…

Encore un jeu en noir/blanc au look des années 70, et en plus tellement simple que j’hésite à le qualifier d’ “intelligent”. Il suffit de cliquer au bon moment pour qu’un canon oscillant régulièrement tire un boulet qui s’immobilise après quelques rebonds et enfle alors jusqu’à toucher un boulet voisin ou le cadre de jeu. Chaque boulet est initialement marqué du chiffre 3, chiffre qui se décrémente à chaque choc avec un boulet en mouvement. Heurté 3 fois, le boulet disparait et le joueur marque un point. Si le boulet rebondit en bas de l’écran, on a perdu.

(video un peu barbante : , ce sera plus clair)

Ça à l’air tout bête, mais il s’avère extrêmement difficile de marquer plus de 10 points. Après des heures passées sur , la version pour , mon record est de 17 points, assez loin des 37 points nécessaires pour figurer dans le Top25 des meilleures scores sur internet et très loin du record de 62 points détenu par CBC…

La difficulté du jeu tient essentiellement à la difficulté de prévoir les rebonds du boulet contre les autres : comme le savent les joueurs de billard, on peut assurer le résultat d’un choc entre 2 billes, en risquer un second, mais à partir de 3 on entre dans le royaume du chaos.

Pour visualiser ceci, j’ai utilisé pour la première fois pour montrer les rebonds possibles d’une toute petite balle qui rebondirait entre 2 grosses en fonction de l’angle de tir :

est un jeu qui cache son jeu : en le prenant comme un jeu d’adresse, vous n’avez aucune chance de faire un bon score. C’est un jeu de minimisation des risques. Il ne faut absolument pas tirer une bille qui ait le moindre risque de revenir derrière la ligne, et éviter à tout prix de boucher un angle de tir “sur” futur. C’est à l’usage qu’on s’aperçoit que Gimme Friction est un jeu de stratégie redoutable.

Sources de jeux intelligents

la rubrique
, le blog des jeux basés sur la physique

Initiatives populaires

Sun, 13 Dec 2009 00:00:00 +0000

Chantier permanent, par StadtWanderer

Depuis 1848, les citoyens suisses jouissent du : il suffit que 100'000 citoyens (environ 2% du corps électoral) soutiennent une proposition de modification de la Constitution pour que l’adoption du texte soit soumise au vote de l’ensemble de la population*. C’est ainsi que l’Article 72, al. 3 de notre Constitution contient désormais 6 mots qui auraient à la rigueur pu figurer dans un règlement de construire local : “La construction de minarets est interdite.”

Depuis 150 ans, seules sur les 171 qui ont été soumises au vote. Beaucoup, à mon avis 13, concernaient des aspects plutôt émotionnels, liés à la morale, l’éthique ou la religion. Mais au moins 4 ont eu un impact décisif sur le pays :

1918 . Ce choix permit aux socialistes une bonne représentativité en pleins conflits sociaux, et leur permettra d’entrer au gouvernement en 1943, en pleine guerre mondiale.
1921 . C’est grâce à lui (ou à cause) que la population devra donner son aval à un adhésion à l’UE …
1949 . Le peuple a récupéré de justesse (50.7%) ses droits après l’usage intensif de pendant la 2ème guerre mondiale !
2002 . Les effets ne sont pas encore patents, mais il est tout de même intéressant de noter que la proposition d’adhérer est venue du peuple, et non du gouvernement.

Après quelques votes sur des textes à la limite de la violation de traités internationaux, certains proposent de limiter le droit d’‘initiative en soumettant les textes a une juridiction examinant leur compatibilité. En réalité, c’est déjà le cas : le Parlement a décidé de ne pas soumettre une initiative au vote. Pourtant l’initiative de 1977 “ ” est proche de celle acceptée en 1982 “ ” (bravo ma maman!) et les deux initiatives sur le budget militaire de et étaient bien plus modérée que l’initiative de 2001 “ ” qui a été soumise au vote, et dont le score de 35.8% a initié des réformes de l’armée dépassant les propositions des initiatives invalidées. Quant à l’initiative invalidée “ ” de 1996, beaucoup de ses exigences ont été satisfaites suite au net coup de barre à droite en la matière dès 1999…

Limiter le droit d’initiative n’a donc fait que de retarder le traitement politique de préoccupations de la population. Dans ce sens, les initiatives devraient être perçues comme des “signaux avancés” appelant une réaction politique mesurée, avant qu’un texte souvent extrême soit soumis au vote. La surprise de l’interdiction des minarets provient probablement de l’absence de signal avancé. Cette initiative était conçue comme un signal, son succès a surpris même les initiants. Peut-être devrait-elle servir de signal à nos voisins…

Ailleurs.

Outre en Suisse, la forme directe de l’initiative populaire n’existe que dans , qui se sont pendant leur période progressiste, il y a longtemps. Certains Etats limitent les domaines pouvant être sujet à initiative, d’autres imposent un nombre trop élevé de signatures pour que ce droit soit utilisable, mais aux USA. On pourrait encore citer l’Italie, pays dans lequel 500'000 personnes peuvent demander un référendum sur l’abrogation d’une loi.

Partout ailleurs, le droit d’initiative est “indirect” : il permet aux citoyens de forcer leur pouvoir législatif à légiférer sur un sujet donné, mais pas à le voter directement.

En France, l’ introduit depuis 2008 la possibilité d’un “référendum législatif” à l’initiative de 10% des citoyens et de 20% du Parlement. Impossible. Ensuite, la proposition de loi est d’abord soumise à l’Assemblée Nationale et au Sénat, et ce n’est que si le législatif ne parvient pas à se prononcer que la loi est soumise au référendum… Re-impossible. Mais impossible n’est pas français, n’est-ce pas ?

Côté européen, le traité de Lisbonne introduit l’ “ ” qui permettra à 1 millions de citoyens de forcer la Commission à soumettre un texte de loi. Beaucoup de détails sont encore à régler, si vous êtes citoyen de l’UE vous avez jusqu’au 31 décembre pour , ou plutôt pour conquérir un droit très puissant, parce qu’on ne va pas vous l’offrir sur un plateau.

Note* Ailleurs, on appelle “ ” le simple fait de faire voter la population; en Suisse ce terme est réservé aux votations obligatoires en cas de modification de la Constitution ou de signature de traités, ou aux votations sur des abrogations de lois réclamées par 50'000 citoyens.

Références:

, note de synthèse du Sénat
le , un français idéaliste…
sur Wikipedia. Je trouve cet article peu clair car mêlant les notions de démocratie directe et de démocratie participative.

CO2 = POP x CO2/POP

Sat, 12 Dec 2009 00:00:00 +0000

, prétend qu’à propos d’impact sur l’environnement “il ne faut pas en conclure que nous sommes trop (…) le critère important c’est le mode de vie” .

Soit il ignore la merveilleuse dont une version simplifiée sert de titre à cet article, soit il indique clairement le choix de société qu’il propose : entasser beaucoup d’humains en les rationnant. Or l’équation de Kaya montre clairement que la population est un facteur aussi important que le “mode de vie” : on peut réduire notre impact sur l’environnement tout aussi efficacement en étant moins nombreux.

D’ailleurs, la proposition d’Antonio Hodgers de revenir au standard des années 1960 inclut cet aspect puisque en 2006 sont les mêmes qu’en 1967. C’est bien la population du pays qui a augmenté de 25% dans le même temps et généré tout autant de gaz à effet de serre, d’utilisation du territoire, et nécessité une centrale nucléaire de plus.

CO2 / habitant et POPulation de la Suisse de 1858 à 2006 (cliquer dessus pour la version interactive sur le merveilleux Gapminder)

A noter par ailleurs que la seule diminution de la population suisse enregistrée en 150 ans a suivi le choc pétrolier de 1973 et a duré pratiquement 10 ans, un fait que les apôtres de la décroissance ne devraient pas oublier… Depuis, les émissions de CO2 par habitant diminuent régulièrement, en Suisse comme dans beaucoup de pays industrialisés.

L’oubli systématique du facteur POPulation dans le débat écologiste ne peut que semer la confusion. La Chine n’est le 2ème pollueur de la planète qu’en raison de sa population : le chinois n’est qu’au 80ème rang en terme d’ , derrière Cuba, les Seychelles et la Thaïlande, et la Suisse au 50ème rang, entre la France (46ème) et la Suède (51ème).

Les pays comme la Chine et l’Inde ont fait un immense effort en limitant leur POPulation de façon drastique, ce qui leur a permis de sortir de la misère et d’amorcer un développement fantastique. C’est “grâce” à des avortements en masse, M. Hodgers, que les prévisions de la population mondiale se sont révélées fausses. Demander aujourd’hui à ces même pays un effort au niveau du deuxième facteur de l’équation est indécent.

Dans nos pays, nous arriverons à poursuivre notre effort sur CO2/POP par des économies et une production d’énergie plus propre, mais pour préserver notre niveau de vie il faudra bien se résoudre aussi à réduire notre population. Car si le se vérifie, c’est 25% de réduction des émissions par tête qui n’auront servi à rien.

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)

Combien d'exoplanètes

Sun, 15 Nov 2009 00:00:00 +0000

Les récemment portent à plus de 400 le nombre de planètes découvertes autour d’autres étoiles que notre Soleil, assez pour commencer quelques statistiques et faire le point sur les progrès rapides en .

Le site fournit les caractéristiques mesurées des exoplanètes connues et de leurs étoiles. J’ai complété ces données sur * en y ajoutant:

les planètes du système solaire pour comparaison
les périodes de révolution ou demi grand axe manquants en utilisant la
une estimation de la température de surface en utilisant la ¹

Le graphique ci-dessous représente la masse et la température de toutes les planètes connues, ainsi que leur taille lorsqu’elle est connue.

La plupart des exoplanètes connues sont de la masse de notre Jupiter (le plus gros point orange le plus à droite) ou bien plus grosses encore. Celles découvertes en premier sont les “Jupiter chaudes” en haut du graphique, et plus récemment on a découvert les nombreuses “Jupiter froides” du bas, ainsi qu’une vingtaine de planètes orbitant dans la “ ” où la vie serait envisageable.

Mais aucune qui ressemble à la Terre.

En fait, le problème vient de la précision encore insuffisante des méthodes et instruments de détection.

La .

C’est la plus performante jusqu’ici. Appelée aussi “spectroscopie Doppler”, cette méthode consiste à mesurer les variations de vitesse de l’étoile qui oscille un peu sous l’effet de l’attraction de ses planètes en mesurant le décalage spectral de la lumière de l’étoile:

Crédit : Observatoire de Paris / ASM Emmanuel Pécontal

En 1995, la première planète extra-solaire a été découverte par et de l’Observatoire de Genève à partir de ces mesures des variations de la vitesse de l’étoile :

Variations de vitesse radiale de l’étoile 51 Peg (Crédit : CNES)

En tournant en 4 jours seulement autour de son étoile alors que sa masse est la moitié de celle de Jupiter, 51 Pegasi b fait varier la vitesse de son étoile de ±60 m/s, et en 1995 on était capables de mesurer ceci avec une précision de l’ordre de ±8 m/s.

Aujourd’hui, l’instrument ² permet des mesures de vitesses avec une précision de ±1 m/s, soit ±3.6 km/h. On peut littéralement voir une étoile se promener à pied ! Mais ce n’est pas suffisant pour voir une Terre, il faudrait encore augmenter la précision de la mesure d’un facteur 10 au moins.

La

Cette technique est théoriquement capable de détecter aujourd’hui des planètes de la taille de la Terre, mais seulement si leur orbite les conduit par chance exactement sur l’axe entre nous et l’étoile. Des instruments comme ou le récent satellite sont capables de mesurer la minuscule éclipse qui se produit alors, et de déterminer ainsi le diamètre de la planète, une information que ne fournit pas la vitesse radiale. En février 2009, Corot a ainsi détecté , une planète de 5 masses solaires seulement, un record…

vue d’artiste du transit de CoRot-7b devant son étoile. On est capables de mesurer nettement la baisse de luminosité…

Mais deux mois plus tard, HARPS reprend la tête de la course avec la découverte de , qui ne fait que 2 masses terrestres, mais orbite extrêmement près de , une étoile 3x plus légère que le Soleil et très peu lumineuse. HARPS y a découvert , dont 2 traversent la zone habitable.

Aujourd’hui et demain, de exploite(ro)nt ces deux méthodes et d’autres plus spéciales pour détecter des planètes de plus en plus petites.

Parmi ces “méthodes spéciales”, l’une mérite d’être citée ici car elle a permis la détection de petites exoplanètes en 1992 déjà, 3 ans avant la découverte de Pegase 51b par mes compatriotes. Il s’agit de l’étude par du pulsar . Ce minuscule résidu de supernova tourne sur lui-même en 6.219 millisecondes, émettant un signal radio d’une régularité qui devrait être parfaite, mais se trouve perturbé par 4 ou 5 planètes, dont .

Période du pulsar PSR B1257+12

Il ne fait pas bon vivre à proximité d’un pulsar, mais PSR B1257+12 nous indique que des planètes se forment partout, et qu’avec un peu de chance et beaucoup d’astuce, on pourra très bientôt découvrir des Terres lointaines. Et elles seront probablement nombreuses : aujourd’hui on estime que 20% des étoiles au moins ont des planètes. Certains chercheurs pensent que ce pourcentage pourrait être de 60% pour les étoiles comparables au Soleil, et il y en a beaucoup.

Parallèlement, on commence à identifier les caractéristiques chimiques des étoiles à planètes, par exemple leur . On pourra ainsi mieux cibler la recherche de planètes, et établir des statistiques à l’échelle de la Galaxie. Très bientôt, on connaîtra enfin un facteur de plus de l’ .

Références:

sur Astrosurf
sur Astrosurf (article très complet)

Note* : mon tableau n’a aucune prétention scientifique, je n’ai fait que remplir les cases vides de celui de pour produire le graphique. En particulier les températures de surface sont très hypothétiques.

Copenhague : Shut up and calculate*

Sun, 08 Nov 2009 00:00:00 +0000

Little Professor par draggin sur flickr

Soyons fous : à , adoptons la “ ”. Divisons la consommation d’énergie de l’Europe par 3, persuadons Obama de réduire celle des USA d’un facteur 6 et la Chine de stopper la croissance de la sienne pour que le monde entier se retrouve à la moyenne actuelle de sa consommation d’énergie, mais propre.

Un petit calcul sur la Suisse pour commencer :

7.5 millions d’habitants à 2000 W, ça donne une puissance de 15 Gigawatt à produire en continu.
donnent 141.5 (TWh) d’énergie à produire annuellement.
Nos barrages produisent 42.3 TWh
Les plans les plus optimistes pour le solaire+éolien prévoient 10 TWh en 2050. Dans le meilleur des cas, les énergies renouvelables couvriront donc 30% de nos besoins réduits d’un facteur 3 …
Heureusement, la société à 2000W nous permet tout de même 25% d’énergies fossiles, soit 36 TWh au maximum.
Les centrales nucléaires existantes fourniront 25.3 TWh jusqu’à ce qu’elles rouillent.
Restent 28 TWh à produire. Comment ???

Passons au calcul mondial :

7 milliards d’habitants (en 2012) x 2000 watts x 8766 heures = 116'580 Terawattheures
25% de pétrole, gaz, charbon : 29'145 TWh soit 2.5 milliards de , le quart de la consommation actuelle de charbon+pétrole+gaz , soit celle des années 1950:

Evolution de la consommation mondiale d’énergie. Source : J.-M. Jancovici (Manicore)
14'000 TWh de
la production actuelle , dont :
- 509 TWh de géothermie
- 5 TWh photovoltaïque… Allez, ajoutons les 45.3 TWh de solaire thermique pour les encourager …
- marémotrice et hydroliennes : autant que le photovoltaïque : 5 TWh
- et
- le reste, soit 12'607 TWh est actuellement produit par des centrales thermiques au charbon, gaz et pétrole. Normalement on devrait inclure ceci dans les 25% de pétrole, mais admettons qu’on équipe toutes ces centrales de systèmes de capture et de stockage du CO2, ok ?Admettons qu’on arrive encore à doubler la production hydroélectrique et multiplier par 10 la production des autres renouvelables pour atteindre 14'513 TWh. Vous pouvez multiplier par 100 le photovoltaïque si vous voulez, ça ne change rien. Arrondissons la production future d’électricité totale à 30'000 TWh
Total de la production : 73'145 TWh, soit seulement 60% de la consommation d’une humanité à 2000 watts. Comment produira-t-on les 43'600 TWh manquants ???

Je rappelle que ce scénario est basé sur des propositions environnementalistes actuelles qui impliquent une réduction d’un facteur 3 de la consommation d’énergie de l’Européen moyen…. Une utopie, passe encore, mais si le total ne joue pas, je m’inquiète…

*Note : Le titre de l’article “ ” est la devise attribuée à “ ”, active en mécanique quantique. Elle consiste à dire qu’à un certain niveau, il faut arrêter de s’interroger sur le sens philosophique ou métaphysique des choses, et se fier uniquement aux résultats des calculs…

Combien de Rendement

Wed, 04 Nov 2009 00:00:00 +0000

Votre banquier et les écolos environnementalistes vous le répètent à l’envi : il faut maximiser le rendement. Le moteur pétaradant de votre voiture du millénaire passé a un rendement inférieur à 30% à cause de , alors que le moteur électrique de votre véhicule du futur est 3x meilleur : 90% de l’énergie électrique qu’on lui donne sert à faire avancer la voiture. Y’a pas photo.

Sauf que.

Nuage de monoxyde de dihydrogène… Photo : Koert Michiels sur flickr

D’abord, pour calculer un rendement, il faut tenir compte de toutes les “sorties utiles” du système, pas seulement de la plus évidente. Les 70% de “perte” d’un moteur à essence sont de la chaleur gratuite qui réchauffe votre habitacle l’hiver et surtout qui tient vos vitres dégivrées. Avec son super rendement de 90%, la (100'000 Euros…) ne permet pas de rouler en hiver! La version 2 promise l’année prochaine sacrifiera environ 3 kW de précieuse puissance électrique pour remplacer doudoune et grattoir… Le même argument s’applique aux ampoules à basse consommation : , et certainement pas du CO2.

Ensuite, il ne faut pas oublier des éléments de la chaine : un moteur électrique a un rendement mécanique de 90%, mais la bonne batterie qui l’accompagne dans une voiture ne restitue que 90% de l’énergie de la charge. Rendement des deux : 81%. Et si on produit l’électricité avec une centrale nucléaire d’un rendement de 30%, le rendement global tombe à 24%. Finalement, les pistons ne sont pas si ridicules que ça…

Mais vous pensiez peut-être produire de l’électricité absolument propre avec ces toutes nouvelles ? Pour les voitures, c’est une . Mais surtout la Terre tourne et l’éclairement maximal n’a lieu qu’au solstice d’été à midi. Sur un an, la lumière moyenne à nos latitudes n’est que 20% de ce maximum. Rendement total du photovoltaïque : 20% de 35.8% = 7%… Idem pour l’éolien : la plafonne le rendement de l’hélice à 60%, mais à un , la puissance moyenne du vent n’est que le quart de la puissance max exploitable. Rendement total de l’éolien : 15%.

Les centrales nucléaires ont effectivement un rendement maximal limité à 30% par le (plus 70% de chaleur qui pourrait être utilisée en hiver), mais elles fonctionnent 90% du temps.

On pourrait rétorquer que, comme seuls environ 5% des atomes du combustible fissionnent, le rendement électricité produite / énergie potentielle du combustible est un lamentable 1.5% à tout casser. Mais même comme ça, l’électricité nucléaire est 2 à 10 fois meilleure marché que les énergies renouvelables.

Mais surtout, l’énergie nucléaire possède une marge de progression du rendement énorme, que n’ont pas les autres sources d’énergie. En principe, on pourrait tirer jusqu’à 20 fois plus d’énergie de chaque kg d’Uranium qu’actuellement. Ou en produire 20 fois plus longtemps, en produisant 20 fois moins de ces “déchets” radioactifs gorgés d’énergie potentielle. Voilà pourquoi le nucléaire est loin d’avoir dit son dernier mot.

Comment palper les molécules de la vie

Sat, 24 Oct 2009 00:00:00 +0000

Excellente présentation vendredi passé au par Sandor Kasas, du (LPMV) de l’EPFL. Il nous a expliqué comment les microscopes à force atomique permettent d’observer, de filmer voire de palper les “briques de la vie” (protéines, enzymes, ADN) en plein action.

Il a commencé par nous expliquer comment fonctionne un , AFM pour les intimes. C’est une évolution du (STM) inventé (en Suisse) en 1981 par et . Ils ont obtenu pour ça le prix Nobel 5 ans plus tard seulement (un record récemment battu par Obama).

Le principe du STM consiste à promener une pointe ultra fine au dessus d’une surface à observer, et à mesurer le “courant tunnel” produit par les électrons passant de l’échantillon à la pointe, ce qui permet de mesurer la distance entre les deux et de produire des images avec une résolution sub atomique. Plus fort encore : en appliquant une plus forte tension entre la pointe et l’échantillon, on parvient à coller un atome à la pointe, puis aller le déposer à un endroit précis, pour réaliser des choses incroyables comme celle-ci:

cercle de 48 atomes de fer déposés sur du cuivre chez IBM. Diamètre = 14 nanomètres. les vagues au centre sont produites par la superposition des fonctions d

Le STM souffre toutefois de quelques limitations: il ne fonctionne que dans un vide très poussé, avec des échantillons conducteurs d’électricité refroidis bien en dessous de 0°C.

poutre flexible de microscope à force atomique, et sa pointe

Ces inconvénients n’existe pas avec l’AFM, qui “palpe” la surface en mesurant avec un laser la nanométrique flexion d’une minuscule poutre portant la pointe, sous l’effet combiné des (attractive) et électrostatique (répulsive). Avec un AFM, on peut observer des échantillons dans l’eau, à température ambiante. On peut observer de la matière vivante !

Sandor Kasas nous a ainsi montré de spectaculaires images de brins d’ADN comme celle-ci, qui sera expliquée en détail plus bas:

image LVPM-EPFL

Mieux encore : on arrive à appliquer des forces très précises sur l’échantillon, en appuyant les quelques atomes de l’extrémité de la pointe dessus. Après avoir déposé des sur un substrat percé, l’équipe du LPMV est ainsi parvenue à mesurer les modules d’élasticité et de cisaillement de ces constituants de la paroi cellulaire !

ADN Topoisomérase II (image : Wikipedia)

Plus fort encore : l’AFM permet de mesurer la force avec laquelle des protéines se lient entre elles, et de mieux comprendre des phénomènes biochimiques inaccessibles jusqu’ici. Sandor Kasas nous a ainsi présenté une étude sur le “complexe snare” , la membrane cellulaire du bout des axones où les neurotransmetteurs sont libérés pour transmettre l’influx nerveux entre les neurones. En mesurant les forces d’adhésion entre les protéines syntaxin 1 (sx1), SNAP-25 (S25) et VAMP 2 (V2), les chercheurs sont parvenus à comprendre comment elles étaient agencées et comment la perturbe le fonctionnement de ces protéines. Wow !

Mais la recherche qui m’a le plus excité est celle qui a produit les images d’ADN plus haut. L’ADN est une très longue molécule : chacune de nos cellules en contient environ 1 mètre, super enroulée en une minuscule pelote, ce qui cause inévitablement des noeuds. Mais des “têtes de lecture” se promènent le long des brins d’ADN pour les décoder ou les , et les noeuds risquent de bloquer ce mécanisme vital.

Heureusement, il y a la . C’est la présence de cette enzyme qui permet à la pelote de la première photo de se dénouer complètement en un petit quart d’heure. On n’est pas encore certains de comment elle fait, mais les chercheurs du LPMV aimeraient bien poursuivre leurs travaux et prouver qu’elle triche en coupant un brin et en le raccommodant après avoir croisé l’autre! Un biologique ! incroyable, non ?

Cette présentation fait partie des 10 meilleures auxquelles j’aie assisté, toutes catégories confondues. Merveilleusement multidisciplinaire, on naviguait en toute confiance entre mécanique quantique et biologie, entre chimie, optique et dynamique. Un régal. Merci Dr. Kasas !

Références:

S Kasas, “ ”, (pdf des slides avec encore plus d’images)
A Yersin et al “ ”, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), July 22, 2003 vol. 100 no. 15, p 8736-8741
A. Kis, S. Kasas et al “Nanomechanics of Microtubules”, Physical Review Letter, 2002, Vol. 89, Nr 24
Erika Ercolini “Scaling Properties of DNA Knots Studied by Atomic Force Microscopy”, EPFL , 2008

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 !

Calculateur d'(in)égalité

Sun, 11 Oct 2009 00:00:00 +0000

Les inégalités de revenu sont un sujet d’actualité politique brûlant. En Suisse, les viennent de lancer une initiative populaire visant à limiter le salaire maximal dans les entreprises à 12 fois le salaire minimal.Dans une petite boite c’est presque toujours le cas, mais plus on travaille dans une grande entreprise, plus on aimerait gagner en une année ce que gagne notre CEO en un mois…

C’est le problème du rapport max/min : il ne tient pas compte de tous les revenus intermédiaires. Dans une entreprise de 100 personnes, 98% des salaires sont compris entre celui du patron et celui de la technicienne de surface. Comment mesurer les inégalités de revenu en tenant compte de tous les revenus d’une société ?

La mesure d’(in)égalité des revenus la plus utilisée au niveau international s’appelle “coefficient (ou indice) de Gini”. J’en ai déjà parlé dans . L’indice de Gini vaut 0 si les revenus d’une société sont divisées de façon parfaitement égale, et 1 (ou 100%) si un seul esclavagiste empoche la totalité du revenu. En pratique, l’indice de Gini de la plupart des pays membre de l’OCDE se situe entre 0.5 et 0.4, mais les impôts réduisent les inégalités pour obtenir un Gini du revenu disponible entre 0.25 et 0.35 .

Le coefficient de Gini pourrait facilement être utilisé au niveau des entreprises. J’ai d’ailleurs créé une permettant de le calculer en ligne pour des entreprises de moins de 100 personnes*. C’est tout simple : copiez/coller les montants des salaires de votre entreprise dans la première colonne, triez-la dans l’ordre croissant, et voilà !

Le petit graphique associé (dont il faut changer l’échelle horizontale à la main au besoin) trace en bleu la qui montre la progressivité des revenus. L’indice de Gini est défini par la fraction de la surface entre la courbe bleue et la droite rouge par la surface sous la droite rouge.

En jouant avec cet outil, vous constaterez que l’initiative “1:12” des jeunesses socialistes n’implique pas du tout une distribution équitable des revenus. Comme le montrent les cas extrêmes ci-dessous, le coefficient de Gini peut varier énormément même si le salaire le plus élevé vaut 12x le salaire minimal:

société de 10 personnes ou les 9 employés ont un salaire égal et le patron un revenu 12 fois supérieur. Indice de Gini = 0.52

société de 10 personnes ou 9 cadres ont un salaire égal, et un employé un salaire 12x moins élevé. Indice de Gini = 0.1

Pour des revenus réellement équitables, il faudrait que le coefficient de Gini des entreprises corresponde, ou soit même inférieur à celui du pays considéré. Ceci laisse encore une grande flexibilité à la politique salariale. Voici par exemple quelques distributions de revenus donnant un indice de Gini = 0.33, le même que celui de la Suisse entière (avant impôts):

10% du personnel touche un salaire 6x supérieur aux 90%
50% du personnel touche un salaire 4x supérieur aux autres 50%
des salaires : 10% touchent un salaire de base, 10% touchent 2x plus, 10% touchent 3x plus etc jusqu’aux 10% qui touchent 10x le salaire de base:

distribution uniforme des revenus : Gini = 0.33

On voit au passage que la courbe de Lorenz permettent d’ illustrer de manière fine la politique salariale des entreprises. En particulier, les différences de statut entre employés provoquent des “cassures” dans la courbe, alors que des revenus abusifs dans le haut de l’échelle sont détectables par la pente de la courbe à droite.

Il serait très intéressant de connaitre le coefficient de Gini des entreprises. je n’en ai trouvé aucun sur internet, pourtant je suis persuadé que les grandes entreprises (et les grands patrons) pourraient défendre leur politique de rémunération en publiant ce chiffre, qui est beaucoup plus parlant que le rapport max/min ou le montant total de la rémunération de la direction.

Si vous connaissez celui de votre entreprise ou si vous le calculez à l’aide de ma , je vous serais très reconnaissant de le communiquer à l’aide des commentaires ci-dessous. Pas besoin de nommer l’entreprise, le secteur d’activité et la région suffisent. Merci d’avance !

Note : cette est mise à disposition gratuitement uniquement pour utilisation privée, non commerciale. Je m’en réserve tous les droits pour les autres usages. Veuillez me contacter en déposant un commentaire ci-dessous si vous envisagez utiliser cette feuille professionnellement.

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)

Longitude

Sun, 04 Oct 2009 00:00:00 +0000

Je viens de transférer “Longitude : l’histoire vraie du génie solitaire qui résolut le plus grand problème scientifique de son temps” de la liste “bouquin à lire un jour” à la liste “bouquins lus et vivement recommandés”.

Je ne m’étais pas précipité pour le lire car je connaissais un peu l’histoire de , génial horloger anglais qui construisit dès 1734 les premières horloges suffisamment précises pour permettre aux navires de déterminer leur en mer.

La talent de est d’avoir replacé cette réalisation technique dans le contexte scientifique et économique de l’époque. Économique d’abord car les naufrages dus à une mauvaise estimation de la longitude coutaient cher en richesses submergées et en vies noyées. C’est d’ailleurs après le naufrage en 1707 de la flotte de l’amiral Clowdisley aux iles Scilly qui causa la mort de 2000 hommes que le roi promulgua le en 1714 : celui qui parviendrait à déterminer la longitude d’un navire à moins de 30 près (~56 km) après 40 jours de navigation recevrait la somme fabuleuse de £20'000 de l’époque, soit environ 10 millions d’euros actuels, plus que tous les prix Nobel réunis!

Les navigateurs arrivaient à déterminer leur latitude avec cette “précision” déjà près d’un millénaire grâce à l’ , et au début du XVIIIème, ils atteignaient une précision d’environ un mille en latitude grâce au . Pourquoi diable n’arrivait-on même pas à avoir une vague idée de la longitude ? Pourquoi ce défi était-il si difficile ?

“Longitude” explique bien la différence fondamentale entre les deux dimensions de la cartographie : la latitude est une valeur absolue, la longitude est relative à un méridien de référence arbitraire, actuellement celui de Greenwich. On peut donc déterminer sa latitude en observant la hauteur de quelques étoiles au dessus de l’horizon, alors que la longitude exige de mesurer une différence entre une observation locale et la même observation faite simultanément au méridien de référence.

Fondamentalement, tout le monde était d’accord : il fallait déterminer le décalage horaire entre Greenwich et le bateau. La solution évidente de nos jours du chronomètre (ou l’horloge atomique des satellites ), ne l’était pas du tout à l’époque. La Terre effectuant une rotation de 360° en 24 heures ou 1440 minutes, elle tourne d’un degré en 4 minutes. Pour remporter le prix du “Longitude Act”, il fallait une horloge ne dérivant que d’‘une seconde sur un bateau secoué par les vagues, alors que les meilleures horloges fixes de l’époque dérivaient de plusieurs minutes par jour. Personne ne croyait qu’il soit possible de réaliser un mécanisme 100 à 1000 fois plus précis.

Puisqu’on utilisait l’observation astronomique pour remettre les pendules à l’heure, la majorité écrasante des scientifiques de l’époque estimaient que la solution était à trouver dans les cieux. D’autant qu’un siècle plus tôt, en 1610, Gallilée découvrit les satellites de Jupiter et mit au point un système de mesure de la longitude basé sur une table prédisant leurs (nombreuses) éclipses. Cette méthode permit à Cassini de cartographier les côtes françaises avec une précision de l’ordre de 10 km autour dans les années 1680, mais se révéla impraticable en mer. De plus, s’aperçut qu’il fallait tenir compte de la vitesse de la lumière pour une mesure précise et fournit la première mesure raisonnable de la .

Outre de nombreuses idées farfelues répertoriées dans le chapitre le plus amusant du livre, la méthode des avait les faveurs de bon nombre de scientifiques de l’époque, et notamment de l’astronome royal, que Dava Sobel dépeint comme un farouche adversaire de Harrisson.

Après une vie de travail, John Harrison et son fils William remportèrent en 1772 le prix avec l’extraordinaire montre “de poche” H4, de 13 cm de diamètre et d’un poids de 1.5 kg qui n’a dérivé que de 5 secondes après une traversée de l’Atlantique de 2 mois, soit à peine plus d’un mille d’erreur en longitude!

Les montres de Harrisson et leurs copies réalisées par Kendall ont été utilisées pendant plus d’un siècle à bord des navires de Sa Majesté, leur fiabilité est telle que les exemplaires exposés au National Maritime Museum de Greenwich sont encore en état de marche.

Bon, je voulais écrire une critique de livre et j’ai pondu un article sur la longitude… Mais lisez ce livre, il est excellent.

Références:

Dava Sobel, William J. H. Andrewes, Irene Aldasoro Katarain (1996). Longitude: l'histoire vraie du génie solitaire qui résolut le plus grand problème scientifique de son temps. J.-C. Lattès.
Michel Toulmonde “ ”, Observatoire de Paris (SYRTE) et Université d’Evry 2009
" ", National Maritime Museum de Greenwich
Jonathan Betts “ ”, National Maritime Museum / Royal Observatory, Greenwich

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.

Combien de nombres palindromes < N ?

Sat, 26 Sep 2009 00:00:00 +0000

Les problèmes du devenant vraiment très ardus, j’ai été content de trouver un petit challenge intéressant : déterminer rapidement le nombre de nombres palindromes inférieurs à un maximum donné.

un nombre palindrome

Un se lit indifféremment de gauche à droite ou de droite à gauche, comme 1234321 ou 567765. Outre leur aspect esthétique, ces nombres ont aussi des .

La première idée qui vient à l’esprit est de les compter (c’est du ):

\[sourcecode language="delphi"\]

function NumberOfPalindromes(const maxNumber : integer) : integer; var i:Integer; s:string; begin Result:=0; for i := 1 to maxNumber do begin s:=IntToStr(i); if s=ReverseString(s) then Inc(Result); end; end;

\[/sourcecode\]

Ca marche, mais c’est très lent : pour maxNumber=1000000000, il faut un milliard de conversions en chaine de caractères, un milliard d’inversions de chaîne, et un milliard de comparaisons. Or le résultat n’est que de 109998. Comme l’ (mais c’est de moi) :

Si ta boucle ne fait rien 99% du temps, c’est que tu n’utilises pas le bon algorithme.

De plus, notre boucle génère tous les nombres palindromes sous forme de chaine, et on les jette.

Si tu jettes 99% des résultats, c’est que tu n’utilises pas le bon algorithme.

Une autre approche, que beaucoup utilisent avant même de programmer, voire de réfléchir, est de . C’est une excellente approche. On trouve immédiatement une , avec une formule qui offre sur un plateau le nombre a(n) de nombres palindromes inférieurs à 10n

La formule n’est valable que pour n entier, mais on peut tout de même la convertir en une petite fonction Delphi:

\[sourcecode language="delphi"\]

function NumberOfPalindromes(const maxNumber : integer) : integer; const pow10:array

\[0..9\]

of integer=(1,10,100,1000,10000,100000,1000000,10000000,100000000,1000000000); var n:Integer; begin n:=Round(log10(maxNumber)); if Odd(n) then Result:=11*pow10

\[(n-1)div 2\]

-2 else Result:=2*pow10

\[n div 2\]

-2; end;

\[/sourcecode\]

Comme il s’avère que le ne teste les algorithmes proposés qu’avec une puissance de 10, vous avez ci dessus une solution victorieuse, mais typique de la programmation agile : elle ne fonctionne (bien) que pour les tests ;-)

Tentons maintenant de rendre notre programme correct quel que soit N, si possible sans le ralentir. On va même commencer par le rendre encore plus rapide en poussant le vice de la programmation agile (= paresse) encore plus loin:

\[sourcecode language="delphi"\]

function NumberOfPalindromes(const maxNumber : integer) : integer; const A050250:array

\[0..9\]

of integer=(0,9, 18, 108, 198, 1098, 1998, 10998, 19998, 109998); begin Result:=A050250

\[Round(log10(maxNumber))\]

; end;

\[/sourcecode\]

Le vecteur contient directement les résultats de la formule pour n=(0),1,2,..,9. Son nom provient de .

L’algorithme ci-dessous commence par utiliser cette série pour compter les palindromes inférieurs à la puissance de 10 juste inférieure à maxNumber, puis considère successivement les chiffres de maxNumber en partant du plus significatif et compte le nombre de palindromes possibles sur les digits intermédiaires.

Par exemple pour maxNumber=5832476 :

on compte 1998 palindromes inférieurs à 1000000, le plus grand étant 999999
on ajoute (5-1) fois le nombre de palindromes de 5 chiffres, soit 1000 (de 000|00 à 999|99), ce qui donne le nombre de palindromes jusqu’à 4999994
on ajoute 8 fois le nombre de palindromes de 3 chiffres, soit 100. On a donc compté les palindromes jusqu’à 5799975
on ajoute 2 fois les 10 nombres possibles au centre, ce qui compte jusqu’à 5829285
reste à ajouter les (2+1) nombres palindromes obtenus en changeant le chiffre central : 5830385, 5831385 et 5832385

\[sourcecode language="delphi"\]

function NumberOfPalindromes(const maxNumber : integer) : integer; const A050250:array

\[0..18\]

of integer =(0,9, 18, 108, 198, 1098, 1998, 10998, 19998, 109998, 199998, 1099998, 1999998, 10999998, 19999998, 109999998, 199999998, 1099999998, 1999999998); const pow10:array

\[0..9\]

of integer =(1,10,100,1000,10000,100000, 1000000,10000000,100000000,1000000000); var n,i,j,k:Integer; d:array

\[0..18\]

of integer; // digits begin i:=0; n:=maxNumber; while n>0 do begin // extract digits d

\[i\]

:=n mod 10; n:=n div 10; inc(i); end; n:=i-1; // n=Trunc(log10(maxNumber)) Result:=A050250

\[n\]

; i:=n; j:=0; k:=n div 2; dec(d

\[n\]

); // because we counted palindromes to 1000..00 while i-j>=2 do begin // loop from outer digits to inner Result:=result+d

\[i\]

*(pow10

\[k\]

); dec(i); inc(j); dec(k); end; inc(Result,d

\[i\]

); // handle 1 or 2 center digits if d

\[j\]

>=d

\[i\]

then inc(Result); end;

\[/sourcecode\]

Cet algorithme étant nettement plus rapide et compact que les solutions existantes du challenge, je viens de le soumettre au bien qu’il y ait encore une petit bulle… Pour certains maxNumber “rares”, le résultat est 1 de trop. Saurez-vous trouver pourquoi avant moi ?

SwissCube sur orbite

Thu, 24 Sep 2009 00:00:00 +0000

Le satellite conçu et construit par les étudiants de plusieurs écoles d’ingénieurs suisses a été lancé avec succès hier par une fusée indienne, et en plus il fonctionne !

SwissCube est un , une norme définissant des mini satellites d’une taille de 10 x 10 x 10 cm et d’une masse max. de 1 kg (SwissCube ne fait que 820 grammes). Ce format permet de grouper plusieurs CubeSats dans un conteneur, ce qui rend le lancement d’un satellite “abordable” pour une bande de passionnés soutenus par quelques sponsors.

SwissCube copyright Laurent Gillieron - keystone

Malgré sa petite taille, SwissCube est un satellite scientifique complet, embarquant un système d’observation d’un phénomène peu connu : l’" ", ou “ ”. Il s’agit d’une faible luminescence de la haute atmosphère, assez semblable aux aurores boréales, souvent observé par les astronautes.

l’“airglow” est principalement du à la recombinaison nocturne de l’Oxygène dissocié par le rayonnement solaire.

Pour observer et mesurer l’airglow pendant 3 mois, voire une année si tout va bien, SwissCube emporte une caméra qui transmet ses images vers la Terre. Il emporte donc un émetteur radio dont les signaux sont reçus non seulement par l’EPFL, mais par une armée de dont , un copain passionné qui a contribué à la conception du système de télécommunication (Bravo ! ça marche !)

Pour ma part, j’ai été impressionné par le système retenu pour la stabilisation de l’attitude de SwissCube. Le satellite étant trop petit pour que des volants d’inertie soient efficaces, ils ont été remplacés par 3 bobines dites “magneto torquers” car elles permettent d’appliquer un couple au satellite en interagissant avec le champ magnétique terrestre. Grâce à 3 magnétomètres embarqués dans le satellite et aux travaux de mes confrères du , des impulsions de courant bien calculées dans les bobines permettent d’orienter SwissCube très précisément par rapport au champ magnétique terrestre. (Bravo ! ça marche aussi !)

La puissance électrique nécessaire au fonctionnement de SwissCube est de l’ordre de 1.5 W seulement, mais une batterie durant des mois serait trop lourde. Les faces de SwissCube sont tapissées de 12 cellules solaires offrant un rendement de 27%, mais coûtant CHF 650.- pièce. Dans l’espace, personne n’entend les comptables crier …

SwissCube est aussi le premier satellite à ma connaissance dont l’état et les données transmises sont disponibles en temps réel sur le web. C’est .

Références

" ", plaquette pdf
, EPFL
Fabien Jordan “ ”, Avril 2008

Laissez ses données changer votre état d'esprit.

Sat, 19 Sep 2009 00:00:00 +0000

Hans Rosling

Hans Rosling a donné une conférence au des USA, conférence tellement passionnante que je l’ai traduite en français¹. Vous pouvez la voir (Canada)² et attendant que ma traduction soit validée La v.o. est sur YouTube:

Cette conférence reprend le thème déjà abordés et : le Tiers-Monde n’existe plus. Sa présentation contient une remarque fracassante sur la rigidité de notre “état d’esprit” :

la vision du monde de mes étudiants correspond à la réalité du monde à l’époque où leurs professeurs sont nés.

Rosling utilise son extraordinaire outil pour promouvoir une vision du monde basée sur les faits : le monde a changé beaucoup plus vite, et beaucoup mieux que nous ne l’imaginons généralement.

Dans cette conférence, Rosling montre entre autres que des pays comme le Bangladesh, l’Egypte ou le Brésil, ont atteint plus rapidement les que la Suède à l’époque, ou que le SIDA en Afrique n’est pas une généralité mais un problème à traiter localement.

Rosling profite de son audience au pour placer quelques piques aux USA, mais aussi des compliments inattendus.

A voir d’urgence.

Notes:

Le texte traduit est si vous voulez le lire tranquillement, mais sans images.
Parce que le traducteur qui s’est attaqué à la traduction en français de France traine les pieds.
Les traductions des conférences TED doivent être validées par un autre traducteur, et ça prend du temps. Ce qui serait bien, ce serait que et que vous validiez ma traduction…

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

Problèmes de santé

Fri, 11 Sep 2009 00:00:00 +0000

Hans Rosling, le créateur du merveilleux , répond à une dizaine de questions d’internautes dans dont un extrait est particulièrement intéressant. De 8’ à 11'20, il répond à une question sur le système de santé US qu’Obama tente de réformer par une comparaison des systèmes de santé du monde entier à l’aide de ce graphique:

cliquer sur l’image pour le tableau interactif complet

Il y représente l’espérance de vie dans chaque pays en fonction des dépenses de santé par habitant, et colore chaque point d’une couleur correspondant à la part du PIB consacrée à la santé.

Rosling montre que le système de santé étatsunien, le plus cher en termes absolus et relatifs (15% du PIB), et le , est surtout peu efficace. D’autres pays comme le Portugal, le Chili et même Cuba offrent la même espérance de vie que les USA pour beaucoup moins cher. Si d’un coup de baguette magique Obama divisait par deux les coûts de la santé dans son pays, il se retrouverait dans le peloton des pays industrialisés en termes de coûts, mais plutôt en queue en termes d’espérance de vie. Pour les Etats-Unis, le challenge consiste donc surtout à améliorer de beaucoup l’espérance de vie afin de justifier leurs coûts très élevés. Peut-être qu’ils y arriveront en soignant mieux la frange de la population la plus démunie…

La Suisse (et la Norvège) est le point le plus proche des USA sur le graphique, mais le problème des coûts de la santé y est très différent. Avec une espérance de vie de 82 ans, les coûts sont objectivement justifiables en comparaison internationale. Seul le Japon fait clairement mieux. Le problème suisse, c’est le financement.

cliquer sur l’image pour le tableau interactif complet

Le graphique ci-dessus représente toujours l’espérance de vie en fonction du coût de la santé par habitant, mais ici la couleur représente la part du coût directement à charge des habitants, le reste étant pris en charge par l’Etat. Comme je l’avais montré dans , les primes des assurances maladie suisses ne couvrent “que” 40% du coût total de la santé, alors que dans la plupart des pays industrialisés hormis les USA, seuls 20% des coûts sont à charge des citoyens.

La comparaison avec la Norvège est frappante : pour les mêmes coûts totaux et quasiment la même espérance de vie, nos amis norvégiens ne déboursent directement que la moitié des suisses! Le credo qui voudraient que les systèmes qui “responsabilisent” les patients fussent* plus efficaces que le systèmes sociaux ne se vérifie pas sur le graphique.

Diviser par deux les primes d’assurance maladie en Suisse ne tient qu’à un choix politique.

*et un , un !

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…

"Le Groupe E promet 2000 francs par kw/h de puissance installés"

Wed, 26 Aug 2009 00:00:00 +0000

Le monde se divise en deux :

ceux que le titre de cet article font hurler (de rire, de honte ou de terreur).
les autres, qui ne voient pas le problème, et auxquels cet article s’adresse prioritairement.

J’ai entendu cette horreur 2 fois , dont une sans la précision “de puissance installés”, et l’horreur est répétée noir sur blanc .

Commençons par la version “Le Groupe E promet 2000 francs par kilowattheure” entendue en premier. Comment un journaliste qui paie 20 centimes chaque kWh de sa propre consommation peut-il annoncer qu’on finance la production d’électricité solaire 10'000 fois plus cher, sans se rendre compte qu’il dit une grosse connerie ?

La seconde version entendue ce matin était “Le Groupe E promet 2000 francs par kilowattheure de puissance installée”. Ici nous avons affaire à la sempiternelle confusion entre répétée à l’envi par les journalistes qui dormaient pendant leurs cours de physique. Allez, on répète encore une fois : un moteur, un aspirateur, une turbine, une éolienne ou un panneau solaire éclairé, ça consomme ou fournit une électrique mesurée en (avec un W majuscule en l’honneur de James Watt), et cette puissance “accumulée” au cours du temps représente une énergie. L’énergie se mesure en Joules ou en (noté kWh : kilo=1000, fois 1 Watt, fois 1 heure)

La version écrite est la pire, puisqu’elle abrévie le “kw/h”. Argh! Horreur suprême démontrant la totale du journaliste : la barre oblique indique une division, or une puissance en kW divisée par une heure, ça donne une unité physique étrange, mais certainement pas une énergie! L’énergie, c’est une puissance multipliée par un temps.

Reste la faute d’accord de “installés”, puisque c’est bien la puissance installée, représentant la capacité de production instantanée de l’installation en plein soleil qui est ainsi encouragée.

Mais que représente cet encouragement? Il faut grosso-modo 10 m² de panneaux pour obtenir une puissance d’ 1kW à midi un jour d’été ensoleillé, et selon la , ces 10 m² produiront environ 1250 kWh d’électricité par an en Suisse. L’encouragement du groupe E correspond donc à environ 10 centimes par kWh produit pendant la durée de vie de cette installation, sachant que cette énergie est déjà à raison de plusieurs dizaines de centimes par kWh.

(suite ajoutée le 27.6.2009:)

Une autre unité dérivée des et très utile figure dans le paragraphe précédent : le kWh/an. C’est une énergie (kWh) divisée par un temps (1 an, ou 8760 heures). Or l’énergie est une puissance (kW) multipliée par un temps. Le kWh/an est donc une puissance multipliée par un temps et divisé par un temps : c’est en fait une puissance. Si notre installation produit 1250 kWh/an, ça signifie que notre installation solaire fournit une puissance moyenne de 1250/8760 = 143 Watts seulement, soit 14.3% de sa puissance installée de 1kW. Ce pourcentage s’appelle “ ”.

La faute aux nuages, à la nuit et à l’hiver : une installation solaire ne produira en moyenne que 15% de sa puissance installée sous nos latitudes. Par comparaison, . Désolé…. mais c’est comme ça.

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

reMap

Mon, 27 Jul 2009 00:00:00 +0000

Le s’accompagne de travaux intensifs sur la visualisation d’énorme quantités de données, un domaine qui combine maths (graphes, algorithmique …) et art. Le site répertorie des centaines de visualisation extrêmement variées réalisées pour des applications aussi diverses que la biologie, la , la politique, internet et les réseaux sociaux etc.

Avec toutes ces visualisations, il devenait utile de disposer d’un visualisateur de visualisations… C’est ce qu’ont réalisé les infographistes de dont j’avais déjà parlé avec une nouvelle réalisation épatante : .

ReMap permet de naviguer de façon interactive et animée dans en mettant en évidence les relations entre les visualisations.

Heures de navigation instructive et multicolore droit devant!

source :

Merci France Info !

Sat, 25 Jul 2009 00:00:00 +0000

Le 22 juillet, Jacques Rosselin a consacré sa rubrique “ ” sur France Info à votre serviteur. Résultat : un spectaculaire pic de visites, pas mal de commentaires et une vingtaine d . Bienvenue et merci à tous.

Plus j’y pense, plus je crois à la complémentarité de la presse traditionnelle et de la blogosphère “sérieuse” à laquelle je tente d’appartenir. Nous avons la liberté de créer sans contraintes du contenu original, mais il est dissout dans les terabytes indexés chaque jour par Google, accessible uniquement à ceux qui chercheront. A l’inverse, la presse recherche ce contenu original qu’elle n’a que de plus en plus rarement les moyens de produire elle-même, mais qu’elle peut diffuser très largement.

Mesdames et messieurs les journalistes, nous sommes faits pour nous entendre…

A part ça, je prépare encore un ou deux articles pour les prochains jours, puis le mois d’août sera calme pour cause de vacances. Le a ses limites.

Pour quoi retourner sur la Lune?

Sat, 18 Jul 2009 00:00:00 +0000

Le 20 juillet 1969, j’avais 5 ans et mes parents m’ont exceptionnellement permis de rester debout pour suivre l’alunissage d’Apollo 11 et les premiers pas d’Armstrong et Aldrin sur la Lune. Ces images restent d’autant plus gravées dans ma mémoire qu’à l’époque, mon avenir était tout tracé : je serai astronaute!

Les choses étaient claires : au rythme où la conquête spatiale avançait dans les années 1960, on irait en vacances sur la Lune en 2000 après avoir pris un vol stratosphérique Genève-Miami si on avait les moyens de ne pas se trainer en Concorde… Finalement, “astronaute” allait devenir une profession trop commune, alors j’ai laissé devenir le premier astronaute suisse.

40 ans plus tard, il n’y a que 12 humains à avoir passé quelques heures sur la Lune. Au 10 décembre 2006, seuls 1000 personnes avaient échappé à l’attraction terrestre, totalisant tout de même près de 82 années de missions spatiales. Il faut dire que ça coûte cher : le a coûté l’équivalent de 200 milliards de dollars actuels, la 30 milliards + 1 milliard pour chacun des 130 vols effectués jusqu’ici, la ISS environ 100 milliards. Avec les programmes russes, européens et chinois, le coût total de la “conquète spatiale” par les humains doit dépasser les 700 milliards de dollars, et quelques dizaines de vies humaines, accessoirement.

Qu’a rapporté cet investissement gigantesque :

382 kg de cailloux lunaires très instructifs.
Quelques drapeaux américains plantés sur la Lune, d’une valeur patriotique inestimable en période de guerre froide.
La réparation et modernisation de quelques satellites en orbite comme Hubble, qui auraient été perdus sans ça
Beaucoup d’expériences sur la vie en apesanteur et dans l’espace, dont ma préférée est celle-ci:
Beaucoup de déceptions aussi : aucune usine de l’espace ne produit les matériaux ou les médicaments qu’on nous avait promis
Mais aussi et surtout …

Les “retombées technologiques”

La quantité de technologies qu’il a fallu développer pour envoyer un véhicule habité dans l’espace est proprement astronomique. Les micro-ordinateurs, les piles à combustibles, les matériaux composites, les systèmes de recyclage d’eau et d’air et un nombre énorme de gadgets divers.

Une des retombées inattendue dont j’ai entendu parler directement par son inventeur est l’ . Andrew nous a expliqué que ses travaux sur la transmission de données en milieu bruité remontaient à la télémétrie des premières fusées. Aujourd’hui ses algorithmes sont gravées dans le silicium de nos téléphones portables.

Ce sont ces retombées technologiques qui ont permis aux contribuables d’accepter le coût pharaonique des missions habitées. Mais pour retourner sur la Lune aujourd’hui, il n’y a plus besoin de développer de nouvelles technologies : elles existent. Le revient même plutôt à la technologie d’Apollo qu’à celle de la navette.

En fait c’est même pire que ça : les technologies issues du spatial ont tellement progressé qu’il est aujourd’hui difficile de justifier l’envoi d’humains dans l’espace. On peut désormais presque tout réaliser avec des missions automatiques, beaucoup moins couteuses et qui n’exigent pas de mettre le drapeau national en berne pendant 3 jours en cas d’échec.

Pratiquement toutes les technologies spatiales dont nous bénéficions directement (météo, GPS, télévision etc. ) viennent de satellites artificiels et tout ce que nous savons aujourd’hui du système solaire nous a été communiqué par des dizaines de sondes comme Voyager, , et toutes les autres.

Au total les missions automatiques ont couté à peu près autant que les vols habités mais en terme de résultats scientifiques et économiques, les robots sont 10 à 100 fois plus productifs que des astronautes.

Alors retourner sur la Lune ?

Une enquête de la NASA a répertorié intéressantes à faire sur la Lune, réparties en .

connaissances scientifiques : installation d’instruments de mesure, de télescopes et d’expériences de physique
expansion économique : systèmes d’observation et de mesure de la Terre fournissant des données commercialisables, pour beaucoup en relation avec le climat
civilisation humaine : recherche de sites et de matières permettant l’implantation d’une base habitée permanente
préparation à l’exploration : recherche de sites et de matières permettant le lancement de missions plus lointaines
partenariat global : collaborations avec d’autres organisations ou pays (il y en a 10 sur 181…)
engagement public : actions (30 sur 181…) permettant d’impliquer la population, comme des webcams sur la Lune ou des manifestations sportives à faible gravité

Après un survol rapide des 181 “objectifs lune”, il me semble que les seuls qui demandent réellement une présence humaine sur la Lune sont ceux dont le but est de permettre une présence humaine sur la Lune… Les objectifs scientifiques et économiques représentant la grande majorité des 181 raisons d’aller sur la Lune peuvent pratiquement toutes être réalisées par des missions automatiques dès aujourd’hui.

Pour justifier le coût colossal d’une base habitée sur la Lune, il faudra trouver un réel retour sur investissement économique. Outre le tourisme de milliardaires, ce sera peut-être un jour l’ lunaire qui alimentera nos centrales à , mais cette éventualité est encore bien lointaine.

Références

NASA “ ”, 2006
Françoise Harrois-Monin “ , 21/09/1995, L’Express
, Le Matin, 17 juillet 2009

Comment marche Shazam

Sat, 11 Jul 2009 00:00:00 +0000

Si vous ne connaissez pas , demandez à un propriétaire d’iPhone (eux) ou de Google Phone sous Androïd ( ) de vous montrer cette application incroyable. Si personne dans votre entourage ne vit au 21ème siècle, vous pouvez toujours regarder .

Vous ne rêvez pas : Shazam est capable d’identifier en quelques secondes la musique que vous êtes en train d’écouter à la radio, dans un bar bruyant, ou le générique d’une émission TV ou que sais-je. On dirige le micro du téléphone vers un haut-parleur, on clique un seul bouton et Shazam! le titre du morceau apparait, avec les liens qu’il faut pour l’acheter, évidemment. Business is business.

Ce qui nous intéresse ici, c’est de savoir comment diable Shazam fait pour reconnaitre quasi-instantanément 10 secondes de son parmi 8 millions de morceaux de musique de 3 minutes chacun, soit un total de 1.44 milliards de secondes, ou 45 ans de musique, et ceci même lorsque la musique est diffusée par une mauvaise sono et captée par un mauvais micro dans un environnement bruité. Ca ne vous épate peut être pas si vous n’êtes pas dans la technique, mais moi je suis resté coi d’une hébétude aussi stupéfaite qu’interloquée. Sur le cul, quoi.

Pour comprendre, j’ai un peu fouillé et trouvé que la technologie appartient à qui a notamment acquis la propriété intellectuelle de dénommés et David Culbert. Leur brevet de 2003

\[1\]

est un modèle du genre : il décrit le système en termes suffisamment généraux pour comprendre le principe, mais en évitant soigneusement de donner des informations précises sur comment ça marche vraiment. Mais voici tout de même ce que j’en ai compris.

Shazam compare des “empreintes” calculées à des instants remarquables du morceau, par exemple lorsque des notes apparaissent nettement dans le diagramme temps/fréquence du morceau. Pour des raisons expliquées plus bas il faut comparer environ une centaine d’empreintes, et comme Shazam demande d’enregistrer une dizaine de secondes de musique, j’en déduis qu’ils prennent environ 10 empreintes par seconde, donc que chaque morceau est stocké chez eux sous la forme de 1800 empreintes environ.

"FFT" est un joli petit programme qui affiche le diagramme temps/fréquence d’un mp3

Le brevet est extrêmement vague sur le problème clé du calcul des empreintes. Il mentionne une liste de caractéristiques du son qui pourraient être utilisées, et indique qu’un choix judicieux permet de s’affranchir de diverses perturbations du son, en particulier de décalages fréquentiels, mais surtout que l’empreinte peut être ramenée à un nombre de 32 bits seulement. Avec ce qui précède, il en résulte que les empreintes d’un morceau complet ne nécessitent que 7K de mémoire, et que toute la base de données de Shazam tient sur 54 Gigabytes seulement, ce qui veut dire qu’elle peut tenir dans la mémoire RAM d’une vingtaine de PC actuels.

Reste à retrouver dans cette masse d’empreintes la centaine d’empreintes obtenues à partir de la musique transmise depuis votre téléphone. Et là, la méthode est génialement simple : Pour chaque empreinte, Shazam regarde à quels morceaux elle pourrait appartenir en utilisant simplement l’empreinte comme une clé dans la base de données. En effet, comme 32 bits permettent de coder plus de 4 milliards de possibilités alors que la base ne contient “que” 14 milliards d’empreintes, une empreinte donnée se retrouve en moyenne dans 3 morceaux seulement. Puisque les empreintes tirées de l’échantillon sont bruitées, il faut comparer une centaine d’empreinte qui vont chacune correspondre à 3 morceaux, donc on se retrouvera avec 300 morceaux potentiellement candidats.

C’est là que le brevet de Shazam frappe fort : si 2 empreintes seulement correspondent à un même morceau, on considère que c’est celui-là ! En effet, il n’y a qu’environ un risque sur 25'000 que l’un des 300 morceaux suspecté à cause d’une empreinte bruitée corresponde à l’un des 3 morceaux identifié par une empreinte correcte.

La technologie de Shazam/Landmark permet aussi d’autres applications, comme reconnaître la musique utilisée dans les bandes son des vidéos sur YouTube et la virer si elle est soumise à copyright, ou peut-être aussi identifier des mp3 échangés sur des réseaux p2p, des trucs comme ça …

Car pour la reconnaissance de la musique, il y a désormais encore plus fort que Shazam : . Avec Midomi, il suffit de chantonner, siffloter ou hmmm-hmmm-er un air pour qu’il en retrouve le titre et l’auteur. Mais ça m’épate moins parce qu’avec moi, ça ne marche pas. Ni “Yellow Submarine”, ni “Frère Jacques”, ni même , rien.

Référence

WANG, Avery Li-Chun and CULBERT, Daniel, “Robust and invariant audio pattern matching”, 2003,
Avery Wang, “An Industrial-Strength Audio Search Algorithm”, 2003, ISMIR 2003, 4th International Conference on Music Information Retrieval, Baltimore, Maryland, USA \[article pdf](http://www.ee.columbia.edu/~dpwe/papers/Wang03-shazam.pdf)\] \[[slides pdf\]( ]_[[slides_pdf)(http://ismir2003.ismir.net/presentations/Wang.pdf)
\[altmetric doi="10.1145/1145287.1145312" float="right"\]Avery Wang “The Shazam music recognition service”, 2006 , Communications of the ACM - Music information retrieval Volume 49 Issue 8, Pages 44-48

Comment vole un hélicoptère

Sat, 11 Jul 2009 00:00:00 +0000

La spectaculaire par une “grue volante” est l’occasion de parler un peu de ces merveilles technologiques.

Pour le bateau, visitez le Pour l’hélico, lisez la suite.

Le MI-26 pèse 28 tonnes à vide et peut déplacer une charge maximale de 20 tonnes à l’aide de 8 tonnes de carburant. Ses deux turbopropulseurs de 11’ 240 CV chacun peuvent soulever jusqu’à 56 tonnes au total, via un rotor de 32 m de diamètre formé de 8 pales de 16 m de long.

Si le fonctionnement d’une hélice d’avion est déjà un sujet assez complexe , un rotor d’hélicopère dans lequel l’incidence de chaque pale varie pendant la rotation est un véritable enfer aérodynamique.

Mais dans le cas simple du “vol stationnaire” effectué par une grue volante, on peut cependant considérer que la charge est suspendue sous une hélice simple et quelques calculs donnent

$F=\sqrt[[3]](#ref-3){2\rho S P^2}$

où F est la force axiale générée, ρ la densité de l’air, S la surface balayée par l’hélice et P la puissance des moteurs. Mais une partie de cette puissance est utilisée par le rotor de queue et le fuselage de l’hélico dans le flux du rotor diminue le rendement de l’hélice ce qui fait qu’en incorporant ρ on a en pratique plutôt

$F=\sqrt[[3]](#ref-3){1.4 \rho S P^2}$

Pour le MI-26, avec S=π.16² = 804 m² et P=16.8 MW, on obtiendrait une force de levage F=681

\[kN\]

, soit 69.5 tonnes, nettement plus que les 56 annoncées.

L’explication tient probablement au fait que les 56 tonnes sont réparties sur 804 m², ce qui donne une “charge alaire” de 68.3 daN/m², proche des valeurs au delà desquelles le rendement d’une hélice s’effondre . Intuitivement, pour générer une force plus importante, l’hélice doit soit être plus grande, soit tourner plus vite, soit on doit donner une incidence plus grande aux pales. Avec les deux dernières options, il arrive un moment où la pale suivante traverse de l’air perturbé par la pale précédente, ce qui fait chuter le rendement.

Ceci explique pourquoi les avions à décollage vertical n’ont que peu de succès par rapport aux hélicoptères, qui exploitent de grands rotors offrant un rendement élevé.

Cependant, avec un grand rotor l’extrémité des pales se déplace très vite. Les pales de 16m du MI-26 atteindraient la vitesse du son (env 300 m/s) si le rotor tournait à 3 tours par seconde. Le problème est encore pire lorsque l’hélicoptère avance : d’un côté de l’hélicoptère la vitesse de la pale s’ajoute à celle du déplacement, et de l’autre côté la vitesse de déplacement se soustrait à la vitesse de la pale. Ce phénomène limite la vitesse des hélicoptères autour de 300 km/h, car à 500 km/h une pale irait à la vitesse du son lorsque la pale opposée serait à l’arrêt par rapport à l’air, ne générant aucune portance …

Simulation numérique d’interaction Pale-Tourbillon, document ONERA (2)

C’est pourquoi les rotors des hélicoptères tournent à une vitesse constante. Le pilote ne contrôle pas la vitesse du rotor, mais uniquement l’incidence des pales via un , l’un des plus élégants systèmes mécaniques que l’on puisse voir.

Condamné à tourner très lentement, le rotor des grands hélicoptères comporte plus de pales (8 pour le MI-26) que celui des petits, mais il faut bien comprendre que le nombre de pales n’intervient pas directement dans la puissance d’une hélice, d’hélicoptère ou d’éolienne . Ce qui importe c’est que le compromis entre la vitesse de rotation, le nombre et l’incidence des pales donnant le meilleur rendement dans la plage d’utilisation de l’hélice.

Références:

Ewald HUNSINGER - Michaël OFFERLIN - Matthieu BARREAU “ ” (très intéressant)
" " sur le site de l’ONERA (très joli)
(très pratique)

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

La formule préférée du professeur

Sun, 28 Jun 2009 00:00:00 +0000

Ma maman aime lire des auteurs du monde entier. Elle m’a fait découvrir , et bien d’autres. Je viens de dévorer le dernier roman qu’elle m’a prêté : “La formule préférée du professeur” de .

Le très bon roman combine surréalisme, cours de maths, philosophie et exotisme japonais.

Surréalisme de l’intrigue : une aide familiale est mise au service d’un vieux professeur de mathématiques handicapé par une amnésie qui limite sa mémoire à 80 minutes. Après ce délai, il ne peut se souvenir que de ce qu’il note sur des petits billets comme “ma mémoire ne dure que 80 minutes” ou “j’appelle le fils de l’aide familiale Root, à cause de sa tête plate comme un symbole de racine carrée”.

Cours de maths car le lecteur est initié en douceur à quelques curiosités de la , comme les , les et évidemment aux . Il me semble que Yoko Ogawa pourrait susciter des vocations à la lecture de certains passages, notamment la description de l’ “étincelle” qui éclate dans le cerveau de l’aide ménagère lorsqu’elle découvre par elle même comment additionner rapidement les N premiers nombres entiers. Une sensation que n’oublient jamais ceux qui l’ont vécue… Mais on ne tombe jamais dans le roman scientifique barbant : Yoko Ogawa évite de détailler la formule préférée du professeur, la fameuse $e^{i pi} + 1 = 0$ ou la sur laquelle le professeur s’escrime, jour après jour, 80 minutes après 80 minutes…

Pour ce qui est de la philosophie et de l’exotisme japonais, c’est certainement ce qui rend ce roman très attachant et intéressant pour le lecteur occidental, donc je n’en dis pas plus et vous conseille vivement ce très bon livre, léger et idéal pour les vacances. Ah oui : on y parle aussi beaucoup de base-ball… Je n’ai pas trop compris pourquoi. Mais je ne suis qu’un .

小川洋子 (2005). La formule préférée du professeur. Actes Sud.

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 ;-)

Développement Durable et Equation de Kaya

Sat, 06 Jun 2009 00:00:00 +0000

Le responsable “santé+sécurité+environnement” de mon employeur nous a présenté les 3 piliers du “ ” (Ecologique, Economique et Social) avec ce joli graphique :

J’ai trouvé très judicieux d’intégrer ainsi le développement durable aux logiques économique et sociale plutôt que de le promouvoir dans un cadre purement écologiste.

En y réfléchissant, je me demande s’il n’existe pas un parallèle avec la fameuse dont j’ai et que je rappelle ci-dessous :

En effet, minimiser le facteur CO2/TEP représente le souci écologique de limiter la pollution. Réduire TEP/PIB est un objectif économique : rendre la production moins coûteuse en énergie. PIB/POP est lié à l’objectif social de répartir les richesses, si possible plutôt en enrichissant les pauvres que le contraire …

Reste le 4ème facteur de Kaya : la POPulation. Ne manquerait-il pas dans le joli diagramme coloré du développement durable ? A quoi ressemblerait ce diagramme si nous étions beaucoup plus ou beaucoup moins ?

Plus j’y pense plus je suis persuadé que la distance entre les 3 piliers dépend de la population : avec quelques millions d’humains, le monde serait plus facilement viable et vivable, et peut-être même plus équitable. Mais avec des milliards, existe-t-il encore une intersection entre les 3 piliers qui permette un “développement durable” ? Et les intersections “viable, vivable et équitable”, à quels niveaux de population disparaissent-elles ?

En plus de nos louables efforts sur les 3 piliers, ne devrions-nous pas favoriser une importante baisse de la population mondiale (progressive, non violente et contrôlée, je le précise…) ?

Pourquoi les fabricants de machines tirent la langue

Sat, 06 Jun 2009 00:00:00 +0000

Imaginons un producteur de bidules. Il dispose d’un parc de 10 machines dont chacune est capable de produire 1 million de bidules par année, et comme ces machines ont une durée de vie de 10 ans, il doit en principe acheter une nouvelle machine chaque année.

En 2006, ses machines ont tourné à plein régime : il a vendu 10 millions de bidules, et a acheté une nouvelle machine pour remplacer la plus vieille de son parc.

En 2007, les commandes de bidules augmentent de 3%. Pour arriver à produire 10.3 millions de bidules, il a du acheter 2 nouvelles machines : une pour remplacer une vieille, et une autre pour augmenter sa capacité de production à 11 millions de bidules

En 2008, patatras, les consommateurs achètent 5% de bidules en moins: il ne vend que 9'785'000 bidules. Il ne remplace pas sa vieille machine, sa capacité de production revient à 10 millions.

En 2009, crash, les commandes chutent encore de 10% à 8.8 millions de bidules : pour la deuxième année consécutive il n’est pas nécessaire de remplacer la vieille machine puisque la capacité est suffisante avec 9 machines.

Maintenant, regardons ce qui se passe pour le fabricant de machines à bidules. En 2006 il reçoit la commande à laquelle il s’attend. L’année suivante il reçoit deux commandes de machines, soit une croissance de 100%. Il embauche du monde et fait des heures sup’ pour arriver à doubler sa production de machines.

En 2008 : rien. Chute de 100%, chiffre d’affaires nul. Il se console en se disant qu’il a vendu la machine de 2008 en 2007, que les affaires vont repartir. Mais en 2009, re-rien. Croissance de 0%, mais toujours avec zéro chiffre d’affaires. Chômage …

Si la chute ne se poursuit pas en 2010, notre fabricant de bidules aura besoin d’une machine, et si la reprise du marché des bidules dépasse 3%, il en voudra même deux, que le fabricant aura beaucoup de peine à produire, s’il a survécu à deux ans de crise extrême.

Dans cet exemple extrêmement simple, une variation de +5% à -10% de la demande en bidules a causé une variation de la demande de machines de ±100%! Cet effet d’amplification des variations au long de la chaîne client/fournisseur existe réellement et est connu sous le nom d’ [ ]( .

Le “Beer Game”

Le “Beer Game” a été inventé par Forrester au MIT dans les années 1960 pour expliquer l’effet fouet aux futurs managers, en particulier ceux impliqués dans les chaînes logistiques, le “supply chain management”.

4 joueurs gèrent chacun un secteur d’une chaîne logistique de bière:

le détaillant vend de la bière aux clients finaux. Il la commande chez un grossiste
le grossiste livre la bière commandée au détaillant, et la commande au distributeur
le distributeur livre la bière commandée au grossiste, et la commande à la brasserie
la brasserie produit la livre commandée par le distributeur et la lui livre.

Chaque joueur dispose d’un stock dans lequel il puise pour honorer les commandes de ses clients, qui mettent 2 tours de jeu à lui parvenir, et qu’il réapprovisionne avec les livraisons de ses fournisseurs, qui prennent également 2 tours de jeu à lui parvenir.

la table de jeu. (cliquez dessus pour agrandir)

Chaque joueur doit satisfaire son client en maintenant le coût de son stock à un niveau minimal, en évitant toute rupture de stock d’un coût encore plus élevé. Le problème est qu’il n’a pas le droit de communiquer avec son client et son fournisseur autrement que par les bulletins de commande, la seule information entrante étant la commande des clients finaux, que le détaillant doit satisfaire immédiatement.

Il existe plusieurs variantes du jeu, mais toutes montrent clairement l’effet fouet : plus on remonte la chaine, plus l’incertitude augmente, ce qui incite à constituer un stock plus important et à commander des quantités de bière avec des variations plus élevées:

résultats typiques du "beer game" : les variations de la production de bière sont beaucoup plus importantes que celles de la consommation (cliquer pour agrandir)

Il existe plusieurs moyens de réduire, voire d’éliminer l’effet fouet, du moins dans une même organisation, mais il subsistera probablement toujours entre entreprises. Et en temps de crise, l’industrie des biens de production (machines) souffrira plus que celle des biens de consommation.

Références

Jay Wright Forrester (1961). Industrial Dynamics. Productivity Press.
" ", 28 janvier 2009, sur Business Montres
Claude Balié “ ”
" ", 2004, site “ ”
John D. Sterman " " OR/MS Today, October 1992, 40-4
sur Wikipedia
: pour jouer en ligne
Mark Kimura, “ ”

Comment localiser les sondes spatiales

Mon, 01 Jun 2009 00:00:00 +0000

Sur Terre, le permet désormais de diriger nos voitures jusqu’à destination, avec une prévision de quelques mètres. Mais comment fait-on la même chose avec des sondes spatiales envoyées à la rencontre d’astres très lointains ?

Bonnes vieilles méthodes

Tant que la sonde reste en contact avec notre bonne vieille Terre, on peut mesurer le temps mis par un message radio pour aller jusqu’à la sonde et pour que sa réponse nous revienne, ce qui permet de déterminer la distance dans l’axe de visée avec une précision de 3 mètres . L’ permet même de déterminer la vitesse de la sonde avec la précision incroyable de 0.050 mm/s, mais toujours dans l’axe terre-sonde uniquement.

Dans les deux autres direction requises pour obtenir une position dans l’espace, on peut utiliser les caméras embarquées à bord. peut ainsi se positionner dans un angle de 3 microradians par rapport à ce qu’il observe, donc à 3km près en orbitant à 1 million de km de Saturne.

La précision du positionnement peut encore être améliorée en tenant compte de célestes : en observant l’orbite de Cassini dans le système de Saturne, la position de la sonde est connue à moins d'1 km près, ce qui n’est pas mal si l’on considère qu’elle est à plus d’un milliard de kilomètres d’ici.

position des 4 sondes ayant dépassé l

Vers un GPS galactique

Les méthodes actuelles donnent satisfaction dans le système solaire pour des sondes relativement lentes, mais il serait pratique de pouvoir s’affranchir de ces petites contraintes à l’avenir.

Une idée qui fait son chemin , , serait d’utiliser une sorte de GPS naturel utilisant des comme émetteurs. Ces résidus d’étoiles sont (probablement) des étoiles à neutrons qui, en s’effondrant, se sont mis à tourner sur eux-mêmes à la vitesse stupéfiante de centaines de tours par seconde, avec une régularité presque digne d’une horloge atomique.

On connait aujourd’hui environ 700 pulsars milliseconde dans notre Galaxie, dont 4 ont la bonne idée d’être “facilement” repérables dans les directions approximatives des sommets d’un tétraèdre, l’idéal pour un système de repérage. En utilisant leurs signaux un peu , il serait possible de déterminer la position d’un vaisseau spatial à 1 mètre près dans une bonne partie de la Voie Lactée, et accessoirement d’avoir l’heure exacte à 4 nanosecondes près .

Références:

Jeremy Jones “ ?”, 2006, Scientific American
sur Centauri Dreams
Josep Sala et al, “ ", 2004, ESA, ARIADNA 03/4202 report
Bartolomé Coll and Albert Tarantola, “ ”, 2009

Unités et classements

Thu, 21 May 2009 00:00:00 +0000

Etranger, si tu ne sais pas additionner des pommes et des choux, passe ton chemin…

En maths “pures”, un nombre est “pur” aussi. Ce sont les marchands et les physiciens qui ont inventé les unités pour des besoins d’application : 3 pommes ne sont pas égales à 3 vaches, et 3 kilos pas égaux à 3 mètres

La somme 562+2150+1951=4663 figurant sur la panneau de ci-contre est donc parfaitement exacte mathématiquement, mais semble n’avoir aucun sens car on y additionne des

\[âme\]

s, des

\[pied\]

s et des

\[année\]

“Semble” car en fait le panneau peut simplement avoir été trop petit pour y ajouter quelques “facteurs de conversion” bien pensés comme:

Population 562 \[âme\] (x 1 \[point/âme\])
Altitude 2150 \[pied\] (x 1 \[point/pied\])
Fondé en 1951 \[année\] (x 1 \[point/année\])
Total = 4663 \[point\]s

Tiré par les cheveux ? Pourtant ceci se fait couramment, entre autres chaque fois que l’on établit un classement de pays en fonction de critères multiples.

L’indice de développement humain

Un exemple simple est l’ , qui fait la moyenne de 3 ou 4 données (espérance de vie, taux d’alphabétisation et de scolarisation, PIB/habitant). Mais contrairement à New Cuyama, les valeurs des quelques facteurs de conversion utilisés dans la formule de l’IDH ne valent pas 1, mais des valeurs précises comme 2.60206

\[log $\]

. Il faut dire qu’en plus des facteurs, l’IDH introduit des “non-linéarités” : ce n’est en réalité pas le PIB/habitant qui est considéré, mais son logarithme, donc le nombre de zéros du revenu plutôt que le revenu lui-même…

En fin de compte, l’IDH est un nombre compris entre 0 et 1, avec la Norvège (0.969) à un extrême et la Sierra Leone (0.329) à l’autre. En modifiant un peu la valeur d’un facteur, il est peu probable que le classement soit bouleversé.

La compétitivité selon l’IMD

Examinons maintenant le tout récent de 57 pays . Pour l’établir, l’IMD combine grâce à autant de facteurs de conversion. Je n’ai pas trouvé leur valeurs, probablement jalousement gardées par les spécialistes de l’IMD qui les ont finement ajustés pour traduire en chiffres ce qu’ils appellent la “compétitivité”.

J’ai cependant quelques soupçons sur la manière dont ce classement" est établi, par le fait que les USA sont perpétuellement classés No 1 de la compétitivité avec 100 points selon l’IMD. (Pourtant ils se cantonnent autour de la 15ème place de l’IDH, donc à quoi bon être compétitif ?)

D’une part certains choisis sont des valeurs absolues (1.1.01 Gross domestic product (GDP), 4.1.01 Land area, 4.1.23 Total final energy consumption et d’autres ) qui favorisent directement les grands pays ( à moins que le facteur associé ne soit négatif …)

Beaucoup de ces critères absolus figurent aussi sous forme relative, par habitant, ce qui est une manière masquée de tenir compte de la population. Si un critère absolu vaut X est multiplié par le facteur A et que le critère relatif X/H où H est la population du pays est multiplié par le facteur B, alors on a

A.X + B.X/H = (A.H + B).X/H

autrement dit, on obtient un facteur de X/H qui n’est plus constant mais varie linéairement avec la population et on dispose de deux paramètres A et B au lieu d’un seul. Si A est plus grand que 0, les grands pays sont favorisés.

D’autres critères sont directement associés à la culture anglo-saxonne comme le 4.5.10 English proficiency : pourquoi pas “chinese proficiency” ?

Mais ce qui est le plus suspect voire fondamentalement faux est le fait que l’IMD utilise beaucoup plus de critères (329) qu’il n’ y a de pays à classer (57).

Comment sculpter votre classement vous-même

En effet, s’il y a plus de critères utilisés que de pays à classer, il est possible de choisir les facteurs de manière à obtenir n’importe quel classement ! Voici comment :

collectez N données numériques sur M pays dans un tableau de N colonnes et M lignes, avec N>M. Vous obtenez une “matrice m x n” que nous appellerons A
notre but est de déterminer les valeurs des M facteurs de conversion qui vont générer le classement souhaité à partir des données A. Mathématiquement c’est un vecteur colonne que nous appellerons X, car c’est l’inconnue
Maintenant, remplissons une colonne de plus contenant à chaque ligne la valeur souhaitée du classement du pays correspondant dans la matrice A . Si vous voulez modifier le classement de l’IMD pour que la France soit No 1 de la compétitivité mondiale, donnez lui la valeur 100, puis 98.146 pour Hong-Kong et ainsi de suite jusqu’ à 39.060 pour le Venezuéla, en n’oubliant pas de mettre 68.071 aux USA pour les mettre à la 25 ème place. Appelons ce “vecteur colonne” B
On se retrouve avec un de M équations à N inconnues que l’on écrit sous forme matricielle A.X=B, et comme il y a plus d’inconnues que d’équations et qu’il n’y a pas trop de zéros dans les données de la matrice A ni de lignes identiques car les pays sont tous différents, il est toujours possible de le résoudre*, donc de trouver les facteurs X qui fabriquent le classement voulu !

Note* : la résolution est un peu plus compliquée si les facteurs ne doivent pas être négatifs, mais je pense qu’avec 5x plus de critères que de pays on doit pouvoir s’en sortir quand même.

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)

Tels que Le Corbeau, Le Renard

Thu, 14 May 2009 00:00:00 +0000

Une petite oeuvre pour changer. Suite à un petit délire autour de la machine à café, voici la célèbre fable de La Fontaine et re-traduit du chinois en français :

_Tels que Le Corbeau, L_e Renard

Maître Corbeau sur arbre Walsh Organisation des Nations Unies, Un fromage dans sa bouche. Maître Renard, par l’odorat, C’est dans cette langue: “Hé, Monsieur Bonjour, Du Corbeau. Tu es magnifique! Vous voyez! Ne pas mentir, si votre Ramage Relatif à vos plumes Vous êtes le Tiger Woods de Phoenix. " International Consumer Electronics Show mots musique arabe Corbeau connecter Golf Club Nord-Pas de Deux Envoyer; Montrer leurs belles voix Il ouvre un large bec et d’ouvrir de sa proie. Fox, la fin de l’année, a dit: “Mon bon Monsieur, Chaque flatteur Le coût de la vie de ceux qui l’écoutent Cette leçon vaut bien un fromage, sans doute à ce sujet. " Crow, la honte et la confusion, Swear, un peu plus tar_d que cela prendrait plus._

Un certain nombre de mots anglais et la merveilleuse allusion à Tiger Woods trahissent l’utilisation de l’anglais comme langue intermédiaire.

Quelques essais de passage par d’autres langues révèlent des demi surprises , comme le fait que le mot “Corbeau” n’est pas traduit partout : dans les expressions “Maître Corbeau” ou “Monsieur du Corbeau”, il est interprété comme un nom propre.

Quant aux Nations Unies j’imagine que l’idéogramme correspondant signifie aussi “perché”, et que l’International Consumer Electronics Show résulte du “ces” de “à ces mots” interprété comme un acronyme…

Bref, il y a encore quelques bricoles à améliorer dans le domaine de la traduction automatique, mais en attendant ça peut quand même être un peu utile, et très rigolo.

(edit : j’ai répété le test tous les 2 ans environ, les résultats sont dans les commentaires)

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 ;-)

Pourquoi seulement 2000 Watts ?

Sat, 02 May 2009 00:00:00 +0000

La “ ” est un concept élaboré à l’EPFZ consistant uniformiser la consommation totale d’énergie de chaque habitant de la planète à 2000 Watts de puissance continue, soit une énergie de 17'500 KWh ou 2'700 litres de pétrole par an. L’étude estime qu’en couvrant la production d’énergie correspondante avec 75% d’énergie renouvelable, les 25% issus d’énergies fossiles seront écologiquement supportables. La “société à 2000 Watts” est ainsi devenue le principe directeur du programme énergétique suisse, sous l’impulsion de Moritz Leuenberger . En Europe, la consommation d’énergie correspond à environ 6000W par personne. Il s’agirait donc de réduire notre consomation d’énergie de 2/3, alors que les états-uniens devraient diminuer la leur d’un facteur 6, tout en laissant le reste du monde se développer un peu:

Les presque 7 milliards d’humains consomment actuellement une puissance de l’ordre de 15 TeraWatt, soit à peine plus que 2000 W par personne en moyenne . Nous avons donc déjà une “société à 2000 Watts” à l’échelle planétaire.

Le “challenge” posé par le modèle est donc essentiellement de limiter l’utilisation de l’énergie fossile à 25%, soit 500W / personne. Mais si on y arrive, pourquoi se limiter à 2000W par personne ?

Les promoteurs des énergies renouvelable nous le répètent à l’envi :

avec 200 m² de panneaux solaires par personne, on peut facilement produire les 17'500 KWh/an correspondant à la puissance continue de 2000W requise.
il suffirait d’équiper quelques pourcents de la surface de nos pays (3% de la Suisse) pour produire la totalité de l’énergie requise au niveau national, ou de déporter cette production dans des zones désertiques comme le Sahara

Le même raisonnement existe avec les éoliennes, qui pourraient fournir 5x la consommation mondiale d’énergie à elles seules . Alors pourquoi ne pas tripler la surface de panneaux ou le nombre d’éoliennes et utiliser 6000W comme aujourd’hui , si on pouvait les produire proprement au même prix que l’énergie que nous consommons actuellement ? Il n’y a qu’une seule justification à la société à 2000W : c’est l’aveu qu’on n’arrivera pas à réduire le coût des énergies renouvelables au niveau des énergies fossiles et nucléaires. On nous prépare donc à une hausse du prix de l’énergie (à vue de nez un un triplement) en tentant de nous convaincre que notre peut être améliorée d’un facteur 3 sans que notre niveau de vie n’en soit affecté.

Le paradoxe de Khazzoom-Brookes

Le problème, c’est que de nombreuses données montrent qu’une amélioration de l’efficacité énergétique crée une augmentation de la consommation d’énergie, et non sa diminution ! Ce paradoxe est connu sous le nom de “postulat de Khazzoom-Brookes”

L’idée est la suivante : en augmentant l’efficacité énergétique d’un produit ou d’un service, il devient moins cher, donc plus de personnes peuvent se l’offrir, donc on consomme plus que ce qu’on économise … Parmi les nombreux exemples, on peut citer le qui permit de réduire d’un facteur 3 la quantité de charbon cramée par tonne d’acier, ce qui sonna le début de la production en masse d’acier au début de l’ère industrielle.

Plus près de nous, pensez aux voyages en avion : une traversée de l’Atlantique dans un petit coucou était réservée au gratin dans les années 1950, et aux personnes aisées dans les années 1970. Après le choc pétrolier, les avions deviennent plus gros, initialement dans l’idée de réduire le nombre de vols. De ce fait, ils consomment moins par passager (dommage pour le Concorde) et aujourd’hui presque tout le monde peut se payer un voyage transatlantique. L’amélioration énergiétique de nos maisons, voitures, ampoules et ordinateurs n’est donc pas un objectif écologique, mais d’une logique purement économique qui vise à diminuer le cout des produits pour en élargir le marché. Si nous sommes capables de réduire notre consommation d’énergie, que ferons-nous avec l’argent économisé si ce n’est d’acheter d’autres produits et services, nécessitant de l’énergie ?

En route pour la société à 2 MegaWatts !

En 1964, l’astronome russe de mesure du niveau technologique des civilisations terrestres et extra-terrestres par l’énergie dont elles disposent:

Niveau I : toute l’énergie solaire disponible sur leur planète (~1016 W)
Niveau II : toute l’énergie de leur étoile, captée par une par exemple (~1026 W)
Niveau III : toute l’énergie de leur galaxie (~1036 W)

proposa la fonction suivante pour obtenir une échelle continue, W étant la consommation d’énergie en Watts :

$K = \frac{\log_{10}{W}-6}{10}$

Sur cette échelle, l’humanité se situe actuellement autour de K=0.7, avec un taux de croissance de 0.1 / siècle environ. D’ici 300 ans, nous devrions nous approcher du niveau I en consommant 1000x plus d’énergie qu’aujourd’hui. Pour produire autant d’énergie à une fraction du coût actuel, nous ne couvrirons pas la planète d’éoliennes ou de panneaux solaires. Nous pourrions mettre en orbite, mais la sera plus probablement la source primaire. Comment peut-on imaginer utiliser tant d’énergie ? Peut-être en désalinisant la mer pour arroser des déserts. En construisant des tunnels intercontinentaux ou des trains circuleraient sous vide (efficacité énergétique oblige) à plus de 1000 km/h. En transformant le Lune en station touristique (mon rève depuis le 20 juillet 1969). En .

La société à 2 Kilowatts n’est pas un objectif, c’est l’aveu anticipé d’une défaite. Pour un objectif réaliste, ambitieux et qui fait rêver, visez la société à 2 MegaWatts !

Références

Moritz Leuenberger allocution à la Conférence du G8-UE sur l’efficacité énergétique , 20.04.2007
Archer, C. L., and M. Z. Jacobson “ , 2005, J. Geophys. Res., 110
" ", 2007, Canadian Energie Research Institute
, Jean-Marc Jancovici, le site de référence en matière d’énergie
Harry D. Saunders, “ ” , 1992, The Energy Journal, 13(4), p.130-147
Jeff Rubin, “ ”, Novembre 2007, StrategEcon
sur Wikipedia (traduit de l’anglais par Dr. Goulu)

L’énergie dans le monde :

le passé et les avenirs possibles

Combien coûte la santé

Thu, 23 Apr 2009 00:00:00 +0000

A l’occasion de la réouverture du débat sur le financement de l’assurance maladie en Suisse, épeluchons quelques chiffres avant d’esquisser quelques idées.

Combien ça coûte chez les autres

Selon les données extraites du rapport “ ” et de ses “ ”, la situation n’a pas beaucoup évolué depuis : la est toujours le pays de l’OCDE consacrant la plus grande part de son PIB (11.6% en 2004) à la santé, à part les (15.3%):

Dépenses de santé en part du PIB, pays de l

On voit également que l’augmentation des coûts a été générale, à l’exception de la , seul pays qui est parvenu à stabiliser ses coûts sur 14 ans, le , la et de y parvenant presque aussi. L’augmentation des coûts en Suisse est très nette jusqu’en 2004, mais les montrent une stabilisation autour de 11% du PIB. Cette valeur est très proche de celle trouvée chez nos voisins de ou . Les différences de pouvoir d’achat modifient légèrement la donne lorsqu’on compare les dépenses par habitant, en dollars . Un dépense autant en santé qu’un Suisse, mais nettement moins qu’un eois, comme on le voit ci-dessous :

Dépenses de santé publiques et privées par habitant, pays de l

Mais ce graphique montre un autre aspect intéressant : la répartition entre les coûts couverts par la collectivité (violet) et les dépenses privées (en bleu) varie beaucoup d’un pays à l’autre, sans qu’une corrélation visible ne permette de trouver un avantage à une solution plutôt qu’à une autre.

Aux USA, moins de la moitié (46%) de la facture de la santé est couverte par l’Etat. Suit la Suisse à 60%, puis seuls la (62%) et les (62.5%) et le Canada (70%) sont en dessous de la moyenne de l’OCDE à 73%. A l’exception de la Grèce, tous ces pays se situent au dessus de la moyenne de l’OCDE à $2550/habitant, ce qui semble indiquer que le secteur privé ne maitrise pas mieux les coûts que le public.

Pourquoi la santé coûte si cher

Grâce à la médecine, on vit plus longtemps. On s’attend donc à une corrélation entre les dépenses de santé et l’espérance de vie, mais elle n’est pas très nette*:

Certains pays comme la atteignent aussi 80 ans d’espérance de vie, mais la santé n’y coûte que $140/habitant et par an seulement (soit 9.3% du PIB jordanien tout de même…), alors que plusieurs pays africains dépensent plus alors que les nouveaux-nés ne peuvent y vivre que 50 ans. Est-ce donc bien parce qu’on dépense de l’argent dans la santé qu’on vit plus vieux ? Ou est-ce parce qu’on vit vieux que la santé coûte cher ? La question est délicate à plus d’un titre, mais une chose est certaine : le cout de la santé varie énormément avec l’âge, comme le montre ce graphique tiré des statistiques suisses :

La conséquence de ceci est qu’une petite augmentation de la part de personnes âgées dans la population correspond (dans les deux sens) à une forte augmentation des coûts de la santé. Ce n’est peut-être pas parce qu’il y a plus de médecins ou d’IRM que la santé coûte cher, mais parce qu’il y a plus de personnes (âgées) qui en ont besoin…

Comment réduire les coûts de la santé

Le scénario démographique prédit que les coûts continueront à augmenter au rythme de 2% par an en moyenne et atteindront 16% du PIB suisse vers 2030, où l’espérance de vie atteindra 90 ans.

Pour ralentir cette croissance, un modèle potentiellement intéressant est celui du . Les japonais jouissent d’un niveau de vie très élevé, de la plus grande espérance de vie du monde (82.6 ans), et leur population est particulièrement âgée. Pourtant leurs dépenses de santé sont inférieures à la moyenne de l’OCDE. Comment font-ils ?

On trouve très peu d’information sur le sujet (si vous en avez, elles sont les bienvenues dans les commentaires) mais selon le , leur situation est très différente de celle de la Suisse, voire de l’Europe:

En raison d’un numerus clausus, il n’y a que 2.1 médecins japonais et 9.3 infirmiers-ères pour 1000 habitants, contre 3.8 médecins et 14.1 infirmiers-ères en Suisse (3.1 médecins et 9.7 infirmiers en moyenne dans l’OCDE).
Par contre il y a 8.2 lits de soins intensifs pour 1000 japonais, contre 3.5 en Suisse (moyenne OCDE : 3.9)
De plus le Japon possède près de 4x plus d’appareils par million d’habitants que la moyenne de l’OCDE, la Suisse juste un peu plus que la moyenne.

Comment financer les coûts de la santé

Comme on l’a vu plus haut, les faits ne donnent pas raison à ceux qui prétendent que les lois du marché sont plus efficaces que le financement public dans le domaine de la santé. A mon humble avis, ceci est du au fait que la “demande” de santé n’a pas de limite. A partir de quel tarif direz-vous à votre médecin : “c’est trop cher, je préfère crever…” ?

L’introduction de la Lamal en 1994 a introduit une solidarité entre générations : désormais les jeunes paient pour les vieux. (Pourvu que ça dure jusqu’à ce que je sois vieux moi aussi…). Mais la solidarité économique existe aussi, via les 60% de contribution publique d’une part et par les le moins favorisé de la population.

Plutôt que de définir des impliquant encore plus de paperasse et d’administration, on peut obtenir exactement le même effet en augmentant la part publique dans les dépenses de la santé. En l’augmentant de 60% à 80%, la Suisse se retrouverait dans une situation proche de la Norvège ou du Japon, et les primes seraient divisées par deux!

Note* : ” est encore moins nette.

Références:

" ", OCDE, 2008
Mathieu Vuilleumier, Sonia Pellegrini et Claude Jeanrenaud “ ", Institut de recherches économiques, Université de Neuchâtel 31 octobre 2008

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 “ ”

x/heure	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)
2	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)
3	(g)	(e)	(d)	(c)	(m)	(h)	(m)	(m)	\(\sqrt{9}+9-9\)
4	(i)	(l)	(e)	(d)	(c)	\(\sqrt{66}\overline{.6}\)	(j)	\(8-\sqrt{8+8}\)	\(\sqrt{9}+9/9\)
5	\(\sqrt{1/\overline{.1}}! -1\)	(i)	\(3!-3/3\)	(e)	(d)	(c)		(j)	\(\sqrt{9}!-9/9\)
6	\((1+1+1)!\)	(g)	\(3!+3-3\)	\((4-4/4)!\)	(e)	(d)	(c)	\(8-\sqrt{\sqrt{8+8}}\)	(j)
7	(h)	\(3!+3/3\)	\((4!+4)/4\)		(e)	(d)	(c)	\(9-\sqrt{9}+\overline{.9}\)
8	(h)	\(222\)	\((3!/3)^3\)	\(4!-4*4\)	(i)	\((6+6)*\overline{.6}\)	(e)	(d)	(c)
9	(k)	(k)	(g)	(k)	(k)	(k)	(k)	(e)	(d)
10	\(11-1\)			\(4+4+\sqrt{4}\)	(l)	\(6+6*\overline{.6}\)	(i)	\(8+\sqrt{\sqrt{8+8}}\)	(e)
11	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)
12	\(11+1\)	\((2+2)!/2\)	\(3*3+3\)	(g)	\(5!/(5+5)\)	(l)		\(8+\sqrt{8+8}\)	\(9+9/\sqrt{9}\)