dimanche 7 novembre 2010

Physique et jardinage

Dans le train Bruxelles-Paris, de retour d'une conférence sur la physique au-delà du Modèle Standard (c'est mon instant frime :D ), j'ai eu cette idée merveilleuse, sur comment faire comprendre à l'homme (femme) moyen(ne) ma perception de la physique.

Il m'est souvent arrivé de discuter sciences et physique avec des gens qui n'ont absolument aucune connaissance sur le sujet, mais alors même pas une lecture par-ci ou un documentaire par là... Tout juste une info sur le JT une fois de temps en temps. Et même chez les gens qui ont une certaine culture scientifique, je retrouve souvent la même image limitée de la physique:

"La physique c'est pour faire de la mécanique ou de l'électricité... ou alors c'est pour faire des théories bizarres qui ne veulent rien dire, comme comment sauter à la corde dans 11 dimensions ?"

Alors là je m'indigne ! La physique c'est bien plus que ça.


Les sujets d'études de la physique :

On considère souvent, à tort, que les sujets d'études de la physique sont restreint. Par exemple le physicien va étudier des boulets de canon, ou des ponts, ou faire microscopes, ou des aimants, ou faire des machines énormes qui vont ouvrir des trous noirs qui vont gober la Terre (si si y a vraiment des gens qui croient ça).

Et bien non tout faux, je pourrais faire une belle et longue phrase avec pleins de citations historiques, mais je vais me contenter de faire court (j'ai une thèse à rédiger aussi):

La physique étudie tous les systèmes qui peuvent s'exprimer sous forme mathématique

Et on peut que ces systèmes ont beaucoup évolué dans le temps. La liste n'a fait que s'agrandir et est loin d'être finie. Et c'est là que l'on comprend pourquoi l'étude et le développement des mathématiques est hautement important. La physique a toujours été une source d'inspiration pour les mathématiques, et dans les siècles précédents, beaucoup de grands physiciens étaient aussi des mathématiciens. Et plus les outils les outils mathématiques seront développés, plus on pourra étudier de systèmes de façon quantitative.

D'ailleurs l'un des fils conducteurs de ce blog et de montrer que certains principes physiques fondamentaux s'appliquent parfaitement à des systèmes complexes tels que le comportement humain, et la dynamique d'une société.



La dynamique d'un système :


Beaucoup de gens font du jardinage, pour diverses raisons (oui c'est le point de départ de mon idée merveilleuse). Mais concrètement c'est quoi le jardinage ?

Une réponse simple : C'est planter des végétaux pour l'une au moins des deux raisons, la première étant pour l'aspect esthétique, la deuxième pour un éventuel aspect alimentaire (je connais des gens qui ont des plans de tomate sur leur balcon).

Une réponse moins simple : Connaissant le comportement d'un végétal, le but du jeu est de reproduire les bonnes conditions qui lui permettent de se développer correctement.

La deuxième réponse implique un certain nombre de choses. D'abord, il faut connaître le comportement du végétal sus-mentionné, ou encore en terme physique, étudier sa dynamique. La dynamique d'un système, ce sont l'ensemble des lois qui permettent de prédire l'évolution du système dans le temps. Par exemple tout le monde sait qu'une plante a besoin d'eau pour vivre, mais pas trop non plus sinon elle va être noyé. Et pour chaque paramètre important, comme l'ensoleillement, la quantité d'engrais, etc, je peux définir des lois qui les relient entre eux, et à des variables qui caractérisent ma plante, comme par exemple la taille, la couleur des feuilles, etc.

L'idée ici est de trouver les bonnes lois, et une écriture qui permettent de quantifier correctement le système. Encore une fois, c'est ici que les maths entrent en jeu. Parce qu'il est clairement plus simple d'écrire une équation différentielle que d'écrire quelque chose comme : Le vert de mes feuilles va être encore plus vert si je mets ma plante au soleil, mais attention, parce qu'avec trop de soleil, le vert va diminuer parce que la feuille est trop séchée et brûlée. On retrouve ce genre de comportement par exemple dans l'étude d'un système proie/prédateurs, qui est modélisé par la très célèbre équation de Lotka-Volterra

Les conditions initiales :


Quand on étudie un système quel qu'il soit, on se rend vite compte que la trajectoire qu'il va suivre dépend de façon cruciale du point de départ.

C'est ce qu'on appelle usuellement les conditions initiales du système.

Encore une fois je vais essayer de faire court, dans le cas de mon végétal chéri, on pourrait dire que le rôle des conditions initiales est joué par le terreau par exemple (ceci n'est pas tout à fait vrai, en fait il s'agit plus de conditions aux bords, qui restent valables pendant tout l'évolution du système, mais on va dire que vous n'avez rien vu).

Un exemple simple pour bien comprendre : Considérons deux étudiants parfaitement identiques, avec l'un qui a suivi un cours d'algèbre linéaire, et l'autre non. Et bien il est facile de prévoir que le deuxième, bien qu'ayant les mêmes capacités intellectuelles que le premier, aura plus de mal à saisir le concept du cours. Le problème ici, comme dans beaucoup de problèmes sociaux d'ailleurs, est bien au niveau des conditions initiales du système, et non dans sa dynamique.

Si vous avez compris ces deux principes de bases, alors vous avez compris le véritable sens de la physique !


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