mardi 30 novembre 2010

Faisons un point rapide !


Disclaimer : si vous passez par là et que vous voulez vraiment lire ce qui suit, soyez prévenu qu'il est centré sur ma personne, mais ne vous y trompez pas : au fond je suis vraiment un mec bien !

Ce blog existe depuis maintenant 2 mois et demi (oui je sais c'est pas beaucoup !), et il est temps de faire un petit point (déjà ?), et de préparer l'avenir...

À la base ce blog est pour moi ! oui désolé pour les 10 visiteurs uniques qui viennent régulièrement (apparemment il y aurait même une personne des USA !!!! qui es-tu? la CIA?), mais il faut bien comprendre que j'ai un cerveau hyperactif, et hautement analytique. J'ingère de tout, je dissèque de tout, et mes conclusions s'avèrent souvent en décalage par rapport au reste du monde.

Le but ultime de ce blog...


...c'est de me permettre de trouver la meilleure façon de présenter mes idées. Il y a des évidences qu'il est bon de rappeler : ce qui semble clair et limpide pour l'un ne l'ait pas forcément pour l'autre, ce qui est tout à fait normal, puisque chacun a son univers et ses références desquelles jaillissent ces idées. Le but donc est de transmettre les idées dans un ordre qui permette de souligner la logique du raisonnement.

Donner à quelqu'un une conclusion sans le raisonnement et le cheminement qui y a mené est aussi utile que donner un ordinateur avec internet à un couple de v..., de personnes âgées et les laisser se débrouiller, alors qu'ils ne trouvent même pas le bouton ON !

Pour dire un gros mot qui résume parfaitement ce concept, ce blog est la matrice de rotation qui permet de passer de mon référentiel personnel à un référentiel plus consensuel et accessible à tous, une sorte de référentiel tout public, dont le système de coordonnées est défini sur un ouvert qui serait à l'intersection de tous les esprits (ouverts) qui lisent ceci  !

Si vous n'avez rien compris à la phrase du dessus, ce n'est pas grave. C'est une espèce de jargon physico-mathématique plus ou moins incorrect mais qui résume très bien l'idée que j'ai en tête. Et en plus il y a un jeu de mot super-drôle !!!


Quelques idées importantes qui seront abordées ici :


  • Un sujet "société" qui sera la ligne un peu le fil rouge : comment changer le monde, ou encore pourquoi on ne peut pas changer le monde, mais juste le faire évoluer. Si si cette distinction est de la plus grande importance, mais je n'insiste pas pour le moment. Sachez simplement que avant de rentrer dans ce sujet, il faut que j'introduise certaines notions mathématiques et physiques qui permettent de définir et manipuler le système (y en a qui commence à voir le lien avec le post précédent ^^). Et ça c'est le plus dur !
  • Pourquoi les maths et la physique sont plus que des sciences de "laboratoire", et pourquoi les concepts introduits dans ces disciplines sont nécessaires pour la compréhension et l'analyse du monde, des gens, de soi...
  • Qu'est ce que l'intelligence ! et tout ce qui touche au point 1... Et surtout ce qui est vraiment important : pourquoi l'être humain dans son état naturel ne peut pas être intelligent ! (devenir intelligent et le rester demande de faire des efforts ! comme apprendre à jouer au foot...)


Blogosphère algérienne !!!


Comme je l'ai dit, j'ai lancé ce blog avant tout pour moi. Parce que j'ai besoin de définir proprement les choses avant de me lancer dans l'action. Mais en deux mois et demi, j'ai déjà appris beaucoup de choses. Je n'avais de public précis en tête, et je n'en vise toujours pas d'ailleurs, puisque je souhaite parler au plus grand nombre.

Mais j'ai aussi commencé à découvrir et explorer la blogosphère algérienne. Quelque chose est en train de changer dans l'internet algérien, une nouvelle génération émerge, et commence à se définir une présence en ligne. Jusqu'à présent, les sites algériens, c'était beaucoup de la m***, fait en trois clics par des gens qui croient encore qu'un texte en rouge qui clignote en comic sans ms est la panacée 0_o.

Internet c'est important, parce qu'internet est un outil de communication et d'interaction, et des gens qui communiquent et interagissent peuvent faire beaucoup de chose, à des échelles incomparables avec ce qui se faisait jusqu'à présent localement.

L'Algérie accuse beaucoup de retard à différents niveaux, et a besoin de vite être en équilibre avec le reste du monde, et pas d'interactions, pas d'équilibre.

C'est donc un point que je vais prendre en compte, notamment pour  tout ce qui touche à la diffusion de la science, qui est loin d'être une priorité. Il y a quelques temps j'étais resté bouche-bée face à un documentaire sur la mécanique quantique sur la TV algérienne qui datait de la fin des années 80, et j'ai longuement hésité entre le rire et la consternation face au "infographies" de l'époque. Or un peuple sans culture scientifique, je doute que ça soit une bonne chose...

Divers


Pour finir, bien que ça ne soit pas dans l'intention initiale, j'ai bien envie de faire quelques tutoriaux ou simplement de bloguer sur des sujets un peu en périphéries. Plus en rapport avec le quotidien (peut être même que je pourrais avoir des visiteurs avec ça ! ). Une idée qui me trotte en tête par exemple est de montrer qu'il n'y pas besoin d'un bazooka pour tuer une mouche, ou encore, le GIMP c'est bien, et ça suffit pour pas mal de choses...

Sur ce je m'arrête là, en espérant que mes 10 lecteurs auront été compréhensifs à mon égards !

samedi 27 novembre 2010

Comment reconnaître une particule ?

Quelle drôle de question, mais pas si bête que ça !

Ici je veux bien entendu parler de particules élémentaires, les briques de la matière, qui composent les atomes, qui eux même composent les molécules qui forment les objets de notre quotidien.

Comment reconnaître un objet


Dans la vie de tous les jours, on reconnait un objet en le regardant directement. Et même si on ne peut voir les objets que d'un seul côté à la fois, notre merveilleux cerveau fait la reconstruction tout seul pour nous dire ce qui manque... et parfois il peut se tromper, ce qui donne lieu à des illusions optiques très intéressantes.

Limite optique


Maintenant comment reconnaître ce qu'on ne peut pas voir directement ? Parce que mine de rien, une particule comme un électron, c'est vraiment très petit, et notre œil a ses limites. De façon général, chaque objet de mesure a une sensibilité en-dessous de laquelle il ne peut descendre. Pour les instruments optiques (et notre œil en est un), c'est ce qu'on appelle le pouvoir de résolution. Il me dit jusqu'à quel point je peux distinguer deux ou plusieurs objets l'un de l'autre. Le pouvoir de résolution de l'œil est au maximum de quelques fractions de millimètre. Or une particule comme un proton a un taille de l'ordre du femtomètre ($10^{-15}$ mètre), ce qui est vraiment très petit. Pour atteindre une taille pareille, il faut prendre un mètre, le couper en 1000 morceaux de tailles égales, prendre un morceau, et le couper encore en 1000 morceaux de tailles égales, et faire cette opération 5 fois.

Comment définir un objet


Sans regarder un objet, peut-on malgré tout le définir ?

Si je pose la question, c'est que la réponse est oui. Définir un objet en le regardant, c'est reconnaître certaines de ces propriétés, comme sa géométrie et sa couleur par exemple. Ce sont des propriétés intrinsèques de l'objet. Par exemple si je définis une sphère comme l'ensemble des points qui sont à la même distance d'un certain point, je peux déplacer cette sphère de quelques centimètres ou de plusieurs kilomètre, je peux la faire tourner de un degré ou de plusieurs degrés, les points seront toujours à la même distance du centre de la sphère. Et je suis sûr d'avoir bien affaire à une sphère. L'argument marche aussi pour la couleur !

Toute transformation qui laisse invariant un objet est une transformation de symétrie.


Pour définir un objet, il suffit de définir les bonnes transformations de symétrie, et de chercher les quantités qui restent invariantes sous ces transformations.


Symétries et invariants


Il y a deux types de symétries en physique théorique.
  • Les symétries d'espace-temps : par exemple déplacer un objet dans l'espace, comme énoncé plus haut. Mais on peut aussi déplacer un objet dans le temps (d'ailleurs c'est ce qu'on est tous en train de faire, on se déplace vers notre futur présent à chaque instant). La quantité conservée par invariance de translation dans le temps est l'énergie. Pour l'espace, il s'agit de la quantité de mouvement. Il faut également rajouter l'invariance par rotation, qui conserve le moment cinétique (et sa version quantique qui conserve le spin de la particule).
  • Les symétries internes. Internes parce qu'elle ne font pas intervenir les coordonnées de l'espace-temps. C'est en forçant notamment ce genre de symétries qu'on fait apparaître les interactions entre particules. On retrouve dans les quantités conservées entre autre la charge électrique.


Je reste bref, mais je compte approfondir ces notions ici même sur ce blog, dès que j'aurai trouvé la meilleure façon d'exposer tout ça à un public qui ne connaît pas le sujet.

Cette relation intime entre symétries et quantités conservées, qui est fondamentale en physique, nous la devons à Emmy Noether, une femme mathématicienne du début du siècle dernier. le théorème de Noether s'avère en effet indispensable et incontournable de nos jours. En cherchant une bonne référence sur internet (j'ai été déçu par la page Wikipédia un peu vide), je suis tombé sur ce lien, qui détaille un peu ce théorème.


Caractéristiques d'une particule


Mathématiquement, jouer avec une particule revient à manipuler sa fonction d'onde notée $\phi$. Non ne fuyez pas ! une fonction d'onde, c'est comme une valise, on y met les propriétés importantes de la particule, et on trouve une façon d'agir pour récupérer les bonnes informations.

Par exemple si je veux connaître l'énergie d'une particule, j'essaie de construire un opérateur énergie Ê que j'applique à la fonction, et le résultat est un nombre E, la valeur de l'énergie.
$\hat E \ \phi(E)= E \ \phi(E)$
C'est ce qu'on appelle une équation aux valeurs propres. À chaque information encodée dans la fonction d'onde, correspond un opérateur. Et ces opérateurs sont utiles pour manipuler la particule mathématiquement. Par exemple si je veux déplacer une particule qui se trouve en x de 10 cm, je lui applique l'opérateur de translation de 10 cm
$P_{10 \, cm} \ \phi(x)=\phi(x+10 \, cm)$

Pourquoi je parle de tout ça, d'abord parce que je souhaite faire comprendre au plus grand nombre que les mathématiques n'ont rien d'étrange, mais que c'est simplement une langue étrangère, avec son alphabet et sa grammaire, et qui permet d'exprimer certaines idées de façon beaucoup plus efficaces que la langue usuelle.

J'en parle ensuite pour introduire les opérateurs de Casimir. Ce sont les objets mathématiques qui permettent de définir les invariants qui vont me permettre de suive ma particule. 

L'ensemble des opérateurs qui agissent sur ma particule en la laissant inchangée (comme la translation), forment un groupe de symétrie. Former un groupe, ça veut dire que je peux appliquer n'importe quelle transformation, suivie de n'importe quelle autre, à la fin, je garde toujours la même particule (même si elle est dans des endroits différents). Si je déplace ma particule de 10 cm, où si je la regarde 10 secondes plus tard, ou alors si j'attends 10 secondes, puis je la déplaces de 10 cm, ma particule aura toujours la même masse par exemple. Et l'opérateur de Casimir associé à la translation dans l'espace-temps est :
$$P^2 \phi = m^2 \phi$$
où P est l'opérateur de translation dans l'espace-temps, et m la masse. Juste pour le fun, sachez que la célèbre relation d'Einstein 
$$E=mc^2$$
est cachée dans la formule précédente.

Une particule ...

... c'est donc un ensemble de nombres qui la caractérise :

  • Une masse
  • Un spin
  • Une charge électromagnétique
  • Une charge dite d'isospin, pour les interactions nucléaires faibles
  • Une charge dite de couleur, pour les interactions nucléaires fortes
Connaître tous ces nombres, c'est pouvoir prédire comment les particules vont se comporter dans certaines situation expérimentale, pour pouvoir essayer de les détecter par la suite...


Cet exposé est loin d'être complet, mais d'autres je l'espère viendront par la suite combler les petits trous.

Fin de cet épisode...

Court métrage du jour 4

Si vous avez aimé l'histoire du magicien d'Oz, ce petit court-métrage propose de suivre l'origine d'un des personnages.


Heartless: The Story of the Tin Man from Brandon McCormick on Vimeo.

J'ai découvert en plus qu'avec Vimeo, il est facile de customiser la taille des vidéos pour qu'elles apparaissent plus grande que la taille par défaut, il suffit de cliquer sur l'option "customize embed options", de modifier soit la largeur soit la longueur, et de cliquer dans l'autre paramètres pour que Vimeo le mette à jour. Il ne reste plus qu'à copier/coller le code et voila.  

mardi 23 novembre 2010

Le blues du (futur) jeune docteur

Disclaimer : attention post avec des émotions et des bouts personnels

Cher blog, je vois que mon dernier remonte au 7 novembre !!! Je t'ai un peu délaissé parce que ma vie en est à une étape charnière. Je prépare les derniers détails d'un événement qui va clôturer un chapitre de ma vie qui a commencé il y a 8 longues années.

Une trajectoire presque parfaite depuis Alger et mon bac en poche, en passant par une licence (ah Toulouse !) et master de physique fondamentale (bon ben Montpellier !), qui s'achève donc sur le diplôme ultime : un doctorat ... Très occupé en ce moment, je n'ai pas pu tenir mon projet initial de trier mes idées sur comment changer le monde. Mais c'est pour mieux y revenir plus tard.

En attendant, il est temps de considérer les possibilités qui s'offrent à moi :
  •  Une vie d'itinérance dans la recherche, à passer quelques années ici, quelques mois là, travailler pour la beauté de la science plus que pour la beauté du compte-en-banque. Bonjour la vie de famille.
  • Tout arrêter et trouver une activité plus lucrative, avec un doctorat de physique théorique ! Il paraît qu'ils embauchent à Wall-Street, des gens fort en maths et en informatique (mon profil tiens) pour faire croire au monde qu'il y a des crises pendant qu'ils s'en mettent plein les poches.  
  • Devenir un "intellectuel", écrire des livres sur pourquoi le monde va mal, empocher les sous des ventes, et laisser le monde en l'état. Que de la réflexion pure, que des actions inutiles.
  • Ouvrir un restaurant avec l'argent que je n'ai pas. Tiens il paraît que le crowdfunding c'est bien... Mais dans ce cas-là autant lancer toutes les autres idées, que je ne dévoilerai pas ici parce que c'est les miennes nananère !
Et oui telle est la vie du jeune chercheur, pleines d'incertitudes, avec une visibilité très limitée. Mais attention, ne va pas croire cher blog que je décourage quiconque à essayer la vie académique, bien au contraire. J'ai appris pas mal de choses, et j'ai surtout eu l'occasion de voir le monde grandir depuis ma bulle, spectateur extérieur à tout ce bruit ! Et j'ai constaté beaucoup de choses. Et c'est pour ça que tu es là blog. Tu es la première étape , le carnet de mes idées en vrac. Un terrain d'expérimentation.

J'ai l'avenir devant moi, et il est temps que j'en fasse quelque chose...

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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Blog à caractère expérimental, servant de support de réflexion et d'expression à un robot de l'espace !

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