CONFÉRENCE SUR LE CHAOS

(septembre 2004)

[1]Tourbillons de Benard



[2] Grand attracteur
dans le super-amas local
de galaxies

ASPECTS MATHÉMATIQUES

Le temps de Lyapounov

Lyapounov était un mathématicien russe de la fin du XIX° siècle : ses travaux n'ont donc pas été effectués après ceux de Feigenbaum, mais Feigenbaum s'est rendu compte qu'ils avaient un lien profond avec le chaos déterministe.

En gros, Lyapounov a inventé une formule donnant un "exposant", qui caractérise la rapidité avec laquelle un système revient au cycle limite.

Ci-dessous, la première courbe montre les "exposants de Lyapounov" en regard du diagramme de bifurcation de Feigenbaum : les mêmes valeurs critiques de r interviennent : pour r = 3,5 on a une bifurcation (exposant nul) et pour r proche de 4, on a d'autant plus de bifurcations que l'exposant est élevé.


Jacques Laskar (1989) : les mouvements des planètes telluriques est chaotique (avec un temps de Lyapounov de 5 millions d'années) : si on connaît la position de la Terre à 15 cm près, au bout de 100 000 000 ans on la connaîtra à... 150 Millions de km près !

Prigogine et l'auto-organisation

En 1977 Ilya Prigogine, spécialiste en thermodynamique, reçoit le prix Nobel pour avoir montré que «les structures dissipatives [consommatrices d'énergie] loin de l'équilibre, quand il y a imprédictibilité [c'est-à-dire chaos], sont spontanément organisatrices.»

Pensez à deux peintures rouge et bleue qui se mélangent : quand le mélange est terminé (état d'aquilibre), il est violet. Mais dans l'intervalle, les couleurs, encore séparées, dessinent des figures très jolies et complexes.

De même l'Univers évolue inexorablement vers l'entropie maximale (la mort). Cependant, avant d'en arriver là, il donne lieu à toutes sortes de structures (galaxies, etc) et même à des ilôts d'organisation encore plus spectaculaire : les espèces vivantes !

Observez en lumière rasante un café brûlant : sa surface est organisée en un dallage assez curieux à observer.

Cette organisation a un lien avec les "tourbillons de Benard" (illustration en haut à gauche de la page).




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© Sophie MUGNIER