astrophysique

Il se passe quelque chose de mystérieux aux confins du Système solaire

De nouvelles données indiquent que l’héliopause, constituant la zone frontière entre la bulle protectrice créée par le Soleil et le milieu interstellaire, produit des ondulations très inhabituelles.

Le fait que l’héliopause change de forme n’est pas foncièrement surprenant. Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont déterminé qu’elle n’était pas statique, en s’appuyant sur les données des sondes Voyager 1 et Voyager 2, les deux seuls engins spatiaux à être sortis de l’héliosphère jusqu’à présent, ainsi que du satellite IBEX (Interstellar Boundary Explorer) de la NASA, étudiant les émissions d’atomes neutres énergétiques (ENA) créés lorsque les vents solaires et le milieu interstellaire interagissent.

"Les sondes Voyager fournissent la seule mesure directe et in situ de l’emplacement de ces frontières, mais seulement en un point de l’espace et du temps", explique Eric Zirnstein, physicien à l’université de Princeton. "IBEX permet de compléter ces données."

Les vents solaires et le milieu interstellaire se tiraillant mutuellement pour créer une frontière en perpétuel mouvement, les chercheurs avaient utilisé ces observations pour générer des modèles prédisant l’évolution de l’héliopause. Mais le récent réexamen de données capturées pendant plusieurs mois par IBEX courant 2014 a révélé des asymétries dans l’héliopause ne cadrant pas avec les simulations.

Celui des données des sondes Voyager 1 et Voyager 2 a de son côté montré que l’héliopause avait changé de façon spectaculaire en un temps très court. Expliquant en partie l’écart significatif entre les entrées des deux sondes dans l’espace interstellaire, respectivement intervenues en 2012 et 2018, ce type de mouvement de l’héliopause se révèle également en contradiction avec les modèles.

Dans un article de la revue Nature Astronomy, les chercheurs ont qualifié ces divergences d’"intrigantes et sujettes à controverse". Ils prévoient de poursuivre l’étude de l’héliopause, en espérant obtenir davantage d’informations grâce à la sonde de cartographie interstellaire et d’accélération de la NASA, un nouveau satellite avancé capable de détecter les émissions d’atomes neutres énergétiques, dont le lancement est prévu en 2025.

D’ici là, nous ne pouvons que nous interroger sur les mystérieux phénomènes à l’origine de ces ondulations aux frontières du Système solaire.

Auteur: Internet

Info: https://dailygeekshow.com, 6 nov 2022

[ région intermédiaire ] [ magnétopause ]

pulsion de mort

Les pulsions organiques conservatrices se sont assimilé chacune des modifications du cours vital qui leur ont été ainsi imposées, elles les ont conservées pour les répéter de sorte qu’elles nous donnent nécessairement l’impression fallacieuse de forces qui tendent vers le changement et le progrès alors qu’elles ne font que chercher à atteindre un but ancien par des voies à la fois anciennes et nouvelles. On pourrait même indiquer quel est ce but final vers quoi tend tout ce qui est organique. Si le but de la vie était un état qui n’a pas encore été atteint auparavant, il y aurait là une contradiction avec la nature conservatrice des pulsions. Ce but doit bien plutôt être un état ancien, un état initial que le vivant a jadis abandonné et auquel il tend à revenir par tous les détours du développement. S’il nous est permis d’admettre comme un fait d’expérience ne souffrant pas d’exception que tout être vivant meurt, fait retour à l’inorganique, pour des raisons internes, alors nous ne pouvons que dire : le but de toute vie est la mort et, en remontant en arrière, le non-vivant était là avant le vivant.

Il advint un jour que les propriétés de la vie furent suscitées dans la matière inanimée par l’action d’une force qu’on ne peut encore absolument pas se représenter. Il s’agissait peut-être d’un processus préfigurant celui qui plus tard a fait apparaître la conscience dans une certaine couche de la matière vivante. La tension survenue dans la substance jusque-là inanimée cherche alors à se réduire ; ainsi était donnée la première pulsion, celle du retour à l’inanimé. La substance vivante avait encore en ce temps la mort facile ; elle n’avait vraisemblablement à parcourir dans la vie qu’un court chemin dont la direction était déterminée par la structure chimique de la jeune vie. Pendant toute une longue période, il se peut que la substance vivante ait été ainsi recréée sans cesse et soit morte facilement jusqu’au jour où des influences externes déterminantes se transformèrent, obligeant la substance qui survivait encore à dévier toujours davantage de son cours vital originaire et à faire des détours toujours plus compliqués pour atteindre son but : la mort. Ces détours sur le chemin qui mène à la mort, fidèlement maintenus par les pulsions conservatrices, seraient ce qui nous apparaît aujourd’hui comme phénomènes vitaux.

Auteur: Freud Sigmund

Info: Dans "Au-delà du principe de plaisir" (1920), trad. de l'allemand par Jean Laplanche et J.-B. Pontalis, éditions Payot, Paris, 2010, pages 99 à 101

[ erreur ] [ complexification ]

religion musulmane

La mise en place des corpus scripturaires islamiques - Coran et Hadîth - fut donc une opération complexe et progressive. Son histoire et celle de ses scribes restent encore entourées d'incertitudes dues au caractère disparate des informations qui nous en sont parvenues dans des ouvrages généralement tardifs, où le mode de transmission des informations est souvent aléatoire et les contradictions souvent surprenantes. Il faut cependant savoir gré aux auteurs de ces ouvrages, souvent habiles dans l'art du sous-entendu, de n'avoir pas lésiné sur les versions différentes d'une même histoire, sur les points de vue contrastés concernant les mêmes faits et sur les jugements contradictoires relativement aux acteurs des mêmes opérations.

Cependant, la vision globale qui était la leur se trouvait généralement commandée par des schémas déjà bien établis de leur temps : celui d'un Coran transmis directement du ciel au prophète durant la période relativement courte de sa carrière, et celui de traditions dont on affirmait qu'elles reproduisaient "les paroles mêmes" du prophète, ses ipsissima verba, en remontant les chaînes de transmetteurs identifiés et authentifiés. Il n'empêche que, par le jeu même de leur mode de transmission, et par le fait que les écritures islamiques se sont mises en place dans une atmosphère de conflits entre des courants politiques antagonistes, les compilateurs nous ont souvent livré, à travers leurs "Un tel a dit", leurs propres interrogations sur des réalités qui allaient très souvent à rencontre des schémas théoriques simplificateurs qu'ils avaient en tête, ou qu'ils affichaient dans leurs écrits. C'est dire que les fondations scripturaires de l'islam ne sont pas à considérer indépendamment de l'ensemble des conditions générales qui ont présidé à leur élaboration au cours des deux premiers siècles de l'hégire [7 e -8 e s. de notre ère]. Les conditions internes de la première umnia, avant, au cours ou après les premières conquêtes, ne peuvent être isolées du contexte général d'un Proche-Orient terre de conquête d'une part, et déjà bien fourni en écritures religieuses d'autre part. Cela se voit à travers les textes islamiques et leur contenu dès les débuts de leur élaboration ; cela se voit à travers les hommes qui nous en sont présentés comme les acteurs principaux du vivant de Muhammad et sous les règnes de ses successeurs tout au long du 7 e siècle.

Cela ne signifie pas que les Écritures islamiques soient en tout point un simple remake de versions scripturaires antérieures, même en ce qui concerne les Traditions Israélites dont le Coran et le Hadith sont pourtant truffés. Les musulmans ont retaillé ces traditions antérieures à la mesure de ce qu'ils ont choisi comme étant leur monothéisme propre, le mode d'affirmation de leur umma et l'expression de ce qu'ils considéraient comme leur suprématie politique et religieuse sur toutes les autres communautés.

Auteur: Prémare Alfred-Louis de

Info: Les fondations de l'islam : Entre écriture et histoire, pp. 338-339

[ sources ] [ origines ]

paléolinguistique

Le but de la reconstruction linguistique est d'établir la chronologie relative des étapes préhistoriques et des changements qui précèdent immédiatement les données les plus archaïques. Spéculer sur l'origine des catégories grammaticales telles que le genre, l'aspect, l'humeur, etc. est une entreprise glottogonique qui, étant donné son caractère hautement problématique, devrait être tenue à l'écart de la grammaire historique et comparative. 

L'expression "reconstruction interne" fut utilisée comme terme technique par Pisani, Hoenigswald, Bonfante et d'autres afin de désigner les conclusions diachroniques qui peuvent être tirées d'une analyse synchronique des données linguistiques sans ou avant d'avoir recours à la comparaison, à la géographie linguistique, à la "linguistique aréale" et à la glottochronologie. Les méthodes de reconstruction interne ont été appliquées à un degré croissant, plus ou moins consciemment et explicitement, par les néo-grammairiens. Ainsi, par exemple, ils ont rejeté la possibilité d'une scission phonétique spontanée et ont acquis, au moyen du concept de "loi phonétique", une assez bonne connaissance des changements phonétiques usuels. 

De même, en raison de l'élargissement constant du champ de la recherche linguistique, une attention de plus en plus grande a été accordée aux tendances générales dans le domaine de la sémantique. L'opposition entre diachronie et synchronie, impliquant des différences de buts et de méthodes linguistiques, n'est pas immédiatement donnée par le matériel à notre disposition. Le caractère à la fois transitoire et fluctuant des phénomènes linguistiques, l'hésitation entre procédures résiduelles et improductives d'une part, et les innovations et règles vivantes d'autre part, ont été fréquemment soulignés. Partout, une description "synchronique" complète d'une langue doit avoir recours aux notions d'archaïsme et d'innovation. L'éviction d'une forme ancienne par une nouvelle n'est pas un événement momentané mais un processus qui s'étend dans le temps et dans l'espace. Considéré du point de vue historique, le matériel linguistique, aussi restreint soit-il dans le temps et dans l'espace, est composé de couches chronologiques. Pour s'en rendre compte, il suffit de parcourir quelques pages d'une description minutieuse d'une langue moderne.

Face à la tâche de reconstruction des étapes linguistiques plus anciennes, les chercheurs ont été conscients de la difficulté d'une sélection appropriée du matériel. Les formes qui pourraient être nées indépendamment dans chacune des langues apparentées comme le résultat de règles de dérivation productive, par exemple γόνος = jána en védique, ne témoigne pas de l'existence d'un prototype i.e. (*ĝóno-). Meillet, entre autres, nous a appris que la reconstruction des étapes préhistoriques doit être basée sur les exceptions et les anomalies plutôt que sur les règles grammaticales d'une langue. Un autre principe important est que si une forme est restreinte aux seuls contextes résiduels (idiomes), alors que l'utilisation de son ou ses synonymes est libre, cette forme doit représenter un stade plus ancien. De tels principes méthodologiques appartiennent à ce que l'on nomme ici "reconstruction interne" au sens large.  Ils ne peuvent pas être appliqués dans chaque cas particulier, mais une fois qu'ils le sont, les résultats obtenus ont une valeur cognitive plus élevée que les conclusions obtenues par les statistiques, la linguistique aréale ou la paléontologie linguistique, qui ont un caractère stochastique. En cas de contradiction, l'inférence tirée de la reconstruction interne sera décisive.

Auteur: Kuryłowicz Jerzy

Info: Chapitre 8. Sur les méthodes de reconstruction interne

[ épistémologie ]

animal-minéral

Des progrès dans la compréhension de la biominéralisation par une nouvelle microscopie X

Chez les organismes vivants, les processus de biominéralisation régulent la croissance des tissus minéralisés, tels que les dents, les os, les coquilles… Ces procédés restent fascinants à étudier pour une meilleure compréhension du monde naturel qui nous entoure et de sa diversité, d'autant plus que ces recherches peuvent contribuer à l'élaboration de procédés biomimétiques pour la réalisation de nouveaux matériaux.

Une équipe interdisciplinaire française, à laquelle participe l'équipe du LIONS de l'UMR NIMBE, s'est intéressée à la bio-formation du carbonate de calcium, dont la structure complexe est encore largement incomprise. La texture complexe de matériaux naturels, observés auprès du synchrotron de l'ESRF par une méthode originale de diffraction de rayons X développée par l'Institut Frenel, est décrite et les résultats publiés dans la revue "Nature Materials". Un point de départ pour comprendre l'élaboration de ce composé, et définir les conditions physiques, chimiques et biologiques nécessaires pour produire de façon synthétique ce type de biominéraux.

La compréhension en sciences des matériaux, paléoclimatologie et sciences de l’environnement des phénomènes de biominéralisation ouvrent des perspectives fascinantes et attirent nombre de chercheurs. Le carbonate de calcium en est une bonne illustration : les théories issues de la cristallisation classique ne peuvent expliquer la formation des structures biominérales calcaires extrêmement complexes, telles que celles observées chez l’oursin ou l’huître perlière par exemple. La formation de ce constituant majeur de la croute terrestre reste ainsi encore largement incomprise.

L’étude, menée par une équipe interdisciplinaire française et publiée dans la revue Nature Materials, exploite une nouvelle microscopie en rayons X permettant de révéler les spécificités structurales du biominéral. Elle conduit à l’identification de modèles probables de biominéralisation.

L’approche développée par cette équipe est motivée par une contradiction apparente : tandis que les espèces vivantes capables de cristalliser le carbonate de calcium produisent une remarquable diversité architecturale aux échelles macro et micrométriques, à l’échelle sub-micrométrique, la structure biominérale se caractérise au contraire, par l'observation constante d'une même structure granulaire et cristalline. Par conséquent, une description des caractéristiques cristallines à cette échelle "mésométrique", c'est-à-dire, à l’échelle de quelques granules (50-500 nm), est une clé pour construire des scénarios réalistes de biominéralisation. C’est également une difficulté majeure pour la microscopie, puisqu’aucune des approches expérimentales actuellement utilisées (électroniques, X ou visibles) n’est capable d’y accéder.

Grâce à la nouvelle approche de microscopie X en synchrotron, la ptychographie de Bragg, développée en 2011 par l’Institut Fresnel, il a été possible de révéler les détails tridimensionnels de l'organisation méso-cristalline des prismes de calcite, les unités minérales constituant l’extérieur de la coquille de l’huître perlière. Bien que ces prismes soient habituellement décrits comme des mono-cristaux "parfaits", il a été possible de mettre en évidence l'existence de grands domaines cristallins d’iso-orientations et d’iso-déformations, légèrement différents les uns des autres. Ces résultats entièrement originaux plaident en faveur de chemins de cristallisation non classiques, comme la fusion partielle d’un ensemble de nanoparticules primaires ou l’existence de précurseurs de type liquides.

Ce résultat a été obtenu dans cadre d’un programme de recherche à 4 ans financé par l’ANR (ANR-11-BS20-0005). Il constitue le point de départ d’un projet ERC Consolidator (#724881), qui a pour objectif d’établir les conditions physiques, chimiques et biologiques nécessaires pour produire des biominéraux synthétiques à la demande.

Auteur: Internet

Info: Réf :  F. Mastropietro, P. Godard, M. Burghammer, C. Chevallard, J. Daillant, J. Duboisset, M. Allain, P. Guenoun, J. Nouet, V. Chamard, Revealing crystalline domains in a mollusc shell “single-crystalline” prism, Nature Materials (2017). Communiqué CNRS/INSIS : "Une nouvelle microscopie éclaire la formation des biominéraux", 1er sept 2017

[ évolution ] [ niveaux intermédiaires ] [ méta-moteur ]

homme-animal

Des poissons plus méfiants remettent en cause les méthodes de surveillance des stocks de poissons.
L'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) estime que près de 70 % des stocks halieutiques sont pleinement exploités voire surexploités. Mais ce n'est peut-être qu'un tour joué par des poissons méfiants... La surexploitation industrielle est certainement un problème, mais une étude sur la pêche de loisir conduite par des scientifiques de l'UE sur les côtes de Majorque soulève quelques doutes sur l'exactitude des outils actuels utilisés pour la surveillance des stocks halieutiques.
Le tourisme représente 80 % de l'économie de l'île de Majorque, mais ce ne sont ni les plages ensoleillées ni les beaux paysages qui ont attiré Josep Alós et Robert Arlinghaus. Depuis janvier 2014, les deux scientifiques étudient les populations de poissons de la région, grâce à de nouveaux modèles mathématiques et méthodes de suivi. Et leurs découvertes sont plutôt déconcertantes. En effet, il semblerait que plus les pêcheurs sont nombreux, moins les poissons ont tendance à mordre à l'hameçon.
Pour arriver à ce résultat, les chercheurs ont étudié le comportement de deux poissons, le Serranus scriba (le Serran ou perche de mer), un carnivore, et le Diplodus annularis (le Sparaillon), un alguivore. Les études ont concerné 54 emplacements présentant les mêmes caractéristiques d'habitat mais soumises à différentes pressions de pêche à la ligne. Pendant la pêche, une caméra vidéo sous-marine autonome enregistrait le comportement des poissons.
Si je me fais avoir une fois...
Logiquement, la perche de mer, qui ne peut réfléchir trop longtemps avant d'attaquer une proie mobile, devait être plus agressive que le sparaillon envers les appâts. Mais les faits ont rapidement remis cette hypothèse en question: les poissons étaient effectivement plus agressifs lorsque les pêcheurs étaient rares, mais ils devenaient de plus en plus prudents avec l'augmentation du nombre d'appâts. Selon l'équipe, ce comportement évolutif peut s'expliquer par une sélection génétique vers une méfiance renforcée ainsi que par l'expérience, entraînant ainsi une diminution des prises.
Ces résultats sont en contradiction avec une étude précédente des deux scientifiques, qui s'était limitée à surveiller les méthodes standard de pêche à la ligne et avait conclu que les zones marines protégées contenaient des poissons plus nombreux et plus gros que les zones très exploitées. Le comportement du sparaillon, quant à lui, ne semblait pas affecté par ce changement.
"Ces résultats suggèrent que la pêche récréative pourrait aboutir à une situation apparente d'une forte réduction des prises mais sans changement réel dans la population des poissons, où le taux de prises décline plus vite que l'abondance des poissons", déclare Josep Alós, chercheur au Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries et co-auteur de l'étude.
Cela veut-il dire que la diminution des stocks halieutiques, constatée à l'échelle mondiale, résulterait en fait d'un comportement plus méfiant des poissons? "Les rapports sur le déclin considérable des populations de poissons dans les océans s'appuyant uniquement sur les données provenant des pêcheries comme la pêche à la palangre du thon, de la morue ou de l'espadon pourraient donc s'expliquer par un comportement plus prudent de ces poissons. Nous devons revoir notre système de surveillance des stocks de poissons et tenir compte des possibles changements de comportement. Il se peut que certaines zones très exploitées contiennent en fait plus de poissons que nous le pensons", conclut Robert Arlinghaus, directeur de l'étude et chercheur à la Humboldt-Universität zu Berlin.
L'étude a été financée dans le cadre du projet FISH&FISHERS, qui cherche à améliorer les estimations de mortalité des poissons en étudiant les interactions spatiales entre les poissons et les pêcheurs. L'équipe espère que ses résultats contribueront à mieux protéger les écosystèmes marins, à préserver la biodiversité, et à renforcer la durabilité des pêcheries.

Auteur: Internet

Info: The role of the behavioural interactions between fish and fishers on fisheries sustainability, From 2014-01-01 to 2015-12-31, closed project

[ causes-effets ]

hypothèse

Notre univers existe à l'intérieur d'un trou noir d'un univers de dimension supérieure 

Vous êtes-vous déjà demandé ce qui se trouve au-delà de l'univers observable ? Et si notre univers n'était qu'une infime partie d'une réalité beaucoup plus vaste et complexe et qu'il se trouvait en fait à l'intérieur d'un trou noir ?

Qu'est-ce qu'un trou noir ?

Un trou noir est une région de l'espace où la gravité est si forte que rien ne peut s'en échapper, pas même la lumière. Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, les trous noirs se forment lorsque des étoiles massives s'effondrent à la fin de leur cycle de vie. La singularité qui en résulte est un point de densité infinie et de volume nul, où les lois de la physique s'effondrent.

Des scientifiques découvrent un lien possible entre le cerveau humain et le cosmos à l'échelle quantique

La limite d'un trou noir s'appelle l'horizon des événements, elle marque le point de non-retour pour tout ce qui la traverse. La taille de l'horizon des événements dépend de la masse du trou noir. Par exemple, un trou noir ayant la masse du soleil aurait un horizon des événements d'environ 3 kilomètres de rayon.

Comment notre univers peut-il se trouver à l'intérieur d'un trou noir ?Une façon d'aborder cette question est de se demander ce qui se passe à l'intérieur d'un trou noir. Selon la physique classique, rien ne peut survivre à l'intérieur d'un trou noir. Cependant, la physique quantique suggère qu'il pourrait y avoir une forme de structure ou d'information qui persiste au-delà de l'horizon des événements.

Une éventualité est que la singularité au centre d'un trou noir n'est pas un point, mais une sphère ou un tore, qui créerait un trou de ver, un raccourci spatio-temporel reéiant deux régions éloignées de l'univers. Dans ce cas, une extrémité du trou de ver se trouverait à l'intérieur du trou noir et l'autre extrémité à l'extérieur, dans une autre région de l'espace.

Une autre possibilité est que la singularité au centre d'un trou noir ne soit pas une sphère ou un tore, mais une hyper-sphère ou un hyper-tore, qui créerait un univers-bulle, une région autonome de l'espace-temps avec ses propres lois physiques et ses propres constantes. Dans ce cas, l'univers-bulle se trouverait à l'intérieur du trou noir, notre univers par exemple.

Quelles sont les preuves de cette hypothèse ?

L'idée que notre univers soit à l'intérieur d'un trou noir est spéculative et n'a été prouvée par aucune observation ou expérience directe. Toutefois, certains indices indirects viennent étayer cette hypothèse.

L'un d'entre eux est le rayonnement électromagnétique cosmique de fond (CMB), qui est le rayonnement résiduel du Big Bang ou fond diffus cosmologique (FDC, ou cosmic microwave background, ou "fond cosmique de micro-ondes") a une température uniforme, à l'exception de minuscules fluctuations révélant la structure de l'univers primitif. Certains physiciens avancent que ces fluctuations pouvaient s'expliquer en supposant que notre univers se trouve à l'intérieur d'un trou noir et que le rayonnement de fond cosmologique est en fait le rayonnement émis par l'horizon des événements.

L'expansion de l'univers serait un autre indice. Selon le modèle standard de la cosmologie, notre univers s'expand à un rythme accéléré en raison de l'énergie noire, une force mystérieuse qui s'oppose à la gravité. Cependant, certains physiciens avancent que l'énergie noire soit une illusion causée par l'hypothèse d'un univers  plat et infini. Si notre univers est en fait courbe et fini, comme il le serait à l'intérieur d'un trou noir, l'énergie noire ne serait pas nécessaire pour expliquer l'expansion.

Quelles seraient les implications pour notre compréhension de la cosmologie et de la physique ?

Si notre univers se trouve effectivement à l'intérieur d'un trou noir, cela aura de profondes répercussions sur notre compréhension de la cosmologie et de la physique. D'une part, cela signifierait que notre univers a une origine et une fin, et qu'il n'est peut-être pas unique ou isolé. Cela signifierait également qu'il pourrait y avoir d'autres univers au-delà du nôtre, reliés par des trous de ver ou existant en tant que bulles distinctes.

Cela signifierait en outre qu'existent d'autres lois de la physique et de nouvelles dimensions de la réalité que nous n'avons pas encore découvertes ou comprises. Cela pourrait aussi expliquer certains paradoxes et autres contradictions entre la mécanique quantique et la relativité générale.

Auteur: Internet

Info: https://www.physics-astronomy.com/, 6 avril 2023

[ science-fiction ] [ niveaux vibratoires ] [ multivers ]

homme-végétal

Nous sommes dans une secte de la performance 

Le biologiste français Olivier Hamant, directeur de l’institut Michel Serres à Lyon, était de passage en Belgique pour une série de conférences. Devant un public nombreux, il a fait l’éloge de la lenteur et expliqué comment le monde du vivant pouvait nous inspirer. Il signe, aujourd’hui, un nouvel essai, De l’incohérence, philosophie politique de la robustesse (Odile Jacob).

Rencontre avec un penseur atypique qui prône les vertus de l’incohérence et de la contradiction.

Il propose, au micro de Pascal Claude, de "passer de l’abondance matérielle à l’abondance relationnelle" qui serait "la revanche du lien sur le rien". Mais, selon Olivier Hamant, pour atteindre ce dessein, le monde se doit d’opérer un basculement, celui d’une société de la performance à une société qui valorise, au contraire, la robustesse.

- Quelle est la différence entre la performance et la robustesse ?

La performance, c’est la somme de l’efficacité et de l’efficience. L’efficacité, c’est atteindre son objectif. L’efficience, c’est l’atteindre avec le moins de moyens possibles, c’est une forme d’optimisation. Alors que la robustesse, c’est maintenir le système viable malgré les fluctuations à plus long terme, c’est diversifier et expérimenter. Pour moi, c’est le contraire de la performance.

Si on regarde le monde du vivant, on voit qu’il fonctionne de façon sous-optimale. Hétérogénéités, incohérences, inachèvements, lenteurs, c’est ce qui fait la structure et la fonction du vivant. Je prends souvent l’exemple de la température corporelle. Quand on est à 37 degrés, on peut penser qu’on est à l’optimum. Pas du tout. Nos enzymes, leur optimum est plutôt à 40 degrés. C’est lorsque l’on a de la fièvre que nous atteignons vraiment un niveau de performance. Cette marge de manœuvre nous permet de lutter au cas où il y aurait une fluctuation, notamment un pathogène qui rentre. Et là, la fièvre sera utile !

- La nature, davantage du côté de la robustesse que de la performance ?

"Oui et la meilleure image, c’est celle de la plante : elle croît en freinant. La plante pousse grâce à un apport d’eau, à une pression hydraulique. Avec la photosynthèse, avec le soleil, elle fabrique des fibres de cellulose. Et plus la plante pousse, plus elle freine parce qu’elle se rigidifie. En fait, elle synthétise la cellulose pour ralentir sa croissance.

Quand on est dans la performance, on canalise les initiatives, on les optimise et dans le même temps, on les stérilise. Un monde d’abondance stable induit la compétition et la compétition induit la violence contre les écosystèmes et les défavorisés. La croissance donne l’impression d’abondance alors qu’elle crée la pénurie. Elle conduit à l’épuisement des ressources non renouvelables et des ressources renouvelables à long terme. Alors qu’un monde qui va vers le moins, qui est plus instable, va vers la coopération. Coopérer signifie que l’objectif commun l’emporte sur les objectifs individuels et, parfois, implique d’aller même contre son objectif individuel : c’est un exemple typique d’incohérence, une contradiction interne pour le bien collectif. Dans le monde scientifique, entre autres, la cohérence est la valeur ultime, c’est un bel objectif mais une mauvaise stratégie car elle n’autorise pas le débat. Pour construire de la cohérence, il faut passer par des chemins incohérents."

- Quels sont les freins à ce passage vers une société plus coopérative ?

"Le coût de la robustesse, c’est que ça prend plus de temps. Il s’agit d’une injonction quasi paradoxale : face à l’urgence, il faut ralentir ! On a tendance à apporter les meilleures réponses aux mauvaises questions. Prenez par exemple le cas d’Ikea qui va sans doute atteindre sa neutralité carbone en 2030 mais en ayant déforesté à tout va. Il nous faut prendre du temps pour questionner les questions, c’est un ralentissement nécessaire.

J’ose le dire, nous sommes dans une secte de la performance : on n’est plus capable de la questionner alors qu’on sait scientifiquement qu’elle induit une dégradation, c’est le burn-out des humains et celui des écosystèmes ! Et les solutions actuelles proposées tiennent plutôt de l’hyper performance que du ralentissement : c’est Elon Musk qui veut aller sur Mars, c’est Mark Zuckerberg qui veut faire un bunker à Hawaï. Ce sont eux les gourous de cette secte de la performance et, lorsqu’on analyse leurs projets, on se rend compte que ce sont des projets de mort."

- Comment bifurquer concrètement vers le monde de la robustesse ?

"Il faut créer du désir ! Le problème, c’est que, souvent, affirmer que la voie qu’on a prise n’est pas la bonne, cela fait peur. Et puis lâcher la performance crée encore davantage de peur car nous sommes addicts à la performance. Il faut montrer ce que l’on gagne en quittant la société de la performance : un lien aux non-humains et une reconnexion aux vivants. Le monde de la robustesse, c’est le monde de la richesse, des interactions.

Les initiatives les plus intéressantes se situent au niveau local. Les petites entreprises et associations ont compris que nous sommes dans un monde fluctuant et elles s’adaptent. Les plus gros freins à la société de la robustesse sont les États et les grands groupes car ils sont encore coincés dans le monde de la performance.

Il n’existe pas de système qui ne se transforme pas. Tout se transforme tout le temps ! Est-ce qu’on laisse jouer la main invisible et qu’on laisse le système se diriger vers une trajectoire exponentielle ? Car ne pas critiquer la société de performance, c’est laisser se faire une transformation par défaut. Il est parfois très utile de désobéir !

Auteur: Internet

Info: 13 avr. 2024 Nathalie Dekeyser & Pascal Claude

[ durabilité ]

topologie abstraite

Des surfaces au-delà de l'imagination sont découvertes après des décennies de recherche

Grâce à des idées empruntées à la théorie des graphes, deux mathématiciens ont montré que des surfaces extrêmement complexes sont faciles à parcourir.

En juillet dernier, deux mathématiciens de l'Université de Durham, Will Hide et Michael Magee , ont confirmé l'existence d'une séquence de surfaces très recherchée : chacune plus compliquée que la précédente, devenant finalement si étroitement liée à elles-mêmes qu'elles atteignent presque les limites de ce qui est possible. possible.

Au début, il n’était pas évident que ces surfaces existaient. Mais depuis que la question de leur existence s’est posée pour la première fois dans les années 1980, les mathématiciens ont compris que ces surfaces pouvaient en réalité être courantes, même si elles sont extrêmement difficiles à identifier – un exemple parfait de la façon dont les mathématiques peuvent renverser l’intuition humaine. Ce nouveau travail constitue un pas en avant dans une quête visant à aller au-delà de l’intuition pour comprendre les innombrables façons dont les surfaces peuvent se manifester.

"C'est un brillant morceau de mathématiques", a déclaré Peter Sarnak , mathématicien à l'Institute for Advanced Study de Princeton, New Jersey.

Les surfaces comprennent toutes sortes d’objets bidimensionnels : l’enveloppe extérieure d’une sphère, d’un beignet ou d’un cylindre ; une bande de Möbius. Ils sont essentiels aux mathématiques et à la physique. Mais même si la relation des mathématiciens avec les surfaces remonte à plusieurs siècles, ils ne connaissent pas du tout ces objets.

Les surfaces simples ne sont pas le problème. Simple dans ce cas signifie que la surface a un petit nombre de trous, ou un faible " genre ". Une sphère, par exemple, n'a pas de trous et a donc un genre nul ; un beignet en a un.

Mais lorsque le genre est élevé, l’intuition nous fait défaut. Lorsqu'Alex Wright , mathématicien à l'Université du Michigan, tente de visualiser une surface de haut genre, il se retrouve avec des trous disposés en rangée bien rangée. " Si vous vouliez que je sois un peu plus créatif, je pourrais l'enrouler en un cercle avec de nombreux trous. Et j’aurais du mal à imaginer une image mentale fondamentalement différente de celle-là ", a-t-il déclaré. Mais sur les surfaces de grande qualité, les trous se chevauchent de manière complexe, ce qui les rend difficiles à saisir. Une simple approximation est " aussi loin d’être représentative qu’elle pourrait l’être, dans tous les sens du terme ", a déclaré Wright.

Cette lutte était prévisible, a déclaré Laura Monk , mathématicienne à l'Université de Bristol. " On peut souvent faire des choses qui ne sont pas bonnes. Cependant, créer des choses qui sont bonnes, qui ressemblent à ce que nous attendons généralement d’être vrai, est un peu plus difficile ", a-t-elle déclaré.

Cela signifie que les mathématiciens souhaitant vraiment comprendre l’espace des surfaces doivent trouver des moyens de découvrir des objets dont ils ignorent même l’existence.

C’est exactement ce qu’ont fait Hide et Magee dans leur article de juillet, confirmant l’existence de surfaces sur lesquelles les mathématiciens s’interrogeaient depuis des décennies. La conjecture qu’ils ont prouvée et l’histoire qui l’entoure s’inspirent d’un tout autre domaine des mathématiques : la théorie des graphes.

Le maximum possible

Pour les mathématiciens, les graphiques sont des réseaux constitués de points ou de nœuds reliés par des lignes ou des arêtes. Dès 1967, des mathématiciens comme Andrey Kolmogorov étudiaient des réseaux qui imposaient un coût à la connexion de deux nœuds. Cela a conduit à un exemple de ce que l’on appellera plus tard un graphe d’expansion : un graphe qui maintient le nombre d’arêtes à un faible niveau, tout en maintenant une connectivité élevée entre les nœuds.

Les graphiques expanseurs sont depuis devenus des outils cruciaux en mathématiques et en informatique, y compris dans des domaines pratiques comme la cryptographie. À l’instar d’un système routier bien conçu, ces graphiques facilitent le déplacement d’un nœud à un autre sans couvrir l’intégralité du graphique avec des arêtes. Les mathématiciens aiment limiter le nombre d’arêtes en stipulant que chaque nœud ne peut avoir, disons, que trois arêtes en émanant – tout comme vous ne voudriez peut-être pas plus de quelques autoroutes sillonnant votre ville.

Si un ordinateur choisit au hasard où mènent les trois arêtes de chaque nœud, vous constaterez que, surtout lorsque le graphique est très grand, la plupart de ces graphiques aléatoires sont d'excellents expanseurs. Mais bien que l’univers soit rempli de graphiques d’expansion, les êtres humains ont échoué à maintes reprises à les produire à la main.

"Si vous voulez en construire un, vous ne devriez pas les dessiner vous-même", a déclaré Shai Evra , mathématicien à l'Université hébraïque de Jérusalem. "Notre imagination ne comprend pas ce qu'est un expanseur."

L’idée d’expansion, ou de connectivité, peut être mesurée de plusieurs manières. La première consiste à couper un graphique en deux gros morceaux en coupant les bords un par un. Si votre graphique est constitué de deux groupes de nœuds, les groupes étant reliés par une seule arête, il vous suffit de couper une seule arête pour la diviser en deux. Plus le graphique est connecté, plus vous devrez découper d'arêtes.

Une autre façon d’accéder à la connectivité consiste à parcourir le graphique de nœud en nœud, en choisissant à chaque étape une arête sur laquelle marcher au hasard. Combien de temps faudra-t-il pour visiter tous les quartiers du graphique ? Dans l'exemple avec les deux amas, vous serez confiné à l'une des bulles à moins que vous ne traversiez la seule connexion avec l'autre moitié. Mais s’il existe de nombreuses façons de voyager entre les différentes zones du graphique, vous parcourrez l’ensemble en peu de temps.

Ces mesures de connectivité peuvent être quantifiées par un nombre appelé écart spectral. L'écart spectral est nul lorsque le graphe est complètement déconnecté, par exemple s'il est composé de deux groupes de nœuds qui ne sont pas du tout attachés l'un à l'autre. À mesure qu’un graphe devient plus connecté, son écart spectral aura tendance à s’élargir.

Mais l’écart spectral ne peut aller que jusqu’à un certain point. En effet, les deux caractéristiques déterminantes des graphes d’expansion – peu d’arêtes et une connectivité élevée – sont apparemment en contradiction l’une avec l’autre. Mais en 1988, Gregory Margulis et, indépendamment, Sarnak et deux co-auteurs ont décrit des " expanseurs optimaux " – des graphiques dont l’écart spectral est aussi élevé que le maximum théorique. " C'est choquant qu'ils existent ", a déclaré Sarnak.

Plus tard, les mathématiciens prouveront que la plupart des grands graphes sont proches de ce maximum. Mais le travail avec les expanseurs optimaux et les graphiques aléatoires ne consistait pas simplement à trouver les bons endroits pour placer les arêtes. Cela nécessitait le recours à des techniques étranges et sophistiquées empruntées à la théorie des nombres et des probabilités.

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org/ - Leila Sloman, 2 juin 2022

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furtifs méta-moteurs

Découvrez les formes modulaires, la " cinquième opération fondamentale " des mathématiques

Les formes modulaires sont l’un des objets les plus beaux et les plus mystérieux des mathématiques. Quels sont-ils ?

" Il existe cinq opérations fondamentales en mathématiques ", aurait déclaré le mathématicien allemand Martin Eichler. " Addition, soustraction, multiplication, division et formes modulaires. "

Une partie du gag bien sûr, c’est que l’un d’entre eux n’est pas comme les autres. Les formes modulaires sont des fonctions beaucoup plus compliquées et énigmatiques, et les étudiants ne les rencontrent généralement pas avant leurs études supérieures. Mais " il y a probablement moins de domaines mathématiques où ils n'ont pas d'applications que là où ils en ont ", a déclaré Don Zagier , mathématicien à l'Institut de mathématiques Max Planck de Bonn, en Allemagne. Chaque semaine, de nouveaux articles étendent leur portée à la théorie des nombres, à la géométrie, à la combinatoire, à la topologie, à la cryptographie et même à la théorie des cordes.

Elles sont souvent décrites comme des fonctions qui satisfont des symétries si frappantes et si élaborées qu’elles ne devraient pas être possibles. Les propriétés associées à ces symétries rendent les formes modulaires extrêmement puissantes. C’est ce qui a fait d’elles des acteurs clés dans la preuve historique du dernier théorème de Fermat en 1994. C'est ce qui les a placés au cœur des travaux plus récents sur l'emballage des sphères . Et c'est ce qui les rend désormais cruciales pour le développement continu d'une " théorie mathématique du tout " Nommée programme de Langlands .

Mais que sont-elles ?

Symétries infinies

Pour comprendre une forme modulaire, il est utile de réfléchir d’abord à des symétries plus familières.

(...)

"Les formes modulaires ressemblent aux fonctions trigonométriques, mais sous stéroïdes", a-t-il ajouté. Ils satisfont une infinité de symétries " cachées ".

L'univers complexe

Les fonctions ne peuvent pas faire grand-chose lorsqu'elles sont définies en termes de nombres réels, c'est-à-dire des valeurs qui peuvent être exprimées sous forme décimale conventionnelle. En conséquence, les mathématiciens se tournent souvent vers les nombres complexes, qui peuvent être considérés comme des paires de nombres réels. Tout nombre complexe est décrit en termes de deux valeurs : une composante " réelle " et une composante " imaginaire ", qui est un nombre réel multiplié par la racine carrée de −1 (que les mathématiciens écrivent comme je).

Tout nombre complexe peut donc être représenté comme un point dans un plan à deux dimensions.

Il est difficile de visualiser les fonctions des nombres complexes, c’est pourquoi les mathématiciens se tournent souvent vers la couleur. Par exemple, vous pouvez colorer le plan complexe pour qu'il ressemble à une roue arc-en-ciel. La couleur de chaque point correspond à son angle en coordonnées polaires. Directement à droite du centre, là où les points ont un angle de 0 degré, vous obtenez du rouge. À 90 degrés, ou vers le haut, les points sont de couleur vert vif. Et ainsi de suite. Enfin, les courbes de niveau marquent les changements de taille ou d'ampleur, comme sur une carte topographique.

(...) (partie supprimée, voir pour plus sur le lien qui précède)

Le domaine fondamental

Pour ce faire, il est utile d’essayer de simplifier la façon dont nous envisageons ces fonctions complexes.

En raison des symétries de la forme modulaire, vous pouvez calculer la fonction entière sur la base d'un seul petit groupe d'entrées, situé dans une région du plan appelée domaine fondamental. Cette région ressemble à une bande montant à partir de l’axe horizontal avec un trou semi-circulaire découpé dans son fond.

Si vous savez comment la fonction se comporte là-bas, vous saurez ce qu'elle fait partout ailleurs. Voici comment:

Des transformations spéciales copient un fragment du plan complexe, appelé domaine fondamental, dans une infinité d’autres régions. Puisqu’une forme modulaire est définie en termes de ces transformations, si vous savez comment elle se comporte dans le domaine fondamental, vous pouvez facilement comprendre comment elle se comporte

(...) (partie supprimée, voir liens précédents pour plus). 

Espaces contrôlés

Dans les années 1920 et 1930, le mathématicien allemand Erich Hecke a développé une théorie plus approfondie autour des formes modulaires. Surtout, il s’est rendu compte qu’elles existaient dans certains espaces – des espaces avec des dimensions spécifiques et d’autres propriétés. Il a compris comment décrire concrètement ces espaces et les utiliser pour relier différentes formes modulaires entre elles.

Cette prise de conscience a inspiré de nombreuses mathématiques des XXe et XXIe siècles.

Pour comprendre comment, considérons d’abord une vieille question : de combien de façons peut-on écrire un entier donné comme la somme de quatre carrés ? Il n’y a qu’une seule façon d’écrire zéro, par exemple, alors qu’il existe huit façons d’exprimer 1, 24 façons d’exprimer 2 et 32 ​​façons d’exprimer 3. Pour étudier cette séquence — 1, 8, 24, 32 et ainsi de suite — les mathématiciens l'ont codé dans une somme infinie appelée fonction génératrice :

1+8q+24q2+32q3+24q4+48q5+…

Il n'existait pas nécessairement de moyen de connaître le coefficient de, disons, q174 devrait être – c’était précisément la question à laquelle ils essayaient de répondre. Mais en convertissant la séquence en fonction génératrice, les mathématiciens pourraient appliquer des outils issus du calcul et d’autres domaines pour en déduire des informations. Ils pourraient, par exemple, trouver un moyen d’approcher la valeur de n’importe quel coefficient.

Mais il s’avère que si la fonction génératrice est une forme modulaire, vous pouvez faire bien mieux : vous pouvez mettre la main sur une formule exacte pour chaque coefficient.

"Si vous savez qu'il s'agit d'une forme modulaire, alors vous savez tout", a déclaré Jan Bruinier de l'Université technique de Darmstadt en Allemagne.

En effet, les symétries infinies de la forme modulaire ne sont pas seulement belles à regarder : " elles sont si contraignantes ", a déclaré Larry Rolen de l'Université Vanderbilt, qu'elles peuvent être transformées en " un outil pour prouver automatiquement les congruences et les identités entre des choses. "

Les mathématiciens et les physiciens codent souvent des questions intéressantes en générant des fonctions. Ils voudront peut-être compter le nombre de points sur des courbes spéciales ou le nombre d’états dans certains systèmes physiques. "Si nous avons de la chance, alors ce sera une forme modulaire", a déclaré Claudia Alfes-Neumann , mathématicienne à l'université de Bielefeld en Allemagne. Cela peut être très difficile à prouver, mais si vous le pouvez, alors " la théorie des formes modulaires est si riche qu’elle vous offre des tonnes de possibilités pour étudier ces coefficients [de séries] ".

Blocs de construction

Toute forme modulaire va paraître très compliquée. Certaines des plus simples – qui sont utilisées comme éléments de base pour d’autres formes modulaires – sont appelées séries Eisenstein.

Vous pouvez considérer une série d’Eisenstein comme une somme infinie de fonctions. Pour déterminer chacune de ces fonctions, utilisez les points sur une grille 2D infinie :

(...) (partie images et schémas supprimée, voir liens pour plus. )

Le jeu continue

L'étude des formes modulaires a conduit à un flot de triomphes mathématiques. Par exemple, des travaux récents sur l'empilement de sphères, pour lesquels la mathématicienne ukrainienne Maryna Viazovska a remporté la médaille Fields l'année dernière , ont utilisé des formes modulaires. " Quand j'ai vu ça, j'ai été assez surprise ", a déclaré Bruinier. " Mais d'une manière ou d'une autre, ça marche. "

Les formes modulaires se sont révélées liées à un objet algébrique important appelé groupe de monstres. Elles ont été utilisées pour construire des types spéciaux de réseaux appelés graphes d'expansion, qui apparaissent en informatique, en théorie des communications et dans d'autres applications. Ils ont permis d'étudier des modèles potentiels d'interactions de particules en théorie des cordes et en physique quantique.

Le plus célèbre peut-être est que la preuve du dernier théorème de Fermat de 1994 reposait sur des formes modulaires. Le théorème, largement considéré comme l'un des problèmes les plus importants de la théorie des nombres, stipule qu'il n'existe pas trois entiers non nuls a , b et c qui satisfont à l'équation an+bn=cn si n est un nombre entier supérieur à 2. Le mathématicien Andrew Wiles l'a prouvé en supposant le contraire – qu'une solution à l'équation existe – puis en utilisant des formes modulaires pour montrer qu'une telle hypothèse doit conduire à une contradiction.

Il a d’abord utilisé sa solution supposée pour construire un objet mathématique appelé courbe elliptique. Il a ensuite montré qu'on peut toujours associer une forme modulaire unique à une telle courbe. Cependant, la théorie des formes modulaires dictait que dans ce cas, cette forme modulaire ne pouvait pas exister. "C'est trop beau pour être vrai", a déclaré Voight. Ce qui signifiait, à son tour, que la solution supposée ne pouvait pas exister – confirmant ainsi le dernier théorème de Fermat.

Non seulement cela a résolu un problème vieux de plusieurs siècles ; cela a également permis de mieux comprendre les courbes elliptiques, qui peuvent être difficiles à étudier directement (et qui jouent un rôle important dans la cryptographie et les codes correcteurs d'erreurs).

Cette démonstration a également mis en lumière un pont entre la géométrie et la théorie des nombres. Ce pont a depuis été élargi dans le programme Langlands,  un plus grand ensemble de connexions entre les deux domaines – et sujet d'un des efforts de recherche centraux des mathématiques contemporaines. Les formes modulaires ont également été généralisées dans d'autres domaines, où leurs applications potentielles commencent tout juste à être reconnues.

Elles continuent d’apparaître partout en mathématiques et en physique, parfois de manière assez mystérieuse. "Je regarde dans un article sur les trous noirs", a déclaré Steve Kudla de l'Université de Toronto, "et j'y trouve des formes modulaires qui sont mes amies. Mais je ne sais pas pourquoi elles  sont là.

"D'une manière ou d'une autre", a-t-il ajouté, "les formes modulaires capturent certaines des symétries les plus fondamentales du monde".



 

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org, Jordana Cepelewicz, 21 septembre 2023

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