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Le Nobel, la COP26 et la physique de la complexité

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Le Nobel, la COP26 et la physique de la complexité

Le Nobel, la COP26 et la physique de la complexité

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Carte blanche. A dire vrai, le Prix Nobel de physique de cette année est surprenant. Placés sous l’étendard commun de la complexité, les deux domaines récompensés sont en réalité très différents, une moitié saluant des contributions essentielles sur la physique du climat (Syukuro Manabe et Klaus Hasselmann), l’autre l’ensemble de l’œuvre d’un physicien hors du commun, Giorgio Parisi. Ce dernier a été salué « pour la découverte de l’interaction entre le désordre et les fluctuations dans les systèmes physiques », une formulation qui, pour être concise et exacte, a dû laisser plus d’un lecteur non spécialiste sur sa faim…

Pour tenter d’éclairer ce que cette expression recouvre, prenons l’exemple de Strasbourg en 1399, quand il s’est agi de choisir de quel côté de la façade de la cathédrale construire la flèche. Supposons que la Ville ait alors procédé à un sondage saugrenu en demandant aux habitants de placer devant chez eux un fanion représentant la tour, soit à gauche soit à droite de la façade. Pendant plusieurs semaines, chacun pouvait changer d’avis et remplacer le fanion devant chez lui. Personne n’avait d’opinion préconçue et pouvait de façon assez versatile changer d’avis spontanément. En revanche, tout un chacun vaquant à ses affaires voyait le choix de ses voisins et en était influencé, soit positivement (en imitant les voisins amis), soit négativement (en voulant avoir un choix opposé aux voisins jugés pénibles). Si cette interaction avait été exclusivement guidée par l’imitation, cette élection un peu particulière aurait beaucoup ressemblé à ce qui se passe dans un aimant. Un vote largement majoritaire pour un des côtés aurait émergé au bout de quelque temps, tout comme l’aimantation résulte de l’interaction concertée des aimants minuscules portés par les atomes.

Verres de spin

Les travaux de Parisi ont porté sur des cas plus complexes mais plus réalistes, quand la nature des interactions entre voisins est « figée » dans une position aléatoire, chaque citoyen ayant une certaine proportion de voisins amis et de voisins casse-pieds. Le « désordre » dont parle le comité Nobel se réfère à cet aléatoire gelé, qui introduit une indétermination et une frustration dans le choix de tout un chacun et empêche l’émergence d’un comportement collectif clair. Par exemple, la Ville de 1399 n’aurait pas vu dans ce cas une opinion collective se manifester spontanément, les nombres de suffrages des deux camps ne différant que par des fluctuations très faibles. Pour le physicien, cette situation est un défi : car si rien n’émerge macroscopiquement, des corrélations extrêmement complexes à décrire existent néanmoins à l’intérieur d’un tel système et rendent ses réponses aux sollicitations extérieures (une manière classique d’explorer la matière en physique) lentes et difficiles à déchiffrer. Dans les années 1980, Parisi a été le premier, d’une part à montrer quels concepts sont pertinents pour les analyser, et d’autre part à décrire l’immense complexité qui se cache derrière leur évolution temporelle très ralentie, une autre signature de ces états dits « de verres de spin ».

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