CHAOS, physique

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Trois « scénarios vers le chaos »

Une des caractéristiques du chaos déterministe est de naître, puis de se développer continûment à partir d'un comportement ordonné, dont il ne perdra pas complètement mémoire. En partant du régime périodique, le chaos peut apparaître selon trois grandes catégories de processus couramment nommés « scénarios vers le chaos ». Le régime périodique a souvent succédé lui-même à un régime stationnaire par augmentation de la contrainte appliquée au système, ou paramètre de contrôle ; par l'augmentation de ce dernier, trois catégories d'événements peuvent se produire.

La première correspond au scénario via les intermittences. Celui-ci se caractérise par un régime qui demeure pratiquement périodique durant de longs laps de temps, et qui se déstabilise soudainement pour laisser place à une courte bouffée chaotique, puis le régime redevient périodique et ainsi de suite... La survenance des bouffées est elle-même irrégulière dans le temps, d'où une distribution des longueurs des phases périodiques (ou laminaires). Une autre caractéristique de ces intermittences est que, près du seuil de leur apparition, les bouffées sont rares et espacées alors que leur fréquence augmente quand on s'éloigne de ce seuil. Ce scénario, prévu théoriquement par Yves Pomeau et Paul Manneville en 1980, a été observé presque aussitôt après dans le cas de la convection de Rayleigh-Benard et dans une réaction chimique instationnaire.

Un autre scénario vers le chaos est le scénario par cascade de doublement de la période. Par augmentation progressive d'un paramètre de contrôle de l'expérience, le régime périodique voit tout d'abord sa période doubler puis être multipliée par 4, par 8, par 16, etc. Les seuils d'apparition de ces doublements successifs étant de plus en plus rapprochés, on atteint ainsi un point d'accumulation pour lequel il existe, en principe, une multiplication de la période de base jusqu'à l'infini. C'est là que le seuil du chaos est atteint. Habituellement attribué – pour ce qui est de sa découverte théorique – à Mitchell Feigenbaum (Los Alamos), ce modèl [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 6 pages



Médias de l’article

Suite itérée

Suite itérée
Crédits : Encyclopædia Universalis France

diaporama

James Maxwell

James Maxwell
Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

photographie

Attracteur de Lorentz

Attracteur de Lorentz
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Attracteur étrange

Attracteur étrange
Crédits : D.R.

photographie

Afficher les 6 médias de l'article





Écrit par :

  • : directeur du département de recherche sur l'état condensé atomes et molécules (D.R.E.C.A.M.) au Commissariat à l'énergie atomique, Saclay
  • : physicienne au Commissariat à l'énergie atomique, chef du laboratoire de diffusion de la lumière au service de physique du solide et résonance magnétique à Saclay

Classification


Autres références

«  CHAOS, physique  » est également traité dans :

CHAOS DÉTERMINISTE THÉORIE DU

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 318 mots

L'article « Sur la nature de la turbulence », publié en 1971 dans la revue Communications in Mathematical Physics, marque les débuts de la théorie du chaos déterministe. Le physicien belge David Ruelle et le mathématicien néerlandais Floris Takens y développent une vision nouvelle de la turbulence. Ils y analysent des modèles mathémati […] Lire la suite

BERGÉ PIERRE (1934-1997)

  • Écrit par 
  • Louis BOYER, 
  • Monique DUBOIS-GANCE, 
  • Yves POMEAU
  •  • 826 mots
  •  • 1 média

Pierre Bergé, chercheur et expérimentateur talentueux, fut un grand physicien dans le domaine de la matière condensée. Originaire de Pau, il fit ses études supérieures à l'École centrale de Nantes. Toute sa carrière de physicien fut effectuée au Commissariat à l'énergie atomique, centre d’études de Saclay, où il entra en 1957. Il y exerça les fonctions de chef du service de l'état condensé de 1979 […] Lire la suite

CLIMATOLOGIE

  • Écrit par 
  • Frédéric FLUTEAU, 
  • Guillaume LE HIR
  •  • 3 655 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Climat, déterminisme et chaos »  : […] Un autre aspect de la complexité du système climatique provient du caractère chaotique de l'atmosphère terrestre. Par « chaos », il faut comprendre une très grande sensibilité aux conditions initiales, qui sont, elles, imprédictibles à long terme. Il existe donc un temps au-delà duquel toute prédiction est, en pratique, impossible. Par exemple, il est difficile de prédire en détail l'état de l'at […] Lire la suite

CONTINGENCE

  • Écrit par 
  • Bertrand SAINT-SERNIN
  •  • 4 892 mots

Dans le chapitre « La contingence en logique et dans les sciences de la nature »  : […] IEn logique, contingent s'oppose à nécessaire. Est nécessaire une proposition dont le contraire implique contradiction. Une vérité contingente dénote donc un état de fait qui pourrait se passer autrement, qui n'est pas marqué par la nécessité. Du sens logique on glisse au sens réel, quand on s'interroge non plus sur la connexion des propositions au regard de la nécessité, mais sur l'enchaînement d […] Lire la suite

FEIGENBAUM MITCHELL J. (1944-2019)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 292 mots

Mitchell J. Feigenbaum est un physicien américain né le 19 décembre 1944 à Philadelphie et mort le 30 juin 2019 à New York. Après avoir obtenu son doctorat de physique théorique en 1970 au Massachusetts Institute of Technology, dans le domaine de la physique des particules élémentaires, et après deux séjours post-doctoraux, Mitchell J. Feigenbaum rejoint en 1974 le laboratoire de Los Alamos dans l […] Lire la suite

FORME

  • Écrit par 
  • Jean PETITOT
  •  • 27 547 mots

Dans le chapitre « Dynamique qualitative et TCG »  : […] Cela conduit à la TC généralisée où l'on déploie dans les espaces externes W non plus des singularités de potentiels, mais des instabilités de systèmes dynamiques généraux. Ce modèle, dont nous avons évoqué l'extrême complexité mathématique, possède évidemment des applications innombrables dont il est exclu de faire ici le bilan. En effet, il inclut toutes les bifurcations de systèmes dynamiques […] Lire la suite

HASARD & NÉCESSITÉ

  • Écrit par 
  • Ilya PRIGOGINE, 
  • Isabelle STENGERS
  • , Universalis
  •  • 9 586 mots

Dans le chapitre « De l'identique au même »  : […] L'une des formulations les plus générales de l'idéal déterministe est l'énoncé : « les mêmes causes produisent les mêmes effets », cela sous-entendant que, pour que deux causes soient dites « les mêmes », elles doivent désigner les « mêmes » systèmes. C'est cette définition que la découverte du «  chaos déterministe » permet de mettre en cause. Ici encore, une propriété intrinsèque du système va n […] Lire la suite

LORENZ EDWARD (1917-2008)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 617 mots

Connu comme le père de « l'effet papillon », le météorologue américain Edward Lorenz est né à West Hartford, dans le Connecticut, le 23 mai 1917. Lorenz accomplit des études universitaires en mathématiques au Dartmouth College à Hanover dans le New Hampshire, puis à l'université d'Harvard avant de s'orienter vers un mastère en météorologie au Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) de Camb […] Lire la suite

MÉCANIQUE CÉLESTE

  • Écrit par 
  • Bruno MORANDO
  •  • 6 163 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Le chaos »  : […] Les résultats les plus récents et les plus inattendus dans le domaine de la mécanique céleste concernent le comportement chaotique du système solaire. Des intégrations numériques sur des périodes longues mais cependant inférieures à l'âge présumé de ce système montrent, tout au moins pour les planètes inférieures (Mercure, Vénus, la Terre et Mars), une sensibilité telle à de petites variations de […] Lire la suite

POPULATIONS ANIMALES (DYNAMIQUE DES)

  • Écrit par 
  • Robert BARBAULT, 
  • Jean-Dominique LEBRETON
  •  • 12 014 mots
  •  • 15 médias

Dans le chapitre « Variabilité des populations naturelles »  : […] En réaction contre les théoriciens de la régulation densité-dépendante, divers entomologistes empiristes, tels Bodenheimer et Uvarov, soulignèrent, dans les années 1920 à 1930, la primauté des facteurs physiques, notamment climatiques, dans les fluctuations d'abondance de nombreux insectes. Ce point de vue fut repris et précisé par H. G. Andrewartha et L. C. Birch (1954), au moment même où David L […] Lire la suite

PRIGOGINE ILYA (1917-2003)

  • Écrit par 
  • Isabelle STENGERS
  • , Universalis
  •  • 2 108 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Irréversibilité »  : […] Prigogine a accompagné et promu ce développement, mais a consacré l'essentiel de sa recherche à un autre problème, celui de la réouverture de la question de l'irréversibilité considérée comme close depuis l'interprétation probabiliste de l'entropie par L. Boltzmann. Pour lui, le rôle constructif joué par les processus irréversibles loin de l'équilibre constitue un argument supplémentaire décisif […] Lire la suite

THERMODYNAMIQUE - Processus irréversibles non linéaires

  • Écrit par 
  • Agnès BABLOYANTZ, 
  • Paul GLANSDORFF, 
  • Albert GOLDBETER, 
  • Grégoire NICOLIS, 
  • Ilya PRIGOGINE
  •  • 9 748 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Autres développements »  : […] L'analyse des processus d'auto-organisation temporelle a mis en lumière la possibilité d'oscillations non périodiques dans les systèmes physico-chimiques et biologiques. Ce type de comportement, bien que produit par des équations déterministes, possède un caractère aléatoire et, pour cette raison, est dénommé « chaos ». L'apparition de ce phénomène dans les systèmes biologiques a été discutée en […] Lire la suite

TURBULENCE

  • Écrit par 
  • Fabien ANSELMET, 
  • Michel COANTIC, 
  • Gérard TAVERA
  •  • 24 115 mots
  •  • 43 médias

Dans le chapitre « Solutions chaotiques, sensibilité aux conditions initiales et attracteurs étranges »  : […] En 1963, un météorologiste, Edward N. Lorenz, se posait la question suivante : la difficulté de la prévision météorologique est-elle due à une approche maladroite et au grand nombre de calculs à effectuer, ou bien à une raison plus fondamentale ? Pour tenter de répondre à cette question, il élabora un schéma extrêmement simplifié de la convection naturelle , puis, une fois ce système construit et […] Lire la suite

VIVRE ET PENSER COMME DES PORCS (G. Châtelet) - Fiche de lecture

  • Écrit par 
  • Nicolas TRUONG
  •  • 1 000 mots

Philosophe et mathématicien, Gilles Châtelet place son ouvrage-manifeste, Vivre et penser comme des porcs. De l'incitation à l'envie et à l'ennui dans les démocraties -marchés (Exils, 1998), sous le signe d'amitiés intellectuelles parmi lesquelles on peut compter celles nouées avec Gilles Deleuze, Félix Guattari ou encore Guy Hocquenghem, auxquels il dédie ce pamphlet philosophique et politique. […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Pierre BERGÉ, Monique DUBOIS, « CHAOS, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 05 juin 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/chaos-physique/