TURBULENCE

À quoi associons-nous le mot turbulence dans le langage courant ? La première caractéristique qui vient à l'esprit est sans doute celle de chaos, de désordre, d'agitation, d'incohérence ou d'aléatoire. Cela est vrai, que l'on considère un coup de vent, un torrent tumultueux, un enfant dissipé, certaines périodes historiques ou boursières, et bien d'autres phénomènes encore. Toutefois le vent a une direction dominante, le torrent s'écoule globalement vers l'aval, l'enfant n'est désordonné que dans une certaine mesure, ainsi d'ailleurs que la Bourse et les épisodes historiques qui ne sont pas des phénomènes réellement incohérents. Cela dégage une deuxième caractéristique : dans les phénomènes turbulents, tout n'est pas totalement désordonné ou aléatoire mais certaines propriétés, souvent plutôt globales, se montrent plus régulières que celles relatives aux détails d'échelles plus restreintes, qui sont nettement plus fluctuants. Troisièmement, de cette agitation semblent naître des propriétés de mélange fortement augmentées (le mouvement de la cuillère mélange le sucre et le café). Quatrièmement, l'expérience montre que la turbulence n'est pas une propriété invariable des systèmes envisagés, mais seulement l'un de leurs comportements possibles.

Ainsi, de façon générale, on dira d'un système qu'il présente un comportement turbulent s'il paraît difficilement prédictible, voire totalement imprédictible et donc sans aucune « mémoire », du fait d'une agitation apparemment aléatoire. Cela revient à constater qu'il combine des phénomènes fortement fluctuants intervenant à diverses échelles (le mot échelle, pris ici au sens large, désigne une caractéristique de dimension, de durée, ou de toute autre quantité observable associée au phénomène). Ces échelles sont d'autant plus nombreuses que le système est plus étendu (mot également pris ici au sens large) et l'agitation globalement plus forte. Nous verrons plus loin que les propriétés intrinsèques de la turbulenc [...]