Chaos

De la mythologie aux mathématiques

Du chaos dans notre ciel

Dès lors qu’on imagine plus de deux corps qui s’attirent les uns les autres sous l’effet de la gravitation, on a un système dynamique chaotique. Notre système solaire, a fortiori, avec ses 8 planètes, ses 175 satellites naturels, ses 5 planètes naines et ses milliards de petits corps, est chaotique.

Ça ne se voit pas au premier coup d’oeil, mais les mathématiques nous assurent que si !

Mais au fait, qu’est-ce que le chaos ?

D’une entité mythologique…

Le mot chaos provient du grec ancien Χάος, qui désignait ce qu’il y avait avant le cosmos, avant l’ordre. Ovide, poète latin du Ier siècle, le conte dans ses métamorphoses.

Avant la création de la mer, de la terre et du ciel, voûte de l’univers, la nature entière ne présentait qu’un aspect uniforme ; on a donné le nom de chaos à cette masse informe et grossière, bloc inerte et sans vie, assemblage confus d’éléments discordants et mal unis entre eux. Le soleil ne prêtait point encore sa lumière au monde ; la lune renaissante ne faisait pas briller son croissant : la terre, que l’air environne, n’était point suspendue et balancée sur son propre poids ; et la mer n’avait point encore étendu autour d’elle ses bras immenses ; l’air, la mer et la terre étaient confondus ensemble : ainsi la terre n’avait pas de solidité, l’eau n’était point navigable, l’air manquait de lumière ; rien n’avait encore reçu sa forme distincte et propre. Ennemis les uns des autres, tous ces éléments rassemblés en désordre, le froid et le chaud, le sec et l’humide, les corps mous et les corps durs, les corps pesants et les corps légers, se livraient une éternelle guerre.

Dans le langage actuel, le mot chaos est synonyme de désordre, confusion.

Le Chaos. Gravure de Michel de Marolles, 1655.

… à une notion mathématique

Pour les mathématiciens, le chaos est un ensemble de caractéristiques que partagent certains systèmes dynamiques. Écoutons la définition d’Étienne Ghys, mathématicien.

Cette vidéo a une suite, rendez-vous à la page suivante pour la voir !

Les systèmes chaotiques :

  • sont très sensibles aux toutes petites perturbations ;
  • présentent des évolutions possibles extrêmement différentes les unes des autres.

On retrouve l’idée de quelque chose difficile à démêler, mais le fait d’avoir défini quelques caractéristiques identifiables du chaos donne des moyens pour l’étudier.

Les mathématiques essaient de poser des définitions sur ce qui semble incompréhensible. Le chaos, c’est un certain type de lien entre causes et effets qui, par sa complexité, rend le futur impossible à prévoir.

Aller plus loin sur ce sujet

Sur le chaos :

  • Le film d’animation Chaos, une aventure mathématique, qui présente en neuf chapitres courts les systèmes dynamiques, l’effet papillon et la théorie du chaos. Par Jos Leys, Étienne Ghys et Aurélien Alvarez.
  • Le livre Celestial Encounters, de Florin Diacu et Philip Holmes, qui propose une approche historique du problème à trois corps et, plus généralement, des questions de stabilité et de chaos.
Notes et références

Pour en savoir plus sur Michel de Marolles : http://www.bib.ens.fr/1655-Michel-de-Marol.528.0.html