Déterminisme

[hyderman]

Bonjour,

Après un petit moment d'absence je reviens avec une question un plus philosophique.

Voilà, en se disant que tout ayant toujours existé et que seulement la "forme" change par causalité, on peut se dire que, si on est capable de mesurer toutes les variables nécessaires à un instant t, on pourrait connaître le futur (et le passé ?).

Après quelques recherches, j'ai vu que cela se rapprochait du déterminisme.

De ce que j'ai pu entrevoir sur le Wikipédia et de ce que je connais de l'incertitude d'Heisenberg, cela irai à l'encontre du déterminisme.

J'aimerais connaître votre avis sur ça et aussi avoir quelques conseils pour approfondir le sujet (livre, notion).

Merci bien
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[LeMulet]

De ce que j'ai pu entrevoir sur le Wikipédia et de ce que je connais de l'incertitude d'Heisenberg, cela irai à l'encontre du déterminisme.

En fait, il me semble qu'on doit distinguer deux notions lorsqu'on aborde le déterminisme.
* Le déterminisme naturel.
* L'indéterminisme du physicien.

Pour ce qui est de l'indéterminisme du physicien, effectivement, le "hasard quantique", comme on a coutume de le nommer, interdit jusqu'à preuve du contraire de prédire les phénomènes de manière absolue.

Pour ce qui est du déterminisme naturel, la "marche des choses" selon un ordre établi, si on veut, on ne sait pas dire si il s'agit d'une réalité (dont découle les multiples possibles de l'existence actée par l'observation).

Ceci étant, l'indéterminisme du physicien (que l'on constate) pourrait résulter du fait que la nature présente un indéterminisme intrinsèque, mais il se pourrait également que l'indéterminisme du physicien soit une conséquence, ajoutée (aggravée) ou conjointe à un indéterminisme lié à la relation entre l'observateur et le phénomène observé.

Une question qui peut même se poser c'est de savoir si le déterminisme naturel peut être considéré comme une notion scientifique.
Puisque les sciences définissent (de manière circulaire) l'existence des choses et non pas la réalité des choses.

Pour ma part, et c'est un point de vue, je pense que la nature est déterminée (c'est le réel), mais que l'information qu'il est possible d'en extraire est fondamentalement indéterminée du fait qu'elle apparait du fait de la relation entre l'observé et l'observant.
Pour le dire autrement, un phénomène isolé qui se déroulerait dans son propre espace-temps durant un temps infini (au niveau du phénomène), peut se reconnecter à l'espace-temps d'un observateur extérieur au phénomène, mais il n'est pas possible de prévoir à quel moment du déroulement interne (que ce soit du point du vue de l'observateur ou du phénomène) cette reconnexion aura lieu.
C'est un peu comme si on avait un manège qui tournait à une vitesse infinie (pour l'observateur extérieur, car dans le manège tout se déroule à une vitesse "normale"), que l'on arrêterait de l'extérieur à un moment donné.
On ne saurait prédire quel cheval sera en face de l'observateur qui vient d'arrêter le manège, alors même que tout se passe de manière parfaitement déterministe (déterminisme naturel).

[JPL]

Rappel de la charte du forum :

Toutes idées ou raisonnements (aussi géniaux soient-ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions.

[hyderman]

Rappel de la charte du forum :

Je ne sais pas si le message s'adressait à moi mais, même si le déterminisme c'est pas vérifiable, il se base simplement sur le principe de causalité qu'on étendrait à une plus grande échelle. D'où ma question sur la possibilité de l'entendre à l'échelle de l'univers.

[A voir en vidéo sur Futura]

[hyderman]

De ce que j'ai compris, vous dites que la déterminisme de l'univers n'est pas observable du fait de l'interaction observé-observable mais que pour autant, on ne peut pas dire qu'il n'est pas présent.

[LeMulet]

Je ne sais pas si le message s'adressait à moi

De manière général il s'adresse à tout le monde, mais ici je pense que ça concernait mon dernier paragraphe (même s'il me semblait qu'il n'était pas nécessaire de faire référence à travaux connus lorsqu'on présentait les choses de manière logique, je vais néanmoins en tenir compte).

De ce que j'ai compris, vous dites que la déterminisme de l'univers n'est pas observable du fait de l'interaction observé-observable mais que pour autant, on ne peut pas dire qu'il n'est pas présent.

Tout à fait, et pour éviter l’ambiguïté, on ne peut pas non plus dire qu'il est présent.

Maintenant, la question du déterminisme dépend également de l'échelle à laquelle on rattache cette notion.
A la plus petite échelle, comme déjà précisé, on ne sait pas si l'Univers est déterministe.

Par contre, "à plus grande échelle", on peut faire comme si les phénomènes physiques étaient déterminés.
Comme on dit, FAPP, "For All Practical Purpose", c'est à dire "à toutes fins utiles", on peut considérer qu'un phénomène est déterminé et donc techniquement prévisible.

Le concept d'échelle est néanmoins trompeur et mérite à mon sens d'être éclairci, puisque la question de l'échelle n'est pas exclusivement en rapport avec la taille, exprimée en mètres,
On peut par exemple considérer une échelle de temps, et dire par exemple que les prédictions concernant la position des astres dans un système stellaire sont vaines lorsqu'on atteint une certaine limite exprimée en "temps".
On peut aussi considérer la complexité d'un "phénomène", et acter que passé un certain niveau de complexité, les prédictions cesseront d'être "justes".

La question du déterminisme est donc aussi à mettre en rapport avec les caractéristiques du "phénomène".

Par exemple, dans le cas précité de la prédiction des orbites planétaires, si "le phénomène" comprend la position des planètes, il existe une limite aux prévisions utiles.
Mais, si on considère "le phénomène" comme comprenant simplement l'orbite des planètes et ce de manière statistique, il est possible de prédire, sur une durée plus longue, la fréquence des configurations de ces orbites.

Pour répondre à la question initiale, il faut donc au préalable définir ce qu'est un phénomène.
Comprendre comment un phénomène est identifié (parmi la multitude des autres phénomènes) permet peut-être de mieux comprendre les limites à la prédiction relatives à "l'échelle".

Par exemple, lorsqu'on voit deux chats, on sait de manière commune qu'on a affaire à des chats.
En réalité, et à l'échelle des constituants de la matière, il n'y a pourtant pas de chat...
Le chat est une catégorie, pas un objet réel.
Cette catégorisation, qui permet de regrouper des observations au sein d'un même ensemble, résulte d'un fonctionnement de base de notre cerveau, qui fait appel à des réseaux de neurones.
On reconnait "le chat" d'une part en faisant inconsciemment appel à ces réseaux de neurone, et d'autre part en faisant appel à des circuits capable de traiter des concepts (le raisonnement).

La question est donc également de savoir, si les "catégories" employées à la caractérisations des phénomènes, sont naturelles ou pas.
Un électron ou un photon sont-ils des objets catégorisés au sein de nos esprits, ou pourraient-ils être, comme dans l'exemple des deux chats, uniques (présentant des caractéristiques cachées qui n'entrent pas en compte dans la catégorisation physique) ?

[1h1ng01]

Voilà, en se disant que tout ayant toujours existé et que seulement la "forme" change par causalité, on peut se dire que, si on est capable de mesurer toutes les variables nécessaires à un instant t, on pourrait connaître le futur (et le passé ?).

Bonjour Hyderman, votre idée revient exactement à celle formulée par Pierre-Simon de Laplace fin 18e/début 19e siècle :

Une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d'ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l'analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l'univers et ceux du plus léger atome : rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux.

Mais outre l'impossibilité pratique d'avoir une telle connaissance, cette vision classique du déterminisme a été abandonnée en physique, avec l'essor de la mécanique quantique, au profit d'un déterminisme seulement probabiliste, autrement dit qui se vérifie seulement statistiquement. D'autres le diront sans doute mieux que moi.

Bref du coup l'idée exprimée par Laplace est frappante intellectuellement, mais il n'y a pas grand chose à en tirer concrètement.

[JPL]

Il faut faire attention entre le déterministe et la prédictibilité, ce qui n’a pas été fait clairement dans cette discussion sauf si quelque chose m’a échappé. Un phénomène peut être parfaitement déterministe et en même temps difficilement prédictible au bout d’un certain temps (ce qui a été signalé) ou à une certaine distance. C’est le cas pour les phénomène chaotiques. Mais paradoxalement un phénomène dont le mécanisme est aléatoire et chaotique peut devenir parfaitement prédictible : c’est le cas par exemple de la pression d’un gaz qui dépend de la trajectoire non calculable de chacune des molécules qui le composent.

Les mécanismes quantiques sont parfaitement déterministes : la fonction d’onde d’une particule d’une masse et d’une quantité de mouvement donné est parfaitement déterminée. Ce qui ne l’est pas c’est ce qu’on observera lorsque nous ferons une mesure, c’est à dire quand elle rencontrera le "monde macroscopique".

[Damien49]

Bonjour,

Après un petit moment d'absence je reviens avec une question un plus philosophique.

Voilà, en se disant que tout ayant toujours existé et que seulement la "forme" change par causalité, on peut se dire que, si on est capable de mesurer toutes les variables nécessaires à un instant t, on pourrait connaître le futur (et le passé ?).

Après quelques recherches, j'ai vu que cela se rapprochait du déterminisme.

De ce que j'ai pu entrevoir sur le Wikipédia et de ce que je connais de l'incertitude d'Heisenberg, cela irai à l'encontre du déterminisme.

J'aimerais connaître votre avis sur ça et aussi avoir quelques conseils pour approfondir le sujet (livre, notion).

Merci bien

Un exemple très simple et qu'on utilise tous les jours. La météorologie utilise des modèles déterministes. C'est à dire qu'à partir de toutes les observations de données météos de toutes les stations du monde (températures, pression, vents etc...) à un instant T, on est capable de prédire le temps qu'il fera dans le futur à l'instant T+n

Ca marche plutôt bien, car on connait toutes les équations fondamentales et primitives qui dirigent le temps. Toutes ces données sont rentrés dans un supercalculateur et tu peux le faire calculer 1000 fois, le modèle étant déterministe, il te ressortira toujours 1000 fois la même prévision.

Sauf que...

Ca marche jusqu'à un certain point. Au-delà de 7 jours (aujourd'hui), ça marche de moins en moins bien et après 15 jours ça ne marche plus du tout. La raison est simple, la moindre petite erreur, le moindre petit grain de sable, fait dévier de plus en plus la prévision. C'est la fameuse phrase de l'aile du papillon qui créé une tempête à l'autre bout de la terre.

Il y a une autre notion aussi qui est importante et qui concerne la maille du modèle déterministe. Tu as des modèles fins et des modèles larges. La maille c'est un peu comme la résolution. L'exemple précédent avec une prévision à 7 jours concerne un modèle à maille large et ce qu'on cherche à prévoir reste assez vague. On parle d'une horizon à 7 jours. Il prend des grands ensembles et ça te donne une tendance plutôt qu'une prévision précise. Le modèle à maille large ne te prédira pas par exemple si un orage tombera sur ta commune à telle heure, il te dira si dans ton département un risque de pluie existe pour l'après-midi, c'est tout. Le modèle à maille fine lui est capable de te modéliser les cellules orageuses et te donner même un créneau horaire à l'heure près. En revanche son horizon est très courte, pas plus de 48h et parfois il se trompe du tout au tout en plus. Le modèle à maille large est plus régulier. Bref tout ça pour dire que plus tu cherches à affiner ta prévision avec un modèle déterministe, plus ton horizon devient courte et chaotique. Ce sont pourtant les mêmes équations fondamentales qui sont utilisés.

Pour évaluer ce degré de confiance du modèle déterministe, on utilise alors des modèles ensemblistes. C'est à dire que délibérément on introduit des erreurs à l'instant T sur plusieurs "runs" (un run c'est le moment où on lance le modèle dans le supercalculateur) et on voit à quel moment les différents runs divergent les uns des autres. Généralement la plupart des runs se suivent sans trop diverger pendant 7 jours et il arrive toujours un moment où il commencent à se séparer. Quant tous les runs disent tous des choses différentes, alors ça devient chaotique, on ne peut plus rien prédire.

En espérant t'avoir aidé à mieux comprendre...

[invite73192618]

la moindre petite erreur, le moindre petit grain de sable, fait dévier de plus en plus la prévision. C'est la fameuse phrase de l'aile du papillon qui créé une tempête à l'autre bout de la terre.

Elle est fameuse et on trouve effectivement cette explication un peu partout, mais elle est fausse.

là normalement je voulais donner un lien vers un site météo pour montrer qu'ils en parlent, puis un lien scientifique montrant que c'est faux, mais bonne surprise en fin de page!

Il est toutefois intéressant de montrer qu’en réalité, la situation utilisée par la métaphore est sans doute mal choisie : des travaux récents ont montré que justement, l'effet papillon n'était pas applicable à la modélisation de l'atmosphère car c’est un effet minime totalement noyé dans l’entièreté du système.

Mathématiquement parlant, le truc c'est que l'effet papillon est caractéristique des systèmes déterministes à basse dimension. La météo réelle n'étant pas à basse dimension, l'effet papillon n'existe probablement pas (de manière équivalente on peut dire que l'effet existe mais pour à des échelles temporelles trop importantes pour être observables).

[karlp]

Bonjour à tous, bonjour JPL

Pouvez vous m'aider à comprendre ?

Vous dîtes:

Les mécanismes quantiques sont parfaitement déterministes : la fonction d’onde d’une particule d’une masse et d’une quantité de mouvement donné est parfaitement déterminée. Ce qui ne l’est pas c’est ce qu’on observera lorsque nous ferons une mesure, c’est à dire quand elle rencontrera le "monde macroscopique".

Or, j'ai lu dans un article de S Hawking (intitulé " Gödel and the end of physics" ) que notre connaissance en la matière était "semi-déterministe" dans la mesure où les équations ( Dirac ou Heisenberg ? Je ne m'en souviens plus et je n'ai pas l'article sous la main) représentaient une courbe dont la lecture impliquait que plus la position d'une particule était définie, plus on perdait de vue sa vitesse et inversement.

Il est fort possible que je commette les plus grandes confusions: je compte sur votre patience et votre bienveillance pour m'en excuser.

[1h1ng01]

Les mécanismes quantiques sont parfaitement déterministes : la fonction d’onde d’une particule d’une masse et d’une quantité de mouvement donné est parfaitement déterminée. Ce qui ne l’est pas c’est ce qu’on observera lorsque nous ferons une mesure, c’est à dire quand elle rencontrera le "monde macroscopique".

Mais si cette indétermination à la mesure est fondamentale, on est bien d'accord que cela implique que l'univers observable n'est pas déterministe au sens de Laplace mais seulement probabiliste ? (ce qui laisse place à l'interprétation du multivers d'Everett etc)

[Damien49]

Elle est fameuse et on trouve effectivement cette explication un peu partout, mais elle est fausse.

là normalement je voulais donner un lien vers un site météo pour montrer qu'ils en parlent, puis un lien scientifique montrant que c'est faux, mais bonne surprise en fin de page!



Mathématiquement parlant, le truc c'est que l'effet papillon est caractéristique des systèmes déterministes à basse dimension. La météo réelle n'étant pas à basse dimension, l'effet papillon n'existe probablement pas (de manière équivalente on peut dire que l'effet existe mais pour à des échelles temporelles trop importantes pour être observables).

Si tu prends la phrase au pied de la lettre (papillon = tempête) elle est évidemment fausse. C'est une métaphore. ^^

Mais dans le contexte de ma phrase elle est parfaitement cohérente avec ce que je raconte. Ca concerne l'incertitude de Lorentz. JPL en parle d'ailleurs aussi juste au-dessus.

[Damien49]

En météorologie on parle de sensibilité aux conditions initiales, mais quand on s'adresse au grand public on aime bien ressortir en effet cette fameuse phrase que tout le monde connait et comprend (même si en partie fausse)

La phrase est de Lorenz lui-même je crois. Il l'expliquait ainsi (source wikipedia) :

« De crainte que le seul fait de demander, suivant le titre de cet article, « Un battement d'ailes de papillon au Brésil peut-il déclencher une tornade au Texas ? », fasse douter de mon sérieux, sans même parler d'une réponse affirmative, je mettrai cette question en perspective en avançant les deux propositions suivantes :

- Si un seul battement d'ailes d'un papillon peut avoir pour effet le déclenchement d'une tornade, alors, il en va ainsi également de tous les battements précédents et subséquents de ses ailes, comme de ceux de millions d'autres papillons, pour ne pas mentionner les activités d'innombrables créatures plus puissantes, en particulier de notre propre espèce ;
- Si le battement d'ailes d'un papillon peut déclencher une tornade, il peut aussi l'empêcher. Si le battement d'ailes d'un papillon influe sur la formation d'une tornade, il ne va pas de soi que son battement d'ailes soit l'origine même de cette tornade et donc qu'il ait un quelconque pouvoir sur la création ou non de cette dernière. »

En fait la phrase vise surtout à expliquer qu'un modèle déterministe aussi parfait soit-il (si les équations fondamentales sont parfaitement exactes, ça aussi c'est important), sera toujours sensible à la moindre perturbation aussi infime soit-elle, aussi imperceptible soit-elle, qui fera dévier au bout d'un certain temps inéluctablement vers un système chaotique imprévisible. Ca explique pourquoi en météorologie on cherche toujours à multiplier le nombre de stations météorologique et qu'elles soient le plus précise et normalisé possible. La moindre micro-erreur aux conditions initiales fera fausser le modèle. Or nous ne pouvons pas avoir des stations météos parfaitement normalisé partout sur chaque mètre carré de la terre. Les conditions initiales enregistrés ont donc toujours un taux d'erreur par rapport à la réalité.

Mais grâce aux modèles ensemblistes nous pouvons évaluer ce taux d'erreur. Un modèle déterministe ne peut fonctionner sans modèle ensembliste. Enfin je parle en météo.

[JPL]

Bonjour à tous, bonjour JPL

Pouvez vous m'aider à comprendre ?

Pour ce que j’en ai compris on a une fonction d’onde parfaitement déterminée mais lors d’une mesure on ne peut pas connaître tout avec exactitude. Si on "resserre" la mesure sur une bonne précision de la position on perd en précision sur la vitesse et réciproquement. Autrement dit la fonction d’onde peut être parfaitement déterministe mais on ne peut pas tout mesurer avec une même précision. Ce qu’on gagne d’un côté on le perd de l’autre.

Une autre conséquence c’est que si une onde lumineuse correspondant à un seul quantum d’énergie arrive sur un dispositif à deux fentes on ne peut pas savoir lors de la détection par quelle fente le photon va se manifester à nous. Autrement dit il est abusif de dire que le photon passe aléatoirement par l’une ou l’autre fente, même si c’est ainsi que cela se concrétise lors de l’observation. En parlant ainsi on fait l’erreur d’oublier le caractère ondulatoire le la lumière.

[invite73192618]

Si tu prends la phrase au pied de la lettre (papillon = tempête) elle est évidemment fausse. C'est une métaphore. ^^

Pas de problème, c'est juste qu'elle a longtemps (et encore parfois) été considéré comme juste au pied de la lettre (en particulier dans le temps de Lorenz et par Lorenz lui-même)

[Damien49]

Ok je viens de te relire un peu mieux et je viens de comprendre Jiav

l'effet papillon n'était pas applicable à la modélisation de l'atmosphère car c’est un effet minime totalement noyé dans l’entièreté du système

Les personnes qui ont essayé de démontrer ça n'ont pas totalement tort en fait. Tu as en effet 2 interprétations possibles à cette métaphore :

- Soit comme je viens de le faire tu parles de sensibilité aux conditions initiales et donc la phrase est métaphoriquement parfaitement cohérente, avec l'ajout d'erreur volontaire (modèle ensembliste) ou non (manque ou erreurs dans les données initiales).

- Soit comme toi et les auteurs de cette étude, tu prends la métaphore au pied de la lettre et tu parles de perturbations "extérieures" au modèle et donc non prévu par les équations (aile de papillon par ex) et auquel cas en effet les énergies en jeux son totalement négligeable par rapport à ce qu'on étudie. Ceci quand je parlais des "mailles" du modèle, je faisais aussi un peu référence à ça (sans le faire exprès). Plus le modèle cherche des solutions fines, plus le type de perturbation devient également fin. Effectivement sur un modèle à maille large (faut savoir qu'une une maille large fait 50km de coté), je doute qu'un battement d'aile de papillon si on prend ça au pied de la lettre puisse avoir aucun effet ou alors à T+ 1 milliard, les erreurs aux conditions initiales auront pris le pas bien avant ^^

En effet Lorenz lui-même surinterpétait probablement un peu la propre portée de ce qu'il avait découvert, mais tout dépend de comment on l’interprète derrière.

[1h1ng01]

- Si le battement d'ailes d'un papillon peut déclencher une tornade, il peut aussi l'empêcher. Si le battement d'ailes d'un papillon influe sur la formation d'une tornade, il ne va pas de soi que son battement d'ailes soit l'origine même de cette tornade et donc qu'il ait un quelconque pouvoir sur la création ou non de cette dernière.

C'est le problème du "lien de causalité", qui se pose souvent en droit. A force d'être confronté à ce type de problème les juristes ont développé plusieurs théories :

- théorie de la causalité adéquate = il faut retenir le facteur qui, parmi tout ceux que l'on a relevé, était de nature à produire le dommage, au regard de ce qui est normalement prévisible. Cette théorie contribue à élaborer une hiérarchie entre tout les facteurs ayant contribué aux dommages.

- théorie de l'équivalence des causes = est réputé causal tout événement sans lequel le dommage ne se serait pas produit.

Si on applique ces théories à l'histoire du papillon et de la tornade, on aboutira dans le premier cas à la conclusion qu'il n'y a pas de lien de causalité entre la tornade et le battement d'aile du papillon (ou du moins qu'il est négligeable et ne mérite pas d'être considéré comme causal), et dans le deuxième cas à l'idée qu'il y a bien un lien de causalité.

[LeMulet]

La constatation de l'effet, "du battement de l'aile d'un papillon" (qui à l'origine si je ne m'abuse était en fait le battement de l'aile d'une mouette) vient en fait d'une insuffisance des simulations, lorsque les ordinateurs n'étaient pas assez puissants.
La maille de la simulation étant trop large, on a pensé, à la vue du résultat des simulations, que cette action minimale, pouvait avoir une incidence notable sur le résultat d'un évènement météo.

Ce qui est amusant dans l'affaire, c'est que ce n'est même pas faux, mais que concrètement, dans le monde réel, c'est beaucoup plus souvent faux que vrai.

Il faut donc comprendre que le battement de l'aile d'un papillon peut avoir un effet notable à l'autre bout de la planète, mais qu'en général cet effet sera négligeable.

Un effet minimal n'aura d'effet notable que si le système est déjà à la limite d'un point de basculement.
En gros, on peut aussi dire que la descente du doigt sur le bouton déclenchant l’Armageddon nucléaire peut déclencher l'extinction du genre humain.
Le doigt est insuffisant à produire ce résultat, car il faut des conditions particulières pour que ce "battement de doigt" ait un effet notable.

[Damien49]

Il n’empêche (et j'y tiens) que la sensibilité aux conditions initiales est parfaitement réel, j'y suis confronté tous les jours en météo.

Je vous mets un exemple parlant :

voici un diagramme de prévision météo ensembliste à 1 point du globe. Je crois que j'ai mis vers Angers.



La courbe noire représente le run déterministe principal à une maille 0.5, tout le reste représente le run ensembliste qui a une maille plus importante à 1
Le run de contrôle représente le run déterministe à la maille 1

Déjà logiquement on devrait constater que le run de controle et le le run déterministe principal devrait se suivre puisqu'on a exactement les mêmes données initiales, or le simple fait de changer la taille de la maille, déjà on trouve une divergence.

Ensuite on constate que jusqu'au 25/08 toutes les courbes sont en adéquations. La modélisation est parfaitement déterministe quels que soient l'ajout d'erreur initiales. Mais entre le 25 et le 29/08 les courbes commencent à diverger. On remarque quand même une certaine tendance d'ensemble assez cohérente. Par contre après le 29/08, les modèles deviennent chaotique, il devient impossible de faire une prévision météo. Faut bien comprendre que chaque courbe prise individuellement est une courbe déterministe.

Il y a ensuite une autre source d'incertitude qui concerne le modèle lui-même. Car toutes ces courbes ne représente qu'1 seul modèle. Mais des modèles il en existe des 12aines et qui ont chacun leur propre sensibilité aux paramètres. Il faut donc ensuite comparer chaque sortie de modèles les uns des autres. Bref c'est bien cette incertitude de Lorenz (ou chaos déterministe, ou effet papillon, peu importe comment on l'appelle) qui rend la tâche difficile au métier de météorologue. ^^

[LeMulet]

Par contre après le 29/08, les modèles deviennent chaotique, il devient impossible de faire une prévision météo. Faut bien comprendre que chaque courbe prise individuellement est une courbe déterministe.

Et si vous resserrez la maille, ça s'arrange un peu ?

Bref c'est bien cette incertitude de Lorenz (ou chaos déterministe, ou effet papillon, peu importe comment on l'appelle) qui rend la tâche difficile au métier de météorologue. ^^

Oui, pour prédire avec un modèle, vu qu'on est limité dans la taille mini de la maille.
Mais qu'en-est-il de l'effet de l'aile du papillon dans la réalité ?

[invite73192618]

HS pinaillage

[Damien49]le simple fait de changer la taille de la maille, déjà on trouve une divergence.[/]
Cela dit quelque chose sur le modèle (i.e. il n'est pas stable au changement de maille donc ta maille est trop lâche), pas nécessairement quelque chose sur ce que tu modélises.

[Damien49]la sensibilité aux conditions initiales est parfaitement réel, j'y suis confronté tous les jours en météo.[/]
Ce que tu décris ne me semble pas correspondre à la définition mathématique, mais en tant que métaphore c'est vrai que c'est une jolie idée.

[Paradigm]

Bonsoir à tous, bonsoir karlp,

Je ne m'en souviens plus et je n'ai pas l'article sous la main) représentaient une courbe dont la lecture impliquait que plus la position d'une particule était définie, plus on perdait de vue sa vitesse et inversement.

Ce que tu décris ressemble fort au principe d'incertitude de Heisenberg qui concerne, non pas l'évolution d"un système quantique clos régit par l'équation de Schrödinger, mais la mesure d'observables qui ne commutent pas comme la position x et la quantité de mouvement p d'une particule. L'indétermination porte sur les statistiques de mesure d'un système quantique préparé répétitivement dans un même état :

Présenté pour la première fois en 1927, par le physicien allemand Werner Heisenberg, il énonce que toute amélioration de la précision de mesure de la position d’une particule se traduit par une moindre précision de mesure de sa vitesse et vice-versa. L'inégalité formelle reliant l'écart type de la position et l'écart type de la quantité de mouvement a été établie par Earle Hesse Kennard plus tard la même année et par Hermann Weyl en 1928 :

Cordialement,

[Damien49]

HS pinaillage

[Damien49]le simple fait de changer la taille de la maille, déjà on trouve une divergence.[/]
Cela dit quelque chose sur le modèle (i.e. il n'est pas stable au changement de maille donc ta maille est trop lâche), pas nécessairement quelque chose sur ce que tu modélises.

Non cela renseigne sur l'état synoptique de l'atmosphère. Il est évident que l'exemple pris là à l'instant T n'est qu'un exemple parmi une infinité de possibilité. Et ce diagramme n'est en plus qu'un point de l'atmosphère parmi une multitude d'autres. Les 2 courbes auraient très bien pu tout autant être les mêmes. En fait on fait baisser la résolution du modèle à dessein pour lisser le résultat et enlever des phénomènes de petites échelles qui influencent l'atmosphère à court terme et qui, si on les laissaient, augmenteraient l'instabilité chaotique à long terme. La météorologie c'est toujours une histoire d'échelles imbriqués. Donc là ça renseigne qu'il y a probablement un phénomène de courte échelle et de résolution fine (cyclogénese, advection, zone d'instabilité etc...) qui va influencer notre modèle vers le 28/08 à ce point précis (généralement on le voit directement en prenant les cartes au lieu du diagramme).

Plus on cherche à prédire les choses loin, plus on doit lisser le modèle, et donc augmenter la maille. Les modèles fins sont toujours plus instables. Ils sont certes plus précis, mais aussi "plus précis dans leur erreur" comme j'aime à le dire.

[invite73192618]

Plus on cherche à prédire les choses loin, plus on doit lisser le modèle, et donc augmenter la maille. Les modèles fins sont toujours plus instables. Ils sont certes plus précis, mais aussi "plus précis dans leur erreur" comme j'aime à le dire.

D'accord, je comprend mieux ton point. Mais, encore une fois, ceci est un comportement des modèles et non une évidence que la réalité modélisée se comporte comme ces modèles. Spécifiquement, il n'y a pas de garantie que si on changeait expérimentalement une valeur de pression ou de température de façon locale, le comportement réactif serait le même que le comportement modélisé (i.e. c'est pas des modèles purement physiques, il y a toujours quelques paramètres libres choisit parce que c'est ça qui best-fit les données, genre le taux d'évaporation en fonction des actions agricoles). En fait on pourrait peut-être imaginer une expérience de ce type, par exemple en demandant aux agricultures de choisir aléatoirement une même date pour de l'arrosage, on de placer des obstacles au vent selon une orientation aléatoire mais commune, et ensuite voir localement si les divergences des modèles correspondent aux divergences qu'on peut attendre sans intervention expérimentale. Si oui alors la dynamique est à peu près insensible à des petites variations du facteur "arrosage" ou "moulins à vent". Si non on vient de trouver un moyen de modifier légèrement le climat, dans un sens qui sera ou non intéressant*.

* hé groupe avec les champs d'éolienne on peut faire pleuvoir en Lozère! ...et on s'en fout, en Lozère ya des chèvres euh ...et on s'en fout, les chèvres c'est pas nous!

[Damien49]

D'accord, je comprend mieux ton point. Mais, encore une fois, ceci est un comportement des modèles et non une évidence que la réalité modélisée se comporte comme ces modèles.

Oui c'est vrai tu as raison. D'autant que les modèles s'améliorent chaque année. Ca prouve bien que ça vient des modèles. ^^

En fait on pourrait peut-être imaginer une expérience de ce type, par exemple en demandant aux agricultures de choisir aléatoirement une même date pour de l'arrosage, on de placer des obstacles au vent selon une orientation aléatoire mais commune, et ensuite voir localement si les divergences des modèles correspondent aux divergences qu'on peut attendre sans intervention expérimentale. Si oui alors la dynamique est à peu près insensible à des petites variations du facteur "arrosage" ou "moulins à vent". Si non on vient de trouver un moyen de modifier légèrement le climat, dans un sens qui sera ou non intéressant*.

J'sais pas si on parle de la même chose, mais il me semble qu'on arrive parfois à voir ce genre de choses, mais uniquement avec des modèles très fins type Arome. En fait on le voit en négatif, quand il se trompe et qu'un événement inattendu a eu lieu et qu'on se trouve dans un environnement limite, presque métastable. Par exemple lorsque les conditions sont instables, mais pas suffisamment pour déclencher un orage. Tous les modèles prévoient dans ce cas un temps chaud et lourd sans orage et c'est effectivement ce qui se passe partout. Cependant une influence légèrement plus humide sur la forêt des Landes dû à l'évapotranspiration (sol humide, végétation en pleine floraison etc...) va donner quand même la toute petite étincelle qui manquait pour créer une cellule orageuse très isolé unique et qui n'est vu par aucun modèle car logiquement on était juste en limite instable. Ca fait effet boule de neige (métastable), l'orage provoque des rafales de vents qui rendent plus humide toute la zone autour et qui à leur tour provoquent d'autres orages et ainsi de suite (un orage est capable de créer les conditions propice à son établissement). Ca modifie donc aussi les modèles à maille large derrière. La modification de l’atmosphère sera prise en compte au prochain run (un run sort toutes les 6h environ).

J'ai précisément cet exemple en tête, pour l'avoir suivi en temps réel, et assez facilement révélateur d'une modification locale (de l'ordre de 1 à 5km, oui bon c'est pas un papillon, mais quand même ^^) qui bouleverse vraiment totalement tout à l'échelle synoptique mais il en existe bien sûr d'autres. Arome a une résolution d'1km et est capable de modéliser une modification locale. Il prend en compte notamment les modifications anthropiques, encore faut-il qu'elles soient enregistré dans le modèle. J'ai habité longtemps à coté d'une centrale nucléaire et pour avoir observé le ciel, je peux affirmer que ça créé dans ce genre de configuration instable, peut être pas un orage comme dans mon exemple de la forêt des Landes, mais parfois un gros cumulus congestus dont la circulation ascendante peut être reprise dans un orage passant par là (je crois même avoir des photos de ça). Ca influe donc localement sur l'atmosphère. Un volcan aussi probablement. Un incendie (pyrrocumulus) etc... Il faut que les conditions météorologiques soient réceptives par contre, c'est à dire propice à prendre en compte ce forçage local (une atmosphère instable est parfaite pour ça).

Ca reste des exemples anecdotiques et probablement pas suffisamment énergétique sous 1km de maille (ça fait un gros papillon ^^), mais tous cumulés autour de la terre, ça doit forcément commencer à influencer l'échelle au-dessus ici et là.

[karlp]

Pour ce que j’en ai compris on a une fonction d’onde parfaitement déterminée mais lors d’une mesure on ne peut pas connaître tout avec exactitude. Si on "resserre" la mesure sur une bonne précision de la position on perd en précision sur la vitesse et réciproquement. Autrement dit la fonction d’onde peut être parfaitement déterministe mais on ne peut pas tout mesurer avec une même précision. Ce qu’on gagne d’un côté on le perd de l’autre.

Une autre conséquence c’est que si une onde lumineuse correspondant à un seul quantum d’énergie arrive sur un dispositif à deux fentes on ne peut pas savoir lors de la détection par quelle fente le photon va se manifester à nous. Autrement dit il est abusif de dire que le photon passe aléatoirement par l’une ou l’autre fente, même si c’est ainsi que cela se concrétise lors de l’observation. En parlant ainsi on fait l’erreur d’oublier le caractère ondulatoire le la lumière.

Tous mes remerciements

[Archi3]

Pour ce que j’en ai compris on a une fonction d’onde parfaitement déterminée mais lors d’une mesure on ne peut pas connaître tout avec exactitude. Si on "resserre" la mesure sur une bonne précision de la position on perd en précision sur la vitesse et réciproquement. Autrement dit la fonction d’onde peut être parfaitement déterministe mais on ne peut pas tout mesurer avec une même précision.

un problème fondamental est que la détermination d'une fonction d'onde se fait toujours par une mesure (exemple : cas des particules corrélées où la mesure d'un des spin permet de déterminer l'autre), mais cette mesure va toujours détruire l'information sur une partie du système (quand on mesure la particule A, on connait l'état de la particule B mais plus celui de A !). Autrement dit la fonction d'onde ne concernera qu'une partie du système, mais il y aura toujours une méconnaissance irréductible en particulier de l'état du système ayant fait la mesure. Le programme visant à connaitre par exemple la "fonction d'onde exacte de tout l'univers" est en fait quantiquement irréalisable.

[LeMulet]

D'accord, je comprend mieux ton point. Mais, encore une fois, ceci est un comportement des modèles et non une évidence que la réalité modélisée se comporte comme ces modèles.

Oui c'est vrai tu as raison. D'autant que les modèles s'améliorent chaque année. Ca prouve bien que ça vient des modèles. ^^

Je dirais même plus, ça ne prouve rien du tout...

Si on améliore le modèle, et que la "divergence" (qui de plus et ne l'oublions pas est une notion arbitraire) entre le prédit et le réel se retrouve plus tard dans le temps, cela confirme effectivement (la part de hasard ou non ne changeant pas entre le moment où on élabore un modèle ou un autre) que le modèle était imparfait.

Mais, cela ne résout pas la question de fond, qui est de savoir si le monde est intrinsèquement indéterminé (indéterminisme naturel) ou si le monde est intrinsèquement (ou difficilement) non déterminable (indéterminisme du physicien).

Puisque, comme précisé plus haut, la définition de la "divergence" dans le cas du phénomène météo, est plus une question d'acceptabilité de la marge d'erreur, qu'une notion fondamentale.

C'est la raison pour laquelle je trouve l'exemple de l'effet papillon, lié ici à la météo, intéressant certes (du point de vue méthodologique en rapport avec la faculté de prédiction), mais insuffisant s'il s'agissait de l'employer en tant que preuve scientifique pour établir qu'il existe un déterminisme ou un indéterminisme intrinsèque au réel.

D'autre part, pour ce qui concerne l'ampleur des effets relatifs à une petite cause, il parait assez évident que du point de vue énergétique, une cause de faible intensité (énergétique, par exemple le battement de l'aile d'un papillon) ne peut pas être la source d'un effet de grand intensité (énergétique, par exemple la dévastation par un ouragan).
Globalement, si on ne s'attachait pas au détail de la configuration du système, il n'y a pas création d'énergie d'ex nihilo.

Je vois donc, pour ma part, dans l'effet papillon, plus une insuffisance à réaliser qu'il y a équivalence de plusieurs configurations, qu'un effet fondamental.
Et donc, pour répondre à la question de l'existence ou non du déterminisme naturel, il est à mon avis nécessaire (et selon le point de vue constructiviste), de descendre à un niveau d’échelle plus petit (moins complexe par exemple).

[Damien49]

D'autre part, pour ce qui concerne l'ampleur des effets relatifs à une petite cause, il parait assez évident que du point de vue énergétique, une cause de faible intensité (énergétique, par exemple le battement de l'aile d'un papillon) ne peut pas être la source d'un effet de grand intensité (énergétique, par exemple la dévastation par un ouragan).
Globalement, si on ne s'attachait pas au détail de la configuration du système, il n'y a pas création d'énergie d'ex nihilo.

Je suis assez d'accord avec tout ce qui tu as raconté, mais dans ce paragraphe tu oublies un facteur important et primordial dans ton raisonnement, c'est le facteur Temps. Plus qu'une question de comparer des Energies, c'est surtout une question de Thermodynamique, et donc à la fois une question d'Entropie, mais aussi de transformation d'Energie. Et de nombreux systèmes, dont la météo fait parti, sont dans des états métastables ou une cause de faible intensité pourra être la source d'un effet de grande intensité (les systèmes convectifs peuvent fonctionner ainsi). En météorologie on parle par exemple beaucoup de la notion d'énergie potentielle. C'est à dire que nous avons des environnements météo qui donnent l'impression d'une grande stabilité, mais qui ont en fait une très forte énergie potentielle qui n'est pas exploité. L'exemple le plus connu est celui de la notion de CAPE : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...ion_disponible . On le représente comme un gros réservoir d'essence plein. Une forte CAPE est potentiellement le signe d'orages violents. Sauf qu'on peut très bien avoir une forte CAPE et aucun orage nul part. Il faut la petite étincelle de départ qui fera tout exploser. Une simple zone avec un peu plus d'humidité et c'est parti, si l'environnement est dans une configuration spatiale propice avec du vent en cisaillement, alors tu peux avoir un orage avec une tornade (là aussi une tornade n'est pas dépendant de la notion d'énergie, mais de la qualité potentielle et spatiale de l'environnement).