Conférence du Professeur Cédric Villani à City U (13 avril 2016) : "les particules, les étoiles et l’éternité"

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Mercredi 13 avril dernier, à la « City University of Hong Kong » a eu lieu la conférence « On particules, Stars, and Eternity : from the Stability of the Solar System to Plasma Physics » donnée par le professeur Cédric Villani, médaille Fields 2010.
Le consul général de France à Hong Kong et Macau, M. Eric Berti, présent pour l’évènement, s’est dit fier du succès rencontré par ces conférences de prestige données dans le cadre du « France – Hong Kong Distinguished Lecture Serie ». Soutenu par l’Académie des Sciences française, cet événement a attiré environ 250 personnes dont une soixantaine d’élèves du lycée français de Hong Kong ainsi que de nombreux chercheurs et étudiants de l’ensemble des universités hongkongaises. Apres une présentation de l’intervenant et de son parcours académique, M. Berti a conclu en remerciant l’ensemble des parties les organisateurs de cette conférence.

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Le professeur Cédric Villani a part la suite pris la parole pendant environ 1 heure et demi afin de présenter en anglais sa conférence sur « Les particules, les étoiles et l’éternité : de la stabilité du système solaire au plasma ». Durant la première partie de cette conférence, le Prof. Villani s’est attaché à décrire la naissance des mathématiques depuis leur utilisation ancienne par le peuple grec jusqu’à leurs applications modernes pour résoudre des problèmes de plus en plus complexes. La première trace d’utilisation courante des mathématiques remonte en effet à l’âge d’or du peuple grec où certains scientifiques les ont utilisées pour comprendre le mouvement des planètes. Apres près d’un millénaire de sommeil, dans la deuxième moitié du XVIème siècle, l’emploi des mathématiques réapparait avec plusieurs grands astrophysiciens/mathématiciens comme KEPLER ou COPERNIC qui tentent de décrire encore plus précisément le mouvement des astres. A noter que les 3 lois de KEPLER sur les propriétés du mouvement elliptique des planètes dans l’univers sont encore aujourd’hui enseignées dans les lycées. Près d’un siècle plus tard, en 1687, Isaac Newton, publie après 20 ans de travail, son ouvrage « Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica », dans lequel apparait pour la première fois la notion de gravité. Ce principe est révolutionnaire pour l’époque essentiellement car il est le premier principe universellement applicable à tout corps possédant une masse et non plus seulement uniquement aux astres stellaires étudiés alors. Viendra ensuite des théories de plus en plus complexes afin d’essayer de déterminer la stabilité ou l’instabilité du système solaire. Celles-ci seront énoncées par de grands chercheurs tels que LAGRANGE, LAPLACE et GAUSS sur le principe de résonnance et de compensation, de POINCARE sur le théorie du chaos (de petits changements de l’état initial d’un système peuvent apporter de grands changements à un temps très long) ou encore KOLMOGOROV avec une approche beaucoup plus statistique de l’analyse des phénomènes. En 1980, LASKOV enrichit cette dernière approche à l’aide d’outils informatiques et détermine grâce à de nombreux calculs complexes que l’avenir du système solaire est difficilement prédictible à un horizon supérieur à 100 millions d’années et que celui-ci à moins de 1 % de chance d’être instable à cette échelle de temps.

Lorsque l’on cherche à étudier un phénomène très complexe comportant des milliers de paramètres, il est généralement judicieux de le regarder de manière plus globale et donc statistique. Dans ce domaine d’analyse, l’équation de Boltzmann (S = k log W) fait office de référence et permet d’étudier des systèmes comme des gaz parfaits avec beaucoup de précision. De cette formule est d’ailleurs née la notion d’entropie (le désordre) très utilisée en thermodynamique notamment dans « le deuxième principe de la thermodynamique » affirmant que l’entropie d’un système isolé augmente ou reste constante. Cela est souvent interprété comme l’impossibilité du passage du « désordre » à l’« ordre » sans intervention extérieure.

Dans le cadre de ces travaux sur l’équation de Boltzmann qui l’on mené à l’obtention de la médaille Fields en 2010, le professeur Cédric Villani a travaillé sur le plasma, composé uniquement d’ions et d’électrons qui réagit de façon spécifique aux interventions extérieures, en lui appliquant des décharges électriques. Il en a étudié le phénomène « d’amortissement de Landau » relaxation non collisionnelle qui permet d’expliquer en partie la stabilité des galaxies. En 2009, grâce à ces expériences, il résout avec son collègue Clément Mouhot, « l’équation de Vlasov » de manière non-linéaire , ce qui lui vaudra la médaille Field un an plus tard.

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publié le 26/04/2016

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