GDR-Projet

GDR "Science Non Linéaire"

3 - La liste des equipes ou labos inscrits (au 3/10/01)

4- contact/correspondance : gdrnonlineaire@lps.u-psud.fr

Motivations

Introduction :

Jusqu’à présent, l’interprétation de nombreux et importants phénomènes physiques du monde réel a été limitée par leur extrême complexité. Ainsi, Einstein affirmait que l’un des derniers vrais problèmes était la turbulence. En réalité la plupart des phénomènes sont complexes. Les exemples sont nombreux : météorologie, formation de structures biologiques, mouvements des planètes, rythme cardiaque, dynamique des populations biologiques (épidémies) , stabilité mécanique, traitement du signal, combustion dans les moteurs, physiologie du système nerveux, métallurgie et même, mécanismes de comportements sociologiques (émeutes, gouvernement, finance, etc. .), fonctionnement et contrôle des systèmes complexes.
Ces phénomènes que l’on ne savait pas appréhender voici une vingtaine d’années s’avèrent relever d’une nouvelle méthodologie, la Science non-linéaire. Cette science est en pleine expansion dans le monde industrialisé. Un des aspects les plus spectaculaires et médiatisés de cette physique est la " théorie du chaos ".
Cette science trouve ses fondements dans les travaux de Poincaré au début du XXème siècle, et son développement a été très lent, sans doute en raison d’une demande faible et du fait que la physique linéaire suffisait à assurer l’activité des différents domaines de la science.
Nous entrons par nécessité dans une ère nouvelle qui sera celle de la science non-linéaire. Celle-ci déjà assez avancée, se fonde sur quelques théories mathématiques nouvelles et dont certaines sont encore à développer.
La caractéristique essentielle de cette science est sa " transversalité ", c’est à dire que les outils sont utilisables immédiatement par tous les domaines de la science et aussi de la technique. Actuellement, les nouvelles techniques de transmission de l’information utilisent des résultats apportés par la physique non-linéaire (lignes optiques à haut débit, cryptage de l’information).
Les premières théories sont apparues lors de la résolution du problème de la stabilité des planètes dans leur mouvement. Signalons que contrairement à la pensée classique ces mouvements ne sont pas réguliers, de même que pour un individu sain le rythme du coeur est légèrement chaotique.

Historique de la science non-linéaire :

Avec H. Poincaré qui a établi les bases unificatrices pour l'étude des problèmes de la mécanique non-linéaire, et Liapounov qui a posé le problème général de la stabilité, les outils mathématiques nouveaux sont apparus au début du 20 éme siècle.
De même que pour les autres disciplines, l'évolution de la science du non-linéaire a procédé par paliers, avec des aller-retours entre le développement des méthodes et techniques mathématiques et l'application à des phénomènes réels. Mais peut-être plus que d'autres, cette science dépend très étroitement des mathématiques appliquées. Par ailleurs, elle est suceptible de résultats immédiatement applicables sur le plan fondamental dans beaucoup de disciplines, et dans différents domaines de la technique.
Dans les années 1927-1938, l'école russe surtout (Mandelstam-Andronov) a commencé à appliquer ces méthodes à des modèles en relation avec des problèmes pratiques en mécanique des vibrations de structures, en électricité (oscillateurs), en optique (diffraction). Par ailleurs, d'autres écoles se sont développées surtout en France, et les applications se sont même étendues en science du vivant (rythmes cardiaques : Van der Pol et Van der Mark 1928 ; dynamique des populations : Volterra 1931).
Actuellement, les méthodes et concepts de la Science non-linéaire diffusent dans pratiquement tous les domaines.
C’est donc un concept fondamental de la science en renouvellement, et aussi un thème unificateur largement interdisciplinaire.

La situation en France :

C’est en France que le regain d’activité pour cette science s’est d’abord manifesté, dans les années 1970 (avec en maths les USA: Smale).
Cependant on constate que, contrairement à ce que l’on observe dans beaucoup de pays où la recherche en ce domaine est devenue rapidement très active (parce que bien soutenue), il n’existe en France aucune structure regroupant des thèmes concernés à part l’Institut Non Linéaire de Nice. Pourtant certains laboratoires et enseignements tentent de se développer dans cette direction (Lyon, Dijon, Paris, Orsay, Marseille, Nancy, Bordeaux, Rouen, Le Havre, etc). Et pourtant on constate que cette nouvelle et nécessaire évolution de la physique ne reçoit qu’un très faible soutien au sein même des Universités ou du CNRS, où les structures de décision ne favorisent que les thèmes bien établis (traditionnels) donc peu susceptibles d’évoluer. Ainsi en dépit d’une forte communauté mondialement reconnue, notre pays est incapable de dispenser un enseignement des bases de cette science en plein essor.
Enfin, et comme pour d'autres disciplines, la multiplication des domaines d'application favorise la dispersion et le cloisonnement, et donc la marginalisation de groupes qui pourtant ont montré leur créativité. Le bilan est un abaissement artificiel parce que structurel, de l’impact de notre communauté au nveau mondial.

Aussi il nous a paru nécessaire d'opérer dans un premier temps, un rassemblement des thèmes et des chercheurs, pour permettre une progression des études théoriques ou des méthodes expérimentales par la comparaison et l'échange. C'est un des objectifs des "Rencontres du Non-linéaire". Leur succès montre qu'il existe en France aussi, une communauté très active en Science non-linéaire. Les thèmes concernent au CNRS les sciences pour l’ingénieur (SPI), les sciences physiques et mathématiques (SPM) et les sciences du vivant (épidémiologie, stabilité, influx nerveux, rythmes cardiaques) et de l’univers (géologie, cosmologie), la chimie.
Puis, par la création d'une école d'été (depuis juin 2001) on souhaite former des chercheurs jeunes ou en réorientation aux techniques et méthodes du non linéaire.

Les Rencontres du Non-Linéaire :

Ces rencontres sont organisées par un groupe de personnes issues de différentes disciplines. Leur but est de rassembler ceux qui utilisent, quel que soit leur domaine, les méthodes de la physique non-linéaire, et celles qui développent les outils mathématiques ou techniques permettant la progression des connaissances. Enfin, la rencontre est ouverte à ceux qui utilisent ces méthodes ou résultats pour développer des techniques industrielles (mécanique, optique, robotique, transferts thermiques, chimie).
L’accent est mis sur la participation la plus grande possible des doctorants en fin de thèse. En effet, cette rencontre doit permettre non seulement de faire diffuser les connaissances dans des milieux a-priori peu en contact entre eux, mais aussi de permettre aux jeunes de connaître des sujets différents et des équipes différentes. Ceci doit contribuer à favoriser leur autonomie, et les aider à trouver des voies nouvelles ou différentes pour la suite de leur carrière. Par exemple, certains pourraient aussi, par ce biais, découvrir les aspects industriels nouveaux et des voies professionnelles différentes dans lesquelles s'engager.
Ces rencontres se tiennent à l’IHP en général vers la mi-mars. Elles sont annuelles et quatre rencontres ont déjà eu lieu. Il n’y a pas de frais d’inscription.
La formule est la suivante : d’abord deux exposés d’intérêt général par des seniors dans un domaine ayant montré une évolution récente importante ou remarquable. Puis des exposés oraux et par affiches faits en priorité par des étudiants en fin de thèse ou par des post-doctorants. Les communications par affiches sont précédées d’une brève présentation orale Un programme est publié avant la rencontre et l’ordre des présentations est quelconque afin que chaque orateur puisse s’adresser au public le plus vaste possible.
Par la suite, un compte-rendu est édité et publié dans les quatre à cinq mois suivants. Un exemplaire est donné à chaque orateur et les bibliothèques universitaires, et pour l’instant, celles de laboratoires concernés en reçoivent un exemplaire gratuit.
Les quatre premières rencontres ont ainsi réuni à l’IHP environ 200 personnes chacune. Il y avait en 2001, 75 orateurs et environ 220 participants. De plus, il est convenu de coupler ces rencontres a d'autres organisations existantes, comme les colloques sur le Chaos Spatio-Temporel (Rouen-Le Havre), ou les systemes dynamiques (Marseille et Dijon).

La Formation :

Les développements de la physique non-linéaire se sont faits jusqu’à présent au travers d’initiatives très locales dans les laboratoires, et dans de rares universités, par des enseignements spécifiques autour de personnes ayant acquis une certaine autonomie par rapport à la science classique (Marseille, Nice, Paris).
Il est nécessaire actuellement, de mettre sur pied un nouvel enseignement à partir des cycles actuels de l’université et peut-être des classes terminales de Lycée.
Il faut bien comprendre que les applications pratiques de cette science affectent tous les domaines, et que ce complément de formation ne peut que favoriser l’insertion des jeunes dans des activités industrielles de haute technologie (nouvelles ou traditionnelles).

1) Les rencontres :
Elles persisteront pendant quelques années suivant cette formule. Il est envisagé suivant l’évolution des connaissances, d’organiser quelques colloques sur une ou des spécialités. Pour l’instant ces rencontres sont destinées à la communauté française et concerneront les pays francophones suivant les soutiens matériels disponibles. Elles serviront par la suite, de support à l’organisation d’un congrès international.
Par ailleurs, les industriels sont invités à participer plus activement (télécommunications, optronique, mécanique, chimie, optique..).

2) Ecole d’été :
Comme les rencontres, la vocation de cette école est la formation des thésards et des jeunes chercheurs. Cette formation ne semble être pour l’instant, assurée que par un ou deux DEA, mais ne se rencontre dans aucune école d’ingénieurs. L’enseignement dispensé aura un caractère pédagogique très marqué et consacré aux plus récentes techniques mathématiques et physiques. L’idée serait de retrouver l’esprit initial de formation des Ecoles d’été de Physique théorique des Houches des années 50-60, dans les domaines avancés d’une science en développement. Il s’agit en outre de bien mettre l’accent sur les domaines " réalistes " des mathématiques et de la physique incluant leurs applications.
Cette école pourrait aussi assurer la formation des ingénieurs en activité.
La première école d’été a été organisée en juin 2001 avec pour l’instant, le concours de la Fondation Peyresq et de quelques Ecoles Doctorales.

La Diffusion des résultats de la recherche :

La diffusion des informations nécessaires aux échanges et à l’organisation des rencontres est assurée depuis 1998 par un serveur de la " Physique non-linéaire " .
Les articles présentés lors des Rencontres annuelles sont, pour l’instant, édités en français et imprimés avec des moyens très réduits. Leur diffusion est donc restreinte au territoire national, en raison du manque de moyens financiers et aussi de l’absence de secrétariat.
Afin de garantir une meilleure diffusion de travaux qui sont pour la majorité de très grande qualité et originaux, il est souhaitable de les publier au niveau mondial. Le seul moyen est l’édition de textes en anglais, par une société spécialisée (ex. Springer, Kluwer, World Scientific..). Ceci aurait en outre, l’avantage de motiver davantage les auteurs. Il faut signaler que, seules en Europe, la Hollande et la Grande-Bretagne éditent une revue consacrée à cette science non-linéaire tandis que trois revues de haut niveau existent aux USA (dont une de l’American Physical Society) où la communauté concernée est pourtant moins importante qu'en Europe.

Le but du GDR serait donc de permettre la poursuite des rencontres annuelles et de commencer à fédérer les efforts faits en France pour développer les colloques plus thématiques et enseignements en science non linéaire

La liste des inscrits au 3/10/01

Les Laboratoires participant aux rencontres et susceptibles de participer au GDR:
(Attention ! liste incomplète et sectionnement très approximatif (sept 2001))

1 - Optique :
Univ. Lille 1 , PhLAM, (P. Glorieux)
IOTA Orsay
Labo Optique P. Duffieux Besançon ( J.P. Goedgebuer)
LKB (ENS Paris)
LPPM Orsay
Labo Physique Dijon
ONLT ULB Bruxelles

2 - Physique non linéaire:
INLN Nice (P. Coullet)

3 - Mécanique

LPS ENS Paris
CEMEF - Ecole des Mines Sophia-Antipolis
LML Lille
ENS Lyon
Labo Modélisation Mécanique Paris 6

4 - Mécanique des Fluides
PMMH ESPCI
LADHYX Polytechnique
SPEC-CEA Saclay/ Orme
CEA DAM
CEA Cadarache
FAST Orsay
ENS Lyon
Labo Mécanique du Havre
LEMTA INPL Nancy
Hydrodynamique Ecole Navale Brest

5 - Sciences pour l'ingénieur (+Plasmas)
LPMIA Nancy
PMI Polytechnique
LIMSI (Orsay)
IMFT Toulouse
PIIM Marseille
Institut des Microtechniques Besançon
Reactivité des Solides Dijon
Alcatel Marcoussis
L Phys. Mécanique Matériaux Metz
Etude des Microstructures ONERA

6 - Phénomènes Hors Equilibre
LPS ENS Paris
IRPHE Marseille (P. Clavin)
CEA Cadarache

7 - Traitement du signal - Information
LPMO Besançon
UMR7625 Paris 7
CEPHAG St Martin d'Hères
LISA Angers
LE2I Dijon
CRPP Bordeaux

8 - Matière condensée :
LLB Saclay
GPS ENS Paris 6+7
LPMC Polytechnique
LPTMC Paris 7
LPMT Montpellier
GPC Montpellier
LPS Orsay (R. Ribotta)
ASCI Orsay

9 - Mathématiques
Topologie Dijon (B. Schmitt)
Analyse Numérique EDP Orsay (J.C. Saut)
CMLA ENS Cachan
DMI ENS Paris
LMPT Tours

10 - Systèmes dynamiques
CORIA Rouen
Spectrométrie Physique Grenoble
ENTPE- Géomatériaux Lyon
CPT Marseille
CPHT Polytechnique
ENST Paris
Phys. Th. Genève

11 Chimie
CRPP Bordeaux
Chimie-Physique ULB Bruxelles

Le financement actuel des rencontres :