Edward Lorenz

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Edward Norton Lorenz est un scientifique américain né le 23 mai 1917 à West Hartford, dans le Connecticut, décédé le 16 avril 2008 à Cambridge (MA)^[1].

Ses apports

Travaillant comme météorologue au Massachusetts Institute of Technology, il découvre par hasard, en 1963, que l'on peut obtenir un comportement chaotique avec seulement trois variables, soit un système non linéaire à trois degrés de liberté. Il montre ainsi qu'une dynamique très complexe peut apparaître dans un système formellement très simple. L'appréhension des rapports du simple et du complexe s'en trouve profondément bouleversée. En particulier, on s'aperçoit que la complexité peut être intrinsèque à un système, alors que jusque-là on la rapportait plutôt à un caractère extrinsèque, accidentel, lié à une multitude de causes.

Chez Lorenz, l'intervention de l'ordinateur est cruciale. La sensibilité aux conditions initiales est en effet révélée par le biais de l'instabilité d'un calcul numérique et c'est en 1972 qu'Edward Lorenz présente l'effet papillon devant l'Association Américaine pour le progrès des Sciences avec une célèbre question : « Le battement d'aile d'un papillon au Brésil peut-il déclencher une tornade au Texas? » Mais, surtout, Lorenz exhibe sur son écran d'ordinateur l'image surprenante de son attracteur. Dans ses travaux de mécanique céleste, comme dans son livre Science et méthode, Henri Poincaré en avait eu l'intuition, mais il n'avait pas de moyens de calcul à sa disposition. Lorenz, lui, explique sa construction par des procédures itératives et la donne à voir^[2].

Il faudra ensuite près de quinze ans pour que ces résultats soient compris et assimilés par des groupes scientifiques différents, des météorologues aux mathématiciens, des astronomes aux physiciens, aux biologistes des populations, etc. Il reçoit en 2004 la Médaille Buys Ballot pour son apport à la météorologie.

La découverte des attracteurs étranges

La rumeur veut que ce soit le café qui ait fait découvrir à Lorenz le phénomène de chaos. A cette époque, Lorenz passait de nombreuses heures à tenter de prédire le temps ; pour ce faire il utilisait un des premiers ordinateurs au monde, le Royal McBee LGP-300. Or donc, sa méthode consistait à rentrer dans l'ordinateur un certain nombre de paramètres déterminés au millionième près (soit six chiffres après la virgule), de lancer la machine à l'aide d'algorithmes et de programmes de son cru, et d'interpréter les résultats (à savoir, une colonne de chiffres). Son protocole supposait de le faire deux fois pour chaque série de paramètres, dans un but de vérification. Cependant, on raconte qu'un jour, ayant une subite envie de café frais, Lorenz décida d'accélérer la deuxième manœuvre en ne rentrant ses paramètres cette fois-ci qu'avec une précision au millième (trois chiffres après la virgule). S'étant désaltéré, il retourna à son travail, s'attendant à obtenir une colonne de chiffres légèrement différente de la première obtenue avec les mêmes paramètres déterminés à 10^(-6) près. Or, surprise, la deuxième colonne affiche des résultats largement différents de la première. Lorenz revérifie chaque colonne plusieurs fois, et retente l'expérience en rentrant les chiffres au dixième, au centième, au dix-millième près. A chaque fois, les résultats obtenus sont très éloignés de ceux obtenus au millionième.

C'est ainsi que Lorenz découvrit le principe fondateur de la théorie du chaos, à savoir qu'une infime variation de paramètre à un moment donné peut faire varier énormément le résultat final.

Honneurs

• 1969 : Médaille Carl-Gustaf Rossby

Articles connexes

• Attracteur de Lorenz

Références

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