Overblog Suivre ce blog
Administration Créer mon blog

Pourquoi ce blog ?

CouvPocheIndispensables
J'ai créé ce blog lors de la sortie de mon livre "Les Indispensables mathématiques et physiques pour tous", Odile Jacob, avril 2006 ; livre republié en poche en octobre 2011 (achat en ligne) (sommaire du livre).
Je développe dans ce blog des notions de mathématiques et de physique à destination du plus large public possible, en essayant de susciter questions et discussion: n'hésitez pas à laisser vos commentaires!

Rechercher

Indispensables astronomiques

Nouveauté octobre 2013, mon livre "Les Indispensables astronomiques et astrophysiques pour tous" est sorti en poche, 9,5€ (éditions Odile Jacob, éidtion originale 2009). Comme mon premier livre (Les Indispensables mathématiques et physiques), c'est un livre de notions de base illustrées avec des exemples concrets, s'appuyant sur les mathématiques (géométrie notamment) pour l'astronomie, et sur la physique pour l'astrophysique. Je recommande vivement sa lecture.

Communauté de blogs

21 janvier 2010 4 21 /01 /janvier /2010 17:06

Le dernier texte BibNum porte sur « l’esprit taupin ». Les polytechniciens n’y sont pas à la fête, pas étonnant de la part d’un universitaire comme Bouasse aux dents acérées, y compris avec ses collègues ! D’une autre côté, dans l’éternel débat universités/grandes écoles qui refait florès en ce début d’année 2010 (cf. mon papier de 2002), cet article BibNum fait pendant au précédent où le normalien et mathématicien André Weil, le frère à Simone, ne manque pas d’égratigner la Faculté. 1 partout.

Bon. Parlons physique, un peu. Plus intéressant que la politique. Ce texte de Bouasse mentionne la machine d’Atwood, du nom du physicien britannique (1746-1807). Wikipedia nous indique que beaucoup de machines d’Atwood sont cachées dans les placards des lycées, qu’avant elles étaient utilisées pour illustrer le principe de Newton f = mγ.

Atwood.gif

Le problème en effet, pour faire de la physique expérimentale (chère à Bouasse), est que g, accélération de la pesanteur, est élevé ! On avait illustré la chute des corps de Galilée dans un billet précédent : chute de 2m en 0,6 sec, pas le temps de voir grand’chose. Alors Atwood a ralenti l’accélération de la pesanteur !

Vous mettez deux masses m en équilibre autour d’une poulie. Et vous allez étudier le mouvement uniformément accéléré pour une surcharge s sur l’une des deux masses m… Pour aller vite, la force supplémentaire sg s’applique au système en équilibre, et l’ensemble formé des deux masses et de la surcharge (2m+s) vient à subir une accélération γ telle que (2m+s) γ = sg, soit γ = [1/ (1+2m/s)]g

γ est bien évidemment plus faible que g – les masses descendent plus lentement que sous l’action de la pesanteur : tout se passe comme si on avait réduit l’action de la pesanteur d’un facteur (1+2m/s). Mais ce n’est pas encore l’apesanteur comme Hawking en ZeroG !

Alors, vite, sortons les machines d’Atwood des placards !

Repost 0
17 janvier 2010 7 17 /01 /janvier /2010 16:43
Je souhaite à tous les lecteurs de ce blog une bonne année 2010, au moyen de la suite d'opérations ci-dessous.
Voeux-2010-A.Moatti.jpg
Repost 0
21 décembre 2009 1 21 /12 /décembre /2009 07:29

Au cours d’une réunion au ministère de la recherche, la personne présentant un projet répétait plusieurs fois, à propos de différents tags et mot-clefs sur des sites Internet, les mots magiques de plus petit commun multiple (PPCM) et de « plus grand commun multiple ». Primo, cette notion-là n’existe évidemment pas. On peut toujours trouver un multiple plus grand à deux nombres quand on en a trouvé un qui est commun ! Secundo, les choses se corsent, même l’emploi du terme « plus petit commun multiple » était erroné, puisqu’en fait le plus grand commun diviseur (PGCD) est évidemment plus petit que le PPCM. C’est Euclide qui développe ces notions dans son Livre VII.

Donc, quand on manipule ces notions en langage courant (je ne m’y risquerais pas), on doit parler de plus grand diviseur commun (ou plus grand facteur commun, pour prendre un terme moins mathématique) pour un concept sous-jacent à deux idées, et de plus petit commun multiple pour un concept englobant ces deux idées.

Pour illustrer ceci avec des lettres et non avec des chiffres (c’est une ruse) : PC est le plus grand truc (mais il est petit) pour PPCM et PGCD, et PPCMGD est le plus petit machin (mais il est grand) pour ces deux mêmes termes – on ne répète pas le C et on ne  met pas trois fois P, c’est pour cela que le plus-petit-machin-qui-en-fait-est-plus-grand-que-l’autre-truc a dans ce cas six lettres et non huit.

Au fait, à quoi est égal le produit du PPCM et du PGCD de deux nombres ? Vous pouvez répondre à cela juste avec mon petit exemple ci-dessus.



Repost 0
16 décembre 2009 3 16 /12 /décembre /2009 22:23
femme-cigarette_3611_w460.jpg
Dans une population quelconque, le nombre de femmes de moins de 40 ans est inférieur ou égal à la somme formée du nombre de femmes qui fument et du nombre de personnes âgées de moins de 40 ans qui ne fument pas.
Vrai ou faux ?
Repost 0
29 novembre 2009 7 29 /11 /novembre /2009 11:04

La dernière livraison BibNum porte sur La Géométrie de Descartes. Elle est, au même titre que La Dioptrique et Les Météores, partie intégrante du fameux Discours de la méthode – ce sont même des « essais de cette méthode ». À notre époque où philosophie et mathématiques sont fort disjointes, ceci mérite d’être rappelé – dès 1826, curieusement, dans son édition de Descartes, le philosophe Victor Cousin disjoignait les trois « livres scientifiques » du Discours initial.

 

Je reste sur le plan mathématique dans ce billet. J’avais déjà été fasciné (cf. mon ouvrage Les Indispensables mathématiques et physiques, chapitre 6) par la construction géométrique par Descartes de la racine carrée d’une longueur, à partir d’un cercle (voir figure 3 du commentaire par André Warusfel du texte BibNum). J’ai à nouveau été fasciné, cette fois-ci par la construction géométrique par Descartes des racines d’un polynôme du second degré :

 

Soit à résoudre géométriquement (à la règle no graduée et au compas) l’équation z² = az + b², avec a positif.

On trace un triangle rectangle tel que LM = b (racine carrée, au besoin construite préalablement, du coefficient connu b² de l’équation), et LN = ½a. On prolonge MN, base du triangle ainsi construit, jusqu’à un point O tel que NO = NL (construction au compas du cercle de centre N et de rayon NL, O est l’intersection de ce cercle avec la base MN du triangle).

Alors, comme dit Descartes, « la toute OM est la ligne z cherchée ». Et « elle s’exprime en cette sorte » :


En effet MO = NO + MN = NL + MN =½a + √(LN² +ML²) = ½a + √(a²/4 +b²)   On peut vérifier que z² = az + b² ou, par la méthode du discriminant ∆, résoudre z² – az – b² = 0 et retrouver la valeur ci-dessus comme étant la racine positive de l’équation.

Quizz : savez-vous ce que représente le point P dans notre équation ? et pour Descartes qiue représente-t-il (il en parle plus loin dans son texte) ?

Repost 0
Published by Alexandre Moatti - dans BibNum
commenter cet article
21 novembre 2009 6 21 /11 /novembre /2009 09:58

À chanter sur l’air de Joyeux anniversaire… mais c’est quoi un super-anniversaire ? Il correspond à la date de votre naissance (jusque là rien de neuf) – mais aussi au jour calendaire de votre naissance  : vous êtes né un dimanche, et votre anniversaire tombe un dimanche.

Ça n’arrive pas tous les jours (d’anniversaire !)… Chaque année, le 6 décembre (pour prendre ma date) se décale d’un jour – en 2008 c’était un samedi et en 2009 ce sera un dimanche – sauf quand s’intercale un jour bissextile auquel cas cela se décale de deux jours – par exemple en 2007 (avant le jour bissextile du 29 février 2008) c’était un jeudi.

À quels âges avez-vous votre super-anniversaire  ? J’ai fait le calcul à la main, pour vous, d’ailleurs à la main on apprend plus qu’à faire un programme. En fait on trouve un « motif », comme dans une frise, écrivons-le par exemple +6/+5/+6/+11, on aurait pu l’écrire +6/+11/+6/+5, +5/+6/+11/+6 ou +11/+6/+5/+6. Du coup, savez-vous que le monde est divisé en quatre catégories de personnes, à part des mutants dont on reparlera ? Cela dépend comment s’enclenche le motif à votre naissance :

Catégorie A : nés pendant les 365 jours suivant un jour bissextile, par exemple du 1er mars 1980 au 28 février 1981 : +6/+11/+6/+5 : vous avez votre super-anniversaire à 6, 17, 23, 28, 34, 45, 51, 56, 62, 73, 79, 84, 90, 101….ans

Catégorie B : nés pendant les 365 jours suivant ceux-là, par exemple du 1er mars 1981 au 28 février 1982 : +6/+5/+6/+11 : vous avez votre super-anniversaire à 6, 11,17, 28, 34, 39, 45, 56, 62, 67, 73, 84, 90, 95,101….ans

Catégorie C : nés pendant les 365 jours suivant ceux-là, par exemple du 1er mars 1982 au 28 février 1983 : +11/+6/+5/+6 : vous avez votre super-anniversaire à 11, 17, 22, 28, 39, 45, 50, 56, 67, 73, 78, 84, 95, 101…ans

Catégorie D : nés pendant les 365 jours suivant ceux-là (ou précédant un jour bissextile), par exemple du 1er mars 1983 au 28 février 1984 : +5/+6/+11/+6 : vous avez votre super-anniversaire à 5, 11, 22, 28, 33, 39, 50, 56, 61, 67, 78, 84, 89, 95, 106… ans


Quelques mots d’explication dont vous avez sans doute déjà l’intuition : s’il n’y avait pas de jour bissextile, le motif serait +7 (vous retrouveriez votre jour de naissance tous les sept ans puisqu’il n’y aurait décalage que d’un jour par an, appelons ce +7 une pseudo-semaine). Comme il y a jour bissextile, +6 c’est quand il y en a un dans la pseudo-semaine (cela accélère le rythme car on saute un jour dans la pseudo-semaine), +5 c’est quand il y en a deux dans la pseudo-semaine (on saute deux jours dans la pseudo-semaine), +11 c’est quand un des jours sautés est le jour calendaire de votre naissance….

 

Et le motif donne un invariant qui est, par commutativité de l’addition, la somme des chiffres le composant +6/+11/+6/+5 = +28. Toutes les catégories de populations que j’ai ainsi créées ont un point commun, elles ont toutes un super-anniversaire à 28, 56, 84…ans. Enfin, nous avons trouvé un point commun à toute l’humanité, et il est mathématique !

 

Toute l’humanité…mais les mutants, nés un 29 février, que se passe-t-il pour eux ? sont-ils des mutants ? (je vous laisse cela en quiz, c’est facile)

 

Par ailleurs, je fais des statistiques de lectorat sur mon blog, et ai absolument besoin de connaître dans quelle catégorie vous êtes (accessoirement combien de super-anniversaires vous avez déjà eus ?), si vous voulez le mettre en commentaires, je montrerai l'exemple une fois le quiz résolu !

 

Repost 0
Published by Alexandre Moatti - dans Le saviez-vous
commenter cet article
8 novembre 2009 7 08 /11 /novembre /2009 10:29

La lecture du livre de Marcel Berger (Géométrie vivante, ou l'échelle de Jacob, Cassini 2009 – livre ardu mais passionnant – il porte bien son titre, c'est vivant) m'a ouvert les yeux sur la géométrie du tore – un tore c'est un beignet ou une bouée ou un pneu. Il existe quatre familles de cercles à la surface d'un tore : les méridiens (on coupe des tranches de bouée comme un saucisson), les parallèles (on coupe par un plan parallèle à l'eau, pour une bouée), et les cercles de Villarceau – mais où sont ces cercles ? Berger nous dit qu'il a été abasourdi, à l'âge de 16 ans, de découvrir l'existence de ces cercles, et qu'il a même coupé un anneau en bois afin de les voir….. Moi-même, quelques années après mes 16 ans, je suis aussi abasourdi – mais où sont ces cercles ?

(figure ci-dessus, extraite du livre de Berger – assez sympa qu'il y ait certaines figures à la main – çà désacralise) Ces cercles correspondant en fait à la coupe par un plan bitangent : c'est-à-dire un plan horizontal tangent en haut d'un côté de la bouée, passant par le centre, et tangent en bas de l'autre côté de la bouée. Berger nous dit en légende : "Le lecteur pourra se convaincre à sa façon de la réalité des cercles de Villarceau"

J'aime bien ce genre de légendes : çà marche, car finalement le lecteur se prend au jeu. La page Wikipedia est certes intéressante; je ne suis pas sûr qu'Yvon Villarceau aurait décrit « ses » cercles (qui, au passage, étaient connus bien avant lui !) ainsi, avec des équations cartésiennes ou avec la fibration de Hopf ! le seul problème c'est que je ne comprends pas l'animation sur la page... Alors, pour me « convaincre », j'ai essayé une autre construction.

 



Je prends un plan vertical qui coupe le tore, et je vais le faire pivoter à 90° en un plan horizontal qui coupe le tore, en regardant les positions intermédiaires. Donc au départ (à gauche ci-dessus), plan vertical, deux tranches de saucisson (méridiens). A l'arrivée (à droite ci-dessus), deux cercles concentriques (parallèles). Et entre, que se passe-t-il ?

1) On part de la gauche, on incline notre plan, les deux points marqués à droite (ainsi que les symétriques à gauche, non marqués) restent les mêmes ; la surface de coupe du plan par le tore devient une espèce de haricot – je n'en suis pas sûr mais je pense que c'est cela. Pour s'en "convaincre", on coupe un bout de cylindre par un plan (ellipse), on tord en tore le bout de cylindre, l'ellipse se tord.

2) On part de la droite, on incline notre plan, les deux points marqués à droite (ainsi que les symétriques à gauche, non marqués) restent les mêmes ; le cercle extérieur s'aplatit en ellipse, le cercle intérieur s'agrandit en ellipse – on peut l'illustrer ainsi : les deux points marqués sur figure ci-dessus restent fixes quand on fait tourner notre plan, et les autres points, à 90°, donnent la figure ci-dessus quand notre plan part de l'horizontale (ci-dessus à droite); la distance au point extérieur diminue de OA en OA', celle du point intérieur OB augmente.


Mais alors, encore une fois, où sont-ils ces fameux cercles de Villarceau ? eh bien, on va les trouver à la place du point d'interrogation ci-dessus, comme une animation des figures voisines, par la droite ou par la gauche :

 

A gauche, les deux figures vont peu à peu se rapprocher pour former deux cercles, le périmètre externe d'une des figures (vert à gauche) venant relier le périmètre interne de l'autre (vert au milieu) ; idem à droite; idem pour les figures rouges ; venant de la droite ou de la gauche, cela forme au point de bitangence la figure du milieu, celle des deux cercles de Villarceau, et dans l'espace les voici (image Wikipedia) :

Voici donc comment deux cercles séparés, les méridiens (à gauche, première figure ci-dessus sous le trait), se transforment en deux cercles concentriques, les parallèles (à droite même figure), en passant par deux cercles entrelacés style anneaux olympiques, les cercles de Villarceau.

 


Question subsidiaire (facile), pour ceux qui ont suivi (même ceux qui n'ont pas tout suivi): si l'on appelle classiquement R le grand rayon du tore et r son petit rayon, quel est le rayon du cercle de Villarceau ?

(ajoût d'avril 2010) voir récent article de Marcel Berger sur les cercles de Villarceau dans BibNum
Repost 0
25 octobre 2009 7 25 /10 /octobre /2009 11:56

Ou quand la science s'invite dans les prétoires… Ou science à gogos...L'avocat de J.L. Gergorin, le bâtonnier Paul-Albert Iweins, a eu une ligne de défense très particulière de son client, celle des gogos de l'Histoire. Et il a cité à l'appui le mathématicien Michel Chasles (1793-1880), qui, mystifié par un faussaire ès-lettres anciennes, soutenait à ses confrères de l'Académie des sciences que Blaise Pascal avait découvert la gravitation universelle avant Newton ! L'avocat pousse même la comparaison (source Le Monde du 25 octobre) en rappelant que Chasles était polytechnicien (X1813), comme Gergorin (X1966 – ainsi qu'énarque et membre du Conseil d'État). Être comparé à Chasles, çà donne des airs bonasses et sympathiques, des airs de dindons de la farce, des airs de… Bouvard et Pécuchet… Ah, mais pardon, là, non, c'est une vraie vocation, çà ne saurait être une improvisation de circonstance : n'est pas Bouvard ou Pécuchet qui veut !

 

Floréal - Michel Chasles (Image Bibliothèque de l'école polytechnique)

 

 


Le procureur a ordonné un petit complément d'enquête sur Michel Chasles, et il semblerait que la ressemblance entre les deux gogos s'atténue toutefois :

 

La générosité que Chasles manifesta si hautement dans sa jeunesse ne se démentit à aucune heure de sa longue existence.

L'esprit de charité dont il était possédé, cette ardente passion de la bienfaisance qui l'animait, ne connaissaient pas d'obstacles. Sa bonté n'admettait ni ajournement ni objections.

 

(hommages à Chasles, livre du centenaire de l'X, 1894, in Bulletin de la Société des amis de la bibliothèque de l'X, n°5, juillet 1989… décidément, une mine, ce Bulletin !)

 


Un autre polytechnicien, votre serviteur, rat de bibliothèque comme Bouvard & Pécuchet, travaillant sur les interprétations extensives de la science et de son histoire, est allé glaner sur la tant décriée et pourtant si utile bibliothèque Google Books quelques détails (in Les grandes affaires criminelles d'Eure et Loir, Gérald Massé, éditions de Borée, 2007, p.102 & sequentes) et s'est rendu compte que la comparaison allait assez loin, puisque l'auteur écrit à propos de Chasles :

 

L'ancien polytechnicien cache un jardin secret. Il voue un véritable culte aux anciens manuscrits. Savoir que la main d'un homme célèbre a tracé des lignes sur le manuscrit d'un vieux parchemin le met dans une sorte de transe. [...]

Qui peut sonder le cœur d'un homme amoureux ? Car Jean-Louis Gergorin Michel Chasles était amoureux des vieux manuscrits, des grandes signatures, de l'histoire en définitive. Et l'amour rend aveugle, c'est bien connu ! [...]

Le 16 février 1870, la 6° chambre correctionnelle de la Seine juge Vrain-Lucas [le faussaire] Le procès passionne le Tout-Paris.

 

Mais attention ! Clearstream n'est pas une vulgaire affaire criminelle d'Eure-et-Loir, fût-elle grande ! Finalement, l'avocat Me Iweins aurait pu aller chercher le nœud de l'affaire Clearstream dans un autre résultat de Chasles, déjà exhibé dans ce blog : il existe 3264 coniques tangentes à cinq coniques données dans un plan ! Ces coniques peuvent être réelles ou complexes. Un exemple de figure illustrant ce résultat, ci-dessous : il se pourrait bien que le foyer de la conique  nœud de l'affaire Clearstream s'y trouve, cherchez bien !

Cas où on peut trouver effectivement 3264 coniques réelles tangentes aux cinq hyperboles, Ronga et al., 1997.

Repost 0
22 octobre 2009 4 22 /10 /octobre /2009 21:15
On continue le feuilleton Bouvard & Co (après épisodes 1 & 2), feuilleton quotidien et sans prétention mais divertissant j'espère. Comme Gustave, j'ai toujours été frappé par l'extase dans laquelle les grands chiffres inaccessibles, les "chiffres astronomiques" justement, plongent certains, et surtout la façon dont certains auteurs usent et abusent de cela (pour rester dans le XIX° siècle citons Flammarion ; mais c'est aussi valable pour les chiffres nanoscopiques des nanosciences du XX°). Voici l'extase de Bouvard & Pécuchet et sa chute :

Une zone de poussière lumineuse, allant du septentrion au midi, se bifurquait au-dessus de leurs têtes. Il y avait entre ces clartés de grands espaces vides, et le firmament semblait une mer d’azur, avec des archipels et des îlots.

— Quelle quantité ! s’écria Bouvard. — Nous ne voyons pas tout ! reprit Pécuchet. Derrière la voie lactée, ce sont les nébuleuses ; au delà des nébuleuses, des étoiles encore : la plus voisine est séparée de nous par trois cents billions de myriamètres.

Il avait regardé souvent dans le télescope de la place Vendôme et se rappelait les chiffres.

— Le Soleil est un million de fois plus gros que la Terre, Sirius a douze fois la grandeur du Soleil, des comètes mesurent trente-quatre millions de lieues ! — C’est à rendre fou, dit Bouvard.

Il déplora son ignorance, et même regrettait de n’avoir pas été, dans sa jeunesse, à l’École Polytechnique.

Repost 0
Published by Alexandre Moatti - dans Science en littérature
commenter cet article
21 octobre 2009 3 21 /10 /octobre /2009 06:18
Décidément ce livre tient ses promesses (voir billet précédent) - en début de partie III consacrée à la chimie (les compères veulent améliorer les conserves catastrophiques de leurs rachitiques légumes), on trouve les deux passages suivants :

Pour savoir la chimie, ils se procurèrent le cours de Regnault et apprirent d’abord « que les corps simples sont peut-être composés ».

On les distingue en métalloïdes et en métaux, différence qui n’a « rien d’absolu », dit l’auteur. De même pour les acides et pour les bases, « un corps pouvant se comporter à la manière des acides ou des bases, suivant les circonstances ».

La notation leur parut baroque.

(...)

Quelle merveille que de retrouver chez les êtres vivants les mêmes substances qui composent les minéraux ! Néanmoins ils éprouvaient une sorte d’humiliation à l’idée que leur individu contenait du phosphore comme les allumettes, de l’albumine comme les blancs d’œufs, du gaz hydrogène comme les réverbères.


Repost 0
Published by Alexandre Moatti - dans Science en littérature
commenter cet article

Articles Récents

Alterscience (janvier 2013)

Mon livre Alterscience. Postures, dogmes, idéologies (janvier 2013) détails.


CouvertureDéf


Récréations mathéphysiques

RécréationsMathéphysiques

Mon dernier ouvrage est sorti le 14 octobre 2010 : Récréations mathéphysiques (éditions Le Pommier) (détails sur ce blog)

Einstein, un siècle contre lui

J'ai aussi un thème de recherche, l'alterscience, faisant l'objet d'un cours que j'ai professé à l'EHESS en 2008-2009 et 2009-2010. Il était en partie fondé sur mon second livre, "Einstein, un siècle contre lui", Odile Jacob, octobre 2007, livre d'histoire des sciences (voir billet sur ce blog, et notamment ses savoureux commentaires).

Einstein, un siècle contre lui