Depuis la fin des années 60, les lasers ont envahi notre quotidien et notre industrie. Que ce soit dans les procédés de découpe ou de soudure, les méthodes de lecture de l'information, les méthodes de guidage, les moyens de communication, les systèmes de mesure, les techniques de sondage [...]
On se demande parfois si le moment où paraissent certaines publication n’est vraiment dû qu’au hasard. The Journal of nutrition publiait au début du mois de décembre les résultats d’une étude sur les bienfaits des aliments contenant des flavonoà¯des sur les performances cognitives d’une personne.
Parmi les aliments riches en flavonoà¯des, ces chercheurs ont étudié l’influence du thé, du vin rouge et du chocolat. Voila qui tombe à pic au moment des fêtes de fin d’année !
Plus sérieusement, ces chercheurs anglais et norvégiens se sont intéressés aux habitudes alimentaires (en thé, vin rouge et chocolat) de 2 031 personnes âgées de 70 à 74 ans. Ils les ont soumis à une batterie de tests cognitifs “ par exemple, le trail making test, un moyen d’estimer la “flexibilité mentale” selon Psychoweb.
Résultat : les personnes qui consomment régulièrement de ces trois aliments ont de meilleurs scores à ces tests ; les meilleures performances étant observées pour une “prise” de 10 g de chocolat et dz 75 à 100 mL de vin rouge par jour. Ce qui n’est pas beaucoup puisque 100 mL, c’est à peine un ballon au comptoir. Pour le thé, en revanche, les performances n’ont pas d’optimum à un volume donné.
Voila qui devrait nous décomplexer de boire et de manger comme quatre en cette fin d’année. Mais, “faites attention”, prévient le docteur Walter W. van den Broek sur son blog, “on a besoin d’entreprendre des recherches supplémentaires pour prouver que ce sont bien les flavonoà¯des, et non d’autres aspects de ces aliments qui font la différence. Et puis, [des quantités] trop importantes peuvent poser quelques problèmes de santé”.
Voici donc une preuve de plus que le vin rouge, le thé et le chocolat sont bons pour la santé, s’ils sont consommés avec parcimonie. Et pour le coup, cette période festive n’est guère synonyme de “parcimonie”. Les chercheurs n’ont finalement pas si bien choisi leur moment.____
Cela ne vous aura pas échappé, 2009 est l'année Darwin, célébrant à la fois le bicentenaire de la naissance de notre homme et les 150 ans de son chef d'oeuvre, De l'origine des espèces. Le président de la Société linéenne qui avait accueilli les exposés de Charles Darwin et d'Alfred Wallace déclara dans son rapport annuel : Cette année [1859] ne fut point marquée par aucune de ces découvertes qui, en quelques sorte, révolutionnent d'un seul coup le domaine scientifique où elles s'appliquent.
Ah, s'il avait su !
Pour fêter cette nouvelle année, je ne peux m'empêcher de reprendre le chouette travail geekesque et auto-référentiel à souhait de Pierre Lindenbaum : un portrait de Charles Darwin obtenu par… algorithme génétique.
Selon ce principe informatique emprunté à la biologie, une population de 20 individus évolue en fonction d'un seul critère : que les 50 triangles codés par un individu forment une image la plus ressemblante possible à l'image de départ. La sélection s'opère au sein de la population, les individus les plus adaptés sont recombinés entre eux pour former une nouvelle génération dont certains individus seront plus performants et d'autre moins, mais en moyenne plus performant qu'à la génération précédente. On introduit également un taux de mutation pour éviter de s'enfermer dans des minima locaux et le tour est joué. En l'espace de 200 itérations, l'évolution est étonnante ! Une belle démonstration du pouvoir de la mutation pour fournir des formes toutes plus variées les unes que les autres et de la sélection pour ne conserver que les plus adaptées au contexte donné.
Et avec un peu d'avance, je vous souhaite une bonne année à tous !
Il y a quatre ans une gigantesque vague tuait plus de 200 000 personnes sur les côtes de l’océan Indien. C’était ce que l’on appelle désormais “le” tsunami. Pourtant, des tsunamis, il y en a, en moyenne, une dizaine par an. Mais “le” tsunami restera celui de 2004. Les autres sont relégués au rang de vaguelettes “ même si certains ont été meurtriers.
Il est vrai que la force du séisme cause du tsunami était exceptionnelle : 9,1 sur l‘échelle ouverte de Richter. A l’échelle humaine, des phénomènes d’une telle ampleur sont uniques. C’est ce qu’ont démontré deux équipes, thaà¯landaise et américaine, de géologues dont les travaux ont été relayés dans Nature du 30 octobre.
La vague de 2004 a parcouru près de deux kilomètres à l’intérieur des terres. L’équipe thaà¯landaise a étudié les sols à 2 kilomètres des côtes du nord de Phuket, en Thaà¯lande ; l’équipe américaine a fait de même sur l’île de Sumatra.
Cette gigantesque vague a charrié des matériaux qui n’avaient rien à faire si loin du rivage : du sable mêlé à divers fragments de plantes et autres débris. Ils ont cherché si de telles couches existaient dans les profondeurs de la terre, et en ont découvert deux.
D’après les datations au carbone 14 effectuées par les scientifiques thaà¯landais, “le plus récent prédécesseur du tsunami de 2004 a eu lieu entre 1300 et 1450″. Avant cela, une vague de cette ampleur aurait touché la région entre “780 et 990″, selon l’étude américaine.
En gros, un tsunami dévastateur a une périodicité de 600-700 ans dans la région. Ce qui pose le problème, maint fois soulevé, de la prévention. Ceux qui ont subi le tsunami de 2004 se rappelleront des signes avant-coureurs et sauront agir en conséquence. Mais comment ces “souvenirs” seront transmis aux générations futures, et en particulier à celles qui habiteront la région dans six ou sept siècles?
Si vous avez un moment, jetez un oeil à cette excellente vidéo de Nature (en anglais) sur le travail de ces deux équipes, pionnières de l’étude des “paléotsunamis”
Illustration : La Grande vague de Kanagawa de Hokusai
Eh non ! En fait, c'est bien un cylindre, mais un cylindre de révolution. Un cylindre quelconque, l'ensemble des droites passant par une courbe donnée et parallèle à un axe donné. En prenant par exemple comme courbe de base un trèfle à 3 feuilles (Un trifolium), on obtient le cylindre suivant :
- Les cônes -Le cône, c'est ce que l'on obtient en faisant tourner autour d'un axe une droite qui coupe cet axe...
Oui, si on parle d'un cône de révolution ! Dans le cas général, on parle de cône pour l'ensemble des droites passant par une courbe et un point donné. Le cône de révolution s'obtient avec un cercle pour courbe de base. En partant d'un trifolium, on obtient le cône suivant :
(Bon, évidement, j'ai un peu dévié de mon sujet initial : emballer un cône de trifolium, ce n'est pas du tout évident !)- La surface de Mà¶bius -Prenez une bande de papier, puis collez une extrémité à une autre en lui faisant faire un demi-tour : vous obtenez un ruban de Mà¶bius. En prolongeant un ruban de Mà¶bius, on trouve la surface de Mà¶bius (C'est que que l'on obtiendrait si, au lieu de prendre un ruban, on prendrait la feuille toute entière, ce qui n'est pas faisable dans la pratique, puisque la feuille devrait s'auto traverser)
Surfaces régléesToutes ces surfaces développables ont un point commun : ce sont des surfaces réglées ! Une surface est réglée quand, par n'importe quel point, passe une droite. On peut aussi dire qu'une surface est réglée quand elle est engendrée par une droite qui bouge.Pour le cône, par exemple : en prenant n'importe quel point sur le cone, la droite passant par ce point et le sommet sera contenue dans le cône (par définition du cône). Le cône est bien une surface réglée. De même pour le cylindre ou la surface de Mà¶bius (qui, par leur définition, sont générées par une droite).Toutes les surface développables sont réglées (Car on les obtient en déformant une feuille de papier - évidement réglée - sans faire de pli), mais les surfaces réglées sont elles toutes développable ?Evidemment, la réponse est non (Parce que, sinon, il n'y aurait pas lieu de donner deux noms différents), mais pour s'en convaincre, le mieux est de faire une petite expérience !- L'hyperboloà¯de - Prenez deux cercles de carton, que vous percez de trous sur le pourtour régulièrement espacés. A l'aide de fil, cousez les deux disques. En le tirant, vous devriez obtenir le squelette d'un cylindre de révolution. (a) Les fils étant tendus, le cylindre est bien une surface réglé. En tournant les disques de carton, vous devriez obtenir un cône de révolution (c), et entre les deux, vous aurez une hyperboloà¯de (b) ! L'hyperboloà¯de (à une nappe, il existe une variante en deux morceaux) est une surface réglée (l'expérience le prouve), mais n'est pas développable (Vous pouvez toujours tenter de l'emballer sans plis...) !
La surface obtenue, l'hyperboloà¯de, se retrouve dans l'architecture, notamment dans les cheminées de centrales ou dans les châteaux d'eau :
- Paraboloà¯de hyperbolique -L'autre exemple le plus simple de surface réglée est l'hyperboloà¯de hyperbolique - Ou plus simplement, "selle de cheval", qui est la forme de la chips :
Tout ça pour dire aux enfants que, si vous aimez vraiment le père noà«l, demandez-lui seulement des bouquins de philosophies, c'est beaucoup plus pratique à emballer...On a trop tendance à rapporter l’évolution au simple phénomène de sélection naturelle, à tel point qu’on tombe souvent dans une dérive sélectionniste importante. Tout ce qu’on observe est interprété en termes d’avantages sélectifs : si vous êtes meilleurs que les autres, vous vous imposez.
En terme de variants d’un gène, ça se traduit par si vous conférez une fitness relative supérieure aux autres allèles, vous vous fixez
. Parce que la sélection agit.
Seulement ce n’est pas aussi simple, et même si la sélection joue, elle n’est pas le seul mécanisme. Traditionnellement, on considère quatre grands mécanismes par lesquels l’évolution se fait : mutation (qui génère la diversité), sélection (qui travaille avec cette diversité), mutation (qui apporte aussi de la diversité, créée des hybrides, etc), et dérive.
La dérive est un phénomène qui va brouiller un peu les cartes. En effet, ce qu’on appelle dérive génétique n’est jamais qu’un échantillonnage, à chaque période de reproduction, des allèles présents dans une population.
Imaginons une population dans laquelle on a quatre allèles (quatre variants d’un gène), que l’on nommera sobrement a, c, t, et g, avec chacun des fréquences relatives dans la population de départ. Disons, pour simplifier, qu’ils sont équiprobable.
Le phénomène de reproduction consiste à tirer, de manière aléatoire ou presque, des allèles dans la population, pour en recréer une nouvelle. Dans un billet précédent, j’avais modélisé le fait que, même quand les probabilités de transmission de ces allèles sont parfaitement équiprobables, on finissait par avoir fixation d’un d’entre eux, qui dominait la population (et on avait même poussé la simulation jusqu’à déterminer qu’il fallait environ 2N pas de temps pour y parvenir, ou N est la taille de la population de départ).
Si les allèles se transmettent “autant”, c’est à dire avec la même probabilité, on considère que le marqueur est “neutre”, c’est à dire non soumis à sélection (si ce n’était pas le cas, un allèle serait favorisé, et se transmettrait “mieux” que les autres).
Ce que nous allons modéliser ici est justement le fait qu’un allèle soit “meilleur” dans la compétition que ses petits camarades. Autrement dit, la chance qu’il a de se transmettre est plus grande que les autres.
C’est le moment ou vous vous dites qu’il n’y a probablement rien à modéliser, puisque si cet allèle se transmet mieux, alors il sera fixé plus ou moins rapidement, et basta. Oui mais voilà , si c’était aussi simple, ça se saurait.
Pour faire simple, j’ai repris le modèle utilisé dans le billet précédemment cité, en modifiant simplement le fait que chaque allèle se transmette de manière différente. Soit p cette probabilité de transmission, on notera (pour faire croire en utilisant fourbement les mathématiques qu’on fait des choses compliquées) :
et
Ce qui signifie que la probabilité de se transmettre sachant qu’on est a est de p, et que la probabilité q de se transmettre si on n’est pas a est d’un tiers de 1-p. On peut vérifier que p+3q=1 d’une part, et d’autre part que p>q si p>1/4.
Autrement dit, pour toute valeur de p supérieure à 0.25, notre allèle a sera avantagé, et il le sera d’autant plus que p-q est grand. En fait, si p est égal à 1, il ne faudra qu’une génération pour n’avoir que des allèles a dans la population.
Ce cadre étant posé, on va pouvoir commencer à se pencher sur les détails de la simulation. Il faut garder en tête qu’on travaille sur des événements d’échantillonnages aléatoires : les mêmes histoires avec lesquelles on vous a bourré le mou au lycée, de boules rouges et bleues dans un sac, avec ou sans remise.
Autrement dit, la taille de notre échantillon n’est pas un élément négligeable. Pour bien faire les choses, on va commencer avec une population de grande taille (pas grande au sens ou en l’entend en génétique des populations, mais je n’ai pas envie d’investir trop de temps de calcul), soit un n d’environ 1000 individus. Pour bien faire, on va comparer deux situations : N(a) = 1 et F(a) = 0.25, soit un seul mutant a dans le premier cas, et l’équiprobabilité des allèles dans le second cas.
Pour vous donner une idée de ce que ça représente chez l’humain, le premier cas (fréquence de 1/1000) revient à ce qu’une mutation apparaisse simultanément chez environ 6 millions de personnes.
Point non négligeable, on considère que la taille de notre population est fixée (sinon il faudrait faire des calculs légèrement plus complexes, avec à la fois des effectifs et des gènes, et des termes de fitness, et de belles équations pas forcément compliquées, mais ça n’apporte pas grand chose de plus en terme de compréhension ” ça peut en revanche changer les résultats pour les mutants à faible fréquence, mais ce sera l’objet d’un prochain billet).
Notre grande question du jour est la suivante : est-ce toujours le meilleur qui gagne? Si oui, à l’issue de chaque simulation, on s’attend à observer à avec une fréquence de 1.
Pour commencer soft, nous fixerons p à 0.3, soit un avantage pas tellement conséquent (a gagne 5% de chances d’être transmis). Vous avez ci-dessous deux résultats de cette simulation (par défaut, j’ai mis l’allèle avantagé en rouge, et la diversité totale en vert) :
Comme vous pouvez le voir, dans le premier cas, la sélection fait son oeuvre, et notre allèle a culmine rapidement à une fréquence de 1. Dans le second en revanche, on observe que cet allèle est éliminé dès le départ, et que c’est un allèle non optimum qui finira par se fixer dans la population.
Et d’ailleurs, plus la population est de petite taille, plus il est facile de fixer un allèle très mauvais (avec une valeur sélective de 0.1 dans l’exemple suivant) :
Pour conclure, on voit que si la sélection est importante, il ne faut pas négliger le fait que la dérive joue aussi un grand rôle, et que ce rôle est d’autant plus grand que la population est faible (on en fera une représentation plus graphique dans un prochain billet).
Note : Billet pas poussé aussi loin que voulu pour cause de revanche du monde microbien/viral (angine, bronchite, et début de grippe ) sur ma personne, plus à venir sur ce sujet.
Les geeks, mais aussi les amateurs de romans humoristiques, connaissent bien les Annales du Disque-monde, la série de Terry Pratchett qui est best-seller au Royaume-Uni. Terry Pratchett n'a pas spécialement de formation scientfique (il a été publicitaire au début de sa carrière) mais les allusions scientifiques abondent dans ses livres, avec toujours une fraîcheur bienvenue. Exemple dans cet extrait de dialogue tiré du Dernier continent (p. 174 de l'édition Pocket) :
— Pardon ? Est-ce que j'ai bien compris ? Vous êtes un dieu de l'évolution ? fit Cogite.
— Euh… c'est mal ? s'inquiéta le dieu.
— Mais elle s'exerce depuis une éternité, monsieur !
— Ah bon ? Mais j'ai commencé il y a quelques années seulement ! Vous voulez dire que quelqu'un d'autre s'en occupe ?
— Je le crains, monsieur, fit Cogite. On élève des chiens pour la férocité, des chevaux pour la vitesse et… ben, même mon oncle fait des prodiges avec ses noix, monsieur…
— Et tout le monde sait qu'une rivière et un pont, ça s'croise aussi, ahaha, dit Ridculle.
— Ah oui ? fit sérieusement le dieu de l'évolution. J'aurais cru que ça ne donnerait rien d'autre que du bois tout mouillé. Oh la la.
Ridculle et Cogite, ces savants un peu maladroits, sont en fait des mages de l'Université de l'invisible, celle qui établit les règles de fonctionnement de l'étrange Disque-monde (quand elle ne les dérègle pas). Lesquelles lois, a pensé Pratchett, mériteraient un livre à part. Il s'est alors rapproché des fameux scientifiques Ian Stewart et Jack Cohen pour écrire un livre original dans sa forme et son contenu, intitulé La Science du Disque-monde : un chapitre sur deux relate les aventures des mages de l'Université de l'invisible et leur tentative de créer un univers à partir de rien, et un chapitre sur deux approfondit les pistes ainsi évoquées pour nous offrir une meilleure compréhension de l'univers qui est le nôtre.
J'ai mis ce livre sur ma liste de lecture en même temps que celui de Bill Bryson, et ce n'est pas pour rien : tous deux sont des sommes abordables sur l'état des connaissances, et de très bons vademecums de culture scientifique. Mais il y a des différences flagrantes (au-delà de l'omniprésence du Disque-monde, qui risque d'ennuyer les novices de cette oeuvre littéraire) : là où Bill Bryson raffole des petites histoires et des vies épicées des découvertes et scientifiques, Terry Pratchett et ses collaborateurs versent plus dans la philosophie... et l'humour anglais. Ainsi, les deux livres s'ouvrent sur l'origine de l'univers, le big bang et le reste. Mais quand Bill Bryson tente de décrire l'événement colossal que cela représente et la difficulté à en saisir la substance (que signifie exactement un univers en expansion ? "Dans quoi" est-il en expansion ?), nos auteurs dissertent sur ce qu'est un commencement et si l'univers n'est pas un processus plutôt qu'une entité.
Quelques passages de La Science du Disque-monde m'ont spécialement marqué, comme l'excellente présentation du débat sur la nature du notre compréhension du monde (réalisme vs. idéalisme), cette définition de la science comme méthode qui ne cherche pas à construire un ensemble de "faits" connus
mais consiste à poser des interrogations gênantes et à les soumettre à l'épreuve de la réalité, évitant ainsi la propension de l'homme à croire ce qui lui fait du bien
ou cette réflexion sur notre propension à remarquer des coà¯ncidences et à y voir des signes là où il n'y a que biais de "déclaration sélective". On trouve aussi quelques bonnes tranches de logique à l'anglaise :
A première vue, tout oppose mages et scientifiques. Assurément, un groupe de gens bizarrement vêtus, vivant dans leur propre réalité, parlant un lagage spécialisé et dont les déclarations entre régulièrement en contradiction flagrante avec le bon sens n'a strictement rien à voir avec un groupe de gens bizarrement vêtus, vivant dans leur propre réalité, parlant un langage spécialisé et… euh… (p. 11)
Parfois, la meilleure des réponses est une question plus intéressante encore. (p. 15)
On peut regretter par contre au moins une erreur ou imprécision (peut-être due à la traduction), à savoir l'utilisation de la notation °K pour le Kelvin (au lieu de K, comme l'explique bien Benjamin Bradu). Dommage aussi que les auteurs, 140 pages après s'être épanché sur le principe anthropique, écrivent (p. 483) : A de nombreux titres, il est stupéfiant que la vie terrestre ait résisté si longtemps à tout ce que l'univers lui a lancé à la figure.
Au final, le livre de Terry Pratchett et ses acolytes est un un outil pratique grâce à son index et un plaisir de lecture qui ravira encore plus les initiés du Disque-monde (une population quand même relativement large, qui va de Tom Roud à Pénélope Jolicoeur). Et un bon cadeau de Noà«l, même si le livre de Bill Bryson le surpasse selon moi…
“Quand un ancien meurt, c’est une bibliothèque qui brûle” dit un célèbre proverbe africain.
On pourrait rajouter que, lorsque un scientifique meurt, c’est un pan entier de la recherche qui s’effondre.
C’est en tout cas ce qu’ont tenté de démontrer Pierre Azoulay (du MIT) et son équipe. Ils ont étudié l‘influence de la mort de 137 “superstars” scientifiques du domaine des sciences de la vie “ dont Don C. Willey, un chercheur en cristallographie de Harvard retrouvé mort en 2001 “ sur la productivité de ses coauteurs. Ils perdraient “8 à 18%” de leur productivité (calculs basés sur leur “publication output”).
Conclusion des auteurs :“la mort d’une star représente une authentique et irremplaçable perte de capital humain”.
Dans Science Mag, l’économiste Benjamin Jones de l’Université d’Evanston dans l’Illinois (USA) tempère la portée de ces résultats. “Un papier” portant “sur un seul champ de la recherche ne veut pas dire grand chose” regrette-t-il. Mais “c’est exactement le genre de résultat dont on a besoin pour mieux comprendre comment marche la science”.
Leur étude sera prochainement soumise à un comité de lecture, mais un working paper est d’ores et déjà disponible sur le site du National Bureau of Economic Research
Bonjour
Vous vous êtes peut-être déjà demandés comment les allumettes pouvaient s'enflammer ? ou pourquoi l'eau éteignait le feu ? C'est une des questions récentes de mes enfants, alors essayons de faire simple.
Frottements et chaleur
Par frottement, on dégage de la chaleur ! On le conçoit très bien, lorsqu'on se frotte les mains par exemple où la sensation de chaleur est très vite ressentie. Et plus on les frotte intensément, plus on a la sensation de chaud. C'est d'ailleurs ainsi que nos ancêtres ont découvert le feu : par frottement de morceaux de bois les uns sur les autres (et en soufflant aussi pour y apporter de l'oxygène, nécessaire à la combustion).
Source ICI
POurquoi ? la théorie des frottements a beaucoup intéressé les scientifiques pour tenter de les expliquer.
POur faire simple, on peut rappeler ici la théorie cinétique (lié au mouvement) de la chaleur. A l'intérieur d'un corps, quel que soit son état, les atomes sont animés de mouvement (rotation, vibration...) autour de leur position d'équilibre. C'est une énergie désordonnée qui ne donne pas de mouvement d'ensemble mais qui est d'autant plus importante que la température est élevée : plus l'agitation des atomes est grande, plus la température du corps est élevée.
Avec cette théorie, qui s'avère fort juste, on comprend alors aisément, qu'en frottant un corps, on applique une force et on déplace les atomes, on augmente l'énergie cinétique moyenne, ce qui élève la température.
Les allumettes
L'extrémité de l'allumette est recouverte d'un mélange de soufre et phosphore. En frottant l'allumette contre le grattoir, on augmente la température de l'extrémité de l'allumette. Le soufre qu'elle contient s'enflamme spontanément lorsque la température atteint environ 40 °C. Un autre composant de l'allumette est le chlorate de potassium qui sert de comburant (il apporte localement l'oxygène nécessaire à la combustion). Il y a également une fine couche de paraffine qui permet de poursuivre la combustion avant d'enflammer le bois.
Lorsque l'allumette a pris feu, spontanément, on l'incline : en effet, les courants de convection permettent de transporter l'energie thermique vers la partie supérieure du morceau de bois tout ceci afin de poursuivre la combustion.
Et pour l'éteindre ?
On souffle dessus ! Oui mais pour que cela soit suffisant, d'autres produits chimiques ont été ajoutés dans ce petit bout d'allumette. Des inhibiteurs de la réaction.
L'eau et le feu
L'eau éteint le feu pour deux raisons :
- par refroidissement : la vaporisation de l'eau absorbe beaucoup d'énergie, ce qui conduit à un refroidissement des objets en train de brûler. Le feu se propage plus difficilement.
- par étouffement : la vapeur d'eau formée isole physiquement le combustible du comburant en chassant l'air : la combustion s'arrête. C'est le moyen d'action également du sable et de la neige carbonique.
Merci de me lire. Je vous souhaite de bonnes fêtes de fin d'année et on se retrouve en tout début 2009.
POur en savoir plus
http://fr.wikibooks.org/wiki/Tribologie_-_Gen%C3%A8se_des_frottements
http://fr.wikipedia.org/wiki/Faire_du_feu
http://fr.wikipedia.org/wiki/Allumette
http://www.journaldunet.com/science/science-et-nous/comment/07/allumette/allumette.shtml
http://www.journaldunet.com/science/environnement/est-ce-que/05/eau-feu/eau-feu.shtml
