Québec science, 1 janvier 1991, Avril

r\ LES OCEANOGRAPHES POURRONMLS SAUVEGARDER LE FLEUVE ?DES ARCHIVES SOUS NOS PIEDS LES EXPLORATEURS jDU CHAOS 4 L'UNIVERS COMME LABORATOIRE UN SAFARI-ORCHIDÉE DANS U VILLE ' .1 OLirner de 2e classe, enregistrement nG 1052.Port payé à Québec.250.Sillery.Québec.Canada G1T 2R1 Jeux scientifiaues Caosela par le Dr Clifford Swartz Apprenez, en vous amusant, les principes scientifiques à la base de la physique: forces, électricité, théorie de Newton, etc.Chaque modèle est accompagné d'un manuel scientifique.! X j / Manipulez piles, moteurs, engrena^, / i roues; observez comment se transforme l’éner; Dès que vous aurez construit tous les modèles, vous serez en mesure d’inventer les vôtres.Vous pouvez créer tout ce que vous voulez, depuis un pulsomètre la i à cinq capsules jusqu’à un super robot mesurant deux mètres et composé de 150 capsules.Les composantes de chaque coffret sont interchangeab.1.COFFRET PRÉ-SCOLAIRE-N" 75 Âge: 4+ (Français) 18.95 $ (21.89 $ taxes incluses) L'ensemble de construction de base qui permet de créer 10 jouets rotatifs avec 20 pièces.2.COFFRET DE BASE-N° 175 Âge : 5+ (Français) 24.95 $ (28.83 $ taxes incluses) Construisez 5 modèles motorisés avec les 29 pièces de cet ensemble qui enseigne 4 leçons de science.3.COFFRET DÉBUTANT-N° 200 Âge : 7+ (Français) 34.95 $ (4038 $ taxes incluses) Apprenez 6 concepts scientifiques avec ces lOmodèlesàconstruire.4.AMPHIBAN - N° 120 Age : J + (Anglais seulement) 39.95 $ (46.16 $ taxes incluses) Cet ensemble contient 9 pièces, deux hydro-roues et un moteur à deux vitesses qui lui permet de se déplacer sur terre et dans l'eau.5.6.7.COFFRET DEBUTANT-N° 250 Âge : 7+ (Français) 44.95 $ (51.94 $ taxes incluses) 20 modèles à réaliser qui font découvrir 7 concepts tel l'électricité, les engrenages et le mécanisme d'entraînement.COFFRET INTERMÉDIAIRE - N° 400 Âge : 7+ (Français) 49.95 $ (57.72 S taxes incluses) Un ensemble de 22 modèles motorisés basés sur 9 principes scientifiques.INVENTOR SET -N°450 Âge : 7+ (Anglais seulement) 79.95 $ (9239 $ taxes incluses) Un ensemble qui permet de réaliser 30 modèles motorisés pour découvrir les mécanismes d'entraînement, de friction et d'accélération.COFFRET SUPRA-N° 500 Âge : 7+ (Français) 79,95 $ (9239 $ taxes incluses) Découvrez des concepts tels l'électricité et l'énergie avec cet ensemble permettant de construire 39 modèles.9.COFFRET MAJOR-N° 700 Âge : 7+ (Français) 99.95 $( 115 JO $ taxes incluses) L'ensemble idéal pour comprendre des notions comme le vide, ou la compression grâce à la construction de 56 modèles motorisés.10.COFFRET EXPERT-N° 1000 Âge : 7+ (Français)) 124.95 $ (14439 $ tases incluses) Cet ensemble de luxe permet de réaliser 100 modèles motorisés terre-mer.11.COMPUTER PROGRAM-N02000 Âge : 9+ (Anglais seulement) 150.00 $ (17334$ taxes incluses) Programme de 94 instructions et 17 fonctions incluant le son et la lumière.12.REMOTE CONTROL-N° 5000 Âge : 9+ (Anglais seulement) 210.00 $ (242.67 $ laces incluses) Un système infonnatisé avec commande à distance pour 94 instructions et 17 fonctions incluant le son et la lumière.UNIQUE • Toute la famille prendra plaisir à apprendre ensemble • NOUVEAU I ')lume 29, numéro 8 SOMMAIRE AVRIL 1991 ARTICLES 16 24 Rimouski : une ville scrutant le fleuve Les bélugas l'ont montré, les Grands Lacs et le Saint-Laurent sont pollués.Mais qu’en est-il de l’estuaire ?La chaîne alimentaire y est-elle aussi menacée ?Par Claire Chabot L’Univers comme laboratoire Son microscope est un télescope, les atomes qu’il observe sont des étoiles, les molécules, des galaxies, mais !'astrophysicien, lui, demeure un scientifique.Par Yvon Larose d 28 Découvrir l’archéologie près de Montréal À la fois site archéologique et site touristique, la Pointe-du-Buisson fut aussi, pendant des millénaires, le lieu de résidence d’été de nombreux Iroquoiens.Par Gérald Baril 36 Les explorateurs du chaos Une nouvelle forme de mathématique pourrait devenir facteur d’intégration des sciences humaines et des arts, pour une vision encore plus universelle.Par Pierre Sormany 41 Un safari-orchidée dans la cité Un voyage autour du monde, à bord de formes, de couleurs et de parfums qui sont un ravissement constant, telles sont les orchidées du Jardin botanique.Par Eve-Lucie Bourque ; * -i i S Page 16 Page 24 Page 28 ne.r-ÀO*1 riÊÊh, '""J J CHRONIQUES 7 ACTUALITÉ Par l’Agence Science-Presse Le béton a le vent dans les voiles R-2000 au Japon L'archéologie au diapason de la technologie Petites chutes pour réduire l’érosion La recherche sur le cancer sort du Moyen Age Une prothèse presque naturelle Voir un homme sur la Lune Un braconnier nommé merlu Des sons qui donnent des frissons Une horloge biologique lumineuse U Ontario frappé par un météorite Pour avorter ou pour accoucher La « corde au cou » pour vivre vieux L’homme de Néanderthal : innocent ! Des vaches folles « En un clin d’œil » 44 LA DIMENSION CACHÉE A point ou saignant ?Par Raynald Pepin 5 ENTRE LES LIGNES 47 EN VRAC 49 À LIRE L’automatisation de la société : danger ?2100, récit du prochain siècle Les dessous de la Terrasse à Québec La contamination des aliments Frontières 50 DANS LE PROCHAIN NUMÉRO QUÉBEC SCIENCE, magazine à but non lucratif, est publié 10 fois l’an par les Presses de l’Université du Québec.La direction laisse aux auteurs l’entière responsabilité de leurs textes.Les titres, sous-titres, textes de présentation et rubriques non signés sont attribuables à la rédaction.Tous droits de reproduction, de traduction et d’adaptation réservés.Télex: 051-31623 Dépôt légal : Bibliothèque nationale du Québec Deuxième trimestre 1991,1SSN-0021-6127 Répertorié dans Point de repère et dans l’Index des périodiques canadiens.©Copyright 1991 - QUÉBEC SCIENCE PRESSES DE L’UNIVERSITÉ DU QUÉBEC Page 41 AVRIL 1991 /QUÉBEC SCIENCE 3 LE MAGAZINE QUEBEC SCIENCE offre à ses membres une série d'avantages tous plus intéressants les uns que les autres.Chaque page de votre magazine Québec Science peut vous réserver d'agréables surprises.(Pour devenir membre, voyez à la page 48).Portez ottention à chacune des annonces publicitaires dans votre magazine Québec Science.Chaque fois que vous verrez, dans une annonce, le symbole de Québec Science, reportez-vous au chiffre qui correspond à celui du symbole dans la liste ci-dessous.Vous y découvrirez un avantage financier substantiel que vous retirerez si vous vous procurez ce bien ou ce service auprès de Québec Science ou, selon le cas, directement chez le fournisseur-coopérateur mentionné.SEULS LES MEMBRES-ADHÉRENTS DE QUÉBEC SCIENCE (e\ seulement les personnes physiques) PEUVENT PROFITER DE CES AVANTAGES.En devenant membre de Québec Science, vous recevrez une carte de membre qui deviendra en règle lorsque vous l'aurez signée.Le nom et l'adresse du fournisseur d'un produit vous seront fournis à l'expédition du produit.Ce fournisseur honorera la garantie sur ses produits et effectuera le service après-vente.Nous nous efforçons de choisir des fournisseurs-coopérateurs sérieux et exigeons d'eux un niveau de garantie satisfaisant.Toute commande doit être accompagnée de son paiement intégral.AVANTAGES 1.Bénéficiez d'une remise de 33 % sur le prix, taxes incluses, lorsque vous transmettez votre commande à Québec Science.Valide jusqu'à épuisement des stocks.Transport inclus.2.Bénéficiez d'une remise del 0 % sur le total de lo facture, lorsque vous présentez votre carte de membre en règle de Québec Science chez le ou les fournisseurs mentionnés dans l'annonce.5.Bénéficiez d'une remise de 50 % sur le prix, taxes incluses, lorsque vous tronsmettez votre commande à Québec Science.Valide jusqu'à épuisement des stocks.Transport inclus.6.Bénéficiez des tarifs très avantageux du PLAN ROUGE de Tilden offerts oux membres de Québec Science.Présentez chez le locateur Tilden votre carte de membre en règle de Québec Science oinsi que l'autocollont Tilden que vous remet Québec Science lors de votre adhésion comme membre.7.Bénéficiez d'une remise de 25 % sur le prix, taxes incluses, lorsque vous tronsmettez votre commande à Québec Science.Valide jusqu'à épuisement des stocks.Transport inclus.8.Bénéficiez d'une remise de 40 % sur le prix, taxes incluses, lorsque vous transmettez votre commande à Québec Science.Volide jusqu'à épuisement des stocks.Transport inclus.9.Bénéficiez d'une remise de 20 % sur le prix, taxes incluses, lorsque vous transmettez votre commande à Québec Science.Valide jusqu'à épuisement des stocks.Transport inclus.Bénéficiez d'une remise de 33 % sur le prix, taxes incluses, lorsque vous tronsmettez votre commande à Québec Science.Volide jusqu'à épuisement des stocks.Transport payable sur livraison.10.I- B N D M M N N" DE PRODUIT DESCRIPTION QUANTITE Vous pouvez faire autant de copies que vous désirez de ce bon de commande Vol.29, n° S NOM Voir annonce N°page Taille Couleur PRIX (taxes incluses) Voir page 4 REMISE TRANSPORT (taxes incluses) si indiqué à la page 4 TOTAL A PAYER (taxes incluses) TOTAL après remise ADRESSE Code postal Tél.: (_ N°de membre H MODE DE PAIEMENT ?Chèque ?Mandat postal N° de carte__________________________ Signature____________________________ ?MasterCard ?Visa _________Date d'expiration___________ Date de la commande Expédiez à: QUÉBEC SCIENCE, Case postale 250, Sillery, Québec, GIT 2R1 "5 2.^ ! -2 -5 -a =•= ’ E uo g " 3 a o "ra c: a | o -a oo o a> o ' il a.-c3 -a -nujai enivre vmuabu: fhormo C hj^ro % tel raumkllma • Lumières rouge et jaune : changement de température plutôt à la hausse.Avec un hygromètre et un thermomètre.Prix: 84,50$ (Taxes incluses: 97,64$) MET-1703 MINI-SUN LITE Une lampe de poche à peine plus grosse qu'un stylo, mais que son optique de pointe rend 70 fois plus lumineuse que les lampes de même dimension.Longueur: 14,6 cm ( 5,75 po) Poids: Moins de 56 gr (2 onces) SUN-00] Prix : 12,95$ (Taxes incluses: 14,95$) THERMOMÈTRE ÉLECTRONIQUE SPHYGMOMANOMÈTRE Instrument de mesure standard pour la pression sanguine.MET-0900 • Thermomètre électronique intérieur/extérieur • Possède une mémoire • Enregistre des températures minimales et maximales • Échelle de -40 à +50 Celsius • Câble sonde de 3 mètres Prix : 49,90$ (Taxes incluses: 57,66$) Comprend: • Un manomètre 300 mm • Un brassard gonflable, calibré, de couleur bleu • Une valve automatique • Un étui de cuirette Prix: 39,50$ (Taxes incluses: 45,64$) MED-420 LlfO APPEAU D'OISEAUX AUDUBON (Audubon bird œil) Appareil d'une simplicité inouïe qui imite la plupart des chants d'oiseaux.Dimension: 2 cm x 5,5 cm Prix: 7,95$ (Taxes incluses: 9,18$) LIV-7020 AVRIL 1991 / QUÉBEC SCIENCE 35 LES EXPLORATEURS D par Pierre SORMANY Une nouvelle science est née : la mathématique du chaos.Véritable révolution, au même titre que la relativité et la mécanique quantique, cette approche nouvelle débouche même sur les sciences humaines, voire sur une forme d’art.Dans ce deuxième article sur le chaos, Québec Science explore les domaines d’application de cette nouvelle science, et les découvertes qu’elle aura permises.Les images de cet article, photographiées par Èvc-Lucic Bourque, out été produites au département de physique de l'Université Laval par le professeur Louis /.Dubé et ses collaborateurs, Simon Dubé et Robert Poulin.36 OUÉBECSCIENCE/AVRIL 1991 HAOS » .¦ i y Vers 1890, le mathématicien français Henri Poincaré s’était attaqué à un problème irrésolu depuis plus de deux siècles : le comportement d’une planète gravitant autour de deux soleils.Une application toute « bête » de la loi de la gravitation universelle de Newton, celle qu’on apprend dans les cours de physique du secondaire.ce qui n'empêche pas la planète de ne jamais suivre deux fois la même trajectoire ! Mais en est-il vraiment ainsi ?Ne pourrait-on pas, à la longue, découvrir une certaine répétition du mouvement si on observait cette planète pendant des siècles ?Henri Poincaré élabora de nouveaux outils géométriques pour traiter ce problème et découvrit avec horreur que les figures dessinées par les équations newtoniennes, si simples en apparence, possédaient une « structure fine » infiniment complexe.Plus il analysait en détail un « état physique » donné, plus il découvrait, à l'intérieur, une infinité de trajectoires possibles.Bref, non seulement le mouvement n'était pas périodique, mais pour prévoir exactement, même à court terme, le trajet de la planète autour de ses deux soleils, il aurait fallu connaître sa position initiale avec un nombre infini de décimales ! Ce caractère tout à fait imprédictible de certaines équations physiques pourtant simples, les scientifiques feignirent de l’oublier pendant près d'un siècle.Ils se contentaient d'explorer les « états stables » des systèmes physiques, ceux qui peuvent être correctement décrits par des équations prévisibles (les équations dites « linéaires ») et écartaient le reste comme s'il ne s'agissait que d'exceptions malheureuses ! Ce qu'ils découvrent aujourd'hui, c'est que notre univers est fait de tels systèmes qui.en dehors de ces étroites limites que les ingénieurs ont appris à maîtriser, deviennent fortement sensi- bles aux moindres fluctuations dans les conditions initiales.et par conséquent absolument imprévisibles.Nous vivons dans un univers chaotique, dont la description mathématique est « non linéaire ».Comme Henri Poincaré l'avait fait, au siècle dernier, c’est du côté de la géométrie que les mathématiciens du chaos se tournent aujourd'hui pour explorer ce vaste domaine des comportements imprévisibles.Mais ils disposent d’un outil nouveau : l'ordinateur.En étudiant sur graphique le comportement des variables de tels systèmes chaotiques, ils font apparaître en effet des courbes infiniment complexes, mais aux contours parfaitement définis, courbes qui précisent en quelque sorte les frontières du désordre.Au début des années 70, le mathématicien allemand Floris Takens et le physicien belge David Ruelle donnèrent à ces figures le nom d'« attracteurs étranges ».Or ce qui est fascinant, c’est que l'on retrouve parfois les mêmes figures complexes, les mêmes « attracteurs », dans des systèmes physiques totalement différents.Comme si le désordre répondait à des lois universelles.L'étude de ces lois a donné naissance à une nouvelle science : la mathématique du chaos ! L’ENVERS DU CHAOS Pour certains, il ne s’agit là que d'un nom « gadget ».Juste un truc de marketing pour désigner ce que les mathématiciens et les physiciens appellent depuis longtemps « l’étude des phénomènes non linéaires ».Peut-être.Mais le nouveau nom coïncide aussi avec l'arrivée de l'ordinateur comme outil.Des équations qui, hier encore, apparaissaient comme impossibles à résoudre, peuvent désormais être confiées à la machine.L’ordinateur fournit non pas Ui solution recherchée, mais le déroulement AVRIL 1991 /QUKBHC SCIENCE DOUBLEMENTS DE PÉRIODE ET CONSTANTES DE FEIGENBAUM de toutes les solutions possibles, à l’infini.On peut dès lors étudier, d’un seul regard, pour ainsi dire, le comportement global du système, à défaut d’en prévoir le déroulement précis à court terme.Cette « redécouverte » des phénomènes chaotiques a d’abord pu être reçue comme une mauvaise nouvelle : même des phénomènes bien connus, répondant à des équations simples, pouvaient rapidement devenir désordonnés et échapper à toute prédiction.C’était la mort du vieux rêve déterministe de la physique classique.Mais l’envers de la médaille est plutôt rassurant : il n’est plus nécessaire de rechercher des modèles mathématiques extrêmement sophistiqués, pour interpréter les phénomènes si complexes de notre environnement.Voici un exemple, parmi tant d’autres.William M.Schaffer et Mark Kot, de l’Université de l’Arizona, ont étudié les données historiques concernant les épidémies de rougeole, de rubéole et de varicelle, aux Etats-Unis.Dans ce qui ressemblait à une courbe aléatoire, ils ont reconnu la signature d’un attracteur étrange bien connu, ce qui a permis de remonter à une équation mathématique plutôt simple.Toujours pas de prédiction possible, bien sûr, mais une meilleure compréhension des variables essentielles dans l’évolution des épidémies.À Princeton, Robert May a appliqué le même genre d’analyse aux données épidémiologiques sur le SIDA.Autre exemple, le Dr Leon Glass, de l’Université McGill, et le mathématicien Jacques Bélair, de l’Université de Montréal, ont été les premiers à appliquer l’analyse mathématique du chaos aux phénomènes d’arythmie cardiaque.Le cœur, en effet, peut être considéré comme un oscillateur périodique (comme un pendule, avec son propre rythme) asservi à un stimulateur externe, le cerveau (avec un rythme variable, indépendant).L’interaction entre les deux est mieux décrite par des équations non linéaires que par les modèles mathématiques courants.Au début, en 1981, l’équipe Glass-Bélair croyait que cette approche permettrait un jour de prévoir le passage i-'ÿt’îys Dans un système périodique décrit par une équation linéaire, il peut arriver que le mode d’oscillation initial soit instable.Mais très tôt les irrégularités s’estompent, et le système se stabilise autour de la « période » qui constitue la solution de l’équation.Dans le cas d’équations non linéaires, il existe une zone où la valeur des termes « non linéaires » est si faible que le système se comporte comme s’il était linéaire, avec une solution périodique.Si on augmente la valeur des paramètres, on passe à un état où l’équation possède deux solutions ; le système oscille alors entre ces deux états.Puis on passe à quatre solutions, puis à huit, puis, par doublements successifs, on atteint le chaos.Feigenbaum a démontré que le rapport entre la longueur des branches de ce graphique était une constante mathé- matique égale à 4,669201609.quel que soit le système périodique étudié.Une première constante universelle du chaos.Autre source d’étonnement, on a découvert, à l’intérieur même des valeurs où le système est chaotique, d’étroites « fenêtres » où apparaissent des solutions stables.Si on demande à l’ordinateur de magnifier cette courbe, en analysant toutes les solutions possibles de l’équation, entre deux valeurs extrêmement rapprochées du paramètre, on découvre une reproduction intégrale de la courbe dans son ensemble, et ce, à l’infini.Cela signifie que, même dans un régime chaotique, il existe une infinité de situations où le système pourrait retrouver un comportement régulier.L’ordre est toujours là, quelque part, enfoui dans un océan de chaos.5® fl îlit jJ.f il L'ai su SJ" ‘:!IJ æ