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Inclassables M@thématiqu€s - Page 110

  • Invisibilité au champ magnétique

    Une fructueuse collaboration entre l'Institut d'ingénierie électrique [1] de l'Académie slovaque des sciences (SAV) à Bratislava et l'Université autonome de Barcelone (UAB [2]) a permis la fabrication d'un objet de forme cylindrique dont l'enveloppe comme le contenu sont totalement indétectables aux champs magnétiques extérieurs. L'équipe de chercheurs de l'UAB a élaboré le modèle mathématique permettant de concevoir le dispositif puis a fait appel, pour la partie expérimentale du projet, au laboratoire de mesure électromagnétique de l'Institut d'ingénierie électrique de la SAV.

    Ce cylindre est construit en utilisant un matériau supraconducteur à haute température [4], sous forme de ruban enroulé à l'intérieur, réfrigéré avec de l'azote liquide et recouvert d'une couche de fer, de nickel et de chrome. Cette couche de supraconducteur empêche le champ magnétique extérieur d'atteindre l'intérieur du cylindre mais déforme ses lignes et rend ainsi le cylindre détectable. Pour éviter cette détection, la couche extérieure de ferromagnétique [5], faite de fer, de nickel et de chrome, provoque l'effet opposé. Elle attire les lignes de champ magnétique et compense la distorsion crée par le supraconducteur, sans pour autant permettre aux lignes de champ d'atteindre l'intérieur. L'effet global est un champ magnétique complètement inexistant à l'intérieur du cylindre et absolument aucune distorsion dans le champ magnétique extérieur.


    Fig 1. Le ferromagnétique attire les lignes de champ magnétique (à gauche), le supraconducteur repousse les lignes de champ magnétique (au centre) et l'association des deux rend tout objet à l'intérieur du cylindre magnétiquement indétectable
    Crédits : Institut d'ingénierie électrique de l'Académie slovaque des sciences


    Les dernières recherches sur l'invisibilité avaient été menées en 2006 par des physiciens de l'Imperial College à Londres, sous la direction de M. Pendry, et de l'université britannique Saint Andrews. Ils avaient établi que des matériaux avec des propriétés électromagnétiques configurées de manière adéquate pouvaient guider la lumière autour d'un objet de telle sorte que sa trajectoire d'ensemble ne soit pas perturbée. A une certaine distance, à la fois l'objet et la " cape " seraient invisibles. Cependant, pour que cela fonctionne avec la lumière visible, la permittivité électrique et la perméabilité magnétique du matériau, qui décrivent sa réponse aux champs électriques et magnétiques, auraient besoin de varier significativement tout au long de la " cape ". C'est en 2008 que la " cape " d'invisibilité aux champs magnétiques statiques a vu le jour, toujours à l'Imperial College. Il suffisait alors de faire varier la perméabilité magnétique sans avoir à modifier la permittivité électrique mais cette perméabilité devait être anisotrope, c'est-à-dire prendre des valeurs différentes suivant les directions. Le dispositif mis en place par les équipes espagnoles et slovaques est plus simple, la perméabilité est ici isotrope.

    Les résultats de ce projet de recherche ouvrent la voie à de possibles applications médicales. En effet, le dispositif est simple à mettre en oeuvre, ne nécessite que des matériaux prêts à l'usage et coûterait aux environs de mille euros. Dans le futur, il pourrait servir par exemple à la protection des stimulateurs cardiaques contre les champs magnétiques puissants pour les patients ayant à subir une IRM (Imagerie par résonance magnétique). D'après M. Gömöry, directeur de l'équipe slovaque, ces résultats amélioreront également la compréhension de l'influence des champs électromagnétiques sur notre vie. Ainsi, si l'on décide un jour de se débarrasser du nuage électromagnétique qui nous entoure, cette " cape " pourrait agir comme un bouclier.


    Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69822.htm

  • Le Yi-King confronté aux mathématiques

    livre_l_453.jpgJ'ai découvert le Yi-King, par hasard il y a plus de 15 ans, dans une médiathèque. Cet étrange et imposant livre à la couleur bien particulière m'est apparu commme une évidence (à lire). Je n'en ai jamais été déçu et il habite toujours mes pensées, non pas dans sa dimension divinatoire à laquelle je n'ai jamais adhéré, mais plutôt dans ses aspects philosophiques, les évènements ne faisant que confirmer la puissance de la pensée du changement. 

    L'article qui suit, présente un protocole réalisé par l'observatoire zététique en vue d'infirmer ou de confirmer le fait que le Yi-king présente un caractère divinatoire. Il a été écrit par Nicolas Vivant. Il m'a donné l'autorisation de le reproduire ici à l'identique mais n'hésitez pas à consulter l'original

     

     

     

     

     

    Introduction

    Selon Wikipédia, « le Yi King (aussi appelé Yi Jing) est un manuel chinois dont le titre peut se traduire par « Classique des changements » ou « Traité canonique des mutations ». Il s'agit d'un système de signes binaires utilisé pour faire des divinations. Son élaboration date du premier millénaire avant l'ère chrétienne (...). Il occupe une place fondamentale dans l'histoire de la pensée chinoise et peut être considéré comme un traité unique en son genre dont la finalité est de décrire les états du monde et leurs évolutions. Il est le premier des cinq classiques et donc considéré comme le plus ancien texte chinois ». Anaël Assier étudie et pratique le Yi King depuis 16 ans. Il est l'auteur du livre « Yi King, traité des vases communicants : Une pratique pour vivre au cœur des coïncidences ».

    Schématiquement, le Yi King repose sur des tirages réalisés par des moyens qui peuvent être variables (pièces, bâtonnets) et qui donnent un hexagramme. Dans le livre traditionnel chinois, 64 hexagrammes principaux ayant chacun 64 variations possibles, soit un total de 4096 combinaisons, sont décrits. Chacune de ces figures fait l'objet d'une description établie une bonne fois pour toute. Le praticien pose une question, réalise un (ou plusieurs) tirage(s) et propose une stratégie à mettre en œuvre en fonction de son interprétation de la description proposée dans le livre.

    Sur invitation de l'Observatoire zététique et en collaboration avec celui-ci, Monsieur Assier a accepté de mettre en place un protocole expérimental autour du Yi King. Le point que nous aimerions observer à travers cette étude, est : « Dans quelle mesure, entre deux options, le Yi King permet-il de choisir la meilleure avec une probabilité supérieure à ce que pourrait donner un choix au hasard ».


    ÉLABORATION DU PROTOCOLE, PRÉPARATION


    Principe de l'expérience

    Deux équipes indépendantes sont formées. Le praticien, entouré de son équipe, réalise 10 tirages selon les règles du Yi King. Ces tirages doivent permettre de deviner si 10 lancers de dé réalisés par une autre équipe vont donner, pour chaque lancer, un chiffre pair ou impair. Selon M. Assier, il peut arriver que le Yi King donne un résultat indéterminé ou équilibré. Dans ce cas, le lancer correspondant ne sera pas pris en compte lors du dépouillement des résultats. Le nombre total d'essais n'est pas déterminé à l'avance. Néanmoins, pour obtenir une puissance statistique suffisante, nous nous mettons d'accord pour qu'un minimum de 30 essais valides soient réalisés.

    Information sur le protocole

    Avant de débuter l'expérience, les détails du protocole sont communiqués aux participants. On se met également d'accord sur l'analyse statistique des résultats futurs (que considèrera-t-on comme un échec, une réussite ?), et sur la façon dont les conclusions seront formulées en fonction du résultat de l'expérience.

    Double aveugle et tirage aléatoire : 2 équipes sont choisies par le praticien

    Équipe « Yi King » : elle est constituée du praticien et de deux assesseurs qui notent, chacun sur une feuille, ce que celui-ci leur indique. Au moins un représentant de l'Observatoire zététique doit en faire partie.

    Équipe « Dé » : composée de 3 personnes au moins, elle procède aux lancers de dés. Au moins un représentant du praticien et un membre de l'Observatoire zététique doivent en faire partie.

    Ces 2 équipes n'ont pas de contact pendant le déroulement de l'expérience. Un signal sonore normalisé permet aux équipes de se synchroniser à chaque essai.

    Normalisation des essais, contrôles

    Les lancers de dés sont réalisés dans un récipient opaque et fermé qui est secoué au moins 5 fois. On pose ensuite le récipient, on l'ouvre et note si le chiffre indiqué est pair ou impair. Le signal sonore, seul élément d'information échangé entre les équipes, permet de se synchroniser. Il est généré à partir de deux talkies-walkies qui disposent d'une fonction de type « bip ».

    Test blanc

    Chaque expérience réalisée par l'Observatoire zététique est précédée d'un test blanc : plusieurs essais sont réalisés, sans aveugle ; Avant le début de l'expérience, M. Assier réalise quelques tirages de Yi King et l'équipe « dé » procède aux lancers correspondants. Si, lors du test blanc, le sujet émet un doute sur les conditions expérimentales ou s'il considère que les conditions ne sont pas réunies pour que la performance soit optimale, l'expérience est annulée.

    Interruption d'une série d'essais

    À tout moment, une des deux équipes peut demander une interruption, temporaire ou définitive, de l'expérience. Pour ce faire, elle place les données de l'expérience en cours dans une enveloppe cachetée sur laquelle le nom de l'équipe, la date et l'heure sont inscrites, puis prévient l'autre équipe par l'émission de 3 signaux sonores d'affilée. L'autre équipe protège ses données de la même façon puis informe l'équipe à l'origine de la demande par 3 signaux sonores. Les équipes se rejoignent et placent les enveloppes dans une caisse métallique fermée à clé. Jusqu'au dépouillement des résultats, la caisse restera en possession de l'Observatoire zététique, le praticien disposant des clés.

    Si une nouvelle série d'essais est décidée, elle est organisée comme une nouvelle expérience et s'interrompt selon les mêmes modalités.

    Fin de l'expérience

    Elle est décidée d'un commun accord entre les deux équipes. Elle ne peut intervenir qu'après la réalisation d'un minimum de 30 essais validés. Si moins de 30 essais sont validés, l'expérience est annulée.


    DÉROULEMENT DE L’EXPÉRIENCE


    Les équipes « Yi King » et « Dé » se saisissent de leur matériel et s'isolent dans deux pièces séparées.

    Étape 1

    10 tirages de Yi King sont réalisés. Pour chacun d'entre eux, M. Assier indique s'il pense que le dé va donner un chiffre pair, impair ou s'il ne peut pas se prononcer. Sur leur feuille, chacun des assesseurs note « P » pour un chiffre pair, « I » pour un chiffre impair et « N » pour un tirage indéterminé. Un de deux assesseurs indique ensuite, par un signal sonore, que les 10 tirages sont terminés.

    Étape 2

    L'équipe « Dé » procède aux 10 lancers. Un des membres de l'équipe lance le dé, les deux autres notent le résultat obtenu. Pour chaque lancer, « pair » est noté « P » et « impair » est noté « I ». A l'issue des 10 lancers, un des membres indique à l'équipe « Yi King », par un signal sonore, que les 10 tirages suivants peuvent être réalisés.

    Les étapes 1 et 2 sont répétées jusqu'à la fin de la série.


    DÉPOUILLEMENT DES RÉSULTATS, PUBLICATION


    L'ouverture de la mallette, puis des enveloppes scellées qu'elle contient, a lieu en présence de tous les participants.

    Vérification des données

    On vérifie que les données sont cohérentes dans chaque équipe (les deux assesseurs ont-ils bien notés les mêmes choses ? les 2 membres de l'équipe « Dé » ont-ils bien indiqué les mêmes résultats pour chaque lancer ?).
    On élimine tous les essais pour lesquels l'équipe « Yi King » a indiqué « N » (tirage ne permettant pas au praticien de se prononcer).
    On compare le résultat des tirages de Yi King aux résultats des lancers de dé.

    Analyse des résultats

    L'Observatoire zététique a décidé d'utiliser un test statistique basé sur la loi binomiale, bilatéral avec un seuil de 1%[1]. En fonction du  nombre d'essais effectués, on détermine alors une fourchette de scores conformes au hasard (les calculs sont effectués grâce à l'outil « prOZstat » disponible à l'adressehttp://zetetique.fr/stats).

    Un tableau représentant le résultat de ce calcul pour des séries représentant, en tout, 30 à 100 essais est remis au sujet avant le début de l'expérience, pour validation.

    Conclusion et publication des résultats

    L'Observatoire zététique s'engage à publier le résultat de l'expérience, qu'il soit positif ou négatif.
    Si le résultat de l'expérience est positif, l'Observatoire zététique indiquera que l'hypothèse semble validée et appellera à l'analyse et à la reproduction de l'expérience par une équipe indépendante.
    Si le résultat de l'expérience est négatif, l'Observatoire zététique fera le constat que dans les conditions expérimentales qui étaient les nôtres, l'hypothèse de départ n'aura pas pu être vérifiée.

    Anonymat

    Les participants de l'expérience peuvent faire à tout moment, y compris après la publication des résultats de l'expérience, le choix d'être anonymisés dans les différents documents publiés par l'Observatoire zététique. Le praticien s'engage à faire de même pour toute information qu'il serait susceptible de publier dans le cadre de ce travail.


    EXPÉRIENCE DU 26 MARS 2012


    L'expérience s'est déroulée à Grenoble le lundi 26 mars 2012 à partir de 20h.

    L'équipe « Yi King » était constituée de 5 personnes, dont 4 membres de l'Observatoire zététique. L'équipe « Dé » était constituée de 4 personnes : 1 témoin de M. Assier et 4 membres de l'association. Aucune brèche dans le protocole n'a été relevée.

    150 essais ont été réalisés en 3 heures. Parmi ces essais, et conformément au protocole négocié avec M. Assier, 50 ont été infructueux (résultat du tirage Yi King ne permettant pas au sujet de se prononcer) et n'ont pas été pris en compte dans le calcul des résultats.

    Nombre d'essais validés : 100

    Pour 100 essais, et avec une marge d'erreur de 1%, les statistiques prévoient qu'un nombre minimum de 64 essais doivent être réussis pour considérer que ce test est un succès. Le nombre d'essais réussis s'élevant à 57, nous devons conclure à l'échec de l'expérience.


     

     

    Conclusion

    Dans les conditions expérimentales qui étaient les nôtres, il n'a pas été possible de valider que le Yi King permet, entre deux options, de choisir la meilleure avec une probabilité supérieure à ce que pourrait donner un choix au hasard.

    M. Assier a fait preuve, lors de la réalisation de cette expérience, d'une motivation et d'une ténacité qui forcent le respect. Chaque essai correspondant à 6 lancers de pièces, il a du réaliser plus de 900 lancers pendant plus de 3 heures, sans se départir de sa bonne humeur ni de son sérieux. Nous le remercions vivement pour cela. Les membres de l'Observatoire zététique ont pris beaucoup de plaisir à réaliser ce travail commun et espèrent qu'il pourra être utile à d'autres praticiens et expérimentateurs.

     

     

    Notes

    [1] En statistiques, la loi binomiale permet de déterminer à partir de quel résultat on devra considérer celui-ci comme étant meilleur que le hasard. Le "seuil de 1%" choisi signifie que pour être un succès, l'expérience devra aboutir à un résultat qui a moins de 1% de chances de se produire. Enfin, ce test "bilatéral" implique qu'un résultat anormalement mauvais sera également pris en compte. L'Observatoire zététique a développé un outil, PrOZStats, qui permet de calculer automatiquement les seuils de réussite en fonction de ces critères et du nombre d'essais pris en compte

    Nota : M. Assier a rendu compte de cette expérience sur son blog : 
    - Yi King et Zététique. Une expérience - finalement - possible)

    - Yi King et Zététique. A vous de jouer !!!

    Logo PDF Attention : cette version du rapport expérimental sur le Yi King n'est pas complète. Pour tous les détails, annexes, graphiques, etc. voir la version PDF de ce document.

     

  • La trisection du carré de Christian Blanvillain

    Le problème se pose simplement et ne nécessite que des accessoires élémentaires:


    Un carré de papier

    Une paire de ciseaux

    Un crayon

    Une règle

    Un compas

    La question est de savoir si à l'aide de ces seuls instruments, il est possible de découper un carré en portions... permettant, en les recomposant, de former 3 carrés de plus petites dimensions.

    En remplaçant le 3 par un 4 ou un 2, des réponses au problème posé sont quasi immédiates:

    Pour recomposer un carré en 2 carrés, il suffit de faire apparaitre le carré central en reliant les milieux de ses cotés, et les quatre triangles rectangles externes  se réorganisent en un second carré de mêmes dimensions.

    Le problème de la trisection est nettement plus ardu mais pas impossible, contrairement à celui de la quadrature du cercle, par exemple.

    Le problème a été traité par Abu'l Wafa (940,998) pour répondre aux besoins du zellige. Les artisans de l'époque utilisaient des techniques de découpe. Celles-ci étaient très efficaces mais pas exactes d'un point de vue mathématique. Abu'l Wafa proposa une solution exacte  avec un morcellement du carré initial en 9 morceaux.

     

    abul wafa,trisection, carré

     

    trisection, carré



    La construction est détaillée dans cet article (lire les commentaires pour la référence du problème inverse et historique).

    Cette figure est à mettre en relation avec le motif suivant présent à la mosquée d'Ispahan en Iran:

     

    ispahan,isfahan,carré, trisection

     

    Ce qui est intéressant avec la trisection d'Abu'l Wafa c'est qu'il s'agit d'un cas particulier de découpage de carré que l'on peut généraliser, en apportant en passant une démonstration originale du théorème de Pythagore. C'est ce qu'a montré Henry Perigal. Il a démontré que quelque soit la dimension du carré central, que l'on placera à l'extérieur de l'un des cotés droits du triangle rectangle, il est possible de réaliser le découpage d'un carré dont le coté est l'hypothénuse, en reconstituant le deuxième carré adossé à l'angle droit. Il fut tellement heureux de cette découverte qu'il la fit inscrire sur sa tombe.


     


     

     

     

     


    Perigal résolut aussi le problème de la trisection du carré comme le montre l'animation suivante à partir du problème inverse: Comment former un carré à partir de trois carrés identiques?



     
    Le problème de la trisection du carré fit bien d'autres adeptes qui construirent des solutions toutes plus originales les unes que les autres. Lucas, Yoshigahara et Frederickson s'y collerent.

    En fait le découpage du carré en des carrés plus petits relève presque de l'art. Il est possible de se fixer des contraintes de plus en plus fortes:

    minimisation du nombre de pièces
    pièces de même aire
    généralisation de la technique

    C'est le résultat auquel est parvenu Christian Blanvillain aidé de Janos Pach. Leur solution comporte 6 pièces de même aire et donne une infinité d'autres possibilités par glissement.

    Le début du raisonnement de C. Blanvillain et J. Pach démarre sur une solution fausse utilisée par les artisans avant Abu'l Wafa.

    wrong.png

     

    L'erreur commise est d'environ 1,7%, ce qui justifie pleinement son utilisation par les artisans du Xème siècle.

    L'idée est de rompre la parfaite symétrie de la bande centrale, de la décaler, de faire glisser le carré central et d'utiliser une symétrie centrale:Capture.jpg

     

    Capture.jpg

    Capture.jpg

     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
    Tous les points utiles au tracé s'obtiennent à la règle et au compas.
     

    blanvillain

     

    La recomposition des 3 carrés se fait de la façon suivante:

     

    Fig16.jpg

     

    L'historique de la trisection du carré et les explications de celle de Christian Blanvillain sont détaillées dans un article qu'il a déposé sur Arxiv.

    Images sauf gif animé: C. Blanvillain
    Animation gif: O. Leguay et fichier original ICI

     

  • Embarquement des animations Wolfram sur un blog

    Wolfram permet dorénavant d'embarquer les animations du Wolfram Demonstration Project sur un blog, un site ou tout autre support numérique. Il suffit pour le lecteur d'installer gratuitement le player pour les visualiser.

     

     
  • L'encyclopédie des pavages

    Les objectifs de la base de données tilingsearch sont:

    D'offrir une collection complète de motifs géométriques et de pavages du plan

    De déterminer un motif à l'aide de ses propriétés géométriques

    D'offrir les explications pour chaque motif


    Il est possible de parcourir cette base de données de plusieurs façons:

    Aléatoirement

    Par un arbre de choix des propriétés géométriques

    Par un questionnaire simple ou plus approfondi

    pavage, encyclopédie, base de données

    Source: UREM