Inclassables Mathématiques 2.0

Trois jours de stage et six heures de train pendant lesquelles j'ai dévoré ce livre. Gilles Dowek a reçu le Grand Prix de Philosophie 2007 décerné par l'Académie Française. Je ne connais pas les autres lauréats mais pour ce qui est de ce livre je pense que la philosophie a vraiment trouvé du grain à moudre pour quelques années dans ces métamorphoses numériques.

Au début du livre, j'étais en territoire connu mais j'ai déjà lu beaucoup de livres sur l'histoire des mathématiques alors j'ai pensé, tiens encore une histoire des maths. C'est vrai pour le tout début du livre mais la première partie est nécessaire à quiconque ne maîtrise par bien ce sujet afin d'introduire la logique des prédicats.

Et puis dès la cinquantième page, je vois apparaître mon copain Kant et ses jugements synthétiques à priori. Alors je commence à me dire que ça va cogner. On pourra d'ailleurs lire le documents suivant : La philosophie des mathématiques de Kant . Quel est le problème?

Kant propose deux types de jugements :

Analytique si une proposition est vraie par définition comme "un triangle à trois cotés".

Synthétique si la propostion est vraie sans que ce soit une définition. Par exemple "La terre a un satellite" . Ce jugement peut être a priori si on peut le concevoir dans la tête ou a poseriori s'il faut une intéraction avec la nature.

Les jugements analytiques semblent quant à eux exclusivement à priori.

Pour Kant le raisonnement se situe dans les jugements synthétiques à priori mais c'est là que ça coince par ce que ce n'est pas aussi simple que ça!

Le "simple", 2+2=4 pose problème. Frege va d'ailleurs montrer que 2+2=4 peut se déduire de la définition des nombres entiers et doit être classé parmi les jugements analytiques et non parmi les jugements synthétiques à priori.

On voit déjà poindre à l'horizon une problématique philosophique centrale concernant les mathématiques, leur constitution et leur évolution. Se constituent-elles au sein d'elles mêmes auquelles cas elles sont analytiques à partir des simples définitions. Relèvent-elles du jugement synthétique à priori ou doivent-elles aller chercher des éléments dans la nature pour se construire.

Il est inutile de vouloir répondre simplement à ces questions qui dépendent de l'évolution des mathématiques elles mêmes dont le pivot central est certainement la thèse de Church des années 30, affirmant l'identité entre la notion de calcul "informatique et la notion "commune " de calcul que nous avons.

En avançant encore un peu dans le livre on voit apparaitre l'idée selon laquelle Démonstration = Algorithme et puisque la thèse de Church nous donne Algorithme = Calcul, on a donc l'identité Démonstration = Calcul. Il devient donc nécessaire de distinguer les notions de démontrable et d'explicatif, ce qui est loin d'être facile pour les mathématiciens. La longueur des démonstrations est aussi abordée, avec par exemple la problèmatique suivante : Peut-on démontrer qu'un problème démontrable possède une démonstration "courte"?

Philosophiquement le sujet est dense!

D'autant qu'à la fin de l'histoire une surprise de taille nous attend avec un retour nécessaire à la nature... Mais je n'en dis pas plus.

Ce qui m'a aussi passioné dans le livre est le traitement du rapport du mathématicien et de la machine, de ce nouvel outil qui lui est maintenant indispensable. L'auteur s'interroge aussi sur le fait que l'ordinateur du mathématicien est le même que celui de Mme Michu, sauf bien sûr si les calculs sont vraiment très très longs et demandent un super-calculateur pour pouvoir être faits  en un temps "raisonnable". Il est intreressant de comprendre quelles est la place de l'ordinateur-machine à coté du mathématicien-humain.

J'ai extrait quelques courtes citations vers la fin du livre qui me semblent assez explicites sur les métamorphoses du calcul qui est le sujet du livre et donc des mathématiques elles-mêmes:

En 1976, les mathématiques sont entrées dans la période instrumentée de leur histoire. Les instruments utilisés par les mathématiciens, ne sont pas des instruments qui prolongent les facultés de nos sens, mais qui prolongent les capacités de notre entendement: notre faculté de raisonner et surtout, de calculer. ( p 182 )

L'utilisation d'instruments commence, de même à changer, les mathématiques. ( p 182 )

La maquette sur laquelle on fait l'essai est donc une machine à résoudre un problème mathématique,[...] (p 188)

L'entrée des mathématiques dans leur ère instrumentée incite donc, non à accorder une confiance excessive dans les instruments utilisés, mais à restreindre prudemment la confiance parfois exagérée, que nous avons en nous-mêmes: nous aussi nous pouvons faire des erreurs. (  p 191 )

Podcast de Gille Dowek sur le livre et sur Canal-Académie

 

Pour compléter :

Des p'tits problèmes de coloriage ( autour du théorème des quatre couleurs)

sont données ICI à :

Gilles Dowek est informaticien, chercheur et professeur à l’École polytechnique. Il a reçu le Grand Prix de Philosophie 2007 de l’Académie française pour les Métamorphoses du calcul, une étonnante histoire des mathématiques, paru aux éditions du Pommier en 2007.

Socle même de la méthode mathématique depuis l’Antiquité grecque, la notion de démonstration s’est profondément transformée depuis le début des années soixante-dix. Plusieurs avancées mathématiques importantes, pas toujours connectées les unes aux autres, remettent ainsi progressivement en cause la prééminence du raisonnement sur le calcul, pour proposer une vision plus équilibrée, dans laquelle l’un et l’autre jouent des rôles complémentaires.

Cette véritable révolution nous amène à repenser le dialogue des mathématiques avec les sciences de la nature. Elle éclaire d’une lumière nouvelle certains concepts philosophiques, comme ceux de jugement analytique et synthétique. Elle nous amène aussi à nous interroger sur les liens entre les mathématiques et l’informatique, et sur la singularité des mathématiques qui est longtemps restée l’unique science à ne pas utiliser d’instruments. Enfin, et c’est certainement le plus prometteur, elle nous laisse entrevoir de nouvelles manières de résoudre des problèmes mathématiques, qui s’affranchissent de certaines limites arbitraires que la technologie du passé a imposé à la taille des démonstrations : les mathématiques sont peut-être en train de partir à la conquête d’espaces jusqu’alors inaccessibles.


Une conférence de 25 mns sur Canal Académie : ICI

Ajout du 05/05/08 :

Le dossier complet de Futura-Sciences " Les métamorphoses du calcul" : ICI
Les cartes blanches "mathématiques" de Futura-Sciences : ICI

Le Prix d'Alembert, créé en 1984 par la Société mathématique de France, récompense des personnalités dont le travail élargit le champ des mathématiques ou dont l'action permet de diffuser la connaissance des mathématiques. Il est associé au prix Anatole Decerf, remis par la fondation Anatole Decerf sous l'égide de la fondation de France.

 

En 2008, Robert Ferréol a été récompensé par le prix Anatole Decerf pour son site Mathcurve, l'encyclopédie des formes mathématiques remarquables. Marie-José Pestel a reçu le prix d'Alembert pour l'ensemble de son action, notamment au sein du CIJM (Comité International des Jeux Mathématiques).

Depuis 1984, les récompenses s'enchainent:

• 1984
  • la Revue « Pour la Science »
• 1986
  • l'Association pour le Développement de l'Enseignement et de la Culture Mathématique
• 1990
  • Michèle Chouchan, pour ses émissions consacrées aux mathématiques sur France Culture
• 1992
  • L'Association Math.en.Jeans, pour son action auprès des jeunes.
  • Ivar Ekeland, pour son livre Au Hasard
• 1994
  • Le Concours de mathématiques « Le Kangourou des mathématiques »
• 1996
  • L'association « EcoutezVoir », pour son action dans le domaine audiovisuel mathématique
  • Barbara Burke Hubbard, pour son livre Ondes et Ondelettes
• 1998
  • Jean-Paul Delahaye, pour ses travaux de vulgarisation mathématique.
• 2000
  • Elisabeth Busser et Gilles Cohen, pour leurs travaux dans des journaux quotidiens ou mensuels.
  • Gilles Dowek, Benoît Rittaud, Jean-Christophe Novelli et Phong Nguyen, pour leurs conférences données dans le cadre du Prix d'Alembert des Lycéens.
• 2002
  • Jean Brette, Mireille Chaleyat-Maurel, Catherine Goldstein, Gérard Tronel, pour leur campagne d'affiches sur les mathématiques dans les transports en commun et le livret d'accompagnement, dans le cadre de l'« Année 2000, Année Mondiale des Mathématiques ».
  • L'Association Fermat-Lomagne.
  • Le prix Anatole Decerf a été attribué à Eric Trouillot pour le Jeu de société Mathador.
• 2004
  • Ex Nihilo, pour une série de six films diffusés en 2003 sur Arte : carré magique, 20 février 2002 (jour palindromique), signe, jonglage, le cœur net et incertitudes.
  • Le prix Anatole Decerf a été attribué à : la Revue Diagonale
• 2006
  • Philippe Boulanger, des éditions Belin et de la revue Pour la Science.
  • Le prix Anatole Decerf a été attribué à : l'association « Centre Sciences » d'Orléans
  • Une mention spéciale a été décernée à Pierre Damphousse (Université de Tours).

Source : Wikipédia

Les lauréats sur le site de la SMF

Sur le site de l'IRMA

Un exemple de nouveauté sur le site Mathcurve, la courbe du Pont-Levis que doit décrire le contrepoids afin que le système soit toujours à l'équilibre.

 

J'ai vraiment apprécié ce numéro 37 des Dossiers de La Recherche intitulé "Le pouvoir des mathématiques". Déjà j'ai bien aimé le petit éditorial, signé par un auteur, à l'égo peu mis en avant, ce qui est tellement rare dans notre monde, et qui s'appelle tout simplement: "La Recherche".

Les mathématiques sont la science de l'exploration en lien avec les autres sciences qui les alimentent.

Pour chacun des articles suivants, j'ai reproduit en italique quelques courts extraits. L'exercice est très personnel. Le mot "algorithme" est très présent dans le magazine, témoignant du rapprochement sans cesse croissant des problématiques théoriques mathématiques et informatiques et l'utilisation de l'ordinateur pour traiter de problèmes complexes.

 

Dates clés
Les grandes étapes de la recherche

En partant de 1900 et des 23 problèmes de Hilbert et en terminant en 2007 avec la description du groupe de Lie E8, 17 dates sont retenues, mélant preuves formelles et aidées de l'ordinateur à partir de 1976.

Entretien avec Jean-Yves Girard
« Prédire la difficulté d'un problème est impossible »

Savoir si un problème est difficile est un problème difficile. Formuler un problème est plus difficile que d'en trouver la solution. La science recherche des questions et accessoirement elle en recherche les réponses.

Philosophie
L'étonnante fécondité des mathématiques par Dominique Lambert

Mathématiques prédictives, rétrodictives, unificatrices, explicatives,  génératives, langage, pensée, significatives, vides, classificatrices, extension des domaines empriques...

Vocabulaire
L'art de bâtir les conjectures par Barry Mazur

Hilbert utilisa en premier ce mot avec son sens moderne. Le renard sait beaucoup de choses. Mais le hérisson connait une grande chose.

Classification
L'arbre de la complexité

Ruptures
Le mathématicien a-t-il besoin d'instruments ? par Gilles Dowek

L'ordinateur prolonge les facultés non pas de nos sens, mais de notre entendement.

Entretien avec Wendelin Werner
« Explorer les frontières et changer d'échelle »

Avec Greg Lawer, de l'université de Duke (puis Cornell et maintenant Chicago) aux Etats-Unis, nous avons compris progressivement les liens entre les interfaces de percolation et les bords browniens.

Complexité
Le plus difficile des problèmes difficiles par Pierre Lescanne et Nicolas Hermann

Les informaticiens et les logiciens ont alors remarqué que certains problèmes fondamentaux possédaient une complexité qui les rendait insurmontables, mais sans pouvoir dire si cette complexité était inhérente aux problèmes ou si elle pouvait être réduite en attaquant le problème autrement.

Cryptographie
Une géométrie pour les codes secrets par Phong Nguyen

En généralisant l'algorithme d'Euclide, Joseph-Louis Lagrange a démontré en 1773 que l'on peut résoudre le problème SVP en dimension 2. Mais le problème SVP devient de plus en plus difficile, au fur et à mesure que la dimension augmente. [...] SVP fait bien partie des problèmes les plus difficiles de l'informatique théorique.

Symétrie
La carte de la 248e dimension par Mathieu Nowak

Une fois ce travail fait, le plus gros outil dans l'histoire de l'étude des symétries sera fin prêt. Ne restera plus qu'à inventer ce à quoi il peut servir.

Démonstration
Comment on est venu à bout de la conjecture de Poincaré par Gérard Besson

La chirurgie peut réparer le traumatisme. Il suffit de sectionner transversalement chaque cylindre à trois dimensions en son milieu.

Nombres premiers
Des suites à l'envi par Benoît Rittaud

Peut-on encore apprendre quelque chose des nombres premiers? Oui.

Épistémologie
Les mathématiques ordonneront-elles le monde ? par Gregory Chaitin

Comprendre c'est comprimer. Les problèmes non résolus deviendront peut-être des axiomes. Des questions fondamentales resteront peut-être à tout jamais insoluble prenant à revers notre puissance de compréhension.

Document
Les irrégularités ont aussi leur modèle par Ian Stewart

Les travaux qui avaient valu un prix à Poincaré comportaient une grave erreur. Loin d'avoir découvert le chaos, comme on l'avait supposé, il avait prétendu prouver que celui-ci ne pouvait se produire. Voir page 34

APPLICATIONS

Le génome, moteur de la bio-informatique par François Rechenmann

Il s'agit de démarches de résolutions de problèmes qui ne garantissent pas l'obtention d'une solution, ni son optimalité, mais qui ont l'avantage d'être plus rapides.

La formule qui permet de naviguer sur les canaux par Jean-Michel Coron, Brigitte d'Andréa-Novel et Georges Bastin

Cette méthode d'analyse et de conception du contrôle des voies navigables a été utilisée notamment pour le réglage des vannes de la Sambre.

Les ordinateurs apprennent à lire par Olivier Baret

D'une façon générale les chèques difficiles à lire pour les ordinateurs le sont aussi pour une personne.

Résoudre des équations pour repérer les avions par Daniel Bouche

La seule solution pour résoudre les cas les plus complexes est de faire appel à l'ordinateur.

Le juste prix des options boursières par Yves Derriennic

Un dollar placé en 1926 en bons américains du Trésor aurait rapporté à son détenteur la somme de 12 $ en 1994. Le mêm investissement en actions, fondé sur l'indice S&P 500, aurait produit 811 $.

LES MATHÉMATIQUES DU XXIe SIÈCLE VUES PAR

Ingrid Daubechies
« Des problèmes issus de l'informatique théorique »

Cette interaction continuelle entre mathématiques et informatique théorique est passionante.

Guy Métivier
« Établir des théories pour la biologie »

Les mathématiques du vivant restent à inventer.

Pierre Cartier
« L'aube d'une révolution collaborative »

Nous sommes dans une phase de transition du même ordre que celle de l'invention de l'imprimerie ou de l'écriture.

Jean-Christophe Yoccoz
« Maîtriser des techniques toujours plus nombreuses »

De même qu'en musique, il faut faire des gammes pour acquérir une maîtrise suffisante qui permette d'oublier la technique et attaquer des morceaux intéressants, il est nécessaire de maîtriser les techniques mathématiques pour aborder les mathématiques intéressantes.

Cédric Villani
« La physique : un moteur des mathématiques »

Personne ne sait expliquer pourquoi l'eau bout quand on la chauffe.