Philosophie de la physique, connaissance scientifique, unité des sciences

Soutenance de thèse : Julie Jebeile

Julie Jebeile soutient sa thèse en philosophie des sciences. Cette thèse, co-dirigée par Anouk Barberousse (Lille 1) et Jacques Dubucs (CNRS, Paris-Sorbonne), s’intitule « Explication et compréhension dans les sciences empiriques. Les modèles scientifiques et le tournant computationnel ». La soutenance se tient le mercredi 11 décembre à 9h30 dans la salle Jean-Baptiste Duroselle en Sorbonne (1, rue Victor Cousin 75005 Paris ; galerie Jean-Baptiste Dumas) et elle sera suivie d’un pot.

Pour information, le jury est composé de la manière suivante :

  • Anouk Barberousse, professeure à l’Université Lille 1
  • Jacques Dubucs, directeur de recherche au CNRS, SND (Paris-Sorbonne)
  • Maximilian Kistler, professeur à l’Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne
  • Margaret Morrison (rapporteur), professeure à l’Université de Toronto
  • François-David Sebbah, professeur à l’Université de Technologie de Compiègne
  • Mauricio Suárez (rapporteur), professeur à l’Université Complutense de Madrid



Comprendre les phénomènes consiste souvent à interroger les modèles mathématiques des systèmes considérés. En particulier, il s’agit d’obtenir par leur intermédiaire des réponses fiables aux questions de type « pourquoi ? ». Nous y réussissons dès lors que les modèles sont acceptables et intelligibles ; c’est l’idée directrice de la thèse. Ce double réquisit est ainsi étudié ; d’abord dans l’analyse des modèles analytiques, puis dans celle des modèles de simulation. Cela a permis dans un premier temps de mettre en lumière le rôle positif des idéalisations dans la compréhension par les modèles analytiques. Puis, dans un second temps, il a été possible d’identifier les conséquences du tournant computationnel. Il demeure en effet un fossé entre le modèle computationnel et ses résultats, à cause, notamment, de l’opacité épistémique des simulations numériques. Or ce fossé semble doublement entraver notre compréhension des phénomènes simulés. En effet, d’une part, certaines difficultés d’ordre épistémologique, qui sont propres à la justification et à l’utilisation des modèles de simulation, contreviennent à leur acceptabilité. D’autre part, puisque la simulation ne peut pas faire l’objet d’une inspection directe, il est difficile pour l’utilisateur de faire la relation entre les résultats de cette simulation et le contenu du modèle ; celui-ci devenant par là-même inintelligible. Néanmoins, les représentations visuelles semblent jouer un rôle fondamental en permettant de surmonter le problème de l’opacité des simulations, et ainsi d’assurer une fonction explicative.

Soutenance de thèse : Vincent Ardourel

Nous avons le plaisir de vous informer que la soutenance de thèse de Vincent Ardourel intitulée "Les théories physiques face au calcul numérique. Enjeux et conséquences de la mécanique discrète" dirigée par Anouk Barberousse (Université de Lille 1) et Jacques Dubucs (CNRS) se tiendra le mardi 10 décembre à 9h à l'École Normale Supérieure, 45 rue d'Ulm, 75005 Paris (DMA, salle W).

Jury :

Guido Bacciagaluppi, Professeur à l'Université d'Aberdeen (rapporteur)
Anouk Barberousse, Professeure à l'Université de Lille 1
Nadine de Courtenay, Maître de conférences à l'Université Paris Diderot
Jacques Dubucs, Directeur de recherche au CNRS
Paul Humphreys, Professeur à l'Université de Virginie (rapporteur)
Hervé Zwirn, Directeur de recherche au CNRS

Résumé :
Avec le développement des ordinateurs, la résolution numérique des équations de la physique est devenue un outil de calcul puissant pour établir des prédictions physiques. Mais le recours au calcul numérique entraîne des changements plus profonds pour les théories physiques. Le but de cette thèse est de montrer que le calcul numérique sur machine conduit à une véritable reformulation des théories physiques. Les lois et les principes fondamentaux formulés à l’aide d’équations différentielles sont reformulés de manière discrète. Pour cela, je me concentre sur le cas d’une théorie physique : la mécanique classique. Je montre que depuis les années 1980 une mécanique discrète a été développée. J’analyse cette approche et j’examine en particulier ce qu’elle nous apprend sur la représentation du temps comme continu dans les théories physiques. 

Dans une première partie, j’examine la résolution numérique sur machine en tant qu’outil pour la prédiction quantitative en physique. Je montre la nécessité pour les scientifiques d’y recourir et je propose une analyse des concepts fondamentaux de ce type de résolution. Dans une deuxième partie, j’examine dans quelle mesure le calcul numérique est un élément constitutif des théories physiques. Je défends la thèse selon laquelle la mécanique discrète est une nouvelle théorie du mouvement classique. Dans une troisième partie, je soutiens une thèse sur la représentation du temps comme continu dans les théories physiques. C’est une représentation dont les scientifiques peuvent se passer. J’examine ensuite en quel sens la représentation traditionnelle du temps comme continu est plus simple que la représentation discrète.


Abstract:
The numerical computation of the solutions of equations in physical theories enables scientists to make powerful predictions. But numerical computation also challenges physical theories in a more fundamental way. The aim of this dissertation is to show how numerical computation leads to a reformulation of physical theories. Fundamental laws and first principles usually formulated with differential equations are reformulated with discrete equations. To fulfil this goal, I focus on the case of classical mechanics. I study a discrete approach called discrete mechanics developed since the 1980’s and I discuss its consequences on the usual continuous representation of time in physics.

First, I study numerical computation as a means to make predictions in physics. The fundamental concepts of exact and numerical computations of differential equations are discussed. In the second part, I examine how numerical computation changes the fundamental principles of physical theories. I claim that discrete mechanics has to be considered as a new theory of classical motion. In a third part, I investigate the consequences of discrete mechanics on the continuous representation of time in physics. I claim that physicists do not have to necessarily represent time as continuous in their theories. The discrete representation is another possible choice. Finally, I compare the continuous representation of time and the discrete one according to criteria of simplicity.

Colloque "les individus dans les sciences"

French
Responsable (s)
KISTLER Maximilian
PRADEU Thomas
MANAFU Alexandru
GUAY Alexandre

Un colloque intitulé "Le concept d'individu dans les sciences" est organisé dans le cadre du projet ANR "Métaphysique des sciences" par Max Kistler (Paris 1, IHPST), Alex Manafu (IHPST), Thomas Pradeu (Paris 4, IUF) et Alexandre Guay (Louvain).

Soutenance de thèse : Florent Franchette

Florent Franchette soutient sa thèse de doctorat intitulée "L'hyper-calcul, de la logique à la physique"effectuée au sein de l'IHPST, sous la direction d'Anouk Barberousse (Université Lille 1) et Jacques Dubucs (CNRS).

Le jury sera composé de :
Daniel Andler, Professeur à l’Université Paris 4 Paris-Sorbonne, rapporteur.
Anouk Barberousse, Professeure à l’Université Lille 1.
Jack Copeland, Professeur à l'Université de Canterbury, Nouvelle-Zélande, rapporteur.
Jacques Dubucs, Directeur de recherches au CNRS.
Gualtiero Piccinini, Maître de conférences à l'Université du Missouri, St. Louis. 
Hervé Zwirn, Directeur de recherches au CNRS.

Résumé :
L'analyse de la notion de calcul proposée par les logiciens des années 1930 a permis de définir une limite objective entre ce qui est calculable et ce qui ne l'est pas, à savoir une limite qui ne dépend pas d'un niveau technologique particulier. Cette analyse a eu pour conséquence de ne plus considérer l'étude des ordinateurs comme essentielle lorsque l'on cherche à définir ce qui est calculable. Plus précisément, l'identification des possibilités et des limites théoriques des ordinateurs actuels peut se faire directement à partir de leur modèle mathématique appelé machine de Turing.

Dans ce travail, je soutiens néanmoins qu'il est indispensable de faire appel aux calculs réellement effectués par les ordinateurs si l'on souhaite établir les limites de ce qui est calculable. Ma stratégie consiste à étudier l'hyper-calcul, notion logique qui dénote la possibilité de calculer au-delà des limites définies dans les années 1930. J'évalue en particulier la possibilité de construire physiquement certaines machines, nommées hyper-machines, capables d'hyper-calculer. Une telle évaluation soulève deux questions majeures. Tout d'abord, est-ce que l'hyper-calcul est logiquement possible ? Autrement dit, peut-on formaliser un modèle mathématique pour les hyper-machines qui n'implique aucune contradiction logique ? Ensuite, est-ce que l'hyper-calcul est physiquement possible ? C'est-à-dire, est-ce que la construction des hyper-machines est compatible avec les lois énoncées par nos théories physiques ? Une réponse positive à ces deux questions modifierait en profondeur les limites du calcul communément acceptées depuis la première moitié du XXe siècle.

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