Modèle
évolutif et tas de sable réel.
En 1987, le physicien danois Per Bak propose une théorie de la
complexité modélisée à l'aide
d'un tas de sable réel.
Le tas de sable sert de modèle évolutif pour toute une classe de
phénomènes dits " auto-organisés " comme par exemple le
scénario de l'évolution phylogénique
des espèces vivantes, ou
les mécanismes qui organisent l'apparition des tremblements de
terre pris dans leur globalité, ou encore le rythme et la taille des
avalanches de pierres sur une montagne. En effet, le tas de
sable
s'auto-organise sans aucune intervention extérieure.
Per Bak démontra que tout système auto-organisé a une
dynamique qui l'amène inévitablement vers un état de crise
appelé état critique.
Cet état critique est
annonciateur d'une catastrophe
majeure.
Le milieu s'auto-organise après la survenue d'un grand nombre
d'évènements d'importance mineure, et tout se passe comme s'il
préparait le terrain pour l'arrivée d'une catastrophe qui se
déclenchera lorsque l'état critique est atteint.
Pour l'évolution phylogénique des espèces vivantes, les
catastrophes produites à l'état critique correspondent aux
extinctions massives des espèces vivantes qui, à plusieurs
reprises dans l'histoire de l'évolution biologique, ont remodelé
fondamentalement l'arbre phylogénique de l'évolution des
espèces vivantes.
Pour les tremblements de terre, l'état critique correspond à la
secousse majeure du séisme, qui est toujours précédée de toute
une série de secousses plus petites qui participent, par le rythme
de leur émergence, à l'approche de l'état critique.
La criticalité auto-organisée est une
méthode utilisée par la
nature pour effectuer des transformations énormes sur des
échelles de temps très courtes.
Modèle du tas de sable
générer, il devient de plus en plus pentu et apparaît de petits
glissements de sable, des avalanches, qui atteignent le bas du tas
et qui élargissent son rayon de base.
Le tas durant cette
phase est appelé le générateur.
Dès que les avalanches n'atteignent plus le sol, une nouvelle
phase commence: la
régénération du tas.
L'auto-organisation du tas de sable se caractérise par le
processus complexe des avalanches dans lequel le monde
"structuré"
et "aléatoire" se côtoient de manière complexe.
Le tas va évoluer de
manière autonome et organisée, et passer
par des étapes de crises inévitables, des catastrophes qui lui
permettront de repartir sur une nouvelle base affaissée, afin de
faire progresser la hauteur du sommet.
Avalanches et affaissements du tas de sable:
Avant l'avalanche. Après l'avalanche.
L'auto-organisation du tas de sable porte principalement sur la
gestion de la pente du tas qui subit des modifications continues
provoquées par
la succession d'avalanches de tailles diverses.
Observée de près, la pente n'est pas lisse du tout, elle comporte
des creux et des bosses. Les grains qui roulent depuis le sommet
du tas, viennent combler ces irrégularités.
Il arrive un moment ou
la pente devient
lisse, plus aucun creux n'est disponible.
L'état critique est atteint. Ajoutons un grain, il ne peut se placer,
toutes les places étant prises. Alors il dévale la pente, déloge et
emporte d'autres grains : c'est l'affaissement du tas qui abaisse
la hauteur du tas. La pente redevient irrégulière, un nouveau cycle
commence pour régénérer la pente.
Tas
de sable à l'état critique.
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