Présentation

La gravité joue un rôle primordial dans la formation des structures cosmiques, que ce soient les étoiles ou les galaxies. Cependant, des structures sont observées dans les milieux dilués dont l'origine ne peut pas être gravitationnelle, car elles apparaissent à des échelles trop petites et trop peu massives.

La question de l'émergence de structures dans les milieux dilués de l'univers n'est en général pas abordée dans la perspective des systèmes complexes. Or ces milieux en constituent un archétype. Ils sont le siège de couplages locaux, comme ceux induits par la chimie, et globaux, la gravité étant une force de portée infinie. Ils sont hétérogènes à toutes les échelles accessibles à l'observation et présentent une structure (multi-)fractale notoire et omniprésente. Ce sont des sytèmes hors-équilibre, peut-être même par essence puisque plongés dans un univers en expansion. Aucune échelle ne peut y être considérée comme isolée ou fermée. Ils sont turbulents et peuplés de nombreuses interfaces. Enfin, à l'instar des systèmes biologiques, ils semblent capables de faire émerger des structures de plus en plus complexes, telles les planètes et leur chimie prébiotique. Ceci au terme de milliards d'années.

On qualifie de complexes des systèmes régis par des lois simples (c'est-à-dire fondamentales et connues mais non-linéaires) dont la complexité n'émerge que par le biais d'un très grand nombre d'échelles (spatiales et temporelles) couplées entre elles. La relative importance des couplages locaux et non-locaux a des conséquences importantes sur l'évolution du système dans son ensemble. Il nous paraît intéressant de rechercher dans quelle mesure l'immense et déconcertante diversité des scénarios observés pourrait être en partie la manifestation d'un certain nombre de motifs dynamiques élémentaires, répétés à l'infini

Pourquoi une école et pour qui? Le but de cette école est de familiariser aux outils statistiques et théoriques développés dans les nombreux champs de la physique où sont apparus des comportements de type systèmes complexes, les astrophysiciens intéressés à la dynamique des milieux dilués, à l'émergence de structures, et à leur rôle dans la formation d'étoiles et de planètes, l'évolution des galaxies et bien sûr de l'univers.

Les thèmes abordés sont:

  1. la morphogenèse,
  2. l'universalité, les lois d'échelles
  3. la combustion, la physique des interfaces
  4. le rôle du bruit dans la régularité
  5. l'ordre et le désordre
  6. la criticalité auto-organisée

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