La recherche qui ne fait pas de bruit

Dans un précédent billet, j’ai évoqué des aérogels de silice, 40 fois plus isolants que la laine de verre. Ces objets sont composés de molécules formant des lacis « fractals », c’est-à-dire extrêmement tortueux, ayant des trous dans des trous dans des trous etc. Ils sont bon isolants thermiques, en raison de leur structure composée essentiellement de vide(s). Cependant, je terminais le billet en signalant que ces solides font un bruit extrêmement bizarre au moindre choc. Rebondissant sur cette remarque, un lecteur me signale que les bons isolants doivent aussi être bons isolants phoniques.

Dans un précédent billet, j’ai évoqué des aérogels de silice, 40 fois plus isolants que la laine de verre. Ces objets sont composés de molécules formant des lacis « fractals », c’est-à-dire extrêmement tortueux, ayant des trous dans des trous dans des trous etc. Ils sont bon isolants thermiques, en raison de leur structure composée essentiellement de vide(s). Cependant, je terminais le billet en signalant que ces solides font un bruit extrêmement bizarre au moindre choc. Rebondissant sur cette remarque, un lecteur me signale que les bons isolants doivent aussi être bons isolants phoniques.

Or, en réalité, la forme des objets joue un rôle dans leurs propriétés de conduction thermique, mais également dans leurs propriétés acoustiques. Il est donc assez naturel que des objets présentant certaines qualités ou propriétés thermiques, présentent également des qualités acoustiques. (Cette concomitance a une cause profonde qui est la présence d’opérateurs harmoniques dans l’équation de diffusion de la chaleur, et dans l’équation de propagation d’onde).

C’est pourquoi, les chercheurs qui comme Bernard Sapoval s’intéressaient à la diffusion de la chaleur dans les objets fractals, ce sont naturellement posé la question de la propagation des sons dans ces mêmes objets. De proche en proche, Sapoval (j’ai du mal a écrire « Sapoval », car ce n'est pas comme ça qu’on l’appelle habituellement, mais bon) en est venu à étudier les modes de vibration des « tambours fractals ». Où va le son quand on tape sur un tambour dont la forme est très « chantournée »? Voici un tambour fractal:

 © Bernard Sapoval © Bernard Sapoval

 

 Plutôt expérimentateur, Bernard Sapoval fit de jolies expériences dans lesquelles on voyait le son se localiser dans certaines anfractuosités : l’onde est en quelque sorte « piégée » dans les recoins. Le traitement mathématique de ce problème a été fait par Michel Lapidus, en collaboration avec Bernard Sapoval. Voilà un mode (carte de la dérivée de l'amplitude du son) d'amortissement :

 © Michel Lapidus © Michel Lapidus

Pour illustrer le fonctionnement de l’imagination, et comment les idées viennent au chercheur, on remarquera que Sapoval était plutôt motivé par un problème « planétaire », en l’occurrence, il se demandait si la forme des côtes n’est pas en quelque sorte auto-sélectionnée par le battement de la mer. L’idée, assez jolie, serait que la mer, en cassant la côte, l’érode peu à peu, mais comme la côte fractale est un très bon amortisseur, l’érosion progressive de la  mer qui dévore les côtes, construirait de proche en proche le contour qui est à lui-même le meilleur amortisseur des vagues qui l’attaquent. J’espère que j’ai été assez clair… ? Cette idée grandiose, n’a pas tellement d’intérêt en elle-même, à part sa beauté.

Cependant, de proche en proche Sapoval a imaginé un mur constitué d’anfractuosités successives, lequel devait être, selon les calculs, un bon « mur anti-bruit », c’est-à-dire un « écran phonique ». Et ça marche. Professeur de physique quantique, spécialiste de résonance paramagnétique électronique, puis fractaliste et aujourd’hui physiologiste théoricien, Sapoval a en fait inventé le meilleur mur anti-bruit qui existe.

 © Colas © Colas


 © Colas-SIR © Colas-SIR
Il est vendu par Colas, il y en a peut-être près de chez vous. Autre illustration des zig-zag de la recherche, il m’avait dit en rigolant : les maires sont contents, en plus, les taggeurs sont allergiques à ce mur (ça démantibule les tags, comme quoi le tag se disloque comme du bruit).

 

Page personnelle de Bernard Sapoval

http://pmc.polytechnique.fr/bs/index.html

 

Page personnelle de Michel Lapidus

http://math.ucr.edu/~lapidus/

 

On me signale que l'article de Bernard Sapoval et al. sur l'érosion des côtes et leur fracatlité avait eu en son temps les honneurs de Nature (à travers un éditorial) accessible en ligne

http://www.nature.com/news/2003/031126/full/news031124-4.html

 

Le Club est l'espace de libre expression des abonnés de Mediapart. Ses contenus n'engagent pas la rédaction.