Mathematics in motion 2024: Dynamic systems
The 2024 edition of Mathematics in motion took place on Saturday November 16, 2024 from 2 p.m. to 7 p.m. at the IHP (11 rue Pierre et Marie Curie, Paris 5e). Organized under the leadership of Pierre-Antoine Guihéneuf (IMJ-PRG, SU) and Jérôme Buzzi (LMO, Univ. Paris-Saclay), it was an opportunity to address dynamic systems. The event was sponsored by the SMF. It also benefited from the partnership of the Mathematic Park seminar. The Mathematics in Motion conference is accessible to students from the undergraduate level.
Programme
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14h Allocutions d'accueil
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14h10 : Cinq fois où Poincaré a flirté avec le chaos, par David Aubin (IMJ-PRG, SU)
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14h40 : Le théorème ergodique de Birkhoff , Ou comment les probabilités surgissent du chaos, par Elise Janvresse (LAMFA, Université de Picardie Jules Verne)
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15h10 : Résonances dans les nombres réels, par Charles Fougeron (LAGA, USPN)
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15h40 : Les dynamiques sauvages de la lumière, par Pierre Berger (IMJ-PRG, CNRS)
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16h10 : Pause café
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16h30 : Assistants de preuve et systèmes dynamiques, par Sébastien Gouëzel (IRMAR, Université de Rennes)
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17h00 : Tourner autour d'un tore, par Frédéric Le Roux (IMJ-PRG, SU)
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17h30 : La dynamique des billards, entre intégrabilité et chaos, par Anna Florio (CEREMADE, Université Paris Dauphine-PSL)
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18h : Pot de clôture
Intervenant•e•s
"J'ai reçu une formation initiale en mathématiques et en physique à Montréal. J'ai fait un master de physique (Université de McGill) puis de mathématiques (Université de Princeton). Je me suis ensuite tourné vers l’histoire des sciences à Princeton, où j'ai fait un master puis un doctorat dans la discipline. Ma thèse s’intéresse à l’histoire de la théorie des catastrophes et de la théorie du chaos vues de l’IHÉS. Depuis, je me suis aussi consacré à l’histoire des mathématiques pendant la Première Guerre Mondiale, à l’histoire des sciences de l’Observatoire, ainsi qu'à celle des pratiques populaires des sciences."
Après une licence et un master en Mathématiques à l'Université de Padova (Italie), j'ai fait une thèse en systèmes dynamiques à Avignon sous la direction de Marie-Claude Arnaud et Andrea Venturelli. J'ai poursuivi par un post-doctorat à Paris et, depuis 2021, je suis maîtresse de conférences à l'Université Paris Dauphine-PSL. J'ai voulu faire des maths car j'étais toujours fascinée par la possibilité de décrire le monde autour de moi grâce aux maths et, en même temps, rassurée par la rigueur mathématique. Je m'intéresse aux dynamiques de surfaces, systèmes hyperboliques, dynamique de contact et symplectique..."
Frédéric Le Roux est professeur à Sorbonne Université et membre du projet "Analyse algébrique" de l'IMJ-PRG. "Mes travaux portent principalement sur la dynamique des homéomorphismes de surface : j’étudie d’une part la dynamique locale (c’est-à-dire au voisinage d’un point fixe), d’autre part les divers avatars des nombres de rotation. Plus récemment, je m’intéresse aux groupes d’homéomorphismes et de difféomorphismes, et aux homéomorphismes hamiltoniens." Frédéric Le Roux est également actif dans la diffusion des mathématiques en direction du grand public. Il est notamment l'auteur d'articles dans la revue Images des Mathématiques.
"J'ai été formé à l’École normale supérieure ainsi qu’aux Arts-déco de Paris. Je suis aujourd’hui directeur de recherche CNRS à Sorbonne Université. Je m’intéresse à la complexité des systèmes dynamiques dans mon travail de recherche en mathématique fondamentale et effectue en parallèle un travail en art-sciences où je cherche à rendre sensibles des mathématiques brutes."
"J'ai fait ma classe préparatoire au lycée du Parc de Lyon, puis j'ai intégré l'ENS Paris (en mathématiques et informatique) et effecuté Master à l'IMJ-PRG. Une chose qui m'a donné le goût des sciences, ce sont les discussions, enfant, avec mon grand-père, qui était tisserand et qui aimait lire des magasines de sciences et bricoler ses machines. Mes sujets de recherche sont, disons, la dynamique des surfaces, et je m'intéresse parfois aux interactions avec l'informatique théorique (en ce moment : les automates)."
Sébastien Gouëzel est chercheur CNRS à l'université de Rennes. Après des études à l'ENS Paris et une thèse sur le comportement probabiliste des systèmes dynamiques, il a élargi ses recherches vers les marches aléatoires sur les groupes et plus récemment vers la formalisation des mathématiques sur ordinateur.
"J'ai une formation purement universitaire (je ne suis donc pas passée par l'ENS). Après avoir été chargée de recherches au CNRS, je suis devenue professeure à l'université de Picardie Jules Verne (Amiens) en 2015. Ma thèse était en probablités (elle s'intéressait aux systèmes de particules) mais j'ai changé de sujet - toujours en restant du côté des probas - pour me tourner vers la théorie ergodique. Sinon, j'ai été directrice d'IREM et actuellement je suis directrice adjointe scientifique à l'Insmi."
Vidéos et ressources
Allocutions d'ouverture par Béatrice de Tillère (Professeurr à l'Université Paris Dauphine, PSL, CEREMADE et directrice de la FSMP) et Jérôme Buzzi (LMO, Univ. Paris-Saclay), coordonnateur scientifique.
Cinq fois où Poincaré a flirté avec le chaos, par David Aubin (IMJ-PRG, SU)
Henri Poincaré est reconnu comme le père fondateur de la théorie des systèmes dynamiques et de l’observation cruciale que dans certains systèmes la dépendance aux conditions initiales est une propriété générale. Pourtant, le développement de ce domaine des sciences mathématiques n’explose que plus de cinquante ans après sa mort. Comment expliquer ce décalage? Dans cet exposé, je suggérerai que les différentes façons sont Poincaré anticipe, si l’on peut dire, les développements ultérieurs ne sont conçues comme un tout même pour lui-même.
Le théorème ergodique de Birkhoff , Ou comment les probabilités surgissent du chaos, par Elise Janvresse (LAMFA, Université de Picardie Jules Verne)
À l’intersection des probabilités et de la dynamique, la théorie ergodique est un domaine de recherches toujours actif depuis sa création dans les années 1930 sous l’impulsion de John von Neumann et George Birkhoff. L’évolution dans le temps d’un système est souvent modélisée par une transformation T agissant sur l’ensemble des états du système. La théorie ergodique s’intéresse au cas où la probabilité que le système soit dans un état donné est constante — on dit : invariante au cours du temps. Nous présenterons le théorème de Birkhoff qui dit que, lorsque le système est ergodique, la moyenne temporelle de nos observations est égale presque partout à la moyenne spatiale : heuristiquement, si on s'intéresse à la croissance d'un arbre en fonction du temps, cela revient à considérer qu'il est similaire d'observer un arbre tout au long de sa vie (moyenne temporelle) que d'observer la forêt à un instant donné (moyenne spatiale). Téléchargez les diapositives de l'exposé.
Résonances dans les nombres réels, par Charles Fougeron (LAGA, USPN)
En physique, on dit que deux systèmes mécaniques entrent en résonance lorsqu'ils influent l'un sur l'autre par leur fréquence. Souvent, on observe la résonance à travers la fréquence propre d'un ressort, d'un trampoline ou d'un pont. Mais dans certains systèmes physiques (par exemple en mécanique céleste ou en musique), les multiples rationnels des fréquences apparaissent, et il devient alors essentiel, pour les appréhender, de comprendre l'organisation des nombres rationnels au sein des nombres réels. Nous aborderons un modèle mathématique simple sur les nombres réels qui permet de comprendre ces phénomènes de résonance de manière visuelle. Cela nous mènera à définir le nombre d'or comme le nombre le moins résonant et à interpréter sa présence dans certains phénomènes naturels. Téléchargez les diapositives de l'exposé.
Les dynamiques sauvages de la lumière, par Pierre Berger (IMJ-PRG, CNRS)
Une balade dans le monde fascinant des dynamiques sauvages, à travers des expériences en images autour de phénomènes intrigants. Téléchargez les diapositives de l'exposé.
Assistants de preuve et systèmes dynamiques, par Sébastien Gouëzel (IRMAR, Université de Rennes)
Les assistants de preuve sont un nouvel outil dans l'attirail du mathématicien moderne, dans lequel on explique à un ordinateur des concepts et des démonstrations, dans un langage intermédiaire entre un langage de programmation et le formalisme mathématique. Je présenterai mon expérience personnelle de dynamicien utilisateur de ces outils, et parlerai de leurs limitations actuelles et des perspectives futures, notamment à l'interface avec l'intelligence artificielle. Téléchargez les diapositives de l'exposé.
Tourner autour d'un tore, par Frédéric Le Roux (IMJ-PRG, SU)
Parmi les premiers systèmes dynamiques étudiés par Henri Poincaré figurent les flots sur le tore (la surface en forme de bouée), qui proviennent de transformations du plan qui se répètent périodiquement horizontalement et verticalement. Michał Misiurewicz et Krystyna Ziemian ont introduit en 1989 l'ensemble de rotation, une partie convexe et bornée du plan qui décrit la façon dont les trajectoires s'enroulent autour du tore. Plus de trente ans après, de nombreuses questions restent ouvertes, en particulier concernant la forme que peut avoir cet ensemble. Ces questions ont été renouvelées très récemment par l'introduction du graphe fin des courbes, qui fait le lien entre ces systèmes dynamiques et la géométrie hyperbolique.Téléchargez les diapositives de l'exposé.
La dynamique des billards, entre intégrabilité et chaos, par Anna Florio (CEREMADE, Université Paris Dauphine-PSL)
Un billard mathématique est une région fermée du plan (la table) à l'intérieur de laquelle un point (la boule) se déplace en ligne droite avec vitesse constante. Quand la boule rencontre le bord de la table, elle rebondit de façon élastique. Peut-on étudier l'évolution du mouvement de la boule dans le temps ? Nous allons essayer de comprendre quelques propriétés de ce système dynamique. Téléchargez les diapositives de l'exposé.
L'édition d'automne 2023 de Mathématiques en mouvement avait pour thème Des preuves et des programmes. Organisée sous la houlette de Hugo Herbelin (Inria, IRIF), elle a eu lieu le samedi 2 décembre 2023 à l'Institut Henri Poincaré (5 rue Pierre et Marie Curie, Paris 5e), amphithéâtre Hermite. Comme tous les ans, cette conférence était accessible aux étudiants et étudiantes, dès la licence.
L'édition du printemps 2023 a eu lieu le samedi 13 mai 2023 à l'IHP sous le titre À l'eau les maths !. Sous la houlette de Jacques Saint-Marie (Inria), on a exploré les rôle des maths dans la résolution de diverses problématiques liées à l'eau.
L'édition 2022 de Mathématiques en mouvement a eu lieu le samedi 11 juin 2022 à l'IHP, sous la houlette de Rida Laraki, directeur de recherche CNRS au LAMSADE et en partenariat avec Math Park.
