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Discussions sur le matériel Haute-Fidélité

Questions existentielles en HiFi

Message » 20 Juil 2009 12:02

el_boucher69 a écrit:Petit cours de la physique du chaos sans prétention :

Alors que les lois microscopiques de la physique sont souvent réversibles par inversion du temps, les phénomènes macroscopiques ne le sont que très rarement.

Illustration:

on prend un billard sur lequel des billes vont se cogner les unes aux autres. A priori, il est possible après un mouvement, aussi complexe soit-il, de mesurer la vitesse et la position de toutes les billes, de les renvoyer avec leur vitesse opposée et de revenir ainsi à la configuration initiale.
Par exemple, on choisit la configuration initiale où la bille blanche est en position, toutes les autres billes formant un joli triangle bien ordonné. Le premier coup est joué, plusieurs billes s'entrechoquent, changent de direction puis tout ce mouvement finit par s'arrêter (c'est lié au frottement des billes du billard sur la feutrine du tapis vert !). Si l'on mesure alors la position de chacune des billes, ainsi que leur vitesse (juste avant arrêt), il est alors possible de les renvoyer de façon à reconstituer tout le film en marche arrière jusqu'à reformer un beau triangle avec la bille blanche qui vient miraculeusement se remettre dans la même position qu'au départ. Tout cela est complètement possible d'après les lois élémentaires de la mécanique Newtonienne.

En pratique, vous comme moi savez que c'est impossible à réaliser...pourquoi ?

Parce que cela nécessiterait une mesure absolument PARFAITE des couples position/vitesse pour toutes les billes. La moindre petite imprécision sur ne serait-ce qu'une vitesse ou une position conduirait au final à une configuration complètement différente. Plus le nombre de constituants du système est grand (ex: le nombre de billes du billard), plus la précision nécessaire pour "voir le film en marche arrière" est grande. Au final, personne n'a jamais vu le nuage de lait de son café, après avoir été mélangé, se reformer comme au départ, avant mélange. Pourtant, c'est autoriser par les lois de la mécanique, mais dans un système comme le café, on n'a pas 15 billes, mais plusieurs milliards de milliards (d'atomes) si bien que le retour en arrière est hautement improbable (il faudrait attendre plus longtemps que l'âge de l'univers pour avoir une chance de voir le nuage de lait se reformer).

Cette sensibilité aux conditions initiales est la caractéristique principale des phénomènes chaotiques. Elle se manifeste même lorsque le nombre de constituant est faible (cf problème des 3 corps traité par Poincaré).

Jusqu'à maintenant, je vous ai parlé de billes. Revenons un peu au sujet des ondes, et plus particulièrement des ondes acoustiques. Celles-ci correspondent à la propagation de mouvement collectifs de molécules d'air. Lorsqu'une membrane ou une corde vocale vibre, elle met en mouvement une grande partie des atomes au voisinage immédiat de façon à former un premier "front d'ondes". Celui-ci va alors mettre en mouvement une seconde couche voisine...et ce mouvement de compression, collectif, va se propager de proche en proche. Lorsque cette onde rencontre des obstacles à sa propagation, elle sera alors en partie absorbée et en partie réfléchie (le ratio entre ces 2 parties dépend de la nature de l'obstacle ainsi que de la fréquence de l'onde).
Une analogie bien connue est celle du caillou lancé dans l'eau (qui correspond à la mise en mouvement d'une membrane) qui va former des ondes circulaires à la surface de l'eau. Si ces ondes rencontrent le bord de la baignoire, elles seront réfléchies et absorbées, puis il y aura interférence entre les ondes émises et les ondes réfléchies ce qui formera un imbroglio pas possible à la surface de l'eau qui sera de plus en plus complexe, mais aussi de plus en plus faible en amplitude, jusqu'au dernier frémissement où toute la surface de l'eau sera de nouveau parfaitement calme.

Un point essentiel est que ce mouvement se fait sans dissipation, c'est-à-dire que la propagation de l'onde se fait (en 1ère approximation) à énergie constante tant qu'elle se propage. Si je reviens à l'analogie avec l'eau, la propagation d'une onde sonore ressemble plus à celle d'un gentil ruisseau calme où toute l'eau s'écoule de façon parallèle (écoulement laminaire) sans qu'il y ait de frottement entre les différentes couches d'eau. Ce n'est pas du tout comme l'écoulement d'un torrent de montagne où là, au contraire, l'écoulement est très turbulent, les différents "couches d'eau" se choquant en permanence, avec même des endroits où localement, le flux d'eau remonte (comme derrière un rocher par exemple) la pente !

Bon tout cela pour dire que lorsque l'on considère le mouvement d'ondes sans dissipation, ce qui est le cas des ondes acoustiques, celui-ci est réversible. C'est tout à fait différent des billes de billard. Cela signifie, en pratique, lorsque vous être chez vous et que vous mettez la première plage d'un CD, les ondes sonores qui vont se propager dans votre pièce vont le faire de façon très complexe, avec des réflexions au sol, au plafond, contre les murs...etc et donner lieu à un réseau d'interférences inimaginable de complexité. Pourtant, vous pouvez refaire cela 10fois, 100fois, 1000fois, et ce sera toujours exactement la même propagation qui se fera, le même réseau d'interférences infiniment complexe...Comme une partie de billard où l'on envoie des ondes plutôt que des billes, dans un milieu qui ressemble plus à une forêt qu'à un joli tapis vert tout doux, et pourtant la partie de billard sera toujours la même !

Cela n'aurait pas du tout été le cas si la propagation des ondes acoustiques était un phénomène dissipatif, comme les écoulements turbulents que l'on trouve dans beaucoup de phénomènes décrits par la mécanique des fluides.

Bien entendu, si vous changer complètement la disposition de votre pièce (la position et le nombre d'arbres dans la forêt), la réponse sera complètement différente puisque les réflexions auront lieu à d'autres endroits, conduisant à un réseau d'interférences tout aussi compliqué que le premier, mais complètement différent. Par contre, là encore, si l'on garde cette configuration, tout cela sera parfaitement reproductible.

Il faut bien garder à l'esprit pourtant que même pour le même CD dans votre lecteur, et la même configuration dans votre pièce, la lecture est toujours différente : en fonction de la pression, de l'humidité de l'air, de la température, les réponses des membranes des haut-parleurs varient un peu.


+1 & passionnant :)

par contre, pour la la suite, le phénomène de transformation de 0 et 1 que tu décris est simplement improbable et imperceptible :

el_boucher69 a écrit: Il peut y avoir des fluctuations du courant électrique, des vibrations mécaniques qui, une fois transmises à votre lecteur CD transformeront un bit 0 par un bit 1...etc Même en configuration strictement identique, chaque évènement "je lis tel cd dans mon salon" est en fait différent. Si la propagation des ondes acoustiques était régie par les mêmes lois que celle des billes de billard, vous auriez des différences énormes entre une écoute et une autre sans explication possible à cause de cette "sensibilité aux conditions initiales". Heureusement, ce n'est pas le cas, et lorsque vous améliorez un maillon de votre chaine, le résultat obtenu est reproductible sans limite...


Dans cette analogie finale avec une chaine hifi, gardons à l'esprit ce qui est perceptible et ce qui ne l'est pas.
wembley
 
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Message » 26 Juil 2009 19:34

(question existentielle en hifi)

Pourquoi ça sonne mieux quand c'est pas WAF ?
wembley
 
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Message » 26 Juil 2009 20:27

wembley a écrit:(question existentielle en hifi)

Pourquoi ça sonne mieux quand c'est pas WAF ?

Pourquoi les femmes des autres sont les plus MAF :mdr:
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