Séminaire: Eric Veil, electrochimiste physicien et ex-Directeur du LEPMI

Les Graphes Formels constituent une théorie originale de la physique couvrant un large domaine depuis le quantique jusqu’à la physique-chimie et la biophysique.  Elle utilise le langage des graphes orientés ordonnés et quantitatifs, pour remplacer le formalisme algébrique usuel. Ses principales caractéristiques sont :

• Une classification rigoureuse des variables et des formes d’énergie fondée sur les travaux d’Hermann von Helmholtz et sur la modélisation en Bond Graphs utilisée en thermodynamique.
• Une unité de structure des modèles (graphes) à travers toutes les disciplines, facilitant les comparaisons et l’accès des étudiants à des domaines qui leur sont étrangers. Il s’ensuit une réduction du nombre de concepts et variables à maîtriser. (Au prix néanmoins de l’acquisition de ceux des Graphes Formels).
• Les comparaisons amènent souvent à cerner les limitations des modèles algébriques (domaine de validité, linéarité des opérateurs, approximations) à en proposer de plus performants.
• Procure une compréhension et une vision large de la physique en termes relationnels en fournissant une cartographie exhaustive des variétés d’énergie (formes pouvant se modéliser en variables d’état).
• Facilite le calcul numérique et la vérification grâce à des chemins se recoupant. Les nœuds d’un graphe contenant les valeurs numériques des variables d’un modèle.
• Les graphes formels sont l’équivalent d’un réseau de neurones. Ils peuvent l’alimenter directement pour la simulation de systèmes physiques ou chimiques sans passer par une étape de compilation.
• La diversité des systèmes physiques est structurée selon une échelle de complexité allant des quarks et autres particules élémentaires jusqu’aux galaxies. (Et sans doute au-delà...). La transition entre les mondes quantique et macroscopique est considérée de façon continue. Il n’y a pas d’un côté une physique rigoureuse et de l’autre une approche phénoménologique approximative.
• Généralise la thermodynamique grâce à l’abandon de la statistique de Boltzmann, englobant ainsi les processus hors équilibre, quelle que soit leur vitesse et leur taille.
• La clé pour y parvenir réside dans le concept d’entités élémentaires contenant de l’énergie, qui ne peut exister sans être hébergée dans de telles entités. A chaque variété d’énergie de la physique correspond une nature d’entité spécifique, qui peut se combiner (réagir) avec d’autres entités. En dehors des combinaisons, les entités se conservent dans un système fermé.
• Le premier principe de la thermodynamique est débarrassé de toute considération de conservation et constitue le fondement, avec le second principe, de tous les processus de transformation en physique, y compris la mécanique et l’électrodynamique.