L’expérimentation numérique dans la science
Auteurs : Jean-René & Marc Monticelli
L’émergence des ordinateurs, essentiellement due à la seconde Guerre mondiale, a donné une nouvelle dimension aux « mathématiques expérimentales », c’est-à-dire l’exploration des propriétés d’objets mathématiques par des calculs.
Cette approche a toujours existé mais son importance s’est amenuisée à partir du dix-septième siècle.
Au-delà de l’extension stupéfiante du domaine des calculs possibles, de leur vitesse et de leur précision, les ordinateurs ont fourni un outil puissant : la visualisation, qui permet une exploration et la découverte de phénomènes qui passeraient inaperçus autrement.
Les sciences physiques ont tiré un bénéfice des ordinateurs peut-être encore plus grand et plus profond que les mathématiques. En effet, les ordinateurs permettent de faire des expériences numériques à partir des équations gouvernant les phénomènes que l’on désire étudier, alors que les « vraies » expériences peuvent être trop compliquées, trop coûteuses, voire impossibles à réaliser (par exemple en astrophysique). Dans certains cas, des expériences réelles ont même été suscitées par des expériences numériques (nous en verrons des exemples).
Le terme anglo-saxon pour qualifier cette approche est « simulation », qui est également utilisé par les francophones, mais le mot « expérimentation » correspond beaucoup mieux à ce qu’est effectivement l’utilisation du numérique dans ces sciences.