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2011-04-20 12:29:01 +00:00
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<title>Indécidabilités (partie 1)</title>
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2011-10-18 22:30:00 +00:00
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2011-09-28 16:05:55 +00:00
<div class="flush"></div>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
</div>
<div id="titre">
<h1>
Indécidabilités (partie 1)
</h1>
</div>
<div class="flush"></div>
<div class="flush"></div>
<div id="afterheader">
<div class="corps">
<div class="intro">
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p><span class="sc"><abbr title="Trop long à lire">tlàl</abbr>&nbsp;: </span> Je crée un mode mathématique simple pour parler de différents types d&rsquo;<em>indécidabilités</em>&nbsp;:</p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
<ul>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<li>indécidabilité due aux erreurs d&rsquo;observation&nbsp;;</li>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
<li>grandes erreurs résultant de petites erreurs de mesure&nbsp;;</li>
<li>indécidabilité fractales&nbsp;;</li>
<li>indécidabilité logique.</li>
</ul>
</div>
</div>
<div class="corps">
<h1 class="first" id="les-indcidabilits">Les indécidabilités</h1>
<div class="intro">
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Si le monde a été fabriqué par un démiurge, on peut dire que celui-ci devait avoir le sens de l&rsquo;humour.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Et le récit que je vais faire va vous en fournir la preuve.
Je vais me mettre à sa place.
Je vais créer un monde simplifié.
Un monde régi exactement par nos règles mathématiques.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Puis je vais vous parler du mal qui touche cet Univers semblable au notre&nbsp;; l&rsquo;<em>indécidabilité</em>.
L&rsquo;incapacité de savoir si nous avons trouvé la vérité, ou seulement une approximation de celle-ci.
L&rsquo;incapacité de prédire certaines choses qui semblent pourtant aller de soi.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Voilà comment tout aurait pu commencer.</p>
</div>
<p><img alt="no name" src="/Scratch/img/blog/2010-07-09-Indecidabilities/genesis.png" class="left" /></p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Au début, il n&rsquo;y avait rien.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Puis un article de blog commença à prendre forme.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
J&rsquo;inspire profondément pour sentir la pesanteur de ce que je vais accomplir.
Attention, une dernier moment de tension et je crée l&rsquo;<em>Univers</em>.
Un <em>Univers</em> qui n&rsquo;existera que le temps de la lecture de cet article.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Me voici le <em>démiurge</em> de cet Univers et te voilà son observateur privilégié.</p>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Comme j&rsquo;aime bien tout contrôler, je fabrique ce monde avec quelques règles simples.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Je décide que les <em>vrais</em> règles de ce monde sont celles que nous pensons qui régissent notre monde.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Notez qu&rsquo;il y a une grande différence.
Pour leur monde, ce que l&rsquo;on <em>croit</em> vrai aujourd&rsquo;hui, est vraiment vrai pour eux.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Leur monde est donc plus <em>simple</em> à priori que le notre.
En particulier, on peut le décrire avec des axiomes et des règles mathématiques.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Alors qu&rsquo;il est possible que ce ne soit pas le cas de notre Univers.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Mais nous reviendront là-dessus plus tard.</p>
<p>Bon au travail maintenant, je crée une <em>Terre</em>.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
J&rsquo;y ajoute des habitants intelligents, les <em>Ys</em>.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Bien entendu ils se posent des questions.
En particulier, ils se demandent quelles sont les lois qui régissent leur monde.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Ils pensent que connaître toutes ces règles leur permettrait de connaître l&rsquo;avenir.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Leur naïveté est touchante.
Ah, si seulement ils savaient.
Mais je suis là pour les aider à apprendre.</p>
<p>Comme je suis un Dieu un peu facétieux, je vais leur jouer quelques tours.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Sinon on s&rsquo;ennuierai à mourir.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Le premier est de leur donner des sens imparfaits.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
De plus il leur est impossible d&rsquo;avoir des mesures parfaites.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Je leur laisse cependant toutes libertés pour améliorer leur technologie et diminuer ces erreurs de mesures.</p>
<p>Les habitants de ce monde pensent que celui-ci est plat.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Certains d&rsquo;entre eux pensent qu&rsquo;il est possible de découvrir les règles du monde que j&rsquo;ai créé.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Et bien que le jeu commence.</p>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Commençons par leur première leçon, <em>les erreurs causent de l&rsquo;indécidabilité</em>.</p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
<h2 id="indcidabilit-dues-aux-erreurs-de-mesures">Indécidabilité dues aux erreurs de mesures</h2>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Voici ce que pense l&rsquo;un de ces individus.</p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
<blockquote>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Tous les triangles que j&rsquo;observe semble avoir une propriété commune.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
La somme de leurs angles est toujours π radiants (180°).
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Il s&rsquo;agit certainement d&rsquo;une loi de mon Univers.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Mais comment être certain que tous les triangles de mon Univers possèdent cette propriété&nbsp;?</p>
</blockquote>
<p><img alt="no name" src="/Scratch/img/blog/2010-07-09-Indecidabilities/triangle_3_angles.png" class="left" /></p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Certain d&rsquo;entre eux commencent à formaliser un petit peu le problème
2011-04-20 12:29:01 +00:00
et ils finissent faire une preuve mathématique.
Magnifique&nbsp;!
La preuve est correcte, mais il reste un petit problème.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
La preuve s&rsquo;appuie sur des axiomes et des règles.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Comment être certain que ces règles et ces axiomes sont vrai dans leur monde?
Ils auront beau faire des mesures de plus en plus précises qui conforteront cette formule,
2011-11-16 12:30:46 +00:00
ils n&rsquo;auront que l&rsquo;<em>espoir</em> et <em>jamais</em> la certitude que la formule est vrai.
Simplement parce que le seul moyen de vérifier la véracité des axiomes est par l&rsquo;observation.
Hors en tant que dieu facétieux, j&rsquo;ai interdit les observation avec des mesures parfaites.</p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Bien entendu, ils prient, ils m&rsquo;appellent à l&rsquo;aide.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Et comme tout Dieu qui se respecte, je ne réponds pas.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Ah ah ah&nbsp;! J&rsquo;ai toujours aimé faire ce genre de chose.
Ensuite je ferai comme si je n&rsquo;existe pas.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Encore un bonne blague&nbsp;!</p>
<p>Si certains se sentent accablés, il leur reste un espoir&nbsp;:</p>
<blockquote>
<p><em>Espoir</em></p>
<p>Si nous faisons de faibles erreurs de mesure, nous aurons de faibles erreurs dans nos prédictions.</p>
</blockquote>
<h2 id="indcidabilit-avec-erreurs-croissantes">Indécidabilité avec erreurs croissantes</h2>
<p><img alt="no name" src="/Scratch/img/blog/2010-07-09-Indecidabilities/3_corps.png" class="left" /></p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
<p>Malheureusement pour eux, il y a le <em>problème des 3 corps</em>.
Prenons les formules de la gravitation Universelle et appliquons la à deux corps célestes.
Si on connait la position de ces corps avec un grande précision, on pourra aussi connaître la position future de ces corps avec une grande précision.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
L&rsquo;hypothèse selon laquelle de petite erreurs de mesures impliquent de petites erreurs prédictive est confortée.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Cependant, il y a un problème.
Reprenons le même problème mais avec trois corps. Par exemple, avec le Soleil, la Terre et la Lune.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Dans ce cas, les erreurs de mesures initiales vont s&rsquo;amplifier.
S&rsquo;amplifier au point de rendre toute prédiction inutilisable.</p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Là encore une voix d&rsquo;espoir s&rsquo;élève&nbsp;:
&gt; Peut-être pouvons nous calculer l&rsquo;erreur maximale acceptable pour prédire quelque chose.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
&gt; Et nous pourrions au moins savoir ce que nous pouvons prédire ou pas.</p>
<p>Une fois encore, ça ne va pas très bien se passer.</p>
<h2 id="indcidabilit-fractale">Indécidabilité fractale</h2>
<p>Considérons la question suivante&nbsp;:</p>
<p><img alt="no name" src="/Scratch/img/blog/2010-07-09-Indecidabilities/mandelbrot.png" class="left" /></p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
<p>Soit des coordonnées GPS précises à 1m près.
Les coordonnées sont proches des côtes de la Bretagne.
Ce point va-t-il tomber dans la mer ou sur la terre ferme&nbsp;?</p>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Et bien, pour certaines coordonnées, c&rsquo;est impossible de le savoir.
Même si je réduis l&rsquo;erreur à une valeur infinitésimale.
Simplement parce que certains voisinages autour d&rsquo;un point contiennent toujours à la fois de l&rsquo;eau et de la terre.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Et ce quelque soit la taille du voisinage.</p>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>On peut même imaginer une structure ou <em>tous</em> les points sont au bord de celle-ci, on ne peut donc pas se permettre d&rsquo;erreur[^2].
2011-04-20 12:29:01 +00:00
[^2]: Pensez aux deux ensembles R\Q et Q.</p>
<p>Mais que vois-je&nbsp;?
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Un petit malin essaye de trouver la vérité en s&rsquo;extrayant de mon Monde et en faisant un article sur un blog&nbsp;?
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Ça ne va pas se passer comme ça&nbsp;! Croyez moi&nbsp;!
2011-11-16 12:30:46 +00:00
&gt; Faire des prédictions précises à partir des données observées semble être une quête vouée à l&rsquo;échec.
&gt; Mais je suis persuadé que l&rsquo;on peut aller au delà.
&gt; Au diable ce Dieu qui nous empêche d&rsquo;avoir des mesures précises&nbsp;!
2011-04-20 12:29:01 +00:00
&gt; Inventons notre propre Univers mathématique.
&gt; Un monde qui se suffit à lui-même.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
&gt; Un monde dans lequel il n&rsquo;y aura plus d&rsquo;erreur de mesure.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
&gt; Un monde entièrement contrôlé par des règles que nous aurons choisi.
&gt; Un monde similaire au notre mais où tout pourra être prédit.</p>
<h2 id="indcidabilit-logique">Indécidabilité logique</h2>
<p><img alt="no name" src="/Scratch/img/blog/2010-07-09-Indecidabilities/stackOverflow.png" class="left" /></p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Jusqu&rsquo;ici, tous les problèmes d&rsquo;indécidabilités étaient dûs aux <em>erreurs</em>.
Maintenant peut-être que privé d&rsquo;erreur de mesure, on pourrait enfin résoudre tous les problèmes.<br />
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Et bien non.
Même dans un monde mathématique complètement contrôlé.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
On peut créer un objet pour lequel on ne pourra pas décider à l&rsquo;avance ce qu&rsquo;il fait.</p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Il s&rsquo;agit du problème de l&rsquo;arrêt. </p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Le Théorème stipule qu&rsquo;il n&rsquo;existe pas de programme permettant de <em>décider</em> si un autre programme s&rsquo;arrête.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
La preuve est suffisamment simple pour rentrer dans ce post, donc je me fais un petit plaisir en la donnant.</p>
<blockquote>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Supposons qu&rsquo;il existe un programme qui puisse dire si un autre programme s&rsquo;arrête. Plus précisément&nbsp;:</p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
<p>Hypothèse: Il existe un programme <code>P</code> tel que: </p>
<ul>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<li><code>P(x,y)</code> réponde &ldquo;s&rsquo;arrête&rdquo; en un temps fini si et seulement si <code>x(y)</code><sup id="fnref:1"><a href="#fn:1" rel="footnote">1</a></sup> s&rsquo;arrête effectivement en temps fini et </li>
<li><code>P(x,y)</code> réponde &ldquo;ne s&rsquo;arrête pas&rdquo; en un temps fini dans le cas contraire.</li>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
</ul>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Remarque: Tout code de programme est une chaîne de caractère qui peut être utilisée aussi comme entrée d&rsquo;un autre programme.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Ainsi écrire <code>P(x,x)</code> est autorisé.</p>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>Soit le programme Q que j&rsquo;écris comme suit&nbsp;:
2011-04-20 12:29:01 +00:00
&lt;pre class="twilight"&gt;
Q(x)&nbsp;:
2011-11-16 12:30:46 +00:00
si P(x,x)=&rdquo;s&rsquo;arrête&rdquo; alors je fais une boucle infinie.
si P(x,x)=&rdquo;ne s&rsquo;arrête pas&rdquo; alors je m&rsquo;arrête.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
&lt;/pre&gt;</p>
<p>Maintenant que répond <code>P(Q,Q)</code>?</p>
<ul>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<li>si <code>P(Q,Q)</code> répond &ldquo;s&rsquo;arrête&rdquo; ça implique que <code>P(Q,Q)</code>=&rdquo;ne s&rsquo;arrête pas&rdquo;</li>
<li>si <code>P(Q,Q)</code> répond &ldquo;ne s&rsquo;arrête pas&rdquo; ça implique que <code>P(Q,Q)</code>=&rdquo;s&rsquo;arrête&rdquo;</li>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
</ul>
<p>Il y a donc une contradiction que le seul moyen de régler est par la non existence du programme P.</p>
</blockquote>
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>C&rsquo;est simple, je suis le démiurge de ce monde imaginaire.
2011-04-20 12:29:01 +00:00
Et même moi, je dois me soumettre à cette règle.
Comme quoi, avoir la possibilité de créer le monde et la toute puissance sont deux choses différentes.</p>
</div>
<div class="corps">
<p>Après tout ceci, il peut sembler difficile de savoir en quoi nous pouvons croire.
2011-11-16 12:30:46 +00:00
Mais ce serait une erreur de jeter le bébé avec l&rsquo;eau du bain.
Dans une seconde partie, j&rsquo;expliquerai ce que nous pouvons espérer et qu&rsquo;elle attitude nous devons adopter une fois que l&rsquo;on a réalisé que beaucoup de vérité nous sont inaccessibles.</p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
<hr/><div class="footnotes">
<ol>
<li id="fn:1">
2011-11-16 12:30:46 +00:00
<p>C&rsquo;est-à-dire le programme <code>x</code> prenant l&rsquo;entrée <code>y</code>.<a href="#fnref:1" rev="footnote">&#8617;</a></p>
2011-04-20 12:29:01 +00:00
</li>
</ol>
</div>
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<h2 class="first">commentaires</h2>
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Écrit le : 11/08/2010
modifié le : 17/08/2010
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