Système physique

Un exemple de système physique macroscopique : un système météorologique.

En physique, le terme système a une signification technique au sens où il est identifié à une partie de l'univers physique choisi pour l'analyse. Toute chose en dehors du système est appelée environnement et n'est pas pris en compte dans l'analyse excepté pour son influence sur le système. La séparation système/environnement est arbitraire et est généralement faite de façon à simplifier au mieux l'analyse. Un système est dit isolé s'il ne peut échanger ni énergie ni matière avec l'extérieur, fermé s'il peut échanger de l'énergie (et seulement de l'énergie) avec l'extérieur et ouvert s'il peut échanger de la matière et de l'énergie avec l'extérieur.

Généralement un système physique est choisi pour correspondre au mieux à ce qu'on appelle usuellement système, soit par exemple une machine particulière en thermodynamique macroscopique, ou un milieu réactionnel en thermochimie. Mais les systèmes physiques peuvent être très variés : un atome, l'eau d'un lac ou encore l'eau dans une moitié dudit lac peuvent être étudiés comme des systèmes physiques. Dans l'étude de la décohérence quantique, le « système » pourra faire référence aux propriétés macroscopiques d'un objet (par exemple la position d'un pendule pesant) tandis que « l'environnement » correspondant pourra représenter ses degrés de liberté internes, décrites classiquement par les vibrations thermiques dudit système (par exemple dans le cas d'un solide les vibrations de phonons).

Complexité des systèmes physiques

La complexité d'un système physique est égal à sa probabilité d'être décrit par un vecteur d'état particulier, c'est-à-dire d'être décrit par un ensemble de grandeurs physiques caractéristiques.
Ainsi, si l'on considère la situation d'une balle newtonnienne parmi un ensemble d'objets physiques mobiles rebondissant sur les parois d'un conteneur, la probabilité d'état du système ne varie pas au cours du temps. L'entropie varie mais pas la probabilité du vecteur d'état, ce qu'il est possible d'évaluer périodiquement.
Dans un système physique, un vecteur d'état de faible probabilité auto-entretenu est équivalente à une forte complexité. Un vecteur d'état auto-entretenu de faible probabilité permet au système physique de rester à un haut niveau de complexité. L'étude de tels systèmes physiques appliquée à notre univers en reste encore aux prémisses de la recherche, et est spéculative par nature, mais il apparaît qu'il existe des systèmes à faibles probabilités qui sont capables de s'auto-entretenir. On parle alors de métastabilité.

Dans les systèmes mathématiques (abstraits), on peut considérer la complexité relative à des états particuliers plus facilement. Par exemple, si l'on considère une machine de Turing qui génère des symboles aléatoires et les utilise ensuite comme algorithme pour créer de nouvelles séries de symboles, la complexité de la chaîne de symboles finale est presque mathématiquement équivalente à la taille minimale de la chaîne requise pour produire une chaîne plus longue comme défini par la théorie de l'information algorithmique.

Voir aussi

• Espace des phases
• Phénomène physique
• Système conceptuel
• Fonction d'état

Liens externes

• (en) Conceptual vs Physical Systems
• (en) Research in simulation and modeling of various physical systems

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Physicial system » (voir la liste des auteurs).