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La physique statistique aurait-elle pu prévoir le Brexit ?

Un article remarqué par Nature

Connaissez-vous la simulation de Monte-Carlo et les méthodes analytiques des champs moyens ? Rien à voir avec le vote démocratique ! Et bien détrompez-vous, des chercheurs explorent les parallèles qui peuvent exister entre les phénomènes de physique des particules et certains comportements sociaux.

Oui ou Non

Il est tout chaud, tout nouveau, publié dans le numéro 469  de la revue Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. L’article titre : les dynamiques de deux groupes conflictuels, un modèle en physique statistique. Même Nature, revue scientifique de référence, en a parlé dans son éditorial de décembre.

Hung T. Diep, un des chercheurs de notre laboratoire de physique théorique, le LPTM, fait partie des auteurs. Ce travail est issu de sa collaboration avec Miron Kaufman et Sanda Kaufman de l’université de Cleveland, USA.

De quoi s’agit-il ?

Deux physiciens et une sociologue associés pour croiser leurs compétences et connaissances et faire avancer la science. Ils ont utilisé deux méthodes de physique statistique, la simulation de Monte-Carlo et la méthode analytique des champs moyens, pour tester leurs validités prédictives pour l’anticipation de résultats de choix sociaux comme des élections, des référendums… Et les deux méthodes s’avèrent efficaces pour modéliser ce que l’on appelle « conflits sociaux » en sociologie. Le choix entre plusieurs options lors d’une élection faisant partie de ce que regroupe ce terme de « conflit ». En fait, une balance entre deux ou plusieurs opinions au sein d’un groupe social.

Dans les études sociologiques ce sont les statistiques classiques qui sont utilisées. En général, elles constatent des phénomènes, en tirent des grandes tendances ou des principes puis les extrapolent à des situations similaires. On peut parler d’observations à un temps T, projetées dans un futur lorsque l’on essaie d’anticiper des résultats électoraux. Les phénomènes nouveaux qui peuvent surgir et avoir un impact sur les résultats ne sont pas ou peu pris en compte, d’où la fragilité des prédictions.  

La physique statistique se base sur de grands systèmes et a pour but d’analyser toutes les conséquences macroscopiques (à l’échelle d’une société par exemple) à partir de phénomènes microscopiques des constituants des systèmes (des individus) et de leurs interactions. Ces modèles qui passent par des calculs mathématiques de haut niveau permettent de prendre en compte des variations liées à de la nouveauté. Avec le travail réalisé par les trois auteurs de l’article qui nous intéresse, il est démontré que lorsque deux méthodes de physique statistique sont appliquées à des phénomènes sociaux passés, elles sont en mesure de prédire les résultats qui ont été observés.

Mais comment faire le parallèle entre des humains et des particules physiques ?

Ce qu’il est important de comprendre est que les particules de la matière ont des caractéristiques qui leur sont propres, tout comme un individu qui est défini par son profil psychologique, son éducation, son profil sociologique… Les particules, dans un système physique, ont des changements de comportements à cause de contraintes extérieures (un élément nouveau dans le système ou des comportements différents des particules proches d’elles). Le parallèle fait pour l’étude des conflits sociaux se base sur cette hypothèse que ce sont des événements extérieurs à l’individu qui influencent ses comportements, et qu’il n’y a pas de changement de comportement (vote par exemple) sans influence extérieure. D’où la possibilité d’appliquer des modèles validés pour les systèmes physiques à des problématiques sociales. Dans ses modèles, les individus sont assimilés aux particules, ils forment un système complexe qui comporte des sous-systèmes de caractéristiques différentes. Dans ce système, il y a du « bruit », une agitation, il s’agit de la « température sociale » qui est multifactorielle. Elle est assimilée à la température physique dans les calculs. Les individus forment de grands sous-systèmes d’opinions (par exemple, pour le Brexit : oui ou non). Les individus minoritaires et marginaux du point de vue de l’opinion n’ont pas suffisamment de poids pour faire bouger les lignes des grands sous-systèmes modélisés. Après avoir modélisé chaque sous-système du système étudié, et avoir défini les interactions entre les sous-systèmes, les physiciens vont observer les variations d’opinions dans le temps.

Et ils observent que ces variations oscillent sur une ligne de temps exactement de la même façon que les changements d’états collectifs de particules au sein d’un système physique. Les deux méthodes testées donnent les mêmes résultats et sont en capacité de dire qu’à tel moment un vote, donnera tel résultat. C’est une vérification scientifique que les changements de comportements collectifs (résultats d’un vote) dépendent des interactions et des actions extérieures aux individus. Empiriquement, tous les politiques savent bien que lancer un pavé dans la marre à propos de son concurrent peut faire basculer les intentions de vote en leur faveur. Aujourd’hui, un modèle le démontre et pourrait le prédire de façon fine. Une révolution certainement pour les stratégies démocratiques.

Lorsque l’on comprend qu’avec des éléments extérieurs parsemés au bon moment par rapport à la date d’un vote il est possible de faire infléchir une opinion dans un sens, nous sommes en droit de nous en inquiéter. Ce résultat peut laisser craindre des manipulations de l’opinion. Mais un autre résultat de ces travaux va venir nous rassurer.

En effet, tout comme les particules dans un système physique, plus les individus sont « libres dans le système », entendez éduqués, avec un esprit critique, avec de grandes variétés de points de vue, de culture…, plus le système social est stable et les variations d’opinions progressives. A l’inverse, dans un système rigide, qui ne laisse que peu de liberté aux individus, les changements seront plus difficiles et plus radicaux et demanderont des périodes d’adaptations au changement plus longues. On peut faire un parallèle ici avec les phénomènes révolutionnaires.

La physique serait-elle un support scientifique des bienfaits de la démocratie ?

Pour aller plus loin
Le site de l'éditeur de l'article "Dynamics of two-group conflicts: A statistical physics model" par Hung The Died, Miron Kaufman et Sanda Kaufman.

Comment s’organise une collaboration comme celle-ci ?

Hung The Diep nous répond

Portrait d'Hung The Diep

M. Diep, comment avez-vous eu l’idée de collaborer avec une sociologue et d’appliquer des méthodes de physique à des sociétés ?

Oh, c’est presque une coïncidence ! Je travaille depuis un grand nombre d’années avec Miron Kaufman sur des problématiques très complexes de physique théorique. Il vient régulièrement à l’UCP comme professeur invité. Lors d’une de ses périodes de présence au laboratoire, sa femme, Sanda Kaufman, l’avait accompagné en France. Et un midi, nous avions faim, elle n’était pas loin et elle s’est jointe à notre déjeuner. Elle est sociologue, nous avons parlé de ses travaux. Très vite nous avons pensé que nos méthodes de physiciens pourraient modéliser les résultats de recherche dont elle nous parlait. Finalement, Sanda est venu avec nous passer l’après-midi au labo et nous avons élaboré notre méthode de travail conjointe.

Quel a été le rôle de chacun ?

Miron et moi avons le même profil de physicien. Nous nous sommes donc répartis les tâches de modélisation. Sanda, nous faisait beaucoup évolués pour le paramétrage de la modélisation des problématiques sociales, elle nous a aussi familiarisés avec les concepts et le vocabulaire de sa discipline. Et c’est elle qui faisait l’interprétation des résultats ! Toujours ébahie par le fait qu’ils tombaient toujours justes par rapport aux observations faites sur le terrain !

Et avez-vous d’autres projets transdisciplinaires comme celui-là ?

Oui ! Plus ça va et plus je m’ouvre à d’autres champs disciplinaires et je vois les possibilités qu’offrent mes compétences pour d’autres domaines que la physique.
Je vais continuer à collaborer avec les Kaufman, notamment sur les questions de management des conflits. Nous allons d’ailleurs présenter nos travaux lors d’une conférence à l’université du Maryland à Washington, du 12 au 14 avril 2017. 
J’espère également pouvoir travailler avec des économistes de l’UCP qui m’ont fait un retour très intéressant sur ce travail et voient des possibilités d’applications dans leur discipline.

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