Pourquoi tout se brise de la même façon ? Une nouvelle loi l’explique

On a tous connu ça. Ce moment de flottement, suivi du bruit strident d’une assiette ou d’un verre qui tombe et se fracasse sur le sol. La première réaction, c’est souvent un soupir d’agacement face au désordre et à l’objet à remplacer. C’est bien normal.

Mais pour certains physiciens, ce petit drame du quotidien est une véritable mine d’or scientifique. Ils se posent une question assez fascinante : pourquoi les objets se brisent-ils en une si grande variété de morceaux, des gros éclats aux poussières minuscules ? Eh bien, il semblerait qu’un chercheur français, Emmanuel Villermaux de l’Université d’Aix-Marseille, ait enfin trouvé une réponse simple et élégante. Une sorte de loi universelle qui s’applique à presque tout ce qui se brise, que ce soit un solide, une goutte de liquide ou même une bulle qui éclate.

Depuis très longtemps, les scientifiques avaient cette intuition. Ils se doutaient qu’il existait une sorte de règle cachée, une signature commune dans la manière dont les choses se fragmentent. Imaginez qu’on ramasse tous les morceaux, qu’on les trie par taille et qu’on en fasse un graphique. L’idée, c’est que la forme de ce graphique serait toujours plus ou moins la même, peu importe ce qui a été cassé.

C’est un peu comme une recette de cuisine secrète de la nature pour la casse. Mais personne n’avait vraiment réussi à mettre le doigt sur la formule exacte. C’était un mystère qui restait entier, jusqu’à récemment.

Pour percer ce mystère, Emmanuel Villermaux a pris le problème sous un angle assez original. Il est parti d’une idée simple : lorsqu’un événement aussi chaotique qu’une fragmentation se produit, la nature a tendance à choisir la voie la plus simple, la plus désordonnée possible. C’est ce qu’il a appelé le principe de ‘caractère aléatoire maximal’.

En gros, c’est comme si la nature, face à une multitude de possibilités, optait pour celle qui demande le moins d’effort, celle qui crée le plus grand bazar. C’est une pensée assez contre-intuitive, non ? On cherche toujours de l’ordre, et lui, il a commencé par accepter le désordre comme point de départ.

Mais attention, ce n’est pas un chaos total non plus. Il y a des limites physiques à ne pas dépasser. C’est là que le deuxième ingrédient de sa recette entre en jeu. Villermaux a intégré à son raisonnement une ‘loi de conservation’ que son équipe avait découverte auparavant.

Il faut voir cette loi comme une règle du jeu invisible. Elle garantit que la proportion générale des fragments (le nombre de gros morceaux par rapport au nombre de petits) ne peut pas changer de manière complètement anarchique pendant que l’objet se brise. En combinant ces deux idées – le chaos maximal d’un côté et cette règle invisible de l’autre – il a finalement pu écrire sa loi universelle de la fragmentation.

Une belle théorie, c’est bien, mais il faut la prouver. Et c’est ce qu’il a fait. Il a montré que sa formule mathématique correspondait parfaitement à des décennies de données collectées sur toutes sortes d’objets brisés, des solides aux liquides. C’était déjà une sacrée validation.

Mais il est allé plus loin. Il a mené une expérience toute simple et très parlante : il a écrasé des morceaux de sucre. Et là, bingo. En se basant uniquement sur la forme en trois dimensions du cube de sucre, sa loi a permis de prédire avec exactitude la répartition de la taille des fragments obtenus. Une preuve assez élégante, il faut l’avouer.

Alors, est-ce que cette loi explique absolument tout ? Non, pas tout à fait. Elle a ses limites. Elle fonctionne à merveille quand un objet se brise de manière vraiment aléatoire, comme un verre qui heurte le sol. En revanche, elle est moins efficace si le matériau est trop ‘mou’, comme certains plastiques qui se déforment avant de casser.

Elle ne s’applique pas non plus lorsque la rupture est trop ordonnée. Pensez à un filet d’eau qui se sépare en gouttelettes de taille presque identique à cause de la tension de surface. Là, ce n’est pas du chaos. Malgré tout, cette découverte reste une avancée majeure. Elle nous offre enfin une clé pour comprendre ce phénomène universel qui, jusqu’ici, nous semblait… eh bien, complètement aléatoire.