Diverses équipes de chercheurs mêlent leur science à celle du football, pour le sérieux ou pour le rire. Echantillons de théories scientifiques d’avant-match sur les rencontres amicales, l’«intelligence de jeu», le ballon «Brazuca» ou encore, calculées par le célèbre physicien Stephen Hawking, les chances anglaises de gagner
Vendeurs (de TV, grills ou autres voitures), bistrotiers ou voyagistes: tous surfent sur la vague de visibilité de la Coupe de monde de football. Alors, pourquoi pas les scientifiques? A l’occasion de chaque tournoi majeur sont diffusées des recherches au protocole sérieux mais drolatiques. Florilège des dernières découvertes.
Tirage au sort faussé
Tout commence lors du tirage au sort. Cette année, un scandale a émaillé celui pour l’attribution des places dans les huit groupes: on s’attendait à ce que, parmi les neuf équipes européennes non têtes de série, ce soit la moins bonne qui soit placée dans un autre pot de huit boules, la défavorisant car la faisant tomber contre des gros calibres. Or, trois jours avant le tirage, la FIFA a modifié cette procédure, ce qui a suscité l’indignation; cette neuvième équipe aurait dû être la France… Pour le mathématicien français Julien Guyot, au-delà de ce «potgate», c’est toute la méthode du tirage au sort qu’il faut réviser. «Le système actuel privilégie la diversité géographique, au détriment de l’équilibre des groupes», explique-t-il dans Le Monde . Sa solution? Il la détaille dans la revue Social Science Research Network . Sa formule propose une répartition initiale différente des équipes dans les pots, selon leur classement FIFA avant tout. Et pour respecter la contrainte géographique, elle implique, à un moment, de faire un tirage des continents représentés dans chacun des huit groupes. Au final: plus de «groupe de la mort», comme celui qui réunit l’Italie, l’Angleterre, l’Uruguay et le Costa Rica, mais des quartets plus équilibrés durant la phase préliminaire. Au risque d’avoir des rencontres peut-être plus mornes?
Matches amicaux cruciaux
Viennent ensuite la préparation et la période des matches amicaux. Or, faut-il alors jouer contre plus fort ou plus faible que soi? Des chercheurs de l’Université d’Evora (Portugal) ont la réponse. Pour leur étude parue dans PLoS ONE , ils ont passé au crible, grâce à des outils vidéo, les positions de 20 joueurs d’une équipe de première ligue portugaise, durant divers matches d’avant-saison contre des adversaires plus forts ou moins forts. Et? Contre les premiers, les joueurs suivis développaient davantage un jeu d’équipe synchrone ainsi que leurs performances physiques. Lors des matches amicaux, «les équipes doivent savoir que jouer contre une équipe plus faible peut ne pas présenter un stimulus tactique et physique suffisant», concluent-ils. Les prestations moyennes de l’équipe suisse contre la Jamaïque (petite victoire 1-0) et le Pérou (2-0, mais obtenu sur la fin) leur donnent raison.
Structure de jeu fractale
Suivre en vidéo informatique la position de tous les joueurs et de la balle durant deux matches: c’est aussi ce qu’ont fait des mathématiciens japonais. Ce travail de fourmis pour arriver à la conclusion que le foot est de même nature que le chou romanesco, les poumons, ou le crénelage des côtes maritimes: fractale! Autrement dit, la structure générale se répète à l’envi, peu importe l’échelle d’observation choisie. Selon ces analyses, publiées dans l’European Physical Journal , le mouvement de la balle et les constants ajustements de la position des joueurs, à n’importe quel moment, ont une forte influence sur les actions subséquentes. Ainsi, décrire mathématiquement la succession des structures de phases de jeu au fil d’un match utiliserait les mêmes équations de ramification redondante qui révèlent le fameux chou vert fluo: coupez-en une branche, ne ressemble-t-elle alors pas à une version réduite du légume entier? De là à dire que les premières minutes d’un match conditionnent son ensemble, il y a un tacle que les chercheurs nippons ne font pas…
Intelligence de jeu
Pour des chercheurs du Karolinska Institutet suédois l’intérêt d’un match repose surtout sur la fameuse «intelligence de jeu» dont certains joueurs sont doués. Et ils affirment que celle-ci peut être mesurée scientifiquement! Autrement dit, la dextérité technique et la résistance physique ne sont pas les seules qualités nécessaires pour percer.
D’après eux, l’«intelligence de jeu» se rapproche de ce que les spécialistes appellent les «fonctions exécutives», qui incluent la capacité à trouver des issues rapides à des problèmes, à vite changer de tactique ou à revoir des comportements infructueux. Les savants ont ainsi testé 57 footballeurs d’élite pour ces fonctions exécutives. Leurs performances étaient bien meilleures que celles de la population générale. Ils ont ensuite suivi les meilleurs joueurs: à nouveau, la corrélation montrait que ces leaders surperformaient aux tests des fonctions exécutives. De quoi imaginer que ceux-ci pourraient servir à débusquer les futurs Cristiano Ronaldo ou Lionel Messi. Pour les chercheurs, qui publient dans PLoS ONE , «il y a là probablement une composante héréditaire, mais aussi une part liée à l’entraînement.» Inutile, donc, d’espérer devenir un génie sans sueur et des heures de jonglage.
Ballon non maîtrisable
Et si, durant cette Coupe du monde, une star aligne les mauvaises passes, elle pourra toujours accuser le ballon. Tous les quatre ans, sa forme (!), sa texture font l’objet de toutes les attentions. Le modèle de cette année, baptisé Brazuca, est composé de huit pièces de tissus. Pour savoir si l’objet suit la trajectoire voulue après un tir – le ballon de 2010 avait été jugé totalement imprévisible lorsqu’il était frappé trop fort –, des experts de la dynamique des fluides de l’Université japonaise de Tsukuba ont réalisé des essais en soufflerie à l’aide d’un «robot shooteur». Résultats, paru dans Scientific Reports : «Les éléments qui influent sur les forces aérodynamiques agissant sur un ballon de foot ne se limitent pas à sa forme extérieure, mais sont aussi liés à la rugosité de sa surface, de son assemblage, de la symétrie et du nombre de ces panneaux.» Rien ne vaut donc les bons vieux ballons de plage gonflables.
Courir dans le vide
A propos de ballon, un mythe du football affirme qu’une équipe qui fait bien circuler le cuir s’économise, et épuise petit à petit le onze adverse en le faisant courir après la balle. Ayant analysé les déplacements de 810 joueurs durant 54 matches de la Premier League anglaise, des savants de l’Université de Sunderland affirment dans le Journal of Sports Sciences que, non, les joueurs couvraient à peu près les mêmes distances, que leur équipe possèdent largement le ballon ou pas. Courir dans le vide, pas si vain qu’on le dit.
Ordre sous-jacent du foot
Déterminer le futur vainqueur est, en revanche, bien plus fantaisiste. C’est pourquoi des bookmakers se sont tournés vers l’un des plus célèbres des physiciens vivants: Stephen Hawking. Ils lui ont demandé de formuler les chances de victoire de l’équipe anglaise. A leur surprise, le théoricien, qui souffre de sclérose latérale amyotrophique, a relevé le défi.Il a visionné les 45 matches de Coupe du monde des Anglais depuis 1966. Il a alors déterminé cinq facteurs affectant les performances du onze aux Trois Lions: environnemental (l’équipe est meilleure si elle joue à moins de 500 m d’altitude et par climat tempéré), physiologique, psychologique (jouant en rouge, et paraissant ainsi plus confiante car plus agressive, elle est davantage victorieuse), politique, et enfin tactique (elle a gagné 48% de ses matches en sa formation habituelle de 4-4-2, mais 58% en 4-3-3…).
Stephen Hawking a aussi passé au crible les 204 penalties que les joueurs anglais ont tirés – un exercice où ils sont particulièrement faibles, d’après les chiffres. Selon lui, ni leur âge, ni le pied utilisé ne jouaient un rôle. En revanche, «les chauves et les blonds ont plus de chance de marquer», a-t-il dit à la presse le 28 mai. Pourquoi? «L’explication est peu claire; cela restera l’un des grands mystères de la science…»
Au final, le physicien théoricien a décrit les chances anglaises de gagner et la manière idéale de tirer un penalty dans deux formules si complexes que le manque de caractères d’écriture du logiciel générant ce texte empêche de les reproduire ici. Et le spécialiste des trous noirs évaporants de conclure, badin: «Depuis la nuit des temps, les peuples ne se sont pas satisfaits de considérer divers événements comme déconnectés les uns des autres ou inexplicables. Ils ont toujours eu besoin de déceler un ordre sous-jacent dans leur environnement. La Coupe du monde n’y échappe pas!»
Prédictions de victoire
Depuis leurs bureaux de l’Université autrichienne d’Innsbruck, d’autres statisticiens avancent d’autres pronostics. Dans l’ordre des vainqueurs, ils donnent: le Brésil (22,5% de chances), l’Argentine (15,8%), l’Allemagne (13,4%) et l’Espagne (11,8%). Leur méthode a déjà été testée lors du Mondial 2010 et de deux Championnats d’Europe. Elle se base sur les données extrêmement riches et détaillées de 22 bookmakers, qu’ils ont combinées avec des modèles de calcul et de simulation de toutes les confrontations possibles jusqu’à la finale. Des modèles si compliqués que cette page ne suffirait pas à les évoquer. Des formules infiniment plus enchevêtrées, en tous les cas, que les tentacules du poulpe allemand qui, lors de la Coupe du monde 2010, avait prédit une bonne partie des vainqueurs de matches en s’approchant de leur fanion dans son aquarium.
Paul – si tu n’as pas fini en salade de fruits de mer – reviens!
