Navires
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Certaines
configurations peuvent être qualifiées de stables dans un sens
particulier : au bout d'un certain nombre d'étapes, on les retrouve
identiques à elles-mêmes, mais décalées d'un certain nombre de cases
[1].
On les désigne des termes imagés de "glisseurs" (ou planeurs, gliders), "vaisseaux spatiaux" (ou navires, spaceships).
On note (A,B)/T une configuration qui se déplace de A cases horizontalement et B cases verticalement en T générations.
Premières découvertes
Dès l'apparition du Jeu de la vie, on a étudié l'évolution des
configurations les plus simples. Les exemples suivants ont rapidement
été découverts.
Le glisseur, ou planeur (glider)
C'est l'ensemble de 5 cellules dans la configuration suivante. Après 2
étapes, on le retrouve pivoté à angle droit. Encore 2 étapes et
le voilà décalé d'une case vers la droite et vers le bas.

Le glisseur est donc un navire de type (1,1)/4.
Bien sûr, grâce à une symétrie convenable, on peut orienter son déplacement dans le sens et la direction (diagonale) souhaités,
Le navire, ou vaisseau spatial (spaceship)
Dans sa forme la plus simple, il est constitué de 9 cellules. En 2
générations, il avance d'une case mais se retrouve tête en bas. 2
générations plus loin, il a donc progressé de 2 cases horizontalement.
C'est un navire (2,0)/4.

Ce vaisseau a une particularité intéressante : il est
modulaire. On peut, sans modifier son "avant" ni son "arrière",
allonger arbitrairement sa partie centrale sans que cela n'affecte son
comportement d'ensemble (son type).

navires léger (LWSS), moyen (MWSS) et lourd (HWSS)
Ces ensembles modulaires dans le jeu de la vie sont particulièrement
utiles pour l'élaboration de configurations complexes.
Vitesse de la lumière
Selon les règles du Jeu de la vie, toute cellule qui apparaît
doit être voisine d'au moins une cellule présente à la génération
précédente. Comme conséquence immédiate, aucune configuration mobile
(aucun "navire") ne peut progresser dans l'espace plus vite qu'une case
par génération.
John Conway lui-même a nommé "vitesse de la lumière" cette vitesse limite d'une case par tour. Elle est bien sûr notée c.

Théorie et recherches
Composants élémentaires
Les collisions de navires entre eux, et avec des objets fixes, ont fait
l'objet d'études approfondies. On en a déduit des configurations
stables, résistantes aux collisions. Ce genre de composant sert à
"consolider" une construction délicate (telle que celle-ci), ou très importante, qui serait autrement instable.
On a découvert que beaucoup de configurations pouvaient être synthétisées en disposant convenablement des glisseurs (exemple).
Comme en électronique, il existe maintenant un véritable design manual
au Jeu de la vie. Ce répertoire de composants, aux propriétés bien
maîtrisées, est un tremplin vers les réalisations les plus complexes.
Types de navires
Rappelons qu'un navire de type (A,B)/T se déplace de A cases
horizontalement et B cases verticalement en T générations. Dans ce
domaine d'étude, il y a loin de la théorie à la pratique.
On sait montrer que pour tout navire de type (A,B)/T, T ≥ 2(|A| + |B|) [2].
Il en découle aussitôt que tout navire progresse en fait au maximum à
la vitesse c/2. Comme dans le monde réel, la vitesse de la lumière est
inaccessible dans le jeu de la vie.
Attention, ceci n'interdit pas de créer des configurations (grosso modo, linéaires) qui disparaissent à la vitesse c. Ainsi les deux extrémités de cette diagonale :

Le développement de cette idée a permis la réaliastion de "câbles" (réseaux stables de lignes de cellules
parallèles, théoriquement infinies). Dans ceux-ci, un "signal" (une
perturbation) peut se déplacer (se "propager") dans le plan avec la vitesse c :

Au sujet des types de vaisseaux, la théorie assure que pour tout couple
(A,B), il existe un navire répondant à ce type. Cependant, la
construction est très complexe. Les seuls navires connus à l'heure
actuelle sont tous de type transversal (AB = 0, comme le vaisseau
spatial) ou diagonal (|A| = |B|, comme le glisseur).
En ce qui concerne les vitesses réalisées, on dispose d'exemples
correspondant à c/2, c/3, c/4 [3], c/5, c/6, c/12 (ce dernier, dû à D.
Hickerson, est de période T = 96 et de type diagonal). Mais aussi 2c/7,
2c/5, ... 17c/45 !
Ce dernier exemple est particulièrement spectaculaire. Construit par G.
Nivasch, J. Summers et D. Bell en 2004, il est de période T = 270 et
comporte, au minimum de son cycle... 11 880 063 cellules [4] ! Tout en longueur, il mesure 4 195 cases de large et
(environ) 330 721 de long. Vous pouvez le contempler ici
(mais pas en entier !). Rendu possible uniquement grâce aux progrès
récents des simulateurs du Jeu de la vie, il s'agit de loin de la
configuration la plus complexe jamais élaborée. Sa conception a
nécessité 51 parties indépendantes assemblées informatiquement au moyen
d'un programme dédié.
Ces étonnants résultats ne peuvent être le fruit du hasard. Un carré 20×20 donne lieu à 2400 ≃ 2,6.10120
configurations, ce qui est (et restera) hors de portée des ordinateurs
par d'une recherche exhaustive. Les amateurs spécialistes du Jeu de la
vie développent des programmes raffinés pour conduire intelligemment
les calculs. Ils analysent les tentatives infructueuses pour éviter de
les renouveler.
C'est l'existence des navires (même les plus simples) qui a permis de
répondre (positivement) à la question originale de J. Conway :
existe-t-il des configurations dont la population augmente indéfiniment
? (voir page suivante)

Notes
[1] Ce déplacement périodique s'entend en l'absence de tout obstacle. Les
collisions entraînent le plus souvent la destruction des véhicules. Mais parfois on obtient des résultats plus intéressants, comme la synthèse d'autres configurations.
[2] Ainsi, le glisseur et le vaisseau spatial ont tous deux la période
minimale par rapport à leur déplacement.
[3] c/2 transversal et c/4 diagonal étaient les deux seuls types connus jusqu'en 1985.
[4] et jusqu'à
12,02 millions au maximum !

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