Entropie, désordre et information

On assimile encore souvent l’entropie au désordre et on énonce un principe d’augmentation d’un système vers un état désordonné. Mais cette vision serait issues d’une mauvaise interprétation de l’entropie, du désordre et de l’information.

Entropie, désordre et information

La deuxième loi de la thermodynamique (loi de l’entropie) indique que les fluctuations du vide s’équilibrent naturellement et que tout est condamné à suivre un processus de désorganisation de plus en plus importante, jusqu’à aboutir à un arrêt de fonctionnement total. La science traditionnelle indique donc que l’énergie libre ne peut pas être utilisée à des fins pratiques parce que le désordre ne peut pas être transformé en un système organisé.

Ilya Prigogine, scientifique russe, a reçu le prix Nobel en 1977 pour avoir démontré comment un système désordonné pouvait évoluer en un système ordonné (cette loi est appelée néguentropie). Cela nous montre simplement que la loi de l’entropie n’est sans doute pas la seule loi qui règne dans l’univers.

En vérité ce principe est mal énoncé et trompeur sur les termes. La notion d’entropie thermodynamique a été associée au désordre en étudiant des systèmes simples du point de vue de la physique statistique, tels que des gaz placés dans des enceintes isolées. De ce fait, un ordre initial (tout le gaz placé dans un coin, ou deux gaz séparés) devenait effectivement plus désordonné (le gaz occupe toute l’enceinte, les deux gaz sont mélangés).

Mais d’un autre point de vue plus moderne, on devrait voir l’état initial comme « plus simple » que l’état final. Il faut en effet moins de données (ou information) pour décrire en détail l’état initial que l’état final. J’insiste bien sur le fait qu’on parle de l’information détaillée, car c’est en masquant ces détails qu’on a conclu que d’un point de vue statistique il fallait moins d’information. Mais l’état réel n’est pas un mélange statistique ! Un système thermodynamique a donc tendance à voir son information augmenter, du fait notamment que ses constituants interagissent et qu’il se crée des corrélations entre leurs états passés. Ces corrélations pourraient permettre en principe de retrouver l’état initial, ce qui signifie que l’information de l’état final contient celle de l’état initial ainsi que celle de son état actuel.

(Je vous invite à lire Philippe Guillemant sur ce sujet.)

On ne devrait pas dire que le désordre augmente mais que l’information totale augmente.

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