Second principe quand tu nous tiens


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Second principe quand tu nous tiens

 

« L’évolution contredit le second principe de la thermodynamique ». Et vlan ! Combien de fois ai-je entendu cela dans les conversations science/foi ? J’ai cessé de compter. Le raisonnement se décline grosso modo de la manière suivante :

  • Le second principe de la thermodynamique (SPT) stipule que le désordre dans un système doit augmenter avec le temps.
  • L’évolution suppose une croissance de l’ordre, de l’organisation, dans le monde vivant.
  • L’évolution s’oppose donc au second principe. Elle est donc impossible. CQFD, rentrez chez vous messieurs dames, circulez, y’a (plus) rien à voir !

Le problème de ce raisonnement est qu’il est faux. Voyons cela.

 

Fait froid

Prenez un verre d’eau et mettez-le au congélateur. Il gèle, et oui, l’entropie de l’eau baisse. La preuve est donc faite, chez vous, dans votre frigo. L’entropie peut diminuer.

Le SPT est-il donc faux ? Que nenni. Dans sa version complète, il stipule en fait que l’entropie doit augmenter avec le temps, pour un système fermé, c’est-à-dire qui n’échange ni énergie ni matière avec son environnement (et encore… voir paragraphe suivant).

Le verre d’eau n’a pas échangé d’eau avec l’extérieur, pas de matière, donc. Mais il a échangé de l’énergie. Il en a perdu, et son entropie a diminué.

 

Fait chaud

Peut-être pensez-vous « d’accord, je ne connaissais pas trop les conditions d’application du SPT, mais bon, augmenter l’ordre en refroidissant, ce n’est finalement pas trop surprenant ». Je vous le concède. Allons donc plus loin. Peut-on imaginer une diminution de l’entropie dans un système vraiment isolé, ou pire, un système que l’on chauffe ? Et bien oui.

Je vous laisse par exemple déguster ce résumé d’une intervention que j’ai personnellement suivie lors d’une conférence récente. Les auteurs y mentionnent l’observation de « brèves violations du SPT en accords avec les probabilités prévues, pour un petit système »[1]. A noter qu’aucun prix Nobel ne sera décerné pour cela. L’expérience est certes élégante, mais elle ne surprend personne (et oui, les scientifiques comprennent bien mieux le SPT que certains veulent bien le croire).

De nouveaux, le SPT est-il donc faux ? Re-que nenni. Outre les conditions citées au paragraphe précédent (système fermé), le SPT ne s’applique à strictement parler qu’aux systèmes « assez grands ». C’est-à-dire formés d’un grand nombre de particules. La raison principale est que le SPT est de nature statistique. Si j’ai 1000 boules sur un billard et que je secoue le tout, les chances que toutes les billes se retrouvent dans la même moitié de la table sont infimes. Bref, le nombre rend très improbable un ordre spontané. Mais si je n’ai que 5 boules, les chances que la même chose se produise augmentent radicalement.

 

Ni chaud ni froid

Résumons : Le SPT s’applique à des systèmes fermés et constitués d’un grand nombre d’éléments. Dire qu’il s’oppose à l’évolution est donc tout simplement faux. Pourquoi ? Parce que ni la terre, ni un être vivant, ni même une cellule, ne sont des systèmes fermés. Tous échangent de la matière et de l’énergie avec leur environnement. De surcroit, un nucléotide, par exemple, n’est pas un système fait d’un « très grand nombre » de parties, et à ces échelles, le SPT devient une passoire. Un jeune professeur du MIT, Jeremy England, est en train de passionner plein de gens en creusant la physique statistique précisément à cette échelle, et précisément dans un contexte biologique.

Cela ne veut pas dire que l’apparition de la vie est un problème scientifiquement réglé, loin s’en faut[2]. Cela ne veut pas dire qu’on ne tombera jamais sur un os en cherchant à comprendre la vie sans faire appel au miracle. Cela veut juste dire que les choses sont plus subtiles que « l’entropie doit augmenter ». Cela veut aussi dire qu’une diminution locale de l’entropie dans un système ouvert n’a rien de mystérieux du point de vue des lois de la physique.

Le seul mystère dans cette histoire, c’est la longévité d’un argument aussi faible. Mais ça, c’est une autre histoire.

[1] “Brief violations of the Second Law of Thermodynamics occur with the predicted probabilities, for a small system”

[2] Voir par exemple http://www.lavillebrule.com/catalogue/de-l-inerte-au-vivant,30


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Antoine BRET
Antoine est physicien chercheur et enseigne à l’Université Castilla-La Mancha près de Madrid. Auteur ou co-auteur de plus de 100 articles dans des revues à comité de lecture, il est régulièrement « chercheur invité » au département d’astrophysique de l’université de Harvard. Il a également travaillé pour une église évangélique française pendant 8 ans et a été pasteur à Madrid pendant une année.

13 Commentaires

  1. Avatar
    Gustave Thibaut sam 22 Déc 2018 Répondre

    Une diminution d’entropie revient à augmenter l’information. Donc non seulement la vie respecte le second principe de la thermodynamique en échangeant de l’énergie mais cette dette en énergie permet d’augmenter l’information. Et puisqu’on est dans science et foi posons-nous la question qui tue. Les propriétés d’omniscience et d’omniprésence attribuées à Dieu sont-elles compatible avec la thermodynamique ? Puisque acquérir de l’information reviens à diminuer l’entropie d’où viendrait l’énergie colossale nécessaire à cette prise de connaissance totale, jusqu’à la moindre particule élémentaire. Gardons à l’esprit que l’énergie de l’univers (premier principe de la thermodynamique) est une constante. On ne crée ni ne détruit de l’énergie, on ne peut que l’échanger. L’existence d’une divinité avec ces propriétés surnaturelles est compromise par la thermodynamique parce qu’elle implique une diminution de l’énergie de l’univers, ce qu’on observe pas.

    • Avatar
      LA HIRE lun 25 Jan 2021 Répondre

      Bonjour,

      si je puis me permettre, vous commettez une erreur relativiste. En effet, vous pensez Dieu comme étant une entité intra-univers, et donc dépendant des lois qui régissent notre univers. Or, le Dieu des chrétiens et des juifs, est en-dehors de l’univers (cf. textes sacrés). Cette définition est aussi à rapprocher du théorème de Gödel. Donc, Dieu ne peut être soumis à la SPT, ni à aucune de nos lois physiques…

  2. Avatar
    LA HIRE lun 25 Jan 2021 Répondre

    Bonjour et merci pour ce sympathique et intéressant article,

    en qualité d’ingénieur, ayant passé un certain temps sur ce type de loi, je suis d’accord avec vous. Et, si je réfute pas mal des allégations darwiniennes, je sais que la SPT ne s’oppose pas aux principes de la micro-évolution. Ainsi, un animal domestique, disons un chien, vivant exclusivement dans une maison chauffée, et mangeant exclusivement des croquettes, verra très probablement au bout de 10 générations, ses poils disparaître et la morphologie de sa gueule changer. Y a t il eu variation d’entropie d’une génération à l’autre notamment dans la reproduction de la séquence ADN ? oui, et sans perte au sens physique et physiologique du terme. Ici, en gros, nous sommes passés du loup au chien…

    Mais, un problème se pose pour la macro-évolution… En effet, comment passer du loup au cheval, et du cheval au crocodile… ? Il y a là un « saut » qui s’oppose trop à la SPT. Et pour lequel, à ce jour, je ne vois pas d’explication convaincante. Cela pourrait aussi nous renvoyer au « chainon manquant », qui fait de l’Homme autre chose qu’une branche issue des primates…

    • Avatar
      Temaro mar 26 Jan 2021 Répondre

       » Mais, un problème se pose pour la macro-évolution… En effet, comment passer du loup au cheval, et du cheval au crocodile ?  »

      De quel problème parlez-vous ?
      Que je sache, l’évolution n’a jamais suivi les chemins que vous evoquez.

      Un peu de phylogénétique pour comprendre:
      http://acces.ens-lyon.fr/biotic/evolut/parente/html/arbphyl.htm

  3. Avatar
    Temaro lun 25 Jan 2021 Répondre

    Il me semble que vous commettiez une erreur logique fondamentale: celle consistant à considérer l’hypothèse d’une réalité extérieure à l’Univers.
    En effet, l’Univers étant par définition l’ensemble de ce qui existe, la notion  » extérieur à l’Univers  » n’a simplement pas de sens. Mais peut-être pensez-vous que cela ait du sens de considérer un bord à la surface de la Terre ?

    Et s’il vous plait, ne mêler pas le théorème d’incomplétude de Godel à une problématique qui relève exclusivement de la foi.

    • Avatar
      Antoine Bret lun 25 Jan 2021 Répondre

      Godel lui même n’aurait pas été contre
      https://fr.wikipedia.org/wiki/Preuve_ontologique_de_G%C3%B6del

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        temaro lun 25 Jan 2021 Répondre

         » Gödel avait toujours été croyant (en dieu, mais aussi en la télépathie), et de plus, il a mis au point sa preuve ontologique alors qu’il sentait la fin de sa vie approcher – fin qu’il a lui-même précipitée puisque, persuadé qu’on cherchait à l’empoisonner, il a cessé de s’alimenter jusqu’à mourir d’inanition. Rien d’étonnant, pensez-vous, à ce qu’un homme proche de la mort, paranoïaque, à demi-fou disons-le, conçoive le projet d’établir l’existence de Dieu par le raisonnement mathématique […]
        Ce qui nous intéressera dans cette démonstration, c’est qu’elle repose sur des axiomes qui, si on les considèrent comme vrais, accréditent aussi la théorie de l’existence du père-noël, ce dont tous les enfants du monde seront heureux. De fait, ces axiomes et ces théorèmes rendent nécessairement d’autres éléments du folklore fantastique humain, tels que les fantômes, les démons, les divinités diverses et variées. Ainsi donc, toute personne qui veut croire en son dieu au nom du théorème de Gödel doit aussi croire aux dieux des autres, aux elfes, aux trolls et aux fées.  »

        http://www.scientistsofamerica.com/index.php?texte=22

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          Antoine Bret lun 25 Jan 2021 Répondre

          Bref, Gödel est un clown quand ça t’arrange -:)

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            Temaro mar 26 Jan 2021 Répondre

            Une démonstration mathématique de l’existence du Dieu chretien ET AUSSI de toutes les autres divinités…
            Ne vois-tu pas là un léger problème ?

  4. Avatar
    Pare jeu 28 Jan 2021 Répondre

    Vos arguments sont bien légers. Le second principe de la therno contredit le théorie de l’évolution.

  5. Avatar
    Antoine Bret jeu 28 Jan 2021 Répondre

    //Le second principe de la therno contredit le théorie de l’évolution//
    Pourquoi donc?

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