Mourad Daoud : On ne parle que trop peu de l’entropie
Par Mourad Daoud - Heureusement que la journée mondiale de la science au service de la paix et du développement, célébrée par l’UNESCO chaque 10 novembre, nous en donne l’occasion.
Alors, qu’est-ce l’entropie ? La définition peut paraître ardue aux non-initiés, mais elle mérite qu’on lui prête un peu de concentration. D’après le Larousse c’est la fonction d'état notée S qui caractérise l'état de « désordre » d'un système. Mais encore ? Imaginons un glaçon sorti du congélateur et placé au soleil. En fondant lentement, le désordre des molécules d’eau, et par conséquence l’entropie mesurant ce désordre, augmenteront. Ce phénomène est décrit par le deuxième principe de la thermodynamique introduit par Carnot en 1824 : « Toute transformation d'un système thermodynamique s'effectue avec augmentation de l'entropie globale incluant l'entropie du système et du milieu extérieur. »
Le terme « entropie », à proprement parler, n’a été énoncé qu’en 1864 par Clausius qui établit aussi que la chaleur est un phénomène mécanique dû au mouvement des molécules et la température une mesure de leur agitation. Puis à Boltzmann de démontrer en 1877 que plus les particules d’un système sont dispersées, en positions et en vitesses, plus l’entropie de ce système est grande et sa capacité à fournir du travail est limitée.
Récapitulons
D’une manière volontairement simpliste, on pourrait résumer ainsi : plus la température est élevée plus le désordre (ou entropie) est grand. Et plus, il y a de désordre moins, il y a de travail.
Intéressant quand on apprend qu’une étude fraichement publiée en octobre 2020, établit une corrélation évidente entre la température et les résultats scolaires. Plus celle-là est élevée, moins ceux-ci sont bons. Et c’est une étude des universités de Harvard, UCLA et Georgia State, excusez du peu, menée sur près de 10 millions d’élèves. Elle démontre alors que l’exposition à la chaleur trouble la concentration et par conséquence les capacités intellectuelles. A partir de 32°C, un impact négatif est établi, et les notes sont pires à chaque nouveau degré Celsius en plus. Et il parait que lorsque la chaleur est durable et se répète sur de longues périodes sur une scolarité, le phénomène est encore plus remarquable.
Tenons-nous en la chaleur le coupable au clivage nord-sud que vit la planète ? Est-ce le climat froid, régnant dans la plupart des pays développé, qui permet de meilleures facultés intellectuelles et une abnégation au travail ? Le soleil avec sa chaleur qui inonde la plupart des pays sous-développé serait-il le catalyseur du désordre ambiant et le responsable, par effet Joule, de l’immense dissipation d’énergie ? Ce serait donc la faute est à la chaleur. Dorénavant on ne se défausserait plus que sur le colonialisme de jadis ou sur le néo impérialisme. La somme de nos déficiences pourrait aussi se justifier scientifiquement d’autant plus que le troisième principe de la thermodynamique, énoncé par Nernst en 1904, renforcerait cette théorie : l’entropie est nulle au zéro absolu (- 273,15°C) étant donné qu’un ordre pur y règne. Et les caractéristiques physiques obtenues par certaines substances à l’approche du zéro absolu sont extraordinaires. Comme, par exemple, la supraconductivité qui, en l’absence de toute résistance, permet de transporter l’électricité sans aucune perte d’énergie. Plus il fait froid, plus un système est efficace.
Allons ! Ce serait facile de tout mettre sur le compte de ce que les physiciens appellent « l’asymétrie entre travail & chaleur ». La Journée mondiale de la science au service de la paix et du développement ambitionne de rapprocher la science de la société pour « souligner le rôle joué par les scientifiques dans l'élargissement de notre compréhension de la planète remarquable et fragile que nous habitons, et dans la consolidation de nos sociétés » (sic). Sans maitrise de la science, les sociétés sous-développées le resteront ; aussi riche soit leur sous-sol ou nombreuse, leur armée. Sans recherche et développement scientifique, il n’y aura guère de mutation vers un état meilleur pérenne. Beaucoup de nations ont compris cette évidence et ont réussi à rattraper, pendant les 30 dernières années, leur retard sur les pays les plus avancés à force de travail et d’abnégation. Et concrètement, les évolutions que vit le monde actuellement à cause de la pandémie peuvent être une opportunité pour déployer des solutions pratiques à la multitude de problématiques posées. Alors malgré toutes les occasions manquées, il n’est jamais trop tard. Les énergies dissipées sont récupérables. D’ailleurs le premier des principes de la thermodynamique le confirme : au cours d'une transformation l'énergie n'est ni créée ni détruite ; elle peut être convertie d'une forme en une autre.
Mourad Daoud