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Une nouvelle loi fondamentale de la physique a été récemment découverte. Il s’agit d’un théorème abstrait de mécanique statistique dont la démonstration a été publiée en janvier 2003, dans le plus grand journal européen de physique mathématique (J. of Physics A). Personne n’en a parlé dans les journaux. Peu de gens en ont encore vraiment saisi l’importance.
La démonstration est due à un chercheur d’origine écossaise Roderick Dewar, travaillant à Bordeaux à l’INRA. Pourquoi l’INRA? Parce que ce théorème a des implications fondamentales en biologie. Il s’applique en particulier à l’homme et à l’évolution des sociétés humaines.
Il implique que, depuis sa création, l’univers évolue en formant des structures matérielles de plus en plus complexes capables de dissiper de plus en plus efficacement l’énergie. Les étoiles, les planètes, les plantes, les animaux, et enfin l’homme forment une telle suite de structures.
En physique, la puissance dissipée s’exprime en watts. L’efficacité avec laquelle une structure matérielle dissipe l’énergie peut s’exprimer en watts par kilogramme de matière. L’astronome américain Eric Chaisson a tracé une courbe montrant l’efficacité avec laquelle les structures citées plus haut dissipent l’énergie en fonction de l’âge de l’univers. Cette courbe est reproduite à la fin de ce texte. La progression est foudroyante.
Pour un physicien, la vie est apparue sur Terre pour dissiper l’énergie solaire. Dès 1905, Ludwig Boltzmann, père de la mécanique statistique et grand admirateur de Darwin, écrivait: “la vie est une lutte pour l’énergie libre” (c’est-à-dire l’énergie qui peut être dissipée).
Dès 1922, le chercheur américain Alfred Lotka écrivait: “la sélection naturelle tend à maximiser le flux d’énergie à travers une structure organique”. Un peu plus tard, il ajoute: “le principe de sélection naturelle agit comme si c’était une troisième loi de la thermodynamique” (c’est-à-dire une nouvelle loi de la mécanique statistique).
Cette loi est maintenant démontrée. C’est la loi de Dewar. Comme l’évolution de l’univers, l’évolution des espèces est un processus de maximisation du taux de dissipation de l’énergie. L’évolution de l’humanité n’y échappe pas. La physique et la biologie nous montrent comment ce processus fonctionne.
C’est un chercheur belge, d’origine russe, Ilya Prigogine qui a étudié le premier ce processus en détail. Son travail lui a valu le prix Nobel en 1977. Les étoiles, les planètes, les plantes, les animaux, l’homme, les sociétés humaines sont des structures dissipatives au sens de Prigogine.
En mécanique statistique, la dissipation d’énergie porte le nom de “production d’entropie”. La loi de Dewar s’appelle “MEP” (en anglais: maximum entropy production). Une structure dissipative a la propriété de s’auto-organiser. Ce faisant, elle diminue son entropie interne en l’exportant à l’extérieur. Elle maximise le flux d’entropie vers l’extérieur.
Depuis les travaux du chercheur américain Claude Shannon (1948), on sait qu’entropie et information sont deux aspects opposés d’un même concept. En exportant de l’entropie, une structure dissipative importe de l’information venant de son environnement. Elle mémorise cette information.
Chez les plantes ou les animaux, l’information sur l’environnement est principalement mémorisée dans les gènes. Plantes et animaux sont adaptés à un environnement particulier. Cette adaptation se fait par sélection naturelle. Sont sélectionnés, les plantes où les animaux qui se reproduisent le plus vite, c’est-à-dire ceux qui accroissent le plus rapidement la dissipation d’énergie.