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Les légendes du Graal

Boltzmann - Ostwald – le démon de Maxwell

17 Juin 2025 , Rédigé par Régis Vétillard Publié dans #démon de Maxwell, #Boltzmann

Elaine interroge à présent, Yvain, sur le principal détracteur de Boltzmann, Wilhelm Ostwald (1853-1932).

Wilhelm Ostwald est un chimiste allemand renommé, il eut très tôt, contre l'avis de son père, la passion pour la chimie. Il est devenu l'un des chimistes les plus influents du XIXe siècle, et il a reçu le prix Nobel de chimie en 1909. Ses recherches portaient sur les vitesses des réactions chimiques et les effets des catalyseurs sur ces réactions.

Il était également très respecté pour ses travaux en philosophie.

« Notre siècle mourant fait au siècle naissant le legs scientifique le plus fécond en espérances : il lui lègue la théorie énergétique ». Ce sont ses propres mots, en 1895, lors d'un congrès. L’énergétique interpelle les savants français, la même année par un article scientifique titré: « La déroute de l’atomisme contemporain »

Il considérait l’atomisme comme un produit de la mécanique classique qui suppose une nature réversible alors que les phénomènes qu’on observe présentent de l’irréversibilité.

Il affirmait que l’énergie est un concept nécessaire et suffisant pour embrasser l’ensemble de la physique, et que « l’usage du mot matière a cessé de convenir au langage scientifique ».

Ostwald voyait la science remplacer légitimement la religion, et offrir des réponses à des questions philosophiques et éthiques. Il imaginait une science unifiée, naturelle, autour de l'énergie.

James Clerk Maxwell

 

Yvain tient à remonter un peu dans le temps, et nous présenter James Clerk Maxwell ( 1831-1879)

Ludwig Boltzmann s'était appuyé sur les travaux de Maxwell, un physicien et mathématicien écossais, afin de tenter d'expliquer les comportement d'un gaz. Il s'agissait de modéliser, imaginer les mouvements, les échanges d'énergie... L'hypothèse moléculaire avait été avancée, et la difficulté était d'étudier un grand nombre de molécules.

Voir aussi: L'Unité des forces du Monde - Les légendes du Graal

 

Maxwell est décédé en 1879, alors que Boltzmann était encore en pleine carrière. Il avait exprimé son admiration pour le travail de Boltzmann plus théorique et mathématique. Leurs travaux sont liés; en effet:

Maxwell a introduit la distribution des vitesses des molécules dans un gaz, posant ainsi les bases de la théorie cinétique des gaz. Elle se concentre sur le mouvement des molécules individuelles et relie les propriétés microscopiques (comme l'énergie cinétique moyenne) aux propriétés macroscopiques (comme la température et la pression). Il utilise l'approche statistique comme la "loi des erreurs" qui décrit comment les erreurs ou les variations aléatoires se distribuent autour d'une valeur moyenne.

Boltzmann a étendu cette idée en introduisant des concepts de probabilité, pour mieux comprendre la répartition des énergies des particules: et des concepts d'entropie et de désordre, reliant les comportements microscopiques des molécules aux propriétés thermodynamiques macroscopiques.

Boltzmann a formulé une interprétation statistique de l'entropie. Il a défini l'entropie (S) comme une mesure du désordre ou de la multiplicité des micro-états possibles pour un système donné. Il a introduit la fameuse équation S=k*log(p), où k est la constante de Boltzmann et p est le nombre de micro-états accessibles.

James Clerk Maxwell, inspiré par Faraday, a unifié l’électricité et le magnétisme en une seule théorie, résumée par quatre équations fondamentales. Il a démontré que la lumière est une onde électromagnétique et a réalisé la première photographie en couleur en 1861.

Les recherches de Maxwell en thermodynamique complètent son travail en électromagnétisme en introduisant une approche statistique et énergétique des phénomènes physiques. Son apport à la physique statistique et son démon de Maxwell ont ouvert des débats encore d’actualité sur la nature de l’entropie et de l’information.

 

Les lois de la thermodynamique sont perçues avec des aspects déterministes: en effet, chaque changement d'énergie doit respecter : - une loi de conservation, - la tendance générale d'augmentation de l'entropie, et - la règle du zéro absolu qui s'impose....

- N'oublions pas, qu'au temps de Maxwell, le déterminisme thermodynamique n'avait pas pu encore se confronter aux principes de la mécanique quantique, qui introduit des éléments de probabilité et d'incertitude à l'échelle microscopique.

J.C. Maxwell a défié l'idée de déterminisme, notamment en ce qui concerne la deuxième loi de la thermodynamique, avec une célèbre expérience de pensée ( en 1867) appelée le démon de Maxwell. ( Le démon est une créature hypothétique capable de trier les molécules de gaz pour créer une différence de température sans dépenser d'énergie, semblant ainsi violer cette loi.)

Ce paradoxe remettait en question l’un des piliers du travail de Boltzmann qui affirme que l’entropie d’un système isolé ne peut qu’augmenter. Ce paradoxe, nous interroge, encore aujourd'hui, sur le rôle de la connaissance et de la conscience dans les lois physiques.

Bien-sûr, Léon Brillouin (en 1949), que Lancelot connaît, a montré que le démon devait acquérir de l'information pour fonctionner, et que ce processus augmentait l'entropie du système, préservant ainsi la deuxième loi de la thermodynamique.

Maxwell précise: « le principal objectif de ce démon est de montrer que le second principe de la thermodynamique ne repose que sur une certitude statistique. » En d'autres termes, Maxwell exprime notre incertitude à propos des phénomènes microscopiques.

Aujourd'hui, Maxwell en faisant surgir son démon de sa boîte à molécules, a rejoint l'exploration des instabilités, les singularités, ( chaos...) 

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Chronologie de la Légende

Louis VII de France, (1120-1180), roi des Francs de 1137 à 1180.

Henri II d'Angleterre (5 Mars 1133 au 6 Juillet 1189)

Aliénor d'Aquitaine (1122 ou 1124 à 1 Avril 1204)

Marie  , comtesse de Champagne (1145 - 1198) est la fille aînée de Louis VII de France et de sa première épouse, Aliénor d'Aquitaine .

Geoffrey de Monmouth, Historia regum Britannie 1136 (latine)

Wace (1100- 1174) Roman de Brut , c. 1155 (anglo-normande)

Chrétien de Troyes (1135-1185)

Wolfram d'Eschenbach ( 1170-1220)

 

- La cathédrale d'Otrante, c. 1163 Mosaique : Rex Artirus

- ''Découverte'' de la tombe d'Arthur : 1190 (latin ) rapportée par Gerald of Wales

 

Le cycle de la Vulgate : la Queste del Saint Graal , la Mort (le roi) Artu , le Lancelot , le Estoire del Saint Graal , et la Vulgate Merlin  c. 1215-1235 (Français)

Sir Thomas Malory, Le Morte D'arthur , c. 1470  

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