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Visite à Ilya Prigogine
Nous avons peu parlé de la théorie de l'information avec Claude Shannon (1916-2001).
Avant de vous parler de cela, Yvain nous invite à partager son intuition et nous demande de prendre ce mot ''information '' comme un substitut plus global, pour remplacer ''particule, onde'', dans leur dualité. Le mot information permet d'inclure des interactions, des processus,, de manière plus holistique... D'ailleurs, John von Neumann ( 1903-1957) a utilisé le terme en mécanique quantique pour décrire l'information contenue dans un état quantique.
Vous vous souvenez: en thermodynamique, l'entropie est une mesure du désordre ou de la multiplicité des micro-états d'un système. Shannon – c'était en 1948 - a introduit le concept d'entropie de l'information, qui mesure l'incertitude ou le contenu en information d'un message. Plus un message est imprévisible, plus son entropie est élevée.
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C'est naturellement qu'Yvain, nous parle ensuite d' Ilya Prigogine (1917-2003) ( cf l'article précédent: La flèche du temps. Un temps irréversible.) . Il y a peu de temps, Lancelot avait invité Bertram Sinsernin, un anglais adepte de Whitehead, à résider dans son appartement à Paris. Yvain l'avait ensuite accompagné, à Louvain, pour rencontrer Prigogine.
Finalement c'est à l'Université Libre de Belgique à Bruxelles, qu'Yvain et Bertram furent reçus par le savant. Yvain lui a exprimé son émotion de le rencontrer, et sachant que le scientifique les avait pris pour des journalistes français, ils avaient failli partir sans oser le rencontrer....
Prigogine a bien ri, d'autant que cela lui rappelait cette anecdote: '' jeune professeur à Princeton, il avait un ami qui était lui-même ami d'Albert Einstein. Un jour, cet ami lui dit : «Écoute, pourquoi n'irait-on pas parler avec Albert Einstein ? Il dit « oui » . Ils traversèrent le campus et devant la porte, au moment où son ami est en train de frapper, Prigogine se dit : « non, la question que je voudrais poser n'est peut-être pas parfaite ; je devrais y réfléchir. N'entrons pas ». Il a juste entendu derrière la porte quelqu'un qui disait «Entrez ». Il ne l'a pas fait !Six mois plus tard, quand il est revenu à Princeton, Einstein avait disparu. Il nous dit : «Si vous avez une question, même si elle est imparfaite, même si elle vous semble audacieuse, posez-la ! »''
Yvain l'aurait embrassé! Parce que des questions, ils en avaient beaucoup....
Bertram et Yvain ont eu de la chance, parce que Prigogine, depuis 1967, souvent absent, partage son temps entre ses conférences, et son travail à Bruxelles et à l'Université du Texas (Austin). Son activité intense sera couronnée par le Prix Nobel de Chimie en 1977, pour ses travaux en thermodynamique, conduisant à la découverte des structures dissipatives.
1954 a marqué un tournant dans son activité scientifique, alors qu'il travaillait sur les problèmes macroscopiques, il s'attaque au fondement microscopique des phénomènes irréversibles.
Ilya Romanovich Prigogine est né en 1917 à Moscou. Son père était ingénieur chimiste, et sa mère étudiait le piano au conservatoire, il a hérité de son amour de la musique. « Je savais lire une partition avant de pouvoir lire un livre.»
Yvain l'a interrogé sur Boltzmann:
Prigogine répond: « Depuis l’époque de mon premier diplôme en sciences, j’étais un lecteur enthousiaste de Boltzmann, dont la vision dynamique du devenir physique était pour moi un modèle d’intuition et de pénétration. Néanmoins, je n’ai pas pu m’empêcher de remarquer certains aspects insatisfaisants. Il était clair que Boltzmann introduisait des hypothèses étrangères à la dynamique ; Dans de telles hypothèses, parler d’une justification dynamique de la thermodynamique me semblait une conclusion pour le moins excessive. À mon avis, l’identification de l’entropie avec le désordre moléculaire ne pourrait contenir qu’une partie de la vérité si, comme je persistais à le penser, les processus irréversibles étaient dotés de ce rôle constructif que je ne cesse de leur attribuer. D’autre part, les applications des méthodes de Boltzmann se limitaient aux gaz dilués, alors que je m’intéressais surtout aux systèmes condensés. »
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Avant les travaux d'Ilya Prigogine, la vision dominante en thermodynamique se basait principalement sur les systèmes à l'équilibre ou près de l'équilibre. Dans ce contexte, la formation d'ordre et de structures était envisagée surtout dans des conditions où l'équilibre thermodynamique n'était pas très loin, comme dans les transitions de phase (par exemple, la cristallisation de l'eau en glace). On pensait que les systèmes s'auto-organisaient en approchant de nouveaux états d'équilibre après des perturbations mineures.
Prigogine a montré que des structures ordonnées et complexes peuvent émerger loin de l'équilibre, où les échanges constants d'énergie et de matière créent des conditions pour l'auto-organisation. C'est dans ces conditions loin de l'équilibre que des structures dissipatives apparaissent, contrairement à l'état d'équilibre thermodynamique, où le système est statique et sans changement spontané.
- Serait-ce là, dans les systèmes loin de l'équilibre, que l'indéterminisme apparaît ?
- Loin de l'équilibre, les systèmes peuvent atteindre des points critiques appelés bifurcations, où de petites perturbations peuvent amener le système à évoluer vers des états très différents. Cela signifie que les systèmes complexes peuvent changer radicalement de comportement en réponse à de petites influences.
Ces points de bifurcation représentent des moments où le système peut suivre plusieurs trajectoires possibles, rendant l'avenir du système indéterminé jusqu'à ce qu'une trajectoire soit choisie.
Bertram et Yvain, ont bien sûr évoqué, la question de la '' flèche du temps'':
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Prigogine a souligné le rôle crucial du temps et de l'irréversibilité dans les processus dissipatifs. L'irréversibilité introduit une asymétrie temporelle, contribuant à l'indéterminisme des systèmes loin de l'équilibre.
A un certain niveau, les symétries temporelles peuvent se briser, permettant l'émergence de phénomènes irréversibles. Cette brisure de symétrie est essentielle pour expliquer pourquoi certains processus évoluent de manière irréversible dans le temps.
Si on s'en tient à une description probabiliste des systèmes complexes, l'irréversibilité est vue comme une conséquence de la probabilité et de la statistique des états des systèmes.
'' Le démon de Maxwell '' dit-il illustre très bien comment l'irréversibilité peut émerger dans des systèmes loin de l'équilibre...
J'aurais aimé, personnellement, interroger Prigogine, sur les '' systèmes fermés ''...
En effet, il dit que '' l'ordre peut émerger du chaos '', c'est à dire dans des systèmes loin de l'équilibre thermodynamique. Il a montré que, dans des conditions appropriées, des systèmes ouverts peuvent spontanément s'organiser et développer des structures complexes et ordonnées malgré leur tendance naturelle vers le désordre (augmentation de l'entropie). On peut donc penser, que l'univers peut être plus créatif et ordonné qu'on ne l'aurait cru auparavant.
Mais, dans un système fermé...?
Dans des systèmes ouverts, l'ordre peut émerger grâce à des échanges d'énergie et de matière avec l'environnement. Une cellule vivante ou une tornade, augmentent l'entropie de leur environnement tout en maintenant une organisation interne grâce à un apport constant d'énergie.
Un système fermé n'échange pas de matière ou d'énergie avec son environnement.
Peut-être m'aurait-il dit: '' des processus localisés et transitoires peuvent encore apparaître dans un système fermé. Par exemple, des fluctuations locales peuvent créer des zones temporairement plus ordonnées, mais sans un apport continu d'énergie, ces structures tendront à se dissiper rapidement et à retourner à un état de désordre accru.''
J'aurais ajouter: - le vide quantique ne peut-il pas jouer un rôle dans des processus dissipatifs?
Dans la théorie quantique des champs, le vide n'est pas un espace vide, mais plutôt un état rempli de particules virtuelles qui apparaissent et disparaissent constamment ( Paul Dirac) . Ces fluctuations peuvent influencer les processus dissipatifs en fournissant une source d'énergie temporaire.
L'effet Casimir ( en 1948 - Hendrik Casimir (1909-2000), physicien néerlandais ) est un exemple classique où le vide quantique génère des forces attractives entre deux plaques conductrices placées très proches l'une de l'autre.
Pour Prigogine, l'information peut persister dans des régions locales malgré l'augmentation globale de l'entropie.
Leur entretien s'est terminé à propos de l'écoute d'une fugue de Bach (le premier ''Contrapunctus '' du célèbre ''Art de la Fugue''). Prigogine, passionné de musique, dit : « Si vous prenez une fugue de Bach, elle obéit à des règles, mais il y a aussi des passages inattendus: ce sont des «bifurcations ». C'est ce mélange de déterminisme et d'imprévisibilité qui en fait la nature et le charme. »
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Prigogine nous a entraîné, malgré moi, un peu plus loin que la notion d'Entropie. Et, je souhaitais vous parler de son contemporain Claude Shannon (1916-2001). ( voir aussi: 1950-51 - La Cybernétique 2 - Les légendes du Graal )
C'était en raison de la proposition d'Yvain, de '' partager son intuition'' et il nous demandait de prendre ce mot ''information '' comme un substitut plus global, pour remplacer ''particule, onde'', dans leur dualité. Le mot information permet d'inclure des interactions, des processus,, de manière plus holistique... D'ailleurs, John von Neumann ( 1903-1957) a utilisé le terme en mécanique quantique pour décrire l'information contenue dans un état quantique.
L'entropie de Shannon est la mesure de l'incertitude dans un ensemble de données.
John Archibald Wheeler (1911-2008), propose l'idée que "tout est information" (It from Bit). Cela suggère que la structure fondamentale de l'univers est basée sur l'information et que les lois physiques émergent de cette base informationnelle. L'entropie serait comme une mesure de l'incertitude ou du désordre dans l'information elle-même.
Intéressant? Non...?
Vous vous souvenez du magnifique cadeau de mariage, offert à Elaine et Yvain: une traversée pour New-York, sur '' Le France''. Après la visite à Prigogine, nous avons la chance, avec Elaine et Yvain, de joindre les Etats-Unis et occasionnellement la prestigieuse université de Princeton, et d'être reçus par John Wheeler. Je vous raconterai ce qui s'est dit, même si personnellement, je n'y étais pas....
