L'irréversibilité est une caractéristique très générale des phénomènes d'évolution observés à notre échelle. Pour des conditions initiales données, un système évolue de manière irréversible lorsqu'il tend vers un état final unique, toujours le même, quel que soit son état initial. Il existe donc, dans ce cas, une direction d'évolution privilégiée qui ne peut être inversée sans l'action d'un agent extérieur au système.
Un exemple caractéristique est fourni par le phénomène de conduction thermique : si l'on met un corps à température élevée en contact avec un corps plus froid, la chaleur passera spontanément du corps chaud vers le corps froid. Ce processus se poursuit jusqu'à l'état final correspondant à l'égalité des températures. Le passage spontané de la chaleur du corps froid vers le corps chaud est impossible.
Le vieillissement biologique nous fournit une autre illustration bien tangible d'irréversibilité, liée ici aux réactions chimiques du métabolisme.
D'une manière générale, c'est l'existence de phénomènes irréversibles qui permet de fixer le sens d'écoulement objectif du temps.
1. L'irréversibilité en thermodynamique, conséquence du deuxième principe
Le deuxième principe de la thermodynamique codifie l'irréversibilité. Il se formule comme un bilan de la variation d'une fonction d'état du système, appelée l'entropie, communément désignée par la lettre S. La variation dS de l'entropie au cours d'une transformation du système peut toujours se décomposer en deux parties : la variation deS due à l'échange d'énergie et de matière entre le système et le monde extérieur, et la variation diS due à la création ou à la disparition d'entropie au sein du système :
Le deuxième principe de la thermodynamique se formule par l'inégalité :
Le signe d'égalité correspond à des transformations réversibles. Dès lors, dans tous les cas, les transformations irréversibles apportent une contribution positive à l'accroissement d'entropie. Donc l'entropie ne peut que croître dans un syst […]
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