NÉGUENTROPIE

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Ce terme a été créé, semble-t-il, par le mathématicien et physicien français Léon Brillouin (1956, Science and Information Theory). Il l'a proposé pour remplacer les expressions d'« entropie négative » ou « entropie changée de signe », employée à peu près simultanément, mais indépendamment, par Norbert Wiener et Erwin Schrödinger. Ce dernier, dans un livre important (What is Life ?, 1945), avait mis en avant la possibilité physique de processus à « entropie négative » pour tenter de préciser les différences entre les processus thermodynamiques physiques et les processus vitaux. L'entropie avait été définie par Rudolf Clausius de telle manière qu'une destruction physique, de quelque ordre que ce soit, apparaisse, par une convention d'écriture, comme positive. Pour prendre en compte alors les phénomènes de structuration du réel, on devait les affecter d'un signe négatif. Subjectivement, de tels phénomènes apparaissaient ainsi comme liés à une négativité intrinsèque. C'est pourquoi certains auteurs avaient proposé pour les processus à entropie négative des dénominations qui apparaissent immédiatement positives, telle « syntropie » proposée par L. Fantappie (1944) et qui n'a pas été retenue. C'est effectivement le terme de néguentropie ou non-entropie (contraction de l'anglais negative-entropy) qui s'est imposé pour désigner une réalité physique précise sur le plan formel, mais lourde de problèmes d'interprétation.

Selon la thermodynamique classique, un système physique pourvu d'une certaine quantité d'énergie (mécanique, électrique, chimique, etc.) et d'un ordre global régissant ses micro-états ne peut évoluer spontanément que vers un état d'équilibre thermique homogène. Cet état signifie que le système est devenu indifférent à ce qui l'entoure, et qu'il a atteint un désordre maximal. Ses micro-états sont indifférenciés à l'échelle globale. Le déterminisme régissant l'univers comme un système isolé semble celui d'une loi de désorganisation progressive des structures matérielles qui le composent.

Il devenait dès lors quasi impossible de penser à l'intérieur d'un même déterminisme physique, et selon une même temporalité, les processus thermodynamiques de désorganisation croissante de l'univers, et les phénomènes d'organisation tels que l'épigenèse d'un embryon, l'évolution complexifiante des formes vivantes, la régulation homéostatique d'un organisme, l'adaptation croissante des comportements réflexes, instinctifs, intelligents. Comment comprendre thermodynamiquement ce phénomène, aussi lié aux échanges énergétiques, qu'est le métabolisme des vivants ? Il manifeste en effet la capacité des vivants non seulement de maintenir dans le temps leur complexité structurale et fonctionnelle, mais, bien plus, de la multiplier en la transmettant à leur descendance. Pendant un siècle, la réflexion sur les systèmes naturels se confrontera à une telle scission de la réalité : d'une part, un fond cosmique évoluant globalement vers ce qu'on appelait « la mort thermique de l'univers » ; d'autre part, des formes, thermodynamiquement aberrantes, de stabilisation dynamique, d'ordre, voire des processus de surstabilisation complexifiante des phénomènes (c'était là, par exemple, le paramètre mis en avant par C. Bernard pour comprendre l'organisation croissante du vivant).

À la fin du xixe siècle, grâce aux travaux théoriques de Ludwig Boltzmann, de Willard Gibbs et de James Clerk Maxwell, le concept d'entropie va être réinterprété dans le cadre du calcul des probabilités. Devenant une réalité probabilitaire, l'entropie peut être comprise comme la mesure du processus physique qui contraint un système à évoluer de structures improbables vers des structures de plus en plus probables. Cela permet de préciser, entre autre, qu'un ordre biologique constant ou croissant n'est pas impossible, mais très improbable du point de vue physique. Ainsi, la probabilité d'apparition spontanée et aléatoire d'un échantillon de matière aussi complexe (ordre global) qu'une cellule est immensément petite, mais physiquement possible.

Devant une telle improbabilité d'apparition, de maintien et d'évolution, de l'ordre spécifique aux structures des êtres vivants, Schrödinger a affirmé la nécessité de comprendre les vivants à partir de leurs propriétés de non-équilibre auto-entretenu. C'était d'ailleurs une intuition partagée alors par d'autres théoriciens, notamment Ludwig von Bertalanffy (Théorie générale des systèmes), Norbert Wiener (Cybernétique), Lars Onsager et Ilya Prigogine (Études des états stationnaires et des systèmes loin de l'équilibre).

Selon Schrödinger, le métabolisme est la propriété organisationnelle de non équilibre la plus fondamentale du point de vue énergétique (le métabolisme est la propriété de maintenir des structures et des fonctions à travers un flux constant de matière et d'énergie). Comment comprendre thermodynamiquement ce flux par rapport à cette conservation d'ordre ? « Quel est donc ce précieux quelque chose incorporé à notre nourriture qui nous sauve de la mort ? Un organisme vivant accroît constamment son entropie — ou crée de l'entropie positive — et ainsi tend à se rapprocher de l'état dangereux d'entropie maxima, qui est la mort. Il ne peut s'en maintenir éloigné, c'est-à-dire rester en vie, qu'en soutirant continuellement de l'entropie négative, ce qui est en réalité quelque chose de très positif [...]. Donc, un organisme se « nourrit » d'entropie négative. En d'autres termes [...], la chose essentielle en métabolisme est que l'organisme réussisse à se débarrasser de toute l'entropie qu'il ne peut s'empêcher de produire » (What is Life ?, paragr. 57).

Cette notion d'entropie négative n'a pas été sans susciter de nombreux débats quant à ses significations physiques et surtout biologiques. Par exemple, que peut bien vouloir dire pour un être vivant une expression telle que assimiler de l'entropie changée de signe ? Selon Schrödinger, de telles élucidations montrent la nécessité de réinterpréter les lois statistiques de la physique comme des cas limites de lois « superphysiques », lois qui permettraient de rendre compte de ce qu'il appelle un « principe d'ordre à partir de l'ordre », attribuant au vivant une intelligibilité intrinsèque, à l'intérieur d'un déterminisme physique élargi.

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Pour citer l’article

Alain DELAUNAY, « NÉGUENTROPIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/neguentropie/