Le désordre créateur

Ilya Prigogine
Prix Nobel de Chimique 1977

Les opinions à propos du temps sont, souvent, variées et contradictoires. Un physicien dirait que ça a été introduit par Newton et que le problème que cette notion présente a été globalement résolut. Les philosophes pensent d’une façon complètement différente : ils rélationent le temps avec d’autres notions, comme le devenir et l’irréversibilité. Pour eux, le temps continue à être une question fondamentale. Il me semble que cette divergence de point de vue est la césure plus nette dans la tradition intellectuelle occidentale. D’un coté, la pensée occidental a accouché la science et par conséquence au déterminisme ; d’un autre coté, cette même pensée ha apportée l’humanisme, que nous remet, plus tôt , vers les idées du responsabilité et créativité.

Des philosophes comme Bergson ou Heidegger, ont affirmé que le temps n’est pas un sujet de la physique mais de la métaphysique. Pour eux, le temps appartient clairement à un registre différent, sur lequel la science n’a rien à dire. Mais ceux penseurs disposaient des moins des utiles théoriques de ces qu’on a aujourd’hui.

Personnellement, je considère que le temps germe du complexe. Un brique du paléolithique et u brique du siècle XIX son identiques, mais les édifications desquelles ils faisaient partie n’ont rien en commun : pour voir le temps apparaître il faut prendre le tout en considération.

Le non équilibre, source de structure

Les travaux que j’ai réalisés il y a une trentaine d’années ont démontre que le non équilibre est générateur du temps, d’irréversibilité et déconstruction. Jusqu’à ce moment là, pendant le siècle XIX et une grande partie du siècle XX, les scientifiques s’étaient intéressés, sur tout, dans les états d’équilibre. Puis ils ont commencé a étudié les états proches de l’équilibre. De cette façon, el est devenue évidant le fait que du moment auquel il se produit un petit éloignement de l’équilibre thermodynamique, on observe la coexistence des phénomènes d’ordre et des phénomènes de désordre. On ne peut pas alors, identifier irréversibilité et désordre.

L’éloignement de l’équilibre nous réserve de surprises. On se rend compte de que on ne peut pas prolongé ce qu’on a appris en état d’équilibre. On découvre de nouvelles situations et de fois, plus organisées que quand il y a de l’équilibre : il s’agît de ce que j’appelle de points de bifurcation (1), des solutions à des équations non linéales. Une équation non linéale admette fréquemment plusieurs solutions : l’équilibre ou la proximité à l’équilibre constituent une solution de cette équation, mais elle n’est pas la seule solution.

Ainsi, le non équilibre est créateur des structures, nommées dissipatives, puisqu’elles existent loin de l’équilibre et ils exigent pour survivre une certaine dissipation d’énergie et par conséquence, la manutention d’une interaction avec le monde extérieure. De la même façon qu’une ville qu’existe pendant qu’elle fonctionne et qu’elle maintienne des échanges avec l’extérieur, la structure dissipative disparaît quand elle cesse d’être alimentée.

Il a été très surprennent de découvrir que, loin de l’équilibre, la matière a des nouvelles propriétés. Aussi, c’est sombrant la variété des comportements possibles. Les réactions chimiques oscillantes sont un bon échantillon de ce-ci. Par exemple, le non équilibre conduit, entre autre, à des phénomènes ondulatoires, dans lesquels le merveilleux est que ils sont gouvernés par des lois extrêmement cohérents. Ces réactions ne sont pas patrimoine exclusif de la Chimique : L’hydrodynamique et l’optique ont ses propres particularités.

Dans l’équilibre, la matière est aveugle ; loin de l’équilibre la matière voit

Finalement, les situations proches de l’équilibre sont caractérisées par un minimum de quelque chose (énergie, entropie, etc.), au quelle une réaction d’amplitude petite le fait retourner s’ils s’éloignent un peu de lui. Loin de l’équilibre il n’y a pas de valeurs extrêmes. Les fluctuations ne sont plus AMORTIGUAR. Par conséquence, les réactions observées loin de l ‘équilibre son distingué avec plus de netteté, donc, beaucoup plus intéressantes. En l’équilibre, la matière est aveugle, pendant que loin de l’équilibre, la matière capte des corrélations : la matière voit. Tout cela, conduit à une conclusion paradoxe de que le non équilibre est source de structure.

Le non équilibre est une interface entre science pure et science appliqué, même si les applications des ces observations à la technologie soient uniquement dans ses débuts. Au présent, on commence a comprendre que la vie est, probablement, le résultat d’une évolution que se conduit vers des systèmes chaque fois plus complexes. Il est vrai qu’on ne connaît pas exactement le mécanisme qui a produit les premières molécules capables de se reproduire. La nature s’en serve du non équilibre pour ses structures les plus complexes. La vie a une technologie admirable, que très fréquemment on n’arrive pas à comprendre.

Penser en thermes de probabilités, non de trajectoires

Le non équilibre ne peut pas être formaliser a travers d’équations déterministes. En effet, il y a plusieurs bifurcations et quand les expériences ses répètent, le chemin suivit n’est pas toujours le même. Donc, le phénomène est déterministe entre les bifurcations, mais il est totalement aléatoire dans les bifurcations. Ce-ci entre en directe contradiction avec les lois de Newton ou d’Einstein, qui nient le déterminisme. Evidemment, cette contradiction m’a beaucoup préoccupé. ¿Comment la supères ? La théorie dynamique actuelle nous offre des outils particulièrement intéressants sur ce sujet.

Contrairement a ce que Newton pensait, on sait maintenant que les systèmes dynamiques ne sont pas tous identiques. On distingue deux types de systèmes : les systèmes stables et les systèmes instables. Entre les systèmes instables, il y a un type particulièrement intéressant, associé avec le chaos déterministe. Dans le chaos déterministe, les lois microscopiques sont déterministes mais les trajectoires prennent un aspect aléatoire, que procède de la «sensibilité aux conditions initiales » : la plus petite variation des conditions initiales implique divergences exponentielles. Dans un seconde type des systèmes, la instabilité arrive à détruire les trajectoires (systèmes non intégrables de Poincaré). Une particule n’en a plus une trajectoire unique, sinon que des différentes trajectoires sont possibles, chacune soumise à une probabilité.

On groupera ces systèmes sous le nom de chaos. ¿Comment traiter ce monde instable ? Au lieu de penser en trajectoires, il est convenaient de penser en termes de probabilités. Alors, il est possible de réaliser des prédictions pour de groupes de systèmes. La théorie du chaos est d’une serte façon similaire à la mécanique quantique. Il faut étudier dans le champ statistique les fonctions propres de l’operateur d’évolution (faire un analyses de spectre correspondent). En autres termes, la théorie du chaos doit être formulé au nivaux statistique, mais ceci signifie que la loi de la nature prend un nouveau significat. Au lieu de nous parler de certitude, elle nous parle de possibilité, de probabilité.

La flèche du temps est, simultanément l’élément commun de n’univers et le facteur de distinction entre le stable e l’instable, entre l’organisé et le chaos. Pour aller plus loin en cette réflexion, il est nécessaire d’élonger les méthodes d’analyses de la physique quantique, spécialement sortant de l’espace euclidien (l’espace de Hilbert, dans un sens fonctionnel) au centre duquel il est définit. On à de la chance que des mathématiciens français, sur tout Laurent Schwartz, on décrit une nouvelle mathématique, qui permet appréhender les phénomènes du chaos et les décrire dans le champ statistiques.

Mais le chaos n’explique pas tout. L’Histoire et l’Economie son instables : ils présentent l’apparence du chaos, mais ils n’obéissent les lois déterministes subjacentes. Le simple procès de prise de décision, essentiel dans la vie d’une entreprise, recourt à un tell numéro de facteurs inconnus qu’il serait illusoire de penser que le cours de l’histoire peut se modeler à travers une théorie déterministe.

Le deuxième type des systèmes instables mentionné auparavant est connu sous la dénomination de systèmes de Poincaré. Les phénomènes de résonance jouent en eux un papier fondamental, puisque le couplement de deux phénomènes dynamiques donne lieu à des nouveaux phénomènes dynamiques. Ces phénomènes peuvent être incorporé dans les descriptions statistiques et peuvent conduire à des différences avec les lois de la mécanique classique newtonienne ou la mécanique quantique. Ces différences sont manifestes dans les systèmes dans lesquels se produisent des coalisions persistantes, comme dans les systèmes thermodynamiques. La nouvelle théorie démontre que on peut tendre un pont entre la dynamique thermodynamique, entre le réversible et l’irréversible.

L ‘instabilité ne doit pas nous conduire à l’immobilité

On se retrouve dans un période « gond » de la science. Jusqu’au présent, la pensée soulignait la stabilité et l’équilibre. Il n’est plus comme ça. Newton même avait suspecté l’instabilité du monde, mais il a écarté l’idée puisque il la trouvé insupportable. Aujourd’hui, on est capable des nous écartes des préjuges du passé. On doit intégrer l’idée d’instabilité dans notre représentation de l’univers. L’instabilité ne doit pas conduire à l’immobilité. Au contraire, on doit étudier les raisons de cette instabilité, ayant comme but décrire le monde dans sa complexité et commencer à réfléchir sur la façon de se comporter en ce monde. Karl Popper disait qu’il existe la physique des horloges et la physique des nuages. Après avoir étudié la physique des horloges, maintenant on doit étudier la physique des nuages.

La physique classique était fondée sur un dualisme : d’un coté, l’univers traité comme un automate ; d’un autre, l’être Humain. On peut réconcilier la description de l’univers avec la créativité humaine. Le temps ne sépare plus l’être humain de l’univers.

Notes

1. Les points de bifurcation sont des points singuliers qui correspondent à des changements de phase dans le non équilibre.

La publication de ce texte est expressément autorise par Mme Maryna Prigogine

ILYA PRIGOGINE
Prix Nobel de Chimique 1977

La publication de ce texte est expressément autorise par Mme Maryna Prigogine

Les opinions à propos du temps sont, souvent, variées et contradictoires. Un physicien dirait que ça a été introduit par Newton et que le problème que cette notion présente a été globalement résolut. Les philosophes pensent d’une façon complètement différente : ils rélationent le temps avec d’autres notions, comme le devenir et l’irréversibilité. Pour eux, le temps continue à être une question fondamentale. Il me semble que cette divergence de point de vue est la césure plus nette dans la tradition intellectuelle occidentale. D’un coté, la pensée occidental a accouché la science et par conséquence au déterminisme ; d’un autre coté, cette même pensée ha apportée l’humanisme, que nous remet, plus tôt , vers les idées du responsabilité et créativité.

Des philosophes comme Bergson ou Heidegger, ont affirmé que le temps n’est pas un sujet de la physique mais de la métaphysique. Pour eux, le temps appartient clairement à un registre différent, sur lequel la science n’a rien à dire. Mais ceux penseurs disposaient des moins des utiles théoriques de ces qu’on a aujourd’hui.

Personnellement, je considère que le temps germe du complexe. Un brique du paléolithique et u brique du siècle XIX son identiques, mais les édifications desquelles ils faisaient partie n’ont rien en commun : pour voir le temps apparaître il faut prendre le tout en considération.

Le non équilibre, source de structure

Les travaux que j’ai réalisés il y a une trentaine d’années ont démontre que le non équilibre est générateur du temps, d’irréversibilité et déconstruction. Jusqu’à ce moment là, pendant le siècle XIX et une grande partie du siècle XX, les scientifiques s’étaient intéressés, sur tout, dans les états d’équilibre. Puis ils ont commencé a étudié les états proches de l’équilibre. De cette façon, el est devenue évidant le fait que du moment auquel il se produit un petit éloignement de l’équilibre thermodynamique, on observe la coexistence des phénomènes d’ordre et des phénomènes de désordre. On ne peut pas alors, identifier irréversibilité et désordre.

L’éloignement de l’équilibre nous réserve de surprises. On se rend compte de que on ne peut pas prolongé ce qu’on a appris en état d’équilibre. On découvre de nouvelles situations et de fois, plus organisées que quand il y a de l’équilibre : il s’agît de ce que j’appelle de points de bifurcation (1), des solutions à des équations non linéales. Une équation non linéale admette fréquemment plusieurs solutions : l’équilibre ou la proximité à l’équilibre constituent une solution de cette équation, mais elle n’est pas la seule solution.

Ainsi, le non équilibre est créateur des structures, nommées dissipatives, puisqu’elles existent loin de l’équilibre et ils exigent pour survivre une certaine dissipation d’énergie et par conséquence, la manutention d’une interaction avec le monde extérieure. De la même façon qu’une ville qu’existe pendant qu’elle fonctionne et qu’elle maintienne des échanges avec l’extérieur, la structure dissipative disparaît quand elle cesse d’être alimentée.

Il a été très surprennent de découvrir que, loin de l’équilibre, la matière a des nouvelles propriétés. Aussi, c’est sombrant la variété des comportements possibles. Les réactions chimiques oscillantes sont un bon échantillon de ce-ci. Par exemple, le non équilibre conduit, entre autre, à des phénomènes ondulatoires, dans lesquels le merveilleux est que ils sont gouvernés par des lois extrêmement cohérents. Ces réactions ne sont pas patrimoine exclusif de la Chimique : L’hydrodynamique et l’optique ont ses propres particularités.

Dans l’équilibre, la matière est aveugle ; loin de l’équilibre la matière voit

Finalement, les situations proches de l’équilibre sont caractérisées par un minimum de quelque chose (énergie, entropie, etc.), au quelle une réaction d’amplitude petite le fait retourner s’ils s’éloignent un peu de lui. Loin de l’équilibre il n’y a pas de valeurs extrêmes. Les fluctuations ne sont plus AMORTIGUAR. Par conséquence, les réactions observées loin de l ‘équilibre son distingué avec plus de netteté, donc, beaucoup plus intéressantes. En l’équilibre, la matière est aveugle, pendant que loin de l’équilibre, la matière capte des corrélations : la matière voit. Tout cela, conduit à une conclusion paradoxe de que le non équilibre est source de structure.

Le non équilibre est une interface entre science pure et science appliqué, même si les applications des ces observations à la technologie soient uniquement dans ses débuts. Au présent, on commence a comprendre que la vie est, probablement, le résultat d’une évolution que se conduit vers des systèmes chaque fois plus complexes. Il est vrai qu’on ne connaît pas exactement le mécanisme qui a produit les premières molécules capables de se reproduire. La nature s’en serve du non équilibre pour ses structures les plus complexes. La vie a une technologie admirable, que très fréquemment on n’arrive pas à comprendre.

Penser en thermes de probabilités, non de trajectoires

Le non équilibre ne peut pas être formaliser a travers d’équations déterministes. En effet, il y a plusieurs bifurcations et quand les expériences ses répètent, le chemin suivit n’est pas toujours le même. Donc, le phénomène est déterministe entre les bifurcations, mais il est totalement aléatoire dans les bifurcations. Ce-ci entre en directe contradiction avec les lois de Newton ou d’Einstein, qui nient le déterminisme. Evidemment, cette contradiction m’a beaucoup préoccupé. ¿Comment la supères ? La théorie dynamique actuelle nous offre des outils particulièrement intéressants sur ce sujet.

Contrairement a ce que Newton pensait, on sait maintenant que les systèmes dynamiques ne sont pas tous identiques. On distingue deux types de systèmes : les systèmes stables et les systèmes instables. Entre les systèmes instables, il y a un type particulièrement intéressant, associé avec le chaos déterministe. Dans le chaos déterministe, les lois microscopiques sont déterministes mais les trajectoires prennent un aspect aléatoire, que procède de la «sensibilité aux conditions initiales » : la plus petite variation des conditions initiales implique divergences exponentielles. Dans un seconde type des systèmes, la instabilité arrive à détruire les trajectoires (systèmes non intégrables de Poincaré). Une particule n’en a plus une trajectoire unique, sinon que des différentes trajectoires sont possibles, chacune soumise à une probabilité.

On groupera ces systèmes sous le nom de chaos. ¿Comment traiter ce monde instable ? Au lieu de penser en trajectoires, il est convenaient de penser en termes de probabilités. Alors, il est possible de réaliser des prédictions pour de groupes de systèmes. La théorie du chaos est d’une serte façon similaire à la mécanique quantique. Il faut étudier dans le champ statistique les fonctions propres de l’operateur d’évolution (faire un analyses de spectre correspondent). En autres termes, la théorie du chaos doit être formulé au nivaux statistique, mais ceci signifie que la loi de la nature prend un nouveau significat. Au lieu de nous parler de certitude, elle nous parle de possibilité, de probabilité.

La flèche du temps est, simultanément l’élément commun de n’univers et le facteur de distinction entre le stable e l’instable, entre l’organisé et le chaos. Pour aller plus loin en cette réflexion, il est nécessaire d’élonger les méthodes d’analyses de la physique quantique, spécialement sortant de l’espace euclidien (l’espace de Hilbert, dans un sens fonctionnel) au centre duquel il est définit. On à de la chance que des mathématiciens français, sur tout Laurent Schwartz, on décrit une nouvelle mathématique, qui permet appréhender les phénomènes du chaos et les décrire dans le champ statistiques.

Mais le chaos n’explique pas tout. L’Histoire et l’Economie son instables : ils présentent l’apparence du chaos, mais ils n’obéissent les lois déterministes subjacentes. Le simple procès de prise de décision, essentiel dans la vie d’une entreprise, recourt à un tell numéro de facteurs inconnus qu’il serait illusoire de penser que le cours de l’histoire peut se modeler à travers une théorie déterministe.

Le deuxième type des systèmes instables mentionné auparavant est connu sous la dénomination de systèmes de Poincaré. Les phénomènes de résonance jouent en eux un papier fondamental, puisque le couplement de deux phénomènes dynamiques donne lieu à des nouveaux phénomènes dynamiques. Ces phénomènes peuvent être incorporé dans les descriptions statistiques et peuvent conduire à des différences avec les lois de la mécanique classique newtonienne ou la mécanique quantique. Ces différences sont manifestes dans les systèmes dans lesquels se produisent des coalisions persistantes, comme dans les systèmes thermodynamiques. La nouvelle théorie démontre que on peut tendre un pont entre la dynamique thermodynamique, entre le réversible et l’irréversible.

L ‘instabilité ne doit pas nous conduire à l’immobilité

On se retrouve dans un période « gond » de la science. Jusqu’au présent, la pensée soulignait la stabilité et l’équilibre. Il n’est plus comme ça. Newton même avait suspecté l’instabilité du monde, mais il a écarté l’idée puisque il la trouvé insupportable. Aujourd’hui, on est capable des nous écartes des préjuges du passé. On doit intégrer l’idée d’instabilité dans notre représentation de l’univers. L’instabilité ne doit pas conduire à l’immobilité. Au contraire, on doit étudier les raisons de cette instabilité, ayant comme but décrire le monde dans sa complexité et commencer à réfléchir sur la façon de se comporter en ce monde. Karl Popper disait qu’il existe la physique des horloges et la physique des nuages. Après avoir étudié la physique des horloges, maintenant on doit étudier la physique des nuages.

La physique classique était fondée sur un dualisme : d’un coté, l’univers traité comme un automate ; d’un autre, l’être Humain. On peut réconcilier la description de l’univers avec la créativité humaine. Le temps ne sépare plus l’être humain de l’univers.

NOTE

(1) Les points de bifurcation sont des points singuliers qui correspondent à des changements de phase dans le non équilibre.