« L’entropie de l’Univers est un concept plein de paradoxes »

Carte blanche. Quand le monde était encore jeune, les sociétés humaines se dotaient de druides et de bardes. Leur fonction, tenter d’extraire un peu d’intelligibilité du chaos apparent du monde, en faisait les interprètes des dieux auprès des hommes ordinaires.

Aujourd’hui que nous obéissons à des représentations de l’Univers beaucoup plus rationnelles, la figure du barde n’a pourtant pas disparu : elle s’est réinventée sous les traits contemporains du vulgarisateur philosophe, souvent médiatique, qui se pose en intermédiaire entre l’homme et l’Incompréhensible. Seulement, le mystérieux a de nos jours une déclinaison totalement scientifique, et s’incarne à travers des noms empreints de magie, boson de Higgs, saveur des quarks, entropie de l’Univers…

Ces concepts recouvrent en fait un appareil théorique redoutablement difficile, ce qui tombe bien pour le poète scientifique car, comme dans toute liturgie, le but est aussi de ne pas tout dévoiler. Prenez l’entropie de l’Univers, un concept plein de paradoxes. L’entropie est une mesure de la complexité d’une situation physique quelconque et correspond à peu près à compter le nombre de configurations que le système peut possiblement adopter.

Il s’agit donc d’une grandeur informationnelle, assez loin d’une caractéristique physique intrinsèque comme l’énergie d’une particule ou sa charge. Sa pertinence physique se révèle quand la dynamique chaotique d’un système isolé le conduit à visiter quasiment aléatoirement et sans préférence les différentes configurations qui lui sont accessibles. Dans ce cas, le système atteint après un certain temps un état macroscopique stable, appelé état d’équilibre et caractérisé comme étant celui représenté par les états microscopiques « les plus fréquents », c’est-à-dire celui dont l’entropie est maximale.

Pour un gaz dans une bouteille, une répartition homogène est toujours observée, car les états de ce type sont infiniment plus nombreux que tous les autres réunis, ceux où le gaz n’est pas homogène. On voit que la notion n’a de sens que si le système dispose de temps pour « visiter » ses différentes configurations.

Hors équilibre

Quand on essaie d’appliquer ce raisonnement aux échelles stellaires et au-delà, quand l’attraction gravitationnelle n’est plus négligeable, il se passe un phénomène paradoxal : à cause de la longue portée de la force gravitationnelle, un immense nuage de poussières et de gaz n’augmente pas son entropie en se dilatant comme le gaz dans la bouteille, mais en faisant exactement le contraire, et en se fragmentant en globules qui se densifient et chauffent, conduisent à l’allumage des réactions thermonucléaires des étoiles, à la vie…

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