Bonjour,
Je me pose une question à la fois très simple et très compliquée.
Peut-on démontrer le second principe de la thermodynamique en ne se basant que sur des lois physiques réversibles ?
Simple et clair, n'est-ce pas ? Mais cette question amène des réflexions compliquées. Voici ce que je me suis dit.
On se demande souvent comment la flèche du temps en thermodynamique peut émerger des lois physique sous-jacentes alors que celles-ci n'ont pas de flèche du temps. Cette brisure de symétrie temporelle semble mystérieuse.
Pourtant, imaginons un billard idéal, avec toutes ses boules. Par idéal, je veux dire sans frottement. Une boule lancée ne s'arrêterait jamais. Elle rebondirait sur les bords sans jamais ralentir.
Ce billard obéit à des lois simples, et réversibles. Si j'inverse la trajectoire de toutes les boules à un instant t, je reviens à la situation initiale (et je continue au-delà).
Or si je prépare mes boules en triangle et que lance la boule blanche vers le triangle de façon légèrement asymétrique, son mouvement va se transmettre aux autres boules de façon apparament chaotique. J'aurai l'impression de passer d'un état ordonné à un état désordonné.
Idem pour toute configuration initiale ordonnée : en carré, en rond etc, à condition que la boule blanche arrive à chaque fois avec une certaine asymétrie, de façon à ce que les angles des trajectoires des autres boules deviennent assez vite imprévisibles.
J'aurai alors l'impression d'observer une système irréversible ! Je le verrai toujours évoluer de l'ordre vers le désordre, et jamais l'inverse.
La différence avec un billard réel, c'est que dans ce cas là, je maîtrise la totalité des lois du mouvement. Je sais par conséquent qu'aucune brisure de symétrie temporelle ne se produit, et que l'apparente irréversibilité ne provient que du fait que les situations qui me paraissent ordonnées sont moins nombreuses que celles qui me paraissent ordonnées.
L'irréversibilité émerge naturellement et inévitablement de mes lois réversibles.
Je me pose donc la question suivante : l'émergence de la flèche du temps en thermodynamique est-elle une simple question de point de vue ? Un phénomène d'émergence déterministe mathématique, comme dans mon billard , ou encore comme les figures infiniment variées d'une fractale émergent d'une simple itération, toujours là même : x -> x^2 + c.
Ou alors est-elle une brisure fondamentale de symétrie qui ne dépend pas de l'observateur et n'émerge pas des lois physiques sous-jacentes ? Un phénomène physique encore à découvrir, qui serait absent des lois du monde microscopique et qui ne se révèle que dans le second principe de la thermodynamique ?
Voilà, j'espère que je ne suis pas trop confus... N'hésitez pas à me le dire si c'est le cas.
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