Actu - Le second principe ébranlé par la mécanique quantique ?

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Peut-on violer le second principe de la thermodynamique ? Cette question, lancinante pour l'ordinateur Multivac dans la nouvelle d'Isaac Asimov The last question, a peut-être une réponse positive si l'on en croit des chercheurs de l'Institut Weizmann en Israël. Il suffirait de faire intervenir les formules magiques de la mécanique quantique.Le second principe de la thermodynamique est l'un des piliers les plus solides de la physique. C'est d'ailleurs sur celui-ci qu'Albert Einstein s'est appuyé pour démontrer l'existence des quanta de lumière et encore grâce à...

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[invité6543212033]

Superbe article !

C'était l'une de mes intuitions les plus profondes (vous êtes pas obligé de me croire ! ) !

Encore merci à toi Laurent Sacco, tu me redonne de l'espoir ! MERCI !

Cordialement

[Gabriel]

Si l'univers passe par des phases d'expansion (big bang) et de contractions (big crunch), alors le 2ème principe de la thermodynamique est forcément contredit.

[Celestus]

@Gabriel
On est encore sur de rien concernant les Big Bang, Crunch, Child, etc.

Je suis personnellement persuadé que notre univers (dont on est sûr aujourd'hui qu'il n'est pas infini) n'est pas un système fermé et isolé, et qu'il échange de l'énergie avec d'autres (univers pluridimensionnels hors 3-brane de la théorie M ?)...

Dans ce cas, le 2nd pilier de la meca pourrait s'inverser un jour, lors d'une phase de vibration différente de la brane...

Si la méca quantique est exacte, aucune loi n'est vraiment établie...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwyddon]

Je suis personnellement persuadé que notre univers (dont on est sûr aujourd'hui qu'il n'est pas infini)

Ah bon ? Tu aurais une source me le prouvant ?

Si la méca quantique est exacte, aucune loi n'est vraiment établie...

Euh... Cette phrase ne veut rien dire. La mécanique quantique est paradoxalement déterministe..

Sinon je ne savais pas que l'effet en question dans l'article est l'effet Zenon, je l'ai vu l'an dernier sous le terme "plus on regarde une casserole, moins elle bouillit"

[FC05]

Un truc con : comment un système que l'on observe peut-il être isolé ?
Si il est vraiment isolé, y compris au sens quantique, on ne doit pas pouvoir l'observer, non ?

[Galaad]

Un truc con : comment un système que l'on observe peut-il être isolé ?
Si il est vraiment isolé, y compris au sens quantique, on ne doit pas pouvoir l'observer, non ?

Je me suis pose une question similaire (enfin je crois ). Le second principe etant « la chaleur ne passe pas spontanément d’un corps froid à un corps chaud », et une observation impliquant une interaction avec le systeme sous une forme ou sous une autre, le critere de spontaneite peut-il etre considere comme rempli ?

[ABN84]

bonsoir,
cette news ne me plait pas.
Elle va donner un pretexte à tous les illuminés qui croient decouvrir le mouvement perpetuel.

[gatsu]

Moi ce que je me demande c'est si le second principe doit s'appliquer dans leur cas.
D'ailleurs il me semble que même eux n'en sont pas tout à fait sûr (à la fin de leur article).
En tout cas je pense qu'il n'y a pas de quoi s'alarmer, je ne pense pas que ça invalide la compréhension actuelle qu'on a du second principe.

Un truc con : comment un système que l'on observe peut-il être isolé ?
Si il est vraiment isolé, y compris au sens quantique, on ne doit pas pouvoir l'observer, non ?

Ouai j'y ai pensé aussi, c'est pour ça que je pense que ça sent l'artéfact quelque part...
mais bon j'ai peut être raté un truc.

[gruick70]

Le second principe n'est rigoureusement applicable qu'à un système macroscopique, c'est à dire composé de suffisamment de matière pour qu'on puisse le caractériser par des grandeurs physiques statistiques comme la température ou l'entropie. On parle ici d'un système quantique, donc composé de trop peu de matière pour que la notion même de température ait un sens (voir par exemple le Landau & Lifchitz de physique statistique).

Le fait de considérer un exemple microscopique pour démontrer l'existence d'une faille dans un principe physique macroscopique me semble tout de même un peu limite, à moins de redéfinir les principes de la thermodynamique pour des systèmes de cette taille.

De véritables failles dans le second principe ont cependant été constatées expérimentalement, sur de "vrais" systèmes macroscopiques, mais sur des durées très courtes [1]. Cette annonce est à mon avis un gros coup de pub, sans plus de conséquences pour le moment.

[1] Wang et al. Physical Review Letters, 89(5), 2002.

[invite765732342432]

Un truc con : comment un système que l'on observe peut-il être isolé ?
Si il est vraiment isolé, y compris au sens quantique, on ne doit pas pouvoir l'observer, non ?

Ben, si tu fais partie de ce système, tu peux tout à fait l'observer "de l'intérieur", sans rompre son isolement...
Par contre effectivement, si l'univers est isolé on ne doit pas pouvoir l'observer de l'extérieur...

[gatsu]

De véritables failles dans le second principe ont cependant été constatées expérimentalement, sur de "vrais" systèmes macroscopiques, mais sur des durées très courtes [1]. Cette annonce est à mon avis un gros coup de pub, sans plus de conséquences pour le moment.

[1] Wang et al. Physical Review Letters, 89(5), 2002.

Oui mais ces failles ne sont pas décrites dans le régime thermodynamique usuel, je pense, qui nécéssite un equilibre local (pour pouvoir définir des variables globales caractérisant un macro état). En particulier, il est assez connu (si on regarde les papiers de Balian et al. par exemple) que très loin de l'equilibre (qui relaxe très très rapidement vers un équilibre local) il n'y a aucune raison pour que l'entropie thermodynamique soit croissante.

[gatsu]

Ben, si tu fais partie de ce système, tu peux tout à fait l'observer "de l'intérieur", sans rompre son isolement...

Je dois être bête mais je ne comprends pas cette phrase , tu peux préciser ta pensée svp ?

[invite765732342432]

Si tu prends une boite "parfaitement" isolée du monde avec dedans un thermomètre, une pile et une lampe.
Le thermomètre mesurera effectivement la température à de ce système même si nous n'aurons aucun moyen de connaître cette mesure.

Bon, ça c'est l'exemple inerte.

Maintenant, tu prends une boite plus grande mais toujours parfaitement isolée du monde. Dedans, tu mets les mêmes objets et un humain. Le système reste isolé, mais l'humain de la boite peut effectuer des mesures (comme prendre la température) sur le contenu de la boite.
Evidemment, il ne pourra pas nous communiquer les résultats...

Enfin, tu prends une immense boite (l'univers), avec tous les humains dedans... Les humains peuvent toujours effectuer des mesures sur l'intérieur de l'univers sans rompre l'isolement (théorique) de celui ci.

Donc le fait qu'on puisse "mesurer" l'univers ne permet pas de dire qu'il n'est pas isolé...

[gatsu]

ça je comprends bien sauf que dans leur manip c'est le système bain+syst quantique qui a l'air d'être isolé et au final il ne l'est pas...il est couplé à l'experimentateur.

[invite765732342432]

ça je comprends bien sauf que dans leur manip c'est le système bain+syst quantique qui a l'air d'être isolé et au final il ne l'est pas...il est couplé à l'experimentateur.

Dans l'article, je n'ai pas vu de mention à une manipulation, mais seulement à une expérience théorique. Et l'article futura ne rentre pas suffisamment dans les détails pour en connaitre les conditions.

Pour la réponse que j'ai faite à FC05, je pensais qu'il parlait de l'univers en parlant de "système" (étant donné que les posts précédents en parlaient). Voilà le pourquoi de la réponse que j'ai faite.

[Bruno]

C'était l'une de mes intuitions les plus profondes

T'as pas l'air d'avoir lu l'article, car Laurent Sacco n'affirme rien, il s'agit juste d'une interprétation possible...

[Eric_Duminil]

Le second principe ne peut pas être ébranlé par la mécanique quantique, puisque toutes les notions utilisées pour ses énoncés reposent sur des concepts macroscopiques:
Température, chaleur et travail ne peuvent pas être définis à l'échelle de la particule.

Si ces chercheurs veulent faire parler d'eux en observant une "particule froide" se baladant du côté des "particules chaudes" et devenir plus froide, très bien pour eux. Mais qu'ils laissent Kelvin & Clausius en paix, et qu'ils reviennent quand ils auront construit un appareil macroscopique violant le 2nd principe.

[invité6543212033]

T'as pas l'air d'avoir lu l'article, car Laurent Sacco n'affirme rien, il s'agit juste d'une interprétation possible...

Si j'ai lu l'article ! nan mais ...
Moi non plus je n'ai pas parlé d'affirmation mais "d'intuition" !
Je sais pertinemment qu'en MQ tout est sujet à interprétation !
Ce que je ne comprend pas c'est vos réactions par rapport à cet article !
Le second principe de thermo nous dit que la mort thermique est inévitable alors s'il y a moyen même au niveau quantique d'inverser le processus c'est amha une grande nouvelle et un formidable espoir que certaines inventions ne resteront plus du domaine de l'utopie, et on en a sacrément besoin, n'est-ce pas, pour l'avenir et le développement de nos sociétés futures !!!?

Moi en tout cas cet article me redonne la pèche ! C'est de l'espoir concentré !
Et sachant qu'en plus il n'y a pas de limite d'échelle à faire émerger les processus quantique de l'infiniment petit jusqu'au macroscopique c'est tout simplement génial !

Voilà pour mon avis et il vaut se qu'il vaut !

Cordialement

[Gwyddon]

Le second principe ne peut pas être ébranlé par la mécanique quantique, puisque toutes les notions utilisées pour ses énoncés reposent sur des concepts macroscopiques:
Température, chaleur et travail ne peuvent pas être définis à l'échelle de la particule.

Et alors ? On peut aussi faire de la mécanique quantique sur des objets macro...

Surtout que la thermodynamique (ou la physique stat) ça peut aussi se faire avec un nombre restreint de particules, qui ne soit pas nécessairement de l'ordre de 10²³..

Bref je vous suggère de réviser vos classiques avant de dire des affirmations aussi péremptoires

[jojo17]

Bonsoir,
Comme vous savez, je ne connais pas grand chose à tout ça, mais...n'est-ce pas une news qui abonde dans le sens de la réversibilité des phénomènes, et de fait, en faveur du caractère émergent de l'irréversibilité impliqué par le second principe (si je ne me trompe pas)? Ceci dit, on sait peut-être déjà tout ça depuis longtemps (moi, je ne le sais pas)?

[quetzal]

hm, inquiétant cette news, parceque uné théorie parviens a démontrer la fausseté d'un autre fait bien établi, ce n'est pas forcement le principe qui est faux.

l'on peux juge affirmer qu'il y a une incohérence dans l'un des deux propositions. en fait j'ai plus peur pour la MQ que pour le second principe.

quelqueschoses d'inviolable qui soudain remet surtout en cause l'outils qui a permit de violer ce principe plus que le principe lui-même.

j'ai lu de gwyddon (un peu plus haut) que la quantique etait paradoxalement deterministe. le terme parradoxe pose d'emblé qu'il y a quelquechoses qui n'est pas compris ou qu'il manque quelqueschoses dans l'intitulé même de ce que résoud la théorie. (mais cela n'empèche en rien que les calculs en eux-même puisse être très coherant et puisse parvenir a d'écrire correctement une partie du problème, voir parradoxe de zenon ou autres). Il reste toutefois que malgré les résultats, le coté parradoxal reste entier, puisque le problème est en-soi, soit mal-posé, soit incomplet ( parradoxe oeuf et poule et évolution des espèces comme résolvant)

j'espère simplement que la quantique n'est pas un vrai parradoxe, et que la news ci-dessus est encore une erreur, je commence a m'y faire (malgré tout) a cette quantique

[gatsu]

Et alors ? On peut aussi faire de la mécanique quantique sur des objets macro...

Surtout que la thermodynamique (ou la physique stat) ça peut aussi se faire avec un nombre restreint de particules, qui ne soit pas nécessairement de l'ordre de 10²³..

Bref je vous suggère de réviser vos classiques avant de dire des affirmations aussi péremptoires

Tout à fait.
Mais il n'en est pas moins vrai que les auteurs eux mêmes disent :

then the resulting entropy and
temperature of both the system and the bath are found to be completely unrelated to what is
expected by standard thermodynamical rules that hold for memoryless baths

où le bain avec absence de mémoire permet usuellement de retrouver le second principe de la thermodynamique que cela soit par des méthodes de projection ou par le théorème H (via l'hypothèse de "chaos moléculaire").
Ils ont en fait trouvé un moyen de "ralentir" la relaxation vers l'équilibre et c'est d'ailleurs ce qu'ils mettent en avanr dans leur papier.

[mode HS]
ça me rappelle une discussion qu'on avait eu avec mmy qui disait ne pas voir l'intéret de la mécanique statistique eh bien dans ce cas on voit bien qu'elle permet d'évaluer un cadre de validité (dans l'état de nos connaissances) pour le second principe de la thermo par exemple (c'est même presque son but premier).
L'utilisation abusive du second principe conduit assez souvent à des spéculations assez loufoques, selon moi, sur des problèmes tels que le "Boltzmann Brain problem".
[/mode HS]

[Gwyddon]

j'ai lu de gwyddon (un peu plus haut) que la quantique etait paradoxalement deterministe. le terme parradoxe pose d'emblé qu'il y a quelquechoses qui n'est pas compris ou qu'il manque quelqueschoses dans l'intitulé même de ce que résoud la théorie.

Tu n'as pas compris ma phrase. Je n'ai pas parlé de paradoxe, j'ai dit qu'elle était paradoxalement déterministe : paradoxalement au sens premier du terme, ie "contrairement à ce que la plupart des gens pensent"..

Tant que l'on ne fait pas de mesure, l'évolution d'un état quantique est parfaitement déterministe.

[quetzal]

pas de problème gwyddon, j'avais un petit doute sur la définition que tu en faisait, merci pour la précision. je retire donc ma disgression sur le coté intrinsèquement parradoxal de la quantique..

[invite73192618]

Hola,

Je peux pas dire que j'ai tout compris du papier, mais àmha c'est exactement le coup du démon de Maxwell. On part de...

measurements involve no energy cost when performed by macroscopic detectors on isolated systems

...pour arriver à une situation on semble sortir de l'énergie de rien. Mais, comme pour le démon, on consomme en fait de l'espace mémoire pour stocker les résultats des mesures, et comme pour le démon, c'est le cout énergétique associé à vider cette mémoire qui rétablit le deuxième principe.

Intéressant quand même car ça donne une nouvelle façon de refroidir/réchauffer des petits systèmes. C'est pas aussi flashy que de l'énergie gratuite, mais intéressant en soi dans la lignée de information is physical. J'adore cette phrase