Bonjour,
Je souhaiterai avoir des éclaircissement sur comment on peut expliquer que l'entropie de l'univers primitif (disons après l'inflation) était extrêmement faible.
Note : J'ai entendu parler sans vraiment comprendre d'entropie gravitationnelle , du tenseur de Weyl qui serait égal à 0 au debut de l'univers d'après Penrose et que "la geometrie porte la flêche du temps"mais c'est encore très nébuleux
Merci
L’entropie de l'univers était-elle faible au départ ? Le constat n’est pas évident, pour commencer.Envoyé par pachacamac
Tu connais probablement le principe cosmologique, une hypothèse sous forme de postulat qui permet de résoudre les équations de la relativité générale pour obtenir une métrique dite FLRW (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker). Ce principe implique que l’univers est homogène (même densité partout) et isotrope (absence d’axe privilégié, comme un axe de rotation).
Ce postulat, qui simplifie initialement les calculs, correspond-il effectivement à la réalité ? On sait aujourd’hui que oui, du moins pour l’univers observable (dans les limites de l’horizon cosmologique). La preuve en est la mesure du fond diffus cosmologique, qui montre que les écarts de température n’excédaient pas ΔT/T ~ 10-5 au moment du découplage. À cette époque, l’univers n’était âgé que d’environ 380 000 ans — une infime fraction de son âge actuel. Comme ce postulat est très bien vérifié, la métrique FLRW décrit avec précision l’univers réel.
Cependant, bien que cela facilite grandement le travail des cosmologistes, cette homogénéité reste inexplicable dans le cadre de la théorie classique du Big Bang (sans inflation). Cela constitue l’une des faiblesses majeures de ce scénario. Pour le comprendre, considérons une situation simple : deux photons du fond diffus cosmologique, provenant de deux régions A et B diamétralement opposées dans le ciel. Ils ont voyagé jusqu’à nous pendant 14 milliards d’années, mais n’ont parcouru que la moitié de la distance nécessaire pour qu’un signal puisse relier A et B. Il n’y a donc jamais eu de lien causal entre ces deux régions. Comment expliquer, dès lors, qu’elles aient émis un rayonnement identique ? Plus généralement, comment le fond diffus cosmologique peut-il être aussi isotrope, quasi identique dans toutes les directions ? Sans mécanisme supplémentaire, la taille des régions homogènes ne devrait pas dépasser 1 degré carré sur la voûte céleste.
Si (et seulement si) l’on se base sur cette étrangeté, alors l’entropie initiale semble inimaginablement faible, c’est-à-dire extraordinairement différente de ce que l’on attendrait si l’état initial avait été déterminé aléatoirement.
En revanche, si l’on se limite à la thermodynamique classique appliquée à un petit volume quelconque du jeune univers, la matière s’y trouve dans un état d’entropie maximale. Jamais l’univers ne sera aussi lisse, bien mélangé et en équilibre thermique qu’à cette époque précoce de son expansion !
Il suffit de résoudre ce problème d’horizon causal, et c’est précisément ce que propose la théorie de l’inflation : on part d'un univers vide de haute énergie en croissance rapide, et aux fluctuations quantiques près, rien n'est plus semblable au vide que le vide. Puis ce vide change d'état, son énergie s'effondre, l'expansion cesse mais laisse l'univers dans un état sembable en toute ces partie, aux fluctuations quantiques près qui sont effectivement observées dans le spectre des anisotropies du CMB.
En résumé :
Un Big Bang sans inflation implique un état initial hétérogène. Or, l’univers observé est lisse, ce qui suppose une entropie initialement et inexplicablement basse, presque miraculeuse.
Un Big Bang avec inflation implique un état initial maximalement lisse (donc d’entropie thermique maximale), ce qui correspond aux observations.
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Aparté sur Penrose, la CCC et l’hypothèse que « la géométrie porte la flèche du temps »
Roger Penrose propose une théorie appelée CCC (Conformal Cyclic Cosmology), dans laquelle le Big Bang n’est pas un début absolu, mais une transition entre deux « éons » (cycles cosmologiques). Au cours de chaque éon, l’univers s’étend indéfiniment, mais la théorie suggère qu’à la fin, un nouveau cycle commence (aussi surprenant que cela puisse paraître).
Le tenseur de Weyl est, en quelque sorte, le complémentaire du tenseur de Ricci dans le tenseur de Riemann. Ce dernier contient toute l’information sur la courbure de l’espace-temps et peut s’exprimer comme une combinaison linéaire du tenseur de Ricci (lié à la présence de matière en relativité générale) et du tenseur de Weyl. Dans un univers primitif homogène et isotrope (comme celui décrit par le modèle FLRW), le tenseur de Weyl est effectivement nul : il n’y a pas de structures gravitationnelles complexes.
Penrose suggère que la disparition du tenseur de Weyl au Big Bang (et donc la disparition des structures gravitationnelles) définit le « début » d’un nouvel éon, avec une entropie gravitationnelle réinitialisée à zéro.
Implications : La flèche du temps émergerait alors de l’évolution de la géométrie de l’univers, et non seulement de la thermodynamique classique.
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Mais voici un nouveau paradoxe :
Si l’univers, à la sortie de l’inflation, était extraordinairement homogène et semblable en toutes ses parties comme prévu par ce modèle, comment concilier l’apparition de structures avec le deuxième principe de la thermodynamique ?
La réponse à cette énigme fait intervenir une autre source d’entropie : l’entropie gravitationnelle. Celle-ci change radicalement la donne, car elle est à son niveau minimal dans ce jeune univers, précisément parce que l’entropie thermique y est maximale. En effet, ce qui constitue l’entropie maximale d’un gaz dans une enceinte (où l’on ignore la gravité) — le gaz se répand uniformément — correspond à une entropie gravitationnelle minimale. Intuitivement, on peut définir l’entropie comme ce qui résulte d’un système après qu’il a fourni un travail. Moins un système a d’entropie, plus il est capable de produire du travail. Pour la gravité, « travailler » signifie rapprocher les centres de masse : deux astres éloignés forment un système d’entropie gravitationnelle minimale. Lorsqu’ils se rapprochent et fusionnent, de l’énergie est libérée — le système a « travaillé ». L’état d’entropie gravitationnelle maximale est atteint lorsque tout forme un trou noir.
L’inflation initiale a dispersé la matière de manière quasi uniforme dans un volume immense, ne laissant subsister que de minuscules inhomogénéités. Celles-ci ont pu initier une instabilité gravitationnelle. L’entropie gravitationnelle, proche de zéro, signifie qu’il existe une énorme quantité d’énergie libre gravitationnelle : la gravité n’a qu’une seule envie, faire s’effondrer cette matière sur elle-même pour former de grandes structures. Ce processus libère de l’énergie, chauffe le gaz par compression, le fait rayonner et produit des photons qui s’ajoutent au bain de photons ambiant.
Une deuxième source d’énergie libre, capable de produire de l’entropie, provient du fait que la matière a été « cuite » trop rapidement lors des trois premières minutes de l’univers (plutôt un premier quart d’heure). La rapidité de l’expansion n'a pas permis d’atteindre l’équilibre de la matière nucléaire, avec environ 60 nucléons. Les trois quarts de la matière baryonique se présentent sous forme de protons, capables de fusionner pour former de l’hélium-4 ou des éléments plus lourds. Cela permet aux étoiles de dégager de l’énergie sous forme de rayonnement. Ce flux d’énergie, capté par les surfaces planétaires, peut être « entropisé » pour créer des structures complexes, comme la vie.
Il est intéressant de noter que, à l’échelle cosmologique, tout cela représente peu de chose. Si l’on comptabilise la quantité de photons ajoutée à l’univers par le travail des quatre forces lors de la formation des grandes structures et des processus stellaires, cela ne représente qu’environ 1/1000e de l’entropie totale, dominée par les photons du fond diffus cosmologique. Au premier ordre, l’entropie de l’univers n’a pratiquement pas varié depuis le découplage.
Dernière modification par Gilgamesh ; 07/02/2026 à 16h59.
Parcours Etranges
Merci Gilgamesh pour tes explications détaillées.
Quelques remarques :
Effectivement. Il me semble néanmoins que si on se cantonne au modèle standard de la cosmologie et à la seconde loi de la thermodynamique cela devrait être nécessairement le cas. Après si on veut suivre Penrose et /ou Carlo Rovelli ça peut devenir différentL’entropie de l'univers était-elle faible au départ ? Le constat n’est pas évident, pour commencer.
Ensuite tu fais un rappel du rôle de l'inflation pour le problème de la causalité (mais ça je le savais deja depuis les FLOT/MOOC de Pierre Binétruy et de l'APC "Gravité! du Big-bang aux Trous Noirs"où on nous avait expliqué ça en détail en répondant à toutes nos questions ) et tu conclus par :
et là c'est justement ce que je comprend pasSi (et seulement si) l’on se base sur cette étrangeté, alors l’entropie initiale semble inimaginablement faible
comme pour "A propos de :l’univers observé est lisse, ce qui suppose une entropie initialement et inexplicablement basse, presque miraculeuse.pourquoi cela fonctionne t'il uniquement si on se limite à un petit volume quelconque du jeune univers et pas si on le prend dans son ensemble? mystère et boules de gommesi l’on se limite à la thermodynamique classique appliquée à un petit volume quelconque du jeune univers, la matière s’y trouve dans un état d’entropie maximale.
Merci pour tes explications sur l'entropie gravitationnelle. En fait mon incompréhension provenais du fait que j'avais jamais entendu parler de l'entropie gravitationnelle. Si j'ai bien compris la formule ΔS = k logw ne s'applique et qu'à l'entropie thermique et entre l' univers très primitif et plus tard c'est l'entropie gravitationnelle qui augmente
A propos de Penrose quand il suggère que la flèche du temps émergerait alors de l’évolution de la géométrie de l’univers, j'ai pas encore vraiment compris mais heureusement j'ai son livre " Les cycles du temps" que j'avais deja lu sans comprendre ses considérations (difficiles ) sur la thermodynamique qui prennent les 60 premières pages du premier chapitre.
J'y retourne immédiatement
Faut dire aussi que je suis pas fan de la CCC et des univers qui rebondissent
Merci encore
Dernière modification par pachacamac ; 07/02/2026 à 12h56.
Merci Gilgamesh pour tes explications détaillées.
Quelques remarques :
Effectivement. Il me semble néanmoins que si on se cantonne au modèle standard de la cosmologie et à la seconde loi de la thermodynamique cela devrait être nécessairement le cas. Après si on veut suivre Penrose et /ou Carlo Rovelli ça peut devenir différent
Ensuite tu fais un rappel du rôle de l'inflation pour le problème de la causalité (mais ça je le savais deja depuis les FLOT/MOOC de Pierre Binétruy et de l'APC "Gravité! du Big-bang aux Trous Noirs"où on nous avait expliqué ça en détail en répondant à toutes nos questions ) et tu conclus par :
et là c'est justement ce que je comprend pas
comme pour "
A propos de :
pourquoi cela fonctionne t'il uniquement si on se limite à un petit volume quelconque du jeune univers et pas si on le prend dans son ensemble? mystère et boules de gomme
Merci pour tes explications sur l'entropie gravitationnelle. En fait mon incompréhension provenais du fait que j'avais jamais entendu parler de l'entropie gravitationnelle. Si j'ai bien compris la formule ΔS = k logw ne s'applique et qu'à l'entropie thermique et entre l' univers très primitif et plus tard c'est l'entropie gravitationnelle qui augmente
A propos de Penrose quand il suggère que la flèche du temps émergerait alors de l’évolution de la géométrie de l’univers, j'ai pas encore vraiment compris mais heureusement j'ai son livre " Les cycles du temps" que j'avais deja lu sans comprendre ses considérations (difficiles ) sur la thermodynamique qui prennent les 60 premières pages du premier chapitre.
J'y retourne immédiatement
Faut dire aussi que je suis pas fan de la CCC et des univers qui rebondissent
Merci encore
Je mentionnais la mesure locale de l’entropie pour me raccrocher à la bonne vieille thermodynamique où on mesure du gaz dans une enceinte, mais à partir du moment où l’ensemble de l’univers est compris comme causalement relié, grâce au mécanisme inflationnaire, l’entropie attendue est bien celle qui est observée à l’échelle globale de l’univers, et pas seulement localement : même température partout et un spectre parfaitement thermique.
Il n’existe pas de définition canonique universellement admise de l’entropie gravitationnelle. Plusieurs approches théoriques utilisent en effet ce terme pour désigner des concepts très différents, notamment dans le cadre de la relativité générale et de la thermodynamique des trous noirs, comme celle qui implique le tenseur de Weyl, comme on l’a vu avec l’hypothèse de Penrose. La définition opérationnelle souvent retenue — et celle que j’ai mentionnée en gras — désigne par entropie gravitationnelle la mesure de la capacité d’un système à former des structures à partir d’un état homogène.
Concernant Penrose et la CCC j'avoue également que la théorie me laisse des plus circonspect ^^.
Parcours Etranges
...
A t'on une valeur (même un ordre de grandeur à la louche (cosmique)l’entropie attendue est bien celle qui est observée à l’échelle globale de l’univers,
J'ai posé la question à ChatGPT : réponse S= 10 puissance 104 en unité de K avec une très petite incertitude ( la plus grande partie étant du à l'entropie gravitationnelle des trous noirs) et 10 puissance 88 dans l'univers primordial Aussi on est qu'a 10puissance -18 de l'entropie maximale que pourrait avoir l'univers observable si toute sa masse etait concentré dans un immense trous noir.
une phrase de ChatGPT : L’entropie de l’Univers n’est pas dans ce qu’il fait, mais dans ce qu’il cache.
Va encore falloir que je cogite pour assimiler tout ça malgré tes explications détaillées.l’entropie gravitationnelle. Celle-ci change radicalement la donne, car elle est à son niveau minimal dans ce jeune univers, précisément parce que l’entropie thermique y est maximale.
D'un autre côté on dit souvent que c'est parce qu'il y a des inhomogénéités dans le CMB que les structures (étoiles- galaxies voir nuages de gaz ) via la gravité ont pu se former et que sans elles si tout était homogène pas de formation de structures possible. Donc à première vu je vois pas pourquoi l'entropie intervient ici..La définition opérationnelle souvent retenue — et celle que j’ai mentionnée en gras — désigne par entropie gravitationnelle la mesure de la capacité d’un système à former des structures à partir d’un état homogène.
Oui Carlo Rovelli et les bouclistes pensent que l'entropie pourrait être relationnelle et dépendrai des observateurs...Plusieurs approches théoriques utilisent en effet ce terme (entropie gravitationnelle ) pour désigner des concepts très différents,
Bon je retourne au livre de Penrose pour l'instant j'arrive à suivre ( les 30 premières pages) mais quand je regarde les notes en annexes où il détaille pour les experts les mathématiques (et la physique) utilisées ça donne le tounis
@+
L’entropie d’un système est donnée, en bonne approximation, par le nombre de particules qu’il contient. Pour l’univers, il s’agit essentiellement de photons. Et comme on l’a vu, l’essentiel des photons sont ceux du CMB.
Dans ce qui suit, on raisonne uniquement en ordre de grandeur (on ne tient pas compte des facteurs entiers).
L’entropie S d’un gaz de température T et d’énergie interne U est donnée par :
S ~ U/T
U est donné par le produit de la densité d’énergie du gaz par le volume.
Pour des photons :
U ~ σT4V/c
avec :
σ la constante de Stefan-Boltzmann
σ = 5,67·10-8 W·m-2·K-4
c la vitesse de la lumière
T ~ 2,7 K la température du CMB
Le volume de l’univers observable (environ le volume de Hubble) est :
V ~ 4·1080 m3
D’où :
S ~ σT3V/c
S ~ 1065 J/K
Ça, c'est donc le résultat donné par la thermodynamique classique. Mais depuis quelques décennies, une nouvelle championne est entrée sur le ring et fracasse tout : l’entropie des trous noirs SBH (BH pour black hole ou pour Bekenstein-Hawking).
SBH = Aπkc3/(4Għ)
avec :
A la surface de l’horizon des trous noirs
k la constante de Boltzmann
G la constante de gravitation
c la vitesse de la lumière
ħ la constante de Planck (réduite)
Pour un trou noir de masse M :
A = 16πG2M2/c4
Si on considère séparément les trous noirs stellaires et les trous noirs supermassifs, pour envisager leur contribution respectives :
1018 trous noirs stellaires de 10 M☉ ~ 1071 J/K
1011 trous noirs galactiques de 108 M☉ ~ 1096 J/K
Dernière modification par Gilgamesh ; 09/02/2026 à 18h57.
Parcours Etranges
merci pour ces précisions numériques mais toute cette conversation sur l'entropie à remis en cause ce que je croyais savoir sur elle et ça me perturbe un peu.
En biochimie (ma formation initiale ) en chimie et je suppose dans la plupart des expériences de physique terrestre ou pour expliquer les phénomènes dans le système solaire je crois savoir qu'on n'utilise que la thermodynamique classique à la Boltzmann ( donc non gravitationnelle ) et je pensais qu'on pouvait extrapoler la deuxième lois de la thermodynamique thermique jusqu'au premier stade de notre univers.
Maintenant je me demande qu'elle est son domaine de validité...( depuis que je sais que l'univers homogène à une entropie thermique presque maximale et une entropie gravitationnelle presque minimale ça perturbe toute ma représentation de l'entropie..)
Note : j'ai trouvé une définition de l'entropie gravitationnelle qui me plait bien
Si j'ai bien compris on peut considérer une entropie à partir du moment où il y a une force entre deux corps.
Donc on devrait par analogie considérer une entropie lorsque deux charges opposées s'attirent et que l'entropie devient minimale lorsqu'une des charges vient se coller à l'autre par la force d'attraction électrique, avec comme finalité l'annulation de ces charges. Idem mais de façon réciproque lorsque ce sont deux charges de même signe et qui se repoussent et l'entropie deviendrait minimale lorsqu'une des charges a repoussé l'autre à l'infini.
En étendant cette idée au magnétisme, une charge dans un champ magnétique produit par exemple par un fil conducteur parcouru par du courant Continu verrait son entropie devenir minimale lorsqu'elle se mettrait à tourner autour de ce fil en suivant ses lignes de champ.
Ai-je bien compris ? En sous-main il y a ou il y aurait avec ce concept une idée de finalité reliant les champs et les corps. La finalité constituerait le lien entre les 2
Dernière modification par oualos ; 09/02/2026 à 14h44.
L’entropie ne fait pas appel directement à la notion de force. Dans une simple enceinte soumise à aucune force (ou avec juste des particules qui rebondissent sur les parois), l’entropie croît dès lors que les particules se répartissent uniformément dans la boîte, dans l’espace des phases (position × vitesse).
Quand une force agit, il y a deux cas :
Si le système est conservatif, comme par exemple un système planétaire idéalisé (sans chauffage central, sans gaz, sans frottement et sans collision), l’entropie reste constante, car il n’y a pas de processus irréversible.
S’il ne l’est pas, l’entropie croît. Mais quand on considère de tels systèmes dans l’univers (effondrement gravitationnel), tous ces systèmes sont ouverts : ils perdent leur énergie gravitationnelle et la rayonnent (les systèmes accrétant sont souvent très lumineux), ce qui produit à la fin des systèmes plus structurés (en amas, galaxie, étoile, planète...). Un peu comme deux particules chargées qui se réunissent : l’énergie potentielle va être rayonnée, le couple de photons émis va augmenter l’entropie globale de l’univers, mais le système est maintenant lié.
La façon la plus profonde, mais pas forcément la plus intuitive de prime abord, de comprendre l’entropie, c’est de la voir comme la mesure de l’incertitude existante sur le micro-état d’un système.
Dans la formule de Boltzmann :
S = k lnΩ
Ω est le nombre de micro-états correspondant à l’état macroscopique observé (densité, température). Plus le nombre d’états possibles est grand, plus l’incertitude est grande.
Cela offre une passerelle naturelle avec l’approche informationnelle (Shannon, Jaynes). L’entropie de Shannon mesure la quantité d’information manquante pour décrire complètement un système :
S = -k Σpi ln(pi)
avec pi la distribution de probabilité des micro-états.
Et dans le cas des trous noirs, l’entropie de Bekenstein-Hawking mesure le nombre de degrés de liberté (ou d’informations) cachés derrière l’horizon, reflétant une ignorance fondamentale sur ce qui s’y trouve et dans quel état il s’y trouve. La nouveauté conceptuelle de SBH c'est que c'est mesuré directement et de façon fondamentale par l'aire de l'horizon. Ce qui aboutit à cette conception assez renversante que le maximum d'information que peut contenir un boule de rayon R dans l'univers est proportionnel à l'aire de la sphère qui la délimite (en R2), et non à son volume (en R3).
Dernière modification par Gilgamesh ; 09/02/2026 à 19h41.
Parcours Etranges
merci je crois que j'ai compris. A peu près en tout cas grâce à la connexion avec le théorème de Shannon.
Ce qui est compliqué c'est les différentes formes ou disons déclinaisons que peut prendre l'entropie, et cette dernière n'est pas auto-conservative bien évidemment.
Entropie gravitationnelle, entropie thermique etc. On parle même d'entropie informationnelle ce qui complique les choses car l'entropie est liée à l'information comme vous le définissez, de façon originelle et fondamental je crois que vous le précisez...
Dans la littérature comme chez Shannon, l'entropie informationnelle mesure ou est censée mesurer la déperdition d'information entre un émetteur et un récepteur ce qui suppose un récepteur et ça complique encore les choses. Je ne veux pas compliquer mais décrire un système suppose de manière quasi-obligatoire un récepteur qui joue le rôle d'observateur
du coup on peut comprendre que l'entropie est minimale au moment du big Bang primitif ou disons juste après car chaque particule est dans un état connu.. ou supposé l'être à ce moment disons.
Dernière modification par oualos ; 09/02/2026 à 20h31.
Juste après le Big- Bang l’état de chaque particule serait connu ? Je trouve ça fort de café
Effectivement, le jeune univers est caractérisé par un état d'équilibre thermodynamique parfait, de plus en plus parfait quand on remonte vers le reheating qui marque la fin de l'inflation. Donc par définition, son entropie thermique est maximale.
Parcours Etranges
Bonjour,
Merci à Gilgamesh pour toutes ces précisions. N'ayant pas de formation sur ce sujet je vais me contenter de questions générales.
Si je comprends bien on est face à une sorte de paradoxe cosmologique : celui de l'entropie "exceptionnellement basse" de l'univers initial qui ne devrait rien avoir d'exceptionnel.
- 1ère question : quel est l'argument de référence en cosmologie pour affirmer que l'entropie de l'univers initial était probablement très basse : la mesure de l'homogénéité du fond diffus cosmologique, ou le raisonnement à partir du 2nd principe de la thermodynamique ? Ou les deux ?
Les autres questions visent à essayer de lever le paradoxe :
- 2ème question : pourquoi est-ce paradoxal que l'univers soit d'abord dans un état d'entropie thermique maximale sous forme d'un gaz très chaud, puis qu'à un moment les forces gravitationnelles prennent le dessus et génèrent des effondrements, dans un état d'entropie gravitationnelle initiale très basse qui correspond bien à une entropie thermique maximale ? N'est-ce pas ce qui arriverait à tout gaz chaud, qui peut-être en refroidissant, avec une baisse de l'agitation thermique par exemple (mais je dis peut-être une grosse bêtise), permettrait à la gravité de faire plus facilement son travail ?
- 3ème question : pourquoi ne pouvons-nous pas lever le paradoxe en utilisant un principe anthropique, disant que si l'entropie initiale n'était pas très basse nous ne serions pas là pour l'observer, un peu comme les conditions exceptionnelles d'apparition de la vie sur Terre ? Cela impliquerait qu'il y a (ou il y a eu) un très grand nombre d'univers aux conditions initiales variées, parmi lesquels le nôtre s'est distingué par ses conditions initiales exceptionnelles : un peu comme un Terrien ne pouvant voir le reste de l'univers mais remarquant les conditions exceptionnelles ayant mené à l'apparition de la vie, en conclurait qu'il doit exister un très grand nombre de planètes aux propriétés variées, la Terre étant une sorte d'exception.
Aurélien Barraud évoque l'entropie initiale de l'univers dans une conférence de vulgarisation appelée "les désordres du temps". Sauf erreur il indique que Boltzmann faisait l'hypothèse d'une entropie initiale très basse de l'univers due à une fluctuation aléatoire, mais Aurélien Barraud ne trouve pas cela concluant car il suffirait d'une fluctuation à l'échelle du système solaire pour permettre l'apparition de la vie, il n'y aurait pas de raison que ce soit "partout"... Sauf que dans les faits nous n'avons pas observé de vie extraterrestre, il faut peut-être un univers de basse entropie très grand pour qu'apparaisse la vie...
Je m'appuierai sur sa vidéo pour les deux dernières questions :
- 4ème question : quand on dit que l'entropie est asse basse aujourd’hui, est-ce qu'on ne néglige pas l'entropie des trous noirs ? (Et quid de la matière noire d'ailleurs)
- 5ème question : l'hypothèse de Rovelli est que la manière dont un observateur voit l'entropie d'un système évoluer dépend du jeu de variables macroscopiques par lesquelles l'observateur interagit avec ce système (illustration choisie par AB :en mélangeant des boules rouges et vertes bien rangées, un daltonien ne verrait pas l'entropie du système augmenter). Mais plus important encore, quelle que soit l'évolution d'un système - même semblant contrevenir un 2nd principe de la thermodynamique - il existerait un jeu de variables tel qu'un observateur interagissant avec le système par ce jeu de variables verrait son entropie augmenter ! Un observateur pourrait voir du gaz quitter la pièce pour rentrer tout seule dans une bouteille de gaz ouverte...
Le fait que nous voyions l'entropie de l'univers assez basse et en augmentation viendrait de la manière dont nous interagissons avec l'univers. Quel crédit est accordé par les scientifiques à ces hypothèses ?
Désolé pour le long message
Les fleurs du cerisier rêvent en blanc les fruits qu'elles ne voient pas.
Bonjour Juzo,
En attendant une éventuelle réponse par des experts et vu que nous sommes dans la rubrique discussions libres je vais tenter d'apporter quelques réponses ou commentaires à tes questions bien que je suis pas un expert du domaine.
Je dirais plutôt aucun des deux. On parle ici du tout premier état de l'univers qui était dans un état très homogène et qui a pu ensuite donné naissance au CMB et à la suite. Le second principe de la thermodynamique ne dit rien sur les conditions initiales.1ère question : quel est l'argument de référence en cosmologie pour affirmer que l'entropie de l'univers initial était probablement très basse : la mesure de l'homogénéité du fond diffus cosmologique, ou le raisonnement à partir du 2nd principe de la thermodynamique ? Ou les deux ?
Donc c'est essentiellement des considérations théorique sur ce que pourrait être l'entropie gravitationnelle qui intervient.
L'entropie gravitationnelle est une notion relativement récente elle a été abordé de manière flou la première fois en 1934 pr Richard Tolman dans son livre Relativity, Thermodynamics and Cosmologie mais ne s'est développé que dans les années 70 par la découverte de l'entropie (gravitationnelle) des trous noirs par Bekenstein et Hawking et a surtout été conceptualisé par Roger Penrose.
C'est contre intuitif par rapport à la thermo classique sans gravité parce qu'un univers homogène a une très basse entropie gravitationnelle.
Quelques notes :
En entropie gravitationnelle : les degrés de liberté sont géométriques, il n'y aurait pas de degrés de liberté gravitationnels excités dans l'univers primordial . L’entropie gravitationnelle serait liée à l’excitation des degrés de liberté du tenseur de Weyl.
L’état initial de l'univers occupe un volume minuscule dans l’espace des phases gravitationnel.
La flèche du temps cosmique ne serait pas portée par la thermodynamique de la matière, mais par la libération progressive des degrés de liberté gravitationnels.
Je ne vois pas de paradoxe, au début entropie thermique maximale (un maximum local sous contrainte d’homogénéité ou ’entropie thermique maximale autorisée par la gravité.2ème question : pourquoi est-ce paradoxal que l'univers soit d'abord dans un état d'entropie thermique maximale sous forme d'un gaz très chaud, puis qu'à un moment les forces gravitationnelles prennent le dessus et génèrent des effondrements, dans un état d'entropie gravitationnelle initiale très basse qui correspond bien à une entropie thermique maximale ? N'est-ce pas ce qui arriverait à tout gaz chaud, qui peut-être en refroidissant, avec une baisse de l'agitation thermique par exemple (mais je dis peut-être une grosse bêtise), permettrait à la gravité de faire plus facilement son travail ?
donc comme d 'habitude en entropie thermique et une entropie gravitationnelle basse ce qui permet à la gravité de travailler en augmentant l'entropie comme l'explique Gilgamesh plus haut.
C'est ce que font les cordistes, Susskind en tête, avec leur paysage cosmique qui pourrait comprendre jusqu’à 10^500 univers et alors comme tu dis les condition initiales que ce soit pour l'entropie, la valeurs de la constante cosmologique ou les autres constantes universelles seraient résolus.3ème question : pourquoi ne pouvons-nous pas lever le paradoxe en utilisant un principe anthropique, disant que si l'entropie initiale n'était pas très basse nous ne serions pas là pour l'observer, un peu comme les conditions exceptionnelles d'apparition de la vie sur Terre ? Cela impliquerait qu'il y a (ou il y a eu) un très grand nombre d'univers aux conditions initiales variées, parmi lesquels le nôtre s'est distingué par ses conditions initiales exceptionnelles ...
Justement l'entropie de l'univers hors trous noir est basse même avec la matiere noire comparé à l'entropie des trous noirs. L'entropie des trous noirs est maximale et si toute la masse de l'univers était réuni dans un grand trou noir cela donnerait une entropie fabuleusement grande.4ème question : quand on dit que l'entropie est asse basse aujourd’hui, est-ce qu'on ne néglige pas l'entropie des trous noirs ?
Super ta mesure de l’évolution de l'entropie avec des boules colorées mesurée par un daltonien. je ne peux évidemment parler aux nom des scientifiques mais je suppose que Rovelli et la plupart des bouclistes pensent que l'entropie gravitationnelle est relationnelle. par contre j'ai pas entendu parler du gaz qui retourne dans sa bouteille sauf pour un temps infiniment grand.5ème question : l'hypothèse de Rovelli est que la manière dont un observateur voit l'entropie d'un système évoluer dépend du jeu de variables macroscopiques par lesquelles l'observateur interagit avec ce système (illustration choisie par AB :en mélangeant des boules rouges et vertes bien rangées, un daltonien ne verrait pas l'entropie du système augmenter). Mais plus important encore, quelle que soit l'évolution d'un système - même semblant contrevenir un 2nd principe de la thermodynamique - il existerait un jeu de variables tel qu'un observateur interagissant avec le système par ce jeu de variables verrait son entropie augmenter ! Un observateur pourrait voir du gaz quitter la pièce pour rentrer tout seule dans une bouteille de gaz ouverte...
Le fait que nous voyions l'entropie de l'univers assez basse et en augmentation viendrait de la manière dont nous interagissons avec l'univers. Quel crédit est accordé par les scientifiques à ces hypothèses ?
Si tu as des remarques ou des questions par rapport à mes remarques n'hésites pas à me le faire savoir. A défaut d'approcher des vérités scientifique cela fera toujours avancer le smilblick
Dernière modification par pachacamac ; 12/02/2026 à 18h42.
Bonjour,
Merci pour toutes ces réponses, je vais regarder ça de plus près.
Je précise que j'avais retrouvé cette discussion par une recherche, je pensais être dans la section des questions de bases, sinon je ne serais sûrement pas intervenu.
Je pensais que si l'entropie ne fait qu'augmenter selon ce principe, et qu'elle est "basse" aujourd'hui, c'est qu'elle était "très basse" initialement, ce qui en soi est paradoxal si on considère que l'état initial ne doit rien avoir de spécial.Le second principe de la thermodynamique ne dit rien sur les conditions initiales.
Au moins une chose de claire : c'est beaucoup plus compliqué que ce que je pensais, et c'est d'ailleurs rassurant. Je croyais que l'entropie gravitationnelle était une chose censée faire s'agréger la matière selon le 2nd principe, qui serait une sorte de moteur de la formation des agrégats, ce qui me paraissait aberrant puisque ça suggérait que la gravité participait à un processus stochastique.En entropie gravitationnelle : les degrés de liberté sont géométriques, il n'y aurait pas de degrés de liberté gravitationnels excités dans l'univers primordial .
Je me demandais, en poussant un peu le principe anthropique, si la constatation de ces conditions initiales particulières ne devait pas nous pousser à conclure directement à l'existence très probable de très nombreux univers, à défaut de trouver une cause à cette entropie très basse, et sans faire intervenir d'autres considérations théoriques comme les cordistes.C'est ce que font les cordistes, Susskind en tête, avec leur paysage cosmique qui pourrait comprendre jusqu’à 10^500 univers
Je ne vais pas encombrer plus la discussion (mais peut-être me renseigner et poser des questions dans la section pédagogie), sauf si Gilgamesh ou d'autres veulent apporter des compléments à tes réponses.
Les fleurs du cerisier rêvent en blanc les fruits qu'elles ne voient pas.
J'ai oublié de préciser qu'Aurélien Barrau indique dans cette vidéo qu'un observateur qui verrait la position exacte de chaque particule de gaz diffusé dans la pièce ne verrait que des macro-états distincts, correspondant chacun à un micro-état distinct. Il devrait donc voir le gaz entrer dans la bouteille (opaque pour lui) selon le 2nd principe d'augmentation de l'entropie, puisqu'il s'agit d'un macro-état correspondant à plus de micro-états indistincts pour lui.
Les fleurs du cerisier rêvent en blanc les fruits qu'elles ne voient pas.
@Juzo : Comment fais tu le lien vers un endroit précis d'une vidéo de You Tube ?
Merci
J'ai remarqué qu'il y avait en fin de lien le nombre de secondes correspondant à un moment au cours de la vidéo (je ne sais pas si c'est le cas sur tous les liens youtube), je l'ai modifié pour que ça commence au moment souhaité.
Les fleurs du cerisier rêvent en blanc les fruits qu'elles ne voient pas.
Histoire de compliquer un peu, cette entropie dont vous parlez serait plutôt une néguentropie, une force auto-organisatrice qui a participé aussi (?) à l'apparition de la vie.Je croyais que l'entropie gravitationnelle était une chose censée faire s'agréger la matière selon le 2nd principe, qui serait une sorte de moteur de la formation des agrégats, ce qui me paraissait aberrant puisque ça suggérait que la gravité participait à un processus stochastique.
Le principe anthropique est finaliste, ce qui est à la fois un avantage et un inconvénient: ça explique rien sinon à remonter au vieux principe d'Aristote de la cause finale (τέλος, en grec)
Et qui renvoie à son Moteur Immobile...
L'entropie thermique part d'une température maximale au moment du big Bang (on ne peut pas savoir laquelle et pour cause!) pour aboutir à une température moyenne de l'univers de l'ordre ou légèrement supérieure à 4K, soit la température résiduelle du Big Bang
Dernière modification par oualos ; 13/02/2026 à 19h08.
wikipedia: principe anthropique
Ce principe, proposé par l'astrophysicien Brandon Carter en 1974, se décline en deux versions principales. Le principe anthropique faible dit que ce que nous pouvons nous attendre à observer doit être compatible avec les conditions nécessaires à notre présence en tant qu’observateurs, sinon nous ne serions pas là pour l'observer. Le principe anthropique fort postule que les paramètres fondamentaux dont l'Univers dépend sont réglés pour que celui-ci permette la naissance et le développement d’observateurs en son sein à un certain stade de son développement. En d'autres termes, les observations de l'Univers seraient contingentes dans la version « faible » alors qu'elles seraient au contraire nécessaires dans la version « forte ».
En d'autres termes, les observations de l'Univers seraient contingentes dans la version « faible » alors qu'elles seraient au contraire nécessaires dans la version « forte ».
La première variété ressemble à une tautologie, la seconde à une prise de position métaphysique.
Dernière modification par oualos ; 13/02/2026 à 19h18.
e trouve un peu de temps pour répondre.
Alors, je ne suis pas sûr d’avoir été bien compris : je n’ai parlé de paradoxe que vis-à-vis d’une vision « classique » de l’entropie. Tu sais peut-être que la théorie thermodynamique classique du XIXe siècle (celle de Clausius, de Kelvin, etc.) prédisait une « mort thermique » de l’univers, où tout atteint un équilibre thermique uniforme, sans gradient d’énergie exploitable. Dans cette vision, il faut un état de faible entropie au départ, forcément. Cette vision ignorait délibérément (ou sous-estimait) le rôle de la gravité, qui était pourtant déjà bien comprise à l’époque, et qui change tout. Contrairement aux autres forces, la gravité ne tend pas vers l’uniformité, mais vers la concentration de la matière. Elle amplifie les inhomogénéités initiales (instabilités gravitationnelles) et favorise la formation de structures (étoiles, galaxies, trous noirs). Il y a donc quelque chose de piquant à constater : c’est le tout jeune univers qui est en fait dans cet état maximalement entropique prédit pour l’univers moribond du XIXe siècle. Mais le Second principe n’est pas violé, puisque cet état d’homogénéité maximale est un état d’entropie gravitationnelle minimale.
Qu’est-ce qui est prédit par la théorie ? Dans la théorie classique du Big Bang, l’origine fait partie des conditions initiales, on peut fixer ce que l’on veut, c’est hors du cadre. Dans son article séminal de 1931, Lemaître se fonde quand même sur la thermodynamique classique pour inférer que, puisque l'entropie augmente avec le nombre de particules, alors au départ il devait n'y avoir qu'un seul et unique quanta, l'atome primitif, qui s'est désintégré pour produire tout le reste. En dehors de toute considération théorique, sans faire aucun postulat, si on rembobine simplement l'univers en partant de maintenant et en rejouant à l'envers les équations de Friedmann, alors l’état initial doit être nécessairement inhomogène car les différentes parties de l'univers doivent être causalement disjointes. Et donc cet état d’équilibre thermodynamique parfait (maximalement entropique) qu’on constate sur le CMB est assez hypnotisant.
Dans la théorie de l’inflation, qui prend en compte en premier lieu ces « pathologies du Big Bang » pour trouver un mécanisme qui les résolve, cet état d’équilibre avec juste un peu de fluctuation (selon un spectre de puissance bien particulier, quasi invariant d’échelle) est exactement ce qui est prédit. L’inflation part d’un état de vide de très haute énergie homogène en tout point de l’espace, aux fluctuations quantiques près. Donc avec un tenseur de Weyl quasi nul, donc avec une entropie gravitationnelle quasi nulle. Le changement d’état du vide induit la production de particules à l’échelle d’énergie de la grande unification (T ~ 1016 GeV), et par cascade, les particules se désintègrent en particules plus légères pour finir par un gaz uniforme de photons, neutrinos, matière noire (quoi que ce soit, si c’est vraiment une particule), électrons, protons et noyaux légers.
Oui, c’est exactement ça. Il n’y a donc pas de paradoxe dans le cadre intégrant l’inflation.Les autres questions visent à essayer de lever le paradoxe :
2ème question : pourquoi est-ce paradoxal que l’univers soit d’abord dans un état d’entropie thermique maximale sous forme d’un gaz très chaud, puis qu’à un moment les forces gravitationnelles prennent le dessus et génèrent des effondrements, dans un état d’entropie gravitationnelle initiale très basse qui correspond bien à une entropie thermique maximale ? N’est-ce pas ce qui arriverait à tout gaz chaud, qui peut-être en refroidissant, avec une baisse de l’agitation thermique par exemple (mais je dis peut-être une grosse bêtise), permettrait à la gravité de faire plus facilement son travail ?
Vu qu’il n’y a pas de paradoxe, je passe.
3ème question : pourquoi ne pouvons-nous pas lever le paradoxe en utilisant un principe anthropique, disant que si l’entropie initiale n’était pas très basse, nous ne serions pas là pour l’observer, un peu comme les conditions exceptionnelles d’apparition de la vie sur Terre ? Cela impliquerait qu’il y a (ou il y a eu) un très grand nombre d’univers aux conditions initiales variées, parmi lesquels le nôtre s’est distingué par ses conditions initiales exceptionnelles : un peu comme un Terrien ne pouvant voir le reste de l’univers mais remarquant les conditions exceptionnelles ayant mené à l’apparition de la vie, en conclurait qu’il doit exister un très grand nombre de planètes aux propriétés variées, la Terre étant une sorte d’exception.
Alors, effectivement, il y a eu au XIXe siècle une solution que je qualifierais de "désespérée," jouant sur le temps de récurrence de Poincaré.Aurélien Barrau évoque l’entropie initiale de l’univers dans une conférence de vulgarisation appelée « Les désordres du temps ». Sauf erreur, il indique que Boltzmann faisait l’hypothèse d’une entropie initiale très basse de l’univers due à une fluctuation aléatoire, mais Aurélien Barrau ne trouve pas cela concluant, car il suffirait d’une fluctuation à l’échelle du système solaire pour permettre l’apparition de la vie. Il n’y aurait pas de raison que ce soit « partout »… Sauf que dans les faits, nous n’avons pas observé de vie extraterrestre ; il faut peut-être un univers de basse entropie très grand pour qu’apparaisse la vie…
On part d’un univers à l’équilibre thermodynamique → une fluctuation, toujours possible en physique statistique (vu que les micro-états sont équiprobables et que si on attend suffisamment longtemps, le temps de récurrence de Poincaré, tout est possible), produit une bulle locale de basse entropie → ça donne un petit coin d’univers localement viable → qui évolue classiquement → mort thermique, retour à la case départ.
Le problème de cette solution, c’est que la probabilité d’obtenir une bulle de faible entropie diminue exponentiellement avec la taille de la bulle, et que si ça produit une créature vivante, la probabilité qu’elle observe un grand univers autour d’elle (même à l’échelle galactique, qui est celle du XIXe siècle) est littéralement miraculeuse.
L’entropie a augmenté, forcément, donc par construction, elle n’a jamais été aussi grande.
4ème question : quand on dit que l’entropie est assez basse aujourd’hui, est-ce qu’on ne néglige pas l’entropie des trous noirs ? (Et quid de la matière noire d’ailleurs
En revanche, la densité d’entropie (qu’on peut approcher par le nombre de photons par m³) a fortement décru, du fait de l’expansion. Et c’est cette densité d’entropie qui est importante pour envisager la possibilité de former des structures « intéressantes » dans l’univers.
Concernant les trous noirs, le truc c'est ça produit de l'entropie j'ai envie de dire "en pure perte". C'est pas tout à fait vrai vu que la gravité est ce qui permet à l'univers de s'organiser, mais disons que la découverte par Bekenstein de cette thermodynamique des trous noirs, pour fascinante qu'elle soit, ne change pas l'état du reste de l'univers.
Honnêtement, je ne sais pas quoi penser de ces propos de Rovelli, puisque je ne vois pas quel paradoxe il veut expliquer.5ème question : l’hypothèse de Rovelli est que la manière dont un observateur voit l’entropie d’un système évoluer dépend du jeu de variables macroscopiques par lesquelles l’observateur interagit avec ce système (illustration choisie par AB : en mélangeant des boules rouges et vertes bien rangées, un daltonien ne verrait pas l’entropie du système augmenter). Mais plus important encore, quelle que soit l’évolution d’un système – même semblant contrevenir au 2nd principe de la thermodynamique –, il existerait un jeu de variables tel qu’un observateur interagissant avec le système par ce jeu de variables verrait son entropie augmenter ! Un observateur pourrait voir du gaz quitter la pièce pour rentrer tout seul dans une bouteille de gaz ouverte…
Le fait que nous voyions l’entropie de l’univers assez basse et en augmentation viendrait de la manière dont nous interagissons avec l’univers. Quel crédit est accordé par les scientifiques à ces hypothèses ?
Dernière modification par Gilgamesh ; 13/02/2026 à 20h34.
Parcours Etranges
J'entendais pas principe anthropique celui qui nous permet de ne pas nous étonner d'observer le concours de circonstances extraordinaire qui a permis l'apparition de la vie sur terre (en admettant tout de même qu'il existe un très grand nombre de planètes autres que la terre avec des conditions variées). JE ne crois pas que ce soit tautologique ni finaliste.
Merci, je vais me pencher sur tout ça (et le reste).
Pour que ce soit plus simple, je vais retranscrire les propos d'Aurélien Barrau auxquels je me réfère (il parle lui de contradiction, après avoir écarté la possibilité d'un plafond d'entropie avant que les noyaux lourds ne se forment). Je souligne les passages précis ou il parle de contradiction car le texte est un peu long pour donner le contexte.
Aurélien Barrau :
"Il existe une explication plus convaincante qui consiste à considérer qu'en réalité l'entropie était dans l'univers jeune à son niveau maximal compte tenu de ce qui était possible à ce moment-là. Parce que par exemple les noyaux lourds ne pouvaient pas encore se former, il faisait trop chaud, et que donc on ne peut pas compter ces derniers comme des états possibles. On ne peut pas reprocher à l'univers de n'avoir pas fait ce qui n'était pas faisable, et donc il avait l'entropie la plus grande qu'il pouvait avoir à sa disposition. En ce sens, c'est donc le plafond de l'entropie atteignable qui aurait augmenté entre l'univers jeune et aujourd'hui. Donc l'entropie était à l'époque maximum compte tenu de ce qu'on pouvait faire, mais elle a continué de croître parce qu'on a pu faire davantage en formant de nouveaux états physiques qu'il ne fallait pas compter dans l'univers primordial. Cette vision est séduisante mais elle n'est pas entièrement convaincante non plus, je crois, parce que, et c'est un peu subtil, la raison nous conduit à considérer que quelque chose est imposé de l'extérieur au système. Un peu comme des molécules dans une boîte, qui seraient initialement limitées par une cloison, et vous dites "je retire la cloison donc il y a de nouveaux espaces accessibles aux molécules donc l'entropie peut augmenter, mais au départ elle était aussi grande que possible compte tenu de la taille de la boîte." Ça marche très bien parce que vous avez l'expérimentateur ou expérimentatrice qui intervient sur le système et ouvre des possibles. Mais je vais supposer que personne n'est capable d'agir sur l'univers, et que par conséquent cette augmentation est un peu embêtante parce qu'elle fait comme si la taille de l'univers, c'est-à-dire son facteur d'échelle, c'est-à-dire ce qui détermine sa température était extérieurement fixé. Alors qu'en réalité c'est un degré de liberté propre de l'univers. Donc on ne peut pas vraiment considérer que le plafond d'entropie était bas, parce que ça reviendrait à dire que quelque chose ou quelqu'un hors de l'univers impose à l'univers d'avoirs seulement une petite région de son espace de paramètre qui soit accessible. Je crois donc qu'il fallait bien que l'entropie de l'univers jeune ait été extraordinairement faible. Et ça je voudrais vous convaincre que c'est contradictoire. C'est contradictoire pour les mêmes raisons qui permettent de conclure que de façon générale l'entropie augmente. Je vous rappelle le raisonnement : l'entropie croît non pas parce qu'une force l'y contraint mais parce que c'est la trajectoire la plus probable. Parce que le système physique va spontanément se trouver dans l'état le plus vraisemblable parmi les différentes configurations. C'est l'unique raisonnement qui permet de conclure sur ce théorème. Mais alors le même argument littéralement devrait également permettre de conclure que le système aurait dû dès le départ se trouver dans l'état le plus probable. Or vous avez besoin pour expliquer tout le reste de mettre les conditions aux limites, les conditions initiales en supposant que l'état initial de l'univers était très, très peu entropique c'est-à-dire extraordinairement improbable. Mais c'est très exactement ce que vous ne voulez pas faire en physique, supposer de façon ad hoc et arbitraire que vous vous trouvez dans un état qui est hors de l'équilibre, qui est fondamentalement improbable. Nous nous trouvons donc face bel et bien à un problème."
Il écarte ensuite la solution de Penrose et du tenseur de Weyl, qu'il "peine à croire fondamentalement concluante", pour préférer celle de Carlo Rovelli que je citais (l'entropie initiale était très basse mais seulement pour nous systèmes biologiques qui interagissons avec l'univers par un certain jeu de variables macroscopiques). J'avoue que je suis un peu circonspect face à tout ça.
Dernière modification par Juzo ; 13/02/2026 à 23h49.
Les fleurs du cerisier rêvent en blanc les fruits qu'elles ne voient pas.
En ce qui concerne Barreau- Rovelli j'ai pas compris pourquoi il dit que d'après le second principe de la thermo l'entropie devrait aussi être plus grande dans le passé qu'au présent avec son exemple de gaz qu'il contient entre ses bras qui devrait être plus volumineux dans le passé.
Après quand il dit que si des êtres pourraient voir tous les micro états, ils verraient le gaz d'une pièce retourner dans une bouteille opaque ça me laisse pantois. Je me demande si , dans une une experience de pensée , on a le droit ( logiquement parlant ) de tirer des conclusions quand on part d'une hypothèse pour le moins irréaliste...
Bon courage. Perso j'abandonne. Tout ça me dépasse.je vais me pencher sur tout ça (et le reste).
Il explique que pour un niveau d'entropie présente non maximale, il est plus probable que l'entropie ait baissé à partir d'une entropie légèrement supérieure dans le passé, par une fluctuation aléatoire de faible probabilité, plutôt qu'elle ait augmenté continûment à partir d'une entropie au départ très faible, et donc extrêmement improbable si l'on considère que l'état initial était défini aléatoirement.En ce qui concerne Barreau- Rovelli j'ai pas compris pourquoi il dit que d'après le second principe de la thermo l'entropie devrait aussi être plus grande dans le passé qu'au présent
Le 2nd principe, parce qu'il s'appuie sur le fait que chaque état du système est défini aléatoirement, conduit donc à voir l'entropie augmenter vers le futur mais aussi vers le passé.
Dernière modification par Juzo ; 14/02/2026 à 13h37.
Les fleurs du cerisier rêvent en blanc les fruits qu'elles ne voient pas.
Ton explication comme celle de Barreau ne me convainc pas.
Dans ma logique si l'entropie d'un système fermé ne peut qu'augmenter dans le futur (ou rester constante) alors elle était nécessairement plus petite (ou égale) dans le passé.
En plus dans son exemple très simple ( il parle pas ici de l'entropie de l'univers primordial ou gravitationnel ) si c’était vrai, alors je vois plus comment on pourrait utiliser la thermodynamique si pour de tels cas simples on admet la possibilité de ces fluctuations aléatoires très improbables.
Pour terminer je voudrais citer une phrase de Penrose dans les cycles du temps à propos de quelques chiffres astronomiques de chez astronomique.
Pour lui si la toute la masse de l'univers observable était contenu dans un trou noir, il atteindrait un entropie de 10^124. Le volume de l'espace des phase correspondant serait de 10^(10^124)
1 suivi de un cent mille de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de 0 !!!
Le même calcul pour l'univers au moment de l'émission du CMB serait de 10^(10^88)
" la probabilité que notre univers soit à ce point spécial, à supposer qu'il soit purement le fruit du hasard correspondrait à la valeur absurdement ridicule de 1/10^ (10^124) indépendamment de l'existence de l'inflation."
No comment
Ce que je retiendrais c'est que pour Penrose l'entropie est une notion intrinsèque alors que pour Rovelli et les cordistes elle est relationnelle. Pour l'entropie gravitationnelle je passe mon tour en attendant que le savants accordent leur violons.
Dernière modification par pachacamac ; 14/02/2026 à 16h54.
J’ai regardé la conférence d’Aurélien Barrau à la Faculté de Théologie de Genève.
Jusqu’à 34:00, je suis à peu près aligné, mais quand il dit :
cette augmentation [du plafond de l’entropie] est un peu embêtante parce qu’elle fait comme si la taille de l’univers, c’est-à-dire son facteur d’échelle, c’est-à-dire ce qui détermine sa température, était extérieurement fixé. : je ne pige pas.
Le mécanisme d’expansion de l’univers fait appel à son tenseur impulsion-énergie, qui est bien un facteur interne à lui-même. C’est l’univers lui-même qui « retire la cloison » pour donner plus d’espace aux particules, ce qui permet d’augmenter l’entropie (l’espace des phases est plus vaste) tout en diminuant la densité d’entropie (ce qui permet d’y développer des structures en rejettant plein de photons dans un vaste espace).
Je ne comprends pas non plus sa position sur la biologie, qui ne serait pas mathématisable parce qu’elle ne satisfait pas à l'axiome d'extensionnalité des mathématiques. Je comprends bien l’idée que les systèmes vivants ne se laissent pas décrire par des lois universelles et extensives, que leur comportement dépend du contexte, de l’histoire et des interactions, ce qui rend impossible une description purement mathématique et générale, et que les propriétés émergentes (comme la vie ou la conscience) ne peuvent pas être réduites à des équations simples. OK. Mais c’est vrai de n’importe quel système ou phénomène physique un tout petit peu complexe, comme une supernova, un système planétaire, une chaîne de montagnes ou un orage : on a des lois générales qui permettent de comprendre les mécanismes intimes, et une réalisation particulière qui dépend de son histoire, plus ou moins longue, avec assez souvent du chaos déterministe qui s’insinue dans l’affaire, et qui rend chaque réalisation unique. Et ce côté unique n’empêche pas la modélisation pour explorer certaines propriétés statistiques. Ce qui est en cause, c’est précisément ce qu’on désigne par l’irréversibilité des phénomènes physiques, c’est-à-dire la croissance de l’entropie en définitive. Ça n’est pas spécifique à la biologie, et je ne vois pas bien ce que Grothendieck vient faire dans cette affaire (pour citer la suite de la conférence).
J’accroche également sur son exemple de la boîte remplie de boules rouges et vertes, dont l’entropie augmente si on les voit se mélanger en vision normale, mais pas pour le daltonien. L’entropie, ça se mesure en joules par kelvin. Cela implique fondamentalement que pour passer d’un micro-état A à un micro-état B, il se produit des échanges d’énergie ou de position qui peuvent être objectivement mesurés. Utiliser des boules colorées comme exemple me semble trompeur, car la réalisation des deux états semble alors parfaitement équivalente au plan énergétique.
Pareillement pour la granulation du système, il y a bien un plancher objectif, une granulation fondamentale, à savoir les particules élémentaires.
Pareillement concernant le degré de finesse de la mesure du micro-état : avoir une connaissance fine de la position et de la vitesse de chaque particule n’est pas énergétiquement gratuit. Si mon cerveau devait suivre en temps réel la position et la vitesse des particules situées dans le volume d’une seule cellule, il entrerait en ébullition instantanément (et produirait plein d'entropie).
Bon, donc, au final, je ne comprends pas ce qui lui permet d’avancer que l’entropie initiale serait particulièrement faible, en dehors de l’entropie gravitationnelle bien expliquée jusqu’à 34:00, et les développements qui étayent cette idée me semblent plutôt nébuleux, en fait.
Dernière modification par Gilgamesh ; 15/02/2026 à 16h25.
Parcours Etranges
J'ai arrêté de regarder les videos d'Aurélien Barrau car hormis les cours qu'il donne à la fac et qui ont contribué à me remettre en selle en physique, il dit beaucoup de choses.
Donc celle-ci: la seule finalité dans l'univers c'est la complexité.
Donc nous serions le fruit du hasard ainsi que les amas stellaires et tout le reste ?
Je n'ai évidemment pas la réponse mais je trouve cela un peu.. short!
Sauf qu sauf erreur, il est faux de dire que l'entropie ne peut qu'augmenter, même si c'est ce que dit le 2nd principe.
Concernant un système simple comme un gaz l'entropie peut baisser, mais on ne l'observe pas parce que c'est très improbable.
Si on considère un gaz isolé de tout le reste de l'univers, il n'est pas logique de considérer qu'il a commencé dans un état d'entropie très faible donc inimaginablement improbable, puisque personne n'a pu le mettre dans cet état, il vaut mieux supposer que son entropie était haute et a subi une baisse momentanée (certes peu probable mais déjà plus probable).
Ma difficulté est de savoir s'il est autorisé d'étendre ce raisonnement à un système complexe comme l'univers, même s'il était assez simple dans sa phase post inflation ou même avant.
D'ailleurs je ne comprends bien si Gilgamesh suggère que l'entropie gravitationnelle doit augmenter en vertu du 2nd principe de la thermodynamique.
Les phénomènes gravitationnels sont régis par des équations de physique qui n'ont rien de probabiliste, le 2nd principe disant qu'un système choisira en toute probabilité l'état le plus probable ne me semble pas être le moteur des phénomènes gravitationnels.
Je comprends que l'action de la gravité s'accompagne d'un transfert d'énergie vers des formes plus dégradées (rayonnement), ce qui entraîne une augmentation du désordre donc de l'entropie, mais n'arrive pas à faire le lien avec l'évolution très probable vers un état d'équilibre qui comprendrais plus de micro-états dans le cadre du 2nd principe. Il y a pourtant bien un lien avec l'irréversibilité des phénomènes.
Pour essayer une dernière fois d'aller dans le sens de l'argument d'Aurélien Barrau : si je comprends bien l'univers post inflation n'a pas refroidi en émettant du rayonnement et donc de l'entropie supplémentaire, puisqu'on considère qu'elle était déjà maximale avant le refroidissement, c'est bien ça ? Il aurait donc refroidi par augmentation de son facteur d'échelle, mais peut-on vraiment considérer qu'il était en équilibre si l'un de ses paramètres internes comme le facteur d'échelle n'était pas stable ?
PS : j'avais lu que les fluctuations du vide prévues par la mécanique quantique collent avec une précision remarquable avec les fluctuations du spectre du fond diffus cosmologique, il paraît donc compliqué de remettre en cause cette phase d'inflation.
Pourtant j'ai l'impression qu'il faut plus d'énergie pour passer des boules en désordre aux boules rangées car ça demande de la réflexion, qui n'est pas gratuite en énergie.
De plus quand on met les boules en désordre on perd de l'information sur le micro état du système ce qui est un autre moyen de mesurer l'entropie.
Les fleurs du cerisier rêvent en blanc les fruits qu'elles ne voient pas.
Perso je ne remet pas en cause le seconde principe ..Sauf erreur, il est faux de dire que l'entropie ne peut qu'augmenter, (dans un système isolé)
même si c'est ce que dit le 2nd principe.
Justement c'est ce que dit le second principe qui s'appuie sur des probabilité et il pourrait faire l'inverse ( avec des récurrences de Poincarré ) très improbables sauf en temps infiniment grand )Concernant un système simple comme un gaz l'entropie peut baisser, mais on ne l'observe pas parce que c'est très improbable
Je reconsidérerai peut être la question si j'avais des valeurs numériquesSi on considère un gaz isolé de tout le reste de l'univers, il n'est pas logique de considérer qu'il a commencé dans un état d'entropie très faible donc inimaginablement improbable, puisque personne n'a pu le mettre dans cet état, il vaut mieux supposer que son entropie était haute et a subi une baisse momentanée (certes peu probable mais déjà plus probable).
Imaginons que le volume de gaz dont parle barreau fasse 2 m3 et qu'il a une entropie de valeur A qu'elle est la probabilité pour qu'il passe spontanément à 1 m3 ? qui l'aurait mis dans cet etat ? Il faut peut être considérer l'historique du phénomène..que ce soit pour 1 m3 ou 2 m3
Pour le reste comme deja dit je passe mon tour, parce que l'entropie au début de l'univers ça me dépasse. Il y a aussi des cordistes qui considèrent que la gravité n'est pas une interaction fondamentale mais est émergente, lié à l'entropie avec des considérations particulières principe holographique, correspondance Ads/CFT, correspondance cordes ouvertes et fermés et j'en passe =>voir On the Origin of Gravity and the Laws of Newton d' Erik Verlinde
attention c'est du lourd et en anglais.
Note 1 : pour ses travaux il a reçu le Spinoza Prize doté de 1,5 millions de dollars et Léonard Susskind a dit que c'était une voie prometteuse
Dernière modification par pachacamac ; 16/02/2026 à 19h27.
Correction : Poincaré
