Y a-t-il une signification "thermodynamique à l'évolution" ?

[JPL]

Ouroboros, tu fais toujours des affirmations sans réel argument (parce que ce qui me semble être des arguments dans ton esprit n'en est pas dans le mien). C'est la technique de la répétition en boucle sur le mode du Bourgeois gentilhomme : belle marquise vos beaux yeux...

Bref c'est extrêmement lassant et cela fait longtemps que cette discussion n'apporte plus rien.

Donc je vais l'ignorer. Au revoir, je ne contribue plus à l'allonger artificiellement et j'ose espérer que d'autres feront de même (mais à chacun son choix).
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[invite7ce6aa19]

Ce qui intéressant avec le modèle du tas de sable, et de voir que l'émergence de la complexité, ( Auto-criticalité organisée), est inéluctable, quelque-soit les conditions initiales. Il a démontré que la macro-évolution avec ses équilibre ponctués, répondait au mêmes caractéristiques, avec un bruit de fond en 1/f.

Modèle évolutif et tas de sable.

Bonsoir,

Après avoir invoqué la thermodynamique de non équilibre avec laquelle tu prends d'ailleurs énormément de liberté,

Tu cites BAK. La critricalité auto-organisée et la thermodynamique de non équilibre çà marche pas trop ensemble.

Autant il apparait que l'évolution n'a rien à voir avec la thermodynamique de non équilibre autant on peut voir dans le vivant

des aspects fractales, comme partout d'ailleurs.

Les travaux de Bak ont un bel effet "médiatique" dans la communauté scientifique aux environs 1995 (de mémoire).

Je ne sais pas aujourd'hui quel est le bilan critique sur le très joli paradigme de la criticalité auto-organisée.

[invitea4732f50]

JPL Bonjour,

parce que ce qui me semble être des arguments dans ton esprit n'en est pas dans le mien). C'est la technique de la répétition en boucle sur le mode du Bourgeois gentilhomme : belle marquise vos beaux yeux...

Et vis et versa ! Désolé, mais je ne cherche pas à biaiser...Rien ne t'oblige à alimenter le débat, par ailleurs, si il ne t'apporte rien, n'est-ce pas ? Bref, je suis plutôt un intuitif, brouillon, et au moment ou j'écris c'est très clair pour moi...
Merci pour tes éclairages en tout cas !

Autant il apparait que l'évolution n'a rien à voir avec la thermodynamique de non équilibre autant on peut voir dans le vivant
des aspects fractales, comme partout d'ailleurs.Les travaux de Bak ont un bel effet "médiatique" dans la communauté scientifique aux environs 1995 (de mémoire).Je ne sais pas aujourd'hui quel est le bilan critique sur le très joli paradigme de la criticalité auto-organisée.

Mariposa Bonjour,

Mon approche de l'entropie est pluridisciplinaire. C'est un concept très puissant. Cela ne peut plaire aux spécialistes, ni aux puristes, c'est évident ! Les travaux de Per Bak, apportent un éclairage, sur la notion très confuse de complexité en physique. Je ne crois pas qu'ils aient été invalidés. Mais si tu as des références qui bouleversent mes certitudes, je suis demandeur, le sujet me passionne.

Cordialement

[Amanuensis]

Alimenter le débat ?

Quel débat ?

Juste un monologue de contenu "hétérodoxe", et des râlantes assez explicites mâtinées de quelques tentatives de "corriger" une toute petite proportion de parties "hétérodoxes" dudit monologue...

[invitea4732f50]

Bonsoir,
Après avoir invoqué la thermodynamique de non équilibre avec laquelle tu prends d'ailleurs énormément de liberté,
Tu cites BAK. La critricalité auto-organisée et la thermodynamique de non équilibre çà marche pas trop ensemble.
Autant il apparait que l'évolution n'a rien à voir avec la thermodynamique de non équilibre autant on peut voir dans le vivant
des aspects fractales, comme partout d'ailleurs.
Les travaux de Bak ont un bel effet "médiatique" dans la communauté scientifique aux environs 1995 (de mémoire).
Je ne sais pas aujourd'hui quel est le bilan critique sur le très joli paradigme de la criticalité auto-organisée.

Bonjour,

Vous trouverez en document joint un document de Dewar, qui explique que la criticalité auto-organisée (SOC) décrite par Per Bak, peut être analysée en tant que système dissipatif loin de l'équilibre. Les SOC peuvent être considérés comme système stationaires en état de transition de phase, dont la caractéristique est l'invariance d'échelle. Les SOC sont donc la manifestation du principe (MEP).

Maximum Entropy Production and Non Equilibrium Statistical Mechanics

Cordialement

[invite6f9dc52a]

Je rappelle le titre du fil :

Y a-t-il une signification "thermodynamique à l'évolution" ?

[invite231234]

Thermodynamique est aussi dans le titre !

[Cendres]

Thermodynamique est aussi dans le titre !

Pas à l'état pur.

[invite231234]

Pas à l'état pur.

Je connais des sciences dures ou molles mais pas pure ou impure !?

[invitea4732f50]

Je rappelle le titre du fil :

Y a-t-il une signification "thermodynamique à l'évolution" ?

Bonjour,

Dans le document cité en référence, Dewar s'exprime sans ambiguïté sur ce point :

Per Bak à montrer que l'évolution se comportait comme un SOC, et pour Dewar, le SOC est l'expression du MEP.
Donc l'évolution est l'expression du MEP.

(Dewar) For me, some of the most exciting applications of MEP lie at the interface between biology and physics, from bioenergetics at the cellular level
(see Jureti´c and Zupanovic, this volume) to biosphere-climate interactions
ˇ
at the planetary scale (see Kleidon and Fraedrich, Toniazzo et al., this volume). Perhaps many aspects of biological function, which until now have been
interpreted from an adaptive or evolutionary standpoint (e.g., leaf stomatal
behaviour, plant architectural adaptations, or the evolutionary trend towards
increased biodiversity), can be viewed from a new perspective, as manifestations of MEP. If that viewpoint proves a valid one, natural selection in both
biology and physics could then be understood as expressions of the same
basic concept, namely, selection of the most probable state.

Over the last 30 years empirical evidence in favour of the Maximum
Entropy Production (MEP) principle for non-equilibrium systems has been accumulating from studies of phenomena as diverse as planetary climates, crystal growth
morphology, bacterial metabolism and photosynthesis. And yet MEP is still regarded by many as nothing other than a curiosity, largely because a theoretical justification for it has been lacking. This chapter offers a non-mathematical overview
of a recent statistical explanation of MEP stemming from the work of Boltzmann,
Gibbs, Shannon and Jaynes. The aim here is to highlight the key physical ideas
underlying MEP. For non-equilibrium systems that exchange energy and matter
with their surroundings and on which various constraints are imposed (e.g., external forcings, conservation laws), it is shown that, among all the possible steady states compatible with the imposed constraints, Nature selects the MEP state because it is the most probable one, i.e., it is the macroscopic state that could be
realised by more microscopic pathways than any other. That entropy production
is the extremal quantity emerges here from the universal constraints of local energy and mass balance that apply to all systems, which may explain the apparent
prevalence of MEP throughout physics and biology. The same physical ideas also
explain self-organized criticality and a result concerning the probability of violations
of the second law of thermodynamics (the Fluctuation Theorem), recently verified
experimentally. In the light of these results, dissipative structures of high entropy
production, which include living systems, can be viewed as highly probable phenomena.

Le Principe de Maximum Entropy permet de comprendre que l'évolution n'est pas le fruit du hasard. Mais que les structures qui sont sélectionnées, sont les plus probables, c'est à dire celles qui dissipent l'énergie le plus facilement.
Le concept de SOC permet aussi de comprendre que la complexité dans la nature n'est pas un phénomène improbable, mais au contraire, le phénomène le plus probable contenu des configurations énergétiques qui se sont succédées sur terre.
Cela ne signifie pas pour autant que que l'évolution tends toujours vers d'avantage de complexité, qu'il y aurait un sens a-priori à l'évolution, seulement que
la complexité, est une configuration probable vers laquelle tend tout système dissipatif loin de l'équilibre.
A l'image du tas de sable, qui à force de grandir finit par atteindre une pente critique, provoquant des fluctuations à grandes échelles, telles que des avalanches. Cela n'empêche pas le tas de sable, de pouvoir être détruit du jour au lendemain du fait d'un évènement catastrophique.
Mais le point essentiel est que la notion de complexité n'apparaît plus comme un phénomène improbable, mais au contraire, comme une configuration
inhérentes aux systèmes (ouverts) dissipatifs loin de l'équilibre.

Cordialement

[Cendres]

Le Principe de Maximum Entropy permet de comprendre que l'évolution n'est pas le fruit du hasard.
Cordialement

Il n'y a pas eu besoin de ce principe ni de Dewar, apparemment seule référence à vénérer ici, pour le savoir.

[inviteccac9361]

les structures qui sont sélectionnées, sont les plus probables

Non, certainement pas.
Sinon, quel serait l'effet de la selection ?
Selectionner ce qui est le plus fréquent ? Ne rien faire quoi...

[invitea4732f50]

Non, certainement pas.
Sinon, quel serait l'effet de la selection ?
Selectionner ce qui est le plus fréquent ? Ne rien faire quoi...

Bonsoir,

Non pas ce qui le plus fréquent, mais ce qui est le plus probable. Et le plus probable se conforme au principe de moindre action, dont le corollaire et le principe de maximum entropie. (MEP)

The theory of evolution by natural selection, when formulated in terms of
chemical thermodynamics, is easy to connect with the principle of least action,
which also is well established in terms of energy (Maslov 1991). In accordance
with Hamilton’s principle (Hamilton 1834, 1835), the equivalence of the
differential equation of evolution and the integral equation of dissipative motion
is provided here, starting from the second law of thermodynamics (Boltzmann
1905; Sto¨ltzner 2003). In this way, the similarity of the fitness criterion (‘take the
steepest gradient in energy’) and the ubiquitous imperative (‘take the shortest
path in energy’) becomes evident. The two formulations are equivalent ways of
picturing the energy landscape in flattening motion. Thus, there are no
fundamentally new results. However, as once pointed out by Feynman (1948),
there is a pleasure in recognizing old things from a new point of view.

Natural selection for least action
Natural process – Natural selection
Vivek Sharma, Arto Annila

Non il n'y a pas que Dewar comme référence...

Cordialement

[invite6f9dc52a]

Déjà répondu dans les 279 messages précédents.
Lisez les.

[JPL]

Et évite de te répéter en boucle.

[Geb]

Je ne sais pas aujourd'hui quel est le bilan critique sur le très joli paradigme de la criticalité auto-organisée.

Je suis peut-être complètement à côté de la plaque, mais je crois qu'on peut citer la théorie constructale d'Adrian Bejan, docteur en mécanique américain d'origine roumaine.

Cordialement.

[invitea4732f50]

Bonsoir,

Le principe de moindre action = Principe de maximum entropie = Sélection du mieux adapté ! Surprenant non ?

Extrait du document joint :

Le "principe de moindre action" et le "principe de sélection naturelle" rendent compte de nombreux mouvements de la nature.
Le calcul de la fluctuation c'est à dire " Prend le chemin le plus rapide" rend compte de divers mouvements physiques. De même la théorie de l'évolution par sélection naturelle c'est à dire "prend l'entité le mieux adaptée" éclaire l'évolution biologique. Bien que ces 2 principes connus décrivent tous 2 des mouvements naturels, ils semblent éloignés l'un de l'autre, du fait et non des moindre que le formalisme de la physique diffère du langage utilisé en biologie Pourtant il est raisonnable de supposer que les 2 principes en expriment en fait un seul et unique, étant donné qu'à ce jours la science a échoué à découvrir une ligne de démarcation entre l'animé et l'inanimé.

Afin de réconcilier les 2 principes en une lois unique, la récente formulation du second principe de thermodynamique sous forme d'équation de mouvement ( Sharma, Annila 2007) est utilisée. L'évolution, formulée en terme de physique statistique, est un mouvement probable. Le processus naturel chemine le long de la descente la plus rapide d'une répartition d'énergie en égalisant les différents potentiels, via divers processus de transfert et de transformation tels que la dissipation,flux de chaleur,courants électriques, réactions chimiques. Ces flux d'énergie quand ils descendent par différents chemins dissipatifs constituent le moteur de l'évolution. A grande échelle, on observe des flux explorant divers chemins évolutifs, tels que des variation "aléatoires" qui conduisent à une production plus rapide d'entropie, équivalente à une diminution plus rapide de l'énergie libre, et qui devient en termes de physique, naturellement sélectionnés. Le formalisme abstrait a été appliqué afin de rationaliser divers chemins évolutifs, tels que les processus de transfert d'énergie.

La théorie de l'évolution par sélection naturelle, formulée en terme de thermodynamique chimique, peut-être facilement connectée au "principe de moindre action" qui est bien établit en terme d'énergie. En accord avec le principe d'Hamilton, l'équivalence de l'équation différentielle de l'évolution, et l'équation intégrale de mouvement dissipatif est indiquée ici, en partant du second principe de la thermodynamique. De fait la similitude de critère adapté ( "prends le gradient d'énergie le plus élevé") et l'impératif omniprésent : ( Prend le chemin le plus court chemin énergétique) devient évident. Les 2 formulations sont des manière équivalentes de représenter un mouvement de nivellement de potentiels d'énergie. De fait il n'y a pas ici de nouveau résultat fondamental. Cependant comme l'exprimait Feyman (1948) il y a le plaisir de reconsidérer, les vieilles choses d'un point de vue nouveau.

Cordialement

[invitea4732f50]

Je suis peut-être complètement à côté de la plaque, mais je crois qu'on peut citer la théorie constructale d'Adrian Bejan, docteur en mécanique américain d'origine roumaine.

Cordialement.

Bonjour,

Lien très intéressant en effet :

Je cite :

The constructal law is a first principle of physics that accounts for all design and evolution in nature. It holds that shape and structure arises to facilitate flow. The designs that arise spontaneously in nature reflect this tendency: they allow entities to flow more easily ... The constructal law covers the tendency of nature to generate designs to facilitate flow.

Les formes et les structures sont sélectionnées pour faciliter les flux. Les "designs" sélectionnés par la nature reflètent cette tendance.

Nature is not made of black boxes. Nature’s boxes are filled with configurations—even the fact that they have names (rivers, blood vessels) is due to their appearance, pattern, or design. Where the second law commands that things should flow from high to low, the constructal law commands that they should flow in configurations that flow more and more easily over time.

Où le second principe énonce que les potentiels d'énergie se nivellent du plus haut potentiel vers le plus bas, la loi constructale énonce qu'ils devraient s'écouler via des configurations facilitant cet écoulement au cours du temps.

On retrouve le principe de moindre action, ou son équivalent thermodynamique...

Cordialement

[invite6f9dc52a]

De fait il n'y a pas ici de nouveau résultat fondamental. Cependant comme l'exprimait Feyman (1948) il y a le plaisir de reconsidérer, les vieilles choses d'un point de vue nouveau.

Oui, rien de nouveau, on change de mots et on les aligne ...

On retrouve le principe de moindre action, ou son équivalent thermodynamique...

Alors il faut parler du vivant "feignant" et tout ce fil a servi à retrouver cette définition.

[invitebd006ada]

Alors il faut parler du vivant "feignant"

Cela à l'air si simple quand vous le dites. Vous pouvez développez s'il vous plait ?

[invite6f9dc52a]

Cela à l'air si simple quand vous le dites. Vous pouvez développez s'il vous plait ?

On retrouve le principe de moindre action, ou son équivalent thermodynamique...

Le vivant ne suit pas le principe de moindre action (la "moindre action" est parfois le cas, parfois non mais ce n'est en aucun cas un principe du vivant) sauf s'il le choisit. Ça pourrait en faire une définition.

[invitea4732f50]

Bonjour,

Le vivant ne suit pas le principe de moindre action (la "moindre action" est parfois le cas, parfois non mais ce n'est en aucun cas un principe du vivant) sauf s'il le choisit. Ça pourrait en faire une définition.

Est-ce un argument ? Une opinion ? Merci d'argumenter SVP. Références bienvenues...
Sur quel raisonnement votre opinion se fonde t-elle ?
Comme je l'ai souligné le principe de moindre action possède son corollaire en thermodynamique. La nature ne cherche pas les complications,
Elles sélectionne les structures qui facilite la dissipation d'énergie, et le processus de variation/sélection de l'évolution et un processus d'optimisation à grande échelle qui opère également dans ce sens.

Cordialement

[invite6f9dc52a]

Est-ce un argument ? Une opinion ? Merci d'argumenter SVP. Références bienvenues...

Des structures inutiles sont parfois conservées donc le principe de moindre action n'est pas respecté : de multiples exemples ont été donnés dans ce fil.

Comme je l'ai souligné le principe de moindre action possède son corollaire en thermodynamique. La nature ne cherche pas les complications,
Elles sélectionne les structures qui facilite la dissipation d'énergie, et le processus de variation/sélection de l'évolution et un processus d'optimisation à grande échelle qui opère également dans ce sens.

Même raisonnement : des structures inutiles et compliquées, en tout cas, trop compliquées parce qu'inutiles sont conservées et absolument rien ne prouve que l'évolution la plus simple ait été sélectionnée pour une adaptation donnée ; nous serions tous des bactéries, comme cela a déjà été écrit.
Donc tout ce beau raisonnement est a l'eau comme ça été démontré, j'hésite entre 10 et 50 fois depuis le début de ce fil.

Vous devriez relire les réponses qui vous sont données, il y en a plein depuis le début du fil.

[invitea4732f50]

Bonjour,

Je pense que vos arguments ne sont pas valables, du fait qu'ils ne se fondent pas sur la bonne échelle d'observation.
L'évolution en tant que processus d'optimisation thermodynamique, doit-être considérée globalement, à grande échelle. On examine ici,
les faits d'un point de vue statistique, probabiliste, en considérant seulement les contraintes qui détermine l'évolution du système.

Si on analyse les choses d'un point du vue micro, on va évidemment tomber dans l'anecdotique, et se rendre compte que la nature,
n'hésite pas à bricoler, et à garder des structures apparemment inutiles. Encore faut-il avoir les bons critères, pour déterminer, si une structure est utile ou pas, ce qui est loin d'être évident. Si nous étions capable de déterminer ce qui au regard de l'évolution est vraiment utile ou pas, nous serions en mesure de définir objectivement ce que signifie, "être le mieux adapté", ce qui n'est pas le cas. Nous n'avons connaissance de l'utilité, qu'à posteriori, par exemple quand nous constatons qu'une espèce s'est éteinte, on constate, que par rapport à l'évolution de l'environnement, la structure n'était plus adaptée, et n'a pas survécu...

Cordialement

[invitea4732f50]

D'un point de vue local, la nature bricole, et chaque individu a une histoire singulière, correspond à une trajectoire de l'espace des phases du paysage évolutif. Mais d'un point de vue global, sur de grandes périodes de temps, il s'agit bien d'un processus d'optimisation, qui ne retient que les formes les mieux adaptées celles qui dissipent l'énergie disponible dans l'environnement le plus facilement.

[mh34]

Encore faut-il avoir les bons critères, pour déterminer, si une structure est utile ou pas, ce qui est loin d'être évident.

Ah bah non, ça c'est facile ; vous enlevez ladite structure à l'animal et vous voyez comment il se comporte sans, et comment se comporte sa descendance. Si ça ne change rien par rapport aux congénères dotés de la structure, c'est que la structure en question était inutile.

[invitea4732f50]

Bonjour,

Ah bah non, ça c'est facile ; vous enlevez ladite structure à l'animal et vous voyez comment il se comporte sans, et comment se comporte sa descendance. Si ça ne change rien par rapport aux congénères dotés de la structure, c'est que la structure en question était inutile.

C'est ce j'appelle s'en sortir avec une pirouette. Une pétition de principe réalisable seulement sur des drosophiles, et des bactéries, avec des contraintes déterminées par des protocoles expérimentaux.
C'est biaisé dés le départ : Comment pouvez-vous juger de l'utilité d'une structure si vous choisissez-vous même les contraintes ?
Je ne parle pas évidemment des contraintes nécessaires à maintenir un organisme en vie, elles constituent ce qu'on pourrait appeler le minimum vital. Je parle des critères permettant d'évaluer l'utilité au regard de la macro-évolution, celle qui intègre les évolution possibles de l'environnement.Jusqu'à preuve du contraire, personne ne sait définir ce qu'est l'utilité...L'utile, ou dans sa version faible, le non-inutile est en quelque sorte ce que l'évolution sélectionne.On constate cela a-posteriori.

Cordialement

[mh34]

C'est ce j'appelle s'en sortir avec une pirouette.

Ah non non, pas du tout. On le fait tous les jours en médecine humaine. C'est comme ça qu'on s'est rendu compte que l'appendice ne sert à rien.
Et vous voudrez bien me dire en quoi constater que l'ablation d'une structure modifie ou pas le comportement de l'animal revient à choisir sa contrainte? Vous avez une autre idée à proposer pour se rendre compte de l'utilité d'une structure?

[mh34]

Jusqu'à preuve du contraire, personne ne sait définir ce qu'est l'utilité...

Ben ça parait pourtant pas très compliqué, pour un animal : c'est ce qui lui permet
1) de maintenir son homéostasie
2) de se reproduire.

[invitea4732f50]

Ah non non, pas du tout. On le fait tous les jours en médecine humaine. C'est comme ça qu'on s'est rendu compte que l'appendice ne sert à rien.
Et vous voudrez bien me dire en quoi constater que l'ablation d'une structure modifie ou pas le comportement de l'animal revient à choisir sa contrainte? Vous avez une autre idée à proposer pour se rendre compte de l'utilité d'une structure?

Ce n'est pas parce qu'on peut faire l'ablation d'une structure, sans compromettre la survie individuelle immédiate, que cette structure encodée dans le génome n'a pas d'utilité, ou n'en aura pas, au regard de la macro-évolution...En la matière on ne peut préjuger de rien.

Cordialement