Thermodynamique hors équilibre : approche de Prigogine.

[yvon l]

De plus quoi ? pour appuyer quel point en particulier.
et que comprendre par "se maintenir" ici.
Dire qu'il ne s'agit que d'un problème de sémantique est insuffisant.
Il me semble qu'il y a derrière un réel pb de connaissance sur les structures dissipatives ( celles de Prigogine )

Peux-tu, par un exemple, montrer qu'une structure dissipative peut se maintenir durablement si elle n'est pas alimentée par un flux d'énergie ?
Merci
-----

[ansset]

mais sur qu'elle échange de l'énergie avec son environnement.
ce n'est pas le point que je remets en question.
ma question est : "quelle conclusion en tires tu par rapport à ton raisonnement" ( que je perçois mal d'ailleurs)

[yvon l]

Bien, bien, Peux-tu préciser les points du raisonnement que tu perçois mal

[ansset]

Le fait que tu semble associer ( mettre en analogie) la conf/démonstration de Lehen avec les travaux de Prigogine sur les structures dissipatives.
Le sens de la conf de Lehen ( telle que je l'entend ) est ( en simplifiant brutalement ) :
Il existe un processus naturel conduisant à une complexité croissante des systèmes ( purement physique ( particules) => atomiques => moléculaire => biologique (vie) => homme => ? )
ceci étant lié à une auto-organisation intrinsèque , elle-même en rapport avec "l'information" venant de l'environnement.

Les systèmes dissipatifs ne suivent pas cette "logique" ( même s'il sont en intéraction avec leur environnement ) , et d'ailleurs peuvent conduire à des système chaotiques.
Il est donc normal que Lehen ne mentionne pas Prigogine, ce dont tu sembles ne pas comprendre le pourquoi ( qui pourtant est normal )

[yvon l]

(...)
Les systèmes dissipatifs ne suivent pas cette "logique" ( même s'il sont en intéraction avec leur environnement ) , et d'ailleurs peuvent conduire à des système chaotiques.(...)

-Désolé, là, je ne te comprends pas. Quelle logique pour toi
-Bien sur quand le système dissipatif se déstructure, par exemple lorsqu'il n'est plus traversé par le flux qui l'alimente pendant un certain temps (après épuisement de son énergie interne), le système peut évoluer vers un état chaotique.

[Sethy]

Bien sur quand le système dissipatif se déstructure, par exemple lorsqu'il n'est plus traversé par le flux qui l'alimente pendant un certain temps (après épuisement de son énergie interne), le système peut évoluer vers un état chaotique.

Ah non, au contraire. En absence d'énergie (et aussi ne l'oublions pas d'une contre-partie en production d'entropie), le système se déstructure, les gradients s'amenuisent et conduisent à la "mort thermique" du système et certainement pas à un système chaotique.

C'est comme de l'eau dans un tuyau, à faible débit, le courant est laminaire, c'est à haut débit qu'il peut être chaotique.

[ansset]

désolé, j'abandonne .

[yvon l]

Ah non, au contraire. En absence d'énergie (et aussi ne l'oublions pas d'une contre-partie en production d'entropie), le système se déstructure, les gradients s'amenuisent et conduisent à la "mort thermique" du système et certainement pas à un système chaotique.

C'est comme de l'eau dans un tuyau, à faible débit, le courant est laminaire, c'est à haut débit qu'il peut être chaotique.

J'ai bien précisé que le système peut devenir chaotique.
Par exemple un vivant peut être considéré comme une structure dissipative. Du point de vue énergie/matière, pour pouvoir maintenir sa structure, il doit être traversé par un flux d'énergie (et matière) d'un côté il entre de l'énergie de faible entropie, et en sortie de l'énergie de forte entropie (thermique (+ évaporation -> condensation).
La structure contient aussi de l'énergie qu’elle capte et restitue pour pouvoir vivre sa vie pendant un certain temps si le flux en entrée s'interrompt pendant un temps pas trop long.

Le passage du courant laminaire au turbulent, suite à l'augmentation du débit répond au modèle structure dissipative . Ceci correspond à une augmentation plus forte de l'entropie. (même type de problème que le passage du vent au typhon). Pour parler d'état chaotique, il faut voir l'échelle ou on se situe. Le courant d'eau comporte une information vitesse globale qui correspond à l'échelle ou on situe le comportement de la structure. Le chaos est à une échelle inférieure dans cette description.(Si on fait cela avec le vent, les molécules du vent proprement dites ont aussi un comportement chaotique)

[Sethy]

désolé, j'abandonne .

Oui, je comprends.

En soi, cela constitue aussi un message adressé aux autres intervenants qui devraient se demander le pourquoi de cet abandon.

[Sethy]

Le passage du courant laminaire au turbulent, suite à l'augmentation du débit répond au modèle structure dissipative . Ceci correspond à une augmentation plus forte de l'entropie. (même type de problème que le passage du vent au typhon). Pour parler d'état chaotique, il faut voir l'échelle ou on se situe. Le courant d'eau comporte une information vitesse globale qui correspond à l'échelle ou on situe le comportement de la structure. Le chaos est à une échelle inférieure dans cette description.(Si on fait cela avec le vent, les molécules du vent proprement dites ont aussi un comportement chaotique)

Encore une fois, si une structure dissipative est le siège de phénomène chaotique, ce n'est pas pour ça que tout phénomène chaotique est forcément composé de structures dissipatives.

Dans un certain sens, à force de vider cette notion de substance, on va finir par la rendre commune, habituelle. Si tout phénomène physique présentant, soit un seuil, soit un phénomène chaotique (pensons entre autres aux trajectoires de planètes ou dès qu'il y a trois particules comme dans l'atome d'Hélium), soit un gradient (ce qui inclus qu'un flux le traverse) est le siège d'apparition de structures dissipatives alors tout est structure dissipative sauf ce qui est inerte. De même si tout ce qui subit le moindre changement parce qu'un flux le traverse et modifie ses propriétés est un système dissipatif, alors la simple convection de n'importe quelle fluide est une structure dissipative.

Il faudrait alors trouver un autre nom pour ces phénomènes tels que :
- horloge chimique (vidéo ici : https://www.youtube.com/watch?v=qSUjKvop2SI),
- réaction de Belouzof-Zhabotinsky (vidéo ici : https://youtu.be/IBa4kgXI4Cg?t=50s)
- diffusion Rahleigh-Benard : (image ici : https://www.esrl.noaa.gov/psd/outrea...n/RBCells.html)

Pour ma part, je préfère réserver à ces phénomènes le nom de structures dissipatives.

D'ailleurs, à force d'attaques contre cette idée, je me demande si le but n'est pas justement de vouloir en vider le sens tout comme visiblement, un certain nombre de "thèses scientifiques" s'attaquent "de biais" aux travaux de Prigogine. Cela me fait penser aux théories révisionnistes.

[ansset]

En soi, cela constitue aussi un message adressé aux autres intervenants qui devraient se demander le pourquoi de cet abandon.

Que je peux essayer de résumer néanmoins.
Il est "peu fécond" de comparer les deux approches, en tentant soit de les superposer, soit de les opposer !
Ce n'est pas le même sujet.
D'ailleurs Prigogine ne parle pas "d'information" ( dans le sens de Lehner ) et ce dernier ne parle pas de thermodynamique. ( dans mon souvenir de la vidéo ).
l'approche de Prigogine est très générale et s'intéresse à l'évolution de tout système éloigné de son équilibre thermo.
et oui, on pourrait considerer que la vie peut en faire partie.

celle de Lehner se veut une démonstration de la complexité croissante intrinsèque des systèmes ( de la physique des particules jusqu'aux formes biologiques évoluées ) liée à ce qu'il nomme la "pression de l'environnement" , en y introduisant celle de "l'information" ( je ne rentre pas dans les détails ).
Il me semble donc difficile , soit de les opposer, soit de les superposer …
Je crois que si Lehner avait tenter de le faire il aurait rendu sa "démonstration"(*) très confuse.

(*) Des commentaires sur le sujet( la conf citée ) pourrait faire l'objet d'un fil, mais il ne semble pas que cela l'objet du fil initié par Sethy.

[yvon l]

(...), alors la simple convection de n'importe quelle fluide est une structure dissipative.

Pour moi oui suivant ma lecture de Prigogine

Il faudrait alors trouver un autre nom pour ces phénomènes tels que :
- horloge chimique (vidéo ici : https://www.youtube.com/watch?v=qSUjKvop2SI),
- réaction de Belouzof-Zhabotinsky (vidéo ici : https://youtu.be/IBa4kgXI4Cg?t=50s)
- diffusion Rahleigh-Benard : (image ici : https://www.esrl.noaa.gov/psd/outrea...n/RBCells.html)

Pour ma part, je préfère réserver à ces phénomènes le nom de structures dissipatives.

Pour moi: cas particuliers que j’appellerais structures dissipatives oscillantes
Citation de Prigogine

(...)
Ce sont les structures dissipatives que j'ai eu l'occasion d'étudier il y a une trentaine d'années et qui montrent que la matière est bien moins inerte, bien moins banale que ne le supposait WHITEHEAD en la traitant de soundless, scentless, colourless, qu'elle n'est pas seulement un ensemble de molécules qui vont dans tous les sens. La matière peut s'auto-organiser. Et, au fond, l'auto-organisation c'est ce qui est à la base de la notion d'individu, d'individualité. Prenez par exemple une cellule biologique : cette cellule a une auto-organisation qui n' est possible que par suite des interactions avec le monde extérieur. Il y a une espèce de compétition entre le près de l'équilibre et le loin de l'équilibre et le loin de l'équilibre conduit aux structures qui apparaissent aux points de bifurcation, là où le système a le choix entre plusieurs chemins et réalise une seule de ces possibilités. Mais il n'est pas possible de prédire quel chemin sera choisi, parce que ce choix dépend de fluctuations qui ne peuvent être maîtrisées même en connaissant les équations de mouvement. La probabilité devient donc une notion fondamentale. Nous ne sommes plus dans un univers déterministe, nous sommes dans un univers probabiliste. (...)

[ansset]

merci pour la citation instructive.
elle renvoie à plusieurs points :
- que la "vie" peut être considérée ( en fct des aspects ) comme comportant des systèmes dissipatifs ( ce que je n'ai pas nié )
- qu'il insiste sur le coté probabiliste des "bifurcations", ce qui semble bien moins patent dans la conf de Lehner. ( même s'il évoque très très brièvement des formes de vie différentes )
- qu'on pourrait effectivement penser à postériori que Lehner s'est fortement inspiré des "pensées" de Prigogine sans le nommer.
( ce qui est une manière de voir les choses qui ne m'était pas apparu au premier abord )
cordialement.

[yvon l]

Ne pourrait-on pas dire que les interactions avec le monde extérieur tel que cité par Prigogine (voir le message #132) pourraient se préciser en ajoutant: interactions sous le contrôle des informations échangées ?

[Sethy]

Que je peux essayer de résumer néanmoins.
Il est "peu fécond" de comparer les deux approches, en tentant soit de les superposer, soit de les opposer !
Ce n'est pas le même sujet.
D'ailleurs Prigogine ne parle pas "d'information" ( dans le sens de Lehner ) et ce dernier ne parle pas de thermodynamique. ( dans mon souvenir de la vidéo ).
l'approche de Prigogine est très générale et s'intéresse à l'évolution de tout système éloigné de son équilibre thermo.
et oui, on pourrait considerer que la vie peut en faire partie.

Je suis assez d'accord. Prigogine montre que contrairement à ce qu'on nommait alors "l'exception thermodynamique" (= le vivant), celui-ci pourrait s'y inscrire. On utilisait cette expression justement car le vivant semblait défier le second principe (entropie maximum).

Or ici, la question à laquelle répond cette exposé n'est pas ce qu'est le vivant (d'un point de vue thermodynamique bien sûr), mais s'il existe une théorie capable d'expliquer l'évolution du vivant depuis "l'inerte" jusqu'à la "matière pensante".

On se rapproche quand même furieusement d'une question qui commence par un "Pourquoi" et en s'éloigne (selon moi) d'autant plus de questions auxquelles la physique peut répondre.

celle de Lehner se veut une démonstration de la complexité croissante intrinsèque des systèmes ( de la physique des particules jusqu'aux formes biologiques évoluées ) liée à ce qu'il nomme la "pression de l'environnement" , en y introduisant celle de "l'information" ( je ne rentre pas dans les détails ).
Il me semble donc difficile , soit de les opposer, soit de les superposer …
Je crois que si Lehner avait tenter de le faire il aurait rendu sa "démonstration"(*) très confuse.

(*) Des commentaires sur le sujet( la conf citée ) pourrait faire l'objet d'un fil, mais il ne semble pas que cela l'objet du fil initié par Sethy.

Soyons de bons comptes, je ne connais pas cette théorie, je ne sais même pas s'il en existe une, donc j'aurais bien du mal à avoir un avis sur elle.

Mais une chose est sûre, c'est qu'elle a peu à voir avec la question initiale.

[Sethy]

Ne pourrait-on pas dire que les interactions avec le monde extérieur tel que cité par Prigogine (voir le message #132) pourraient se préciser en ajoutant: interactions sous le contrôle des informations échangées ?

Pourquoi, alors que comme je l'ai montré, Prigogine a eu 38 ans (en fait, j'ai mal calculé, 1957-2003, soit 46 ans) pour faire ce rapprochement, ne l'a-t-il pas fait ?

S'il ne l'a pas fait, pourquoi devrions-nous le faire dans une discussion sur Futura ?

Si on se concentre sur les travaux post-Prigogine, y a-t-il un seul auteur qui est parti de la position de Prigogine pour soit l'étayer, soit la contredire, soit l'amender ? En tout cas, cela fait 136 interventions dans ce sujet (plus une 50aine dans celui du forum de Biologie) et aucun écrit scientifique (article, ...) ne fait ce lien !

[Sethy]

Pour moi oui suivant ma lecture de Prigogine

Pour moi: cas particuliers que j’appellerais structures dissipatives oscillantes
Citation de Prigogine

C'est bien ce que je disais, une question de sémantique.

Moi, dans ce fil, je ne parle que de ce que tu appelles "structures dissipatives oscillantes" et pas des autres.

[ansset]

C'est bien ce que je disais, une question de sémantique.

finalement, je te rejoins et on continue à "tourner en rond" ( même si c'est un pléonasme )
j'y ajoute un soupçon de créationnisme dans la conf!

[yvon l]

(...)Moi, dans ce fil, je ne parle que de ce que tu appelles "structures dissipatives oscillantes" et pas des autres.

En fait beaucoup de structure dissipatives ont tendance à osciller autours de leur position d'équilibre. A ceci est associé du point de vue énergétique des cycles thermodynamiques.

[yvon l]

Si on se concentre sur les travaux post-Prigogine, y a-t-il un seul auteur qui est parti de la position de Prigogine pour soit l'étayer, soit la contredire, soit l'amender ? En tout cas, cela fait 136 interventions dans ce sujet (plus une 50aine dans celui du forum de Biologie) et aucun écrit scientifique (article, ...) ne fait ce lien !

En voila un :
Fais une recherche avec le mot information dans la publication de Roderick Devar: https://arxiv.org/pdf/cond-mat/0005382.pdf

[Sethy]

En voila un :
Fais une recherche avec le mot information dans la publication de Roderick Devar: https://arxiv.org/pdf/cond-mat/0005382.pdf

Merci pour l'article qui effectivement établi un lien. Je l'ai lu rapidement et je n'ai pas réussi à saisir s'il remettait en cause ou confirmait les travaux de Prigogine.

En relisant les conclusions, j'ai plutôt l'impression qu'il tend à montrer que l'approche de Jaynes est compatible avec les 3 approches précédentes, dont celle de Prigogine. Mais j'avoue que le niveau de math dépasse un peu le mien même si je connais la plupart des notions et des outils utilisés.

Dommage que la référence 36 ne soit pas en libre accès, car c'est cet article qu'il faudrait lire pour avoir l'avis d'un tenant de la théorie de l'information sur les travaux de Prigogine. Espérons qu'un des participants puisse nous en faire un résumé !

Ah, ben j'ai finalement trouvé l'article : https://bayes.wustl.edu/etj/articles/min.ent.prod.pdf

[sunyata]

Dans un certain sens, à force de vider cette notion de substance, on va finir par la rendre commune, habituelle. Si tout phénomène physique présentant, soit un seuil, soit un phénomène chaotique (pensons entre autres aux trajectoires de planètes ou dès qu'il y a trois particules comme dans l'atome d'Hélium), soit un gradient (ce qui inclus qu'un flux le traverse) est le siège d'apparition de structures dissipatives alors tout est structure dissipative sauf ce qui est inerte. De même si tout ce qui subit le moindre changement parce qu'un flux le traverse et modifie ses propriétés est un système dissipatif, alors la simple convection de n'importe quelle fluide est une structure dissipative.

Quelle sont les conditions nécessaires et suffisantes pour parler de structures dissipatives ? La signature de toute structure dissipative ?

Il faut une variation d'entropie, donc se trouver hors équilibre, ce qui induit des corrélations.
Les corrélations compte tenu des contraintes maximisent le flux d'entropie. (principe de rétroaction.)
Le type de corrélation dépend (est sélectionné) par la distance à l'équilibre, et par les contraintes de l'environnement.(Bifurcation, Sélection)

Cordialement

[yvon l]

Voir aussi une ancienne discution : https://forums.futura-sciences.com/d...evolution.html

[Sethy]

Quelle sont les conditions nécessaires et suffisantes pour parler de structures dissipatives ? La signature de toute structure dissipative ?
Il faut une variation d'entropie, donc se trouver hors équilibre

Il faut un système qui puisse, lorsqu'il est loin de l'équilibre être le siège de bifurcations. Il faut également que certains des chemins possibles conduisent à l'apparition d'ordre, ce qui correspond à une brisure de symétrie du système (sur ce point, je suis plus prudent car ça ne fait pas partie des choses que j'ai étudiée et que je ne maitrise pas totalement la notion de brisure de symétrie).

Il y a néanmoins quelque chose de décisif dans les structures qui apparaissent. De combien de réactions chimiques ne sommes-nous pas les témoins journaliers : combustion, cuisson, prise des peintures et des mortiers, etc. Parmi cette multitude, a-t-on jamais vu une réaction oscillante (un mélange qui change spontanément de couleur toutes les quelques secondes pendant près d'une heure et ce sans aucune influence extérieure) ?

[Sethy]

Dommage que la référence 36 ne soit pas en libre accès, car c'est cet article qu'il faudrait lire pour avoir l'avis d'un tenant de la théorie de l'information sur les travaux de Prigogine. Espérons qu'un des participants puisse nous en faire un résumé !

Ah, ben j'ai finalement trouvé l'article : https://bayes.wustl.edu/etj/articles/min.ent.prod.pdf

L'article est intéressant et en fait, c'est le premier qui me semble lié à la discussion originale.

[Amanuensis]

Quelle sont les conditions nécessaires et suffisantes pour parler de structures dissipatives ? La signature de toute structure dissipative ?

Avant de parler de modèle et encore plus avant de parler d'interprétation, la caractérisation doit être phénoménologique.

Comme d'hab, chercher le wiki en anglais est utile, https://en.wikipedia.org/wiki/Dissipative_system

Je traduis:

1) Système dissipatif = système ouvert, hors équilibre thermodynamique

2) Structure dissipative = système dissipatif qui présente un régime stationnaire à un certain sens, de manière reproductible, la stationnarité pouvant être obtenue spontanément ou artificiellement.

[sunyata]

Avant de parler de modèle et encore plus avant de parler d'interprétation, la caractérisation doit être phénoménologique.

Comme d'hab, chercher le wiki en anglais est utile, https://en.wikipedia.org/wiki/Dissipative_system

Je traduis:

1) Système dissipatif = système ouvert, hors équilibre thermodynamique.

2) Structure dissipative = système dissipatif qui présente un régime stationnaire à un certain sens, de manière reproductible, la stationnarité pouvant être obtenue spontanément ou artificiellement.

Si on interprète pas "reproductible" par "déterministe" c'est ok pour moi, la stationnarité si importante dans les organismes vivants est obtenue par le jeu de 2 sorte de rétro-actions :

- retroaction positive donc amplificatrice

- retroaction négative et stabilisatrice

Cordialement

[sunyata]

Il y a néanmoins quelque chose de décisif dans les structures qui apparaissent. De combien de réactions chimiques ne sommes-nous pas les témoins journaliers : combustion, cuisson, prise des peintures et des mortiers, etc. Parmi cette multitude, a-t-on jamais vu une réaction oscillante (un mélange qui change spontanément de couleur toutes les quelques secondes pendant près d'une heure et ce sans aucune influence extérieure) ?

Il me semble important de préciser l'expression "sans aucune infuence extérieure" au sens oú ces phènomènes oscillants du point de vue thermodynamique se produisent hors équilibre, il s'agit donc de système ouverts, dissipatifs oú le catalyseur va jouer un role clef.
Le catalyseur va agir localement comme un démon de Maxwell, en facilitant la réaction à une température plus basse que celle qui se produirait sans catalyseur.

Dans l'organisme biologique ces catalyseurs sont des protéïnes que l'en désigne par "Enzymes".

Cordialement

[Amanuensis]

Si on interprète "reproductible" par "déterministe"

[J'ai enlevé le «pas» du texte original, cela semblant être une erreur de frappe]

C'est interprétatif.

La condition de reproductibilité est simplement celle nécessaire pour parler scientifiquement de quelque chose, pour pouvoir en tirer des règles et surtout des productions.

Je comprends l'approche comme indiquant que le «régime stationnaire» doit avoir des caractéristiques reproductibles susceptibles de généralisation et donc de pouvoir prédictif.

Ces caractéristiques peuvent être statistiques mais quasi-certaines, à l'instar des température et pression en thermostatique. Il n'y a pas de nécessité de déterminisme à l'échelle élémentaire.

[sunyata]

[J'ai enlevé le «pas» du texte original, cela semblant être une erreur de frappe]

C'est interprétatif.

La condition de reproductibilité est simplement celle nécessaire pour parler scientifiquement de quelque chose, pour pouvoir en tirer des règles et surtout des productions.

Je comprends l'approche comme indiquant que le «régime stationnaire» doit avoir des caractéristiques reproductibles susceptibles de généralisation et donc de pouvoir prédictif.

Ces caractéristiques peuvent être statistiques mais quasi-certaines, à l'instar des température et pression en thermostatique. Il n'y a pas de nécessité de déterminisme à l'échelle élémentaire.

Tout à fait.

Fais une recherche avec le mot information dans la publication de Roderick Devar: https://arxiv.org/pdf/cond-mat/0005382.pdf

Le théorème de Dewar appellé MaxEnt : Peut se résumer ainsi :

"Les structures dissipatives s'auto-organisent de façon à maximiser le flux d'énergie qui les traverse."

Qu'est-ce que cela signifie ?

Que les structures sélectionnées par le processus dissipatif, sont celles qui opposent la moindre résistance au flux d'énergie.

--> L'expression d'un principe de moindre effort en quelque sorte.

On retrouve ce principe à l'œuvre dans la "Théorie constructale".

L'idée constructale est que les architectures de flux naissent d'un principe de maximisation de l'accès aux flux, dans le temps, composée avec leur capacité à se transformer.
Cette théorie permet de concevoir des systèmes optimisés en répartissant au mieux les inévitables résistances internes du système conçu, par exemple un système de refroidissement par fluide caloporteur, un réseau de distribution d'eau,

L'aspect intéressant de ces aspects de la thermodynamique et qu'ils permettent de faire émerger un principe de sélection naturelle.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Théorie_constructale