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COP21 - Les bases thermodynamiques branlantes de l’écologisme

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Sadi Carnot (1796-1832)

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Qu’y a-t-il de commun entre Thomas Malthus, Bertrand Russell, Julian et Aldous Huxley, Claude Lévi-Strauss, les membres du Club de Rome, Paul Ehrlich, Hans-Joachim Schellnhuber, Yves Cochet, auxquels il conviendrait d’ajouter les théoriciens de la décroissance ? Pourquoi toutes ces personnalités reconnues de leur vivant comme des références en matière scientifique, voient-elles la croissance démographique humaine comme l’une des pires calamités de la planète ? Et nous suggèrent-elles que l’espace vital de la race humaine étant limité, un certain nombre de choix politiques devraient en découler ?

En fait, tous considèrent que l’être humain n’est rien de plus qu’un consommateur (entendez destructeur) de ressources naturelles préexistantes... Et tous ont vu leurs prévisions sur l’évolution de la société et de son environnement, naturellement réfutées par la réalité – certains même de leur vivant !

Ainsi, un employé de la Compagnie des Indes orientales, Thomas Malthus (1766-1834), prétendait que la Terre ne pourrait pas produire suffisamment de ressources pour une population supérieure à un milliard d’êtres humains, et qu’au-delà de cette limite fatidique, on verrait bientôt apparaître de grandes vagues de famines. Il s’avère que les grandes famines qui ont décimé notamment l’Inde et l’Irlande par la suite, n’ont pas été causées par un manque de ressources dû à une croissance démographique trop rapide, mais plutôt par des pénuries artificiellement provoquées par l’Empire britannique à des fins de géopolitique et de pillage. Et malgré cela, la Terre a pu faire vivre davantage d’êtres humains, et dans de meilleures conditions, qu’à l’époque de Malthus.

Que s’est-il passé ? On fit un certain nombre de découvertes scientifiques à l’origine de la révolution industrielle, que Malthus n’avait pas anticipées et qui permirent entre autres d’améliorer les rendements de l’agriculture, donc d’accroître la capacité d’accueil démographique de la Terre. Plus généralement, le propre d’une découverte scientifique, c’est de redéfinir la notion de « ressource », notion qui n’est donc pas une donnée préexistante, mais simplement le résultat de la créativité humaine. Par exemple, le pétrole que Malthus aurait sans doute considéré comme une nuisance, est devenu une ressource. Sa vision de l’être humain comme simple consommateur dans un monde à ressources fixes, est donc de toute évidence absurde, puisque l’intelligence humaine a créé de nouvelles ressources.

Point final ? Malheureusement, certains mythes ont la vie dure, et les malthusiens d’aujourd’hui nous diront que leur illustre précurseur ne s’est pas trompé sur les principes de son raisonnement, mais seulement sur leur application pratique. Tôt ou tard, selon eux, nous devrions quand même nous heurter à la limite physique des ressources que la Terre peut nous fournir. Et pour le démontrer, ils s’appuient sur d’autres sciences que l’économie. La thermodynamique, telle qu’on la conçoit en général, en est un exemple, comme on va le voir. Elle semble, en effet, avoir un certain lien de parenté avec le raisonnement malthusien, puisqu’elle ne se contente pas de conclure que les ressources de la Terre seraient limitées, mais que ce serait également vrai pour l’univers tout entier !

Ce qui complique le débat sur ces questions, c’est la difficulté pour les scientifiques d’avoir du recul par rapport aux principes sur lesquels leurs disciplines s’appuient. Certains de ces principes sont parfaitement légitimes ; d’autres, comme le malthusianisme en économie, relèvent plutôt de l’idéologie de leurs auteurs que de la science véritable. Les années passent ainsi que les siècles, et les mauvaises habitudes s’installent dans la pensée de générations successives de scientifiques.

 Carnot et la thermodynamique

Nous voudrions donc examiner ici les fondements de la thermodynamique, non pas pour attaquer cette science, ce qui serait parfaitement ridicule, mais pour tâcher de mettre en lumière certains parasites qui s’y sont introduits.

Au début du XIXe siècle, Sadi Carnot s’intéressait à la manière d’améliorer le rendement des machines thermiques, dont la plus importante à l’époque était sans doute la machine à vapeur permettant de produire du mouvement à partir de la chaleur. Ce travail le conduisit à énoncer un certain nombre de lois mathématiques propres aux machines thermiques, contre lesquelles il n’y a rien à redire. Cependant, longtemps après la mort de Carnot, vers 1850, Clausius décida arbitrairement d’élever ces lois particulières au rang de principes universels. Ceci revenait donc à considérer l’univers dans son ensemble comme équivalent à une immense machine thermique.

Une telle extrapolation est-elle légitime ?

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Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716)

Pour que les choses soient claires dans ce qui va suivre, il faut souligner ici la différence qui existe entre « loi » et « principe ». Un principe a une vocation universelle. Par exemple, la proposition qui dit que « jamais rien n’arrive sans qu’il y ait une cause ou du moins une raison déterminante, c’est-à-dire qui puisse servir à rendre raison apriori pourquoi cela est existant plutôt que non existant et pourquoi cela est ainsi plutôt que de toute autre façon », est à l’évidence un principe censé s’appliquer à l’ensemble de l’univers – et en particulier à tous les domaines de la science – c’est le Principe de la raison suffisante de Leibniz. Par contre, la proposition selon laquelle « tout corps soumis à un champ de gravitation uniforme et qui chute dans le vide, a une vitesse dont le carré est proportionnel à la hauteur de sa chute », est évidemment une loi mathématique qui concerne le domaine particulier de la mécanique, mais probablement pas celui de la chimie.

Une remarque importante devrait être davantage prise en compte par les scientifiques d’aujourd’hui : une loi devrait normalement découler de certains principes ; elle ne saurait se justifier en elle-même, sinon on quitterait le domaine de la science pour entrer dans celui de la modélisation ou de l’arbitraire.

Ceci étant posé, examinons de plus près ce qu’on appelle les « principes de la thermodynamique ».

 Le premier principe

Les principes de la thermodynamique sont au nombre de deux :

  1. le premier, qu’on appelle aussi principe de conservation de l’énergie ou encore principe d’équivalence ;
  2. le second, qu’on appelle aussi principe d’irréversibilité ou encore principe d’entropie.

La thermodynamique fait appel à une notion centrale, l’énergie, qu’elle définit ainsi : « L’énergie est ce qui permet à un système d’effectuer un travail. » Cette définition peut paraître un peu vague, mais nous n’en avons pas trouvé de meilleure pour l’instant. Nous nous en contenterons donc.

Il existe plusieurs formes d’énergie. Au milieu du XIXe siècle, on connaît essentiellement l’énergie cinétique associée au mouvement des corps ; l’énergie thermique, ou chaleur, associée aux changements de température ; l’énergie chimique qui est consommée ou produite au cours de réactions chimiques, et l’énergie d’origine électrique.

Certaines énergies peuvent être stockées sous une forme dite potentielle. Prenons l’exemple de l’énergie cinétique. Comme on le sait, si on lance un objet en l’air, sous l’effet de son poids, sa vitesse va progressivement décroître, s’annuler, puis augmenter de nouveau à mesure qu’il retombe. Son énergie cinétique, qui est proportionnelle au carré de la vitesse, est donc maximale au point le plus bas de sa chute où la vitesse est la plus grande, et minimale – et même nulle – au point le plus haut atteint au moment où sa vitesse s’annule. Au point le plus haut, l’énergie cinétique est minimale, mais l’énergie potentielle est maximale – cette dernière désigne l’énergie que l’objet peut acquérir s’il retombe du point élevé où il se trouve alors. Inversement, au point le plus bas, l’énergie cinétique est maximale, mais l’énergie potentielle est nulle car l’objet ne peut plus acquérir un surcroît de vitesse donc d’énergie cinétique.

Lorsqu’on s’intéresse aux machines thermiques, le premier sujet d’étude est la transformation de mouvement en chaleur et, inversement, la transformation de chaleur en mouvement. Le mouvement peut créer de la chaleur ; on le constate par l’élévation de la température à l’emplacement où l’on freine une roue : l’énergie cinétique du véhicule est alors convertie en énergie thermique. La chaleur, sous certaines conditions, peut également créer du mouvement ; c’est par exemple ce qui se passe dans une machine à vapeur ou même dans la génération du vent dans l’atmosphère : de l’énergie thermique est alors convertie en énergie cinétique.

Cependant, les échanges d’énergie ne se limitent pas à ces deux formes. Lorsqu’on effectue une électrolyse, il se produit une réaction chimique : de l’énergie sous forme électrique est convertie en énergie chimique en cassant certaines molécules et en combinant les atomes selon une nouvelle disposition créant de nouvelles molécules. Des réactions chimiques peuvent produire de la chaleur : de l’énergie chimique est alors convertie en énergie thermique. Dans un moteur électrique, l’énergie électrique provoque le déplacement mécanique du rotor, donc est convertie en énergie cinétique ; dans un alternateur de centrale électrique, c’est le contraire : de l’énergie cinétique est convertie en courant électrique ; etc.

Dans tous ces exemples, on voit que l’énergie a pour propriété de pouvoir être convertie d’une forme en une autre. Plus généralement, le premier principe de la thermodynamique postule qu’il n’y a ni création, ni destruction d’énergie dans l’univers (la quantité d’énergie de l’univers se conserve) : chaque fois « qu’il se passe quelque chose » dans l’univers, il y a simplement une conversion d’énergie. Selon ce principe, les différentes formes d’énergie sont équivalentes entre elles, et elles sont équivalentes au travail qu’elles permettent d’effectuer. Elles peuvent être exprimées mathématiquement par les mêmes unités de mesure.

 Le second principe

Cependant, toutes les conversions d’énergie que l’esprit humain peut concevoir ne sont pas physiquement possibles. Ainsi un corps en mouvement peut produire de la chaleur à cause d’inévitables frottements, mais par contre, Carnot savait qu’on ne peut pas produire un mouvement simplement à partir de la chaleur dans un système à température unique. Pour convertir de la chaleur en mouvement, on a besoin de deux « sources » de chaleur, une source dite chaude, dont la température est relativement plus élevée, et une source dite froide dont la température est relativement plus basse. Dans le processus mis en œuvre, il y a alors une partie de la chaleur transférée depuis la source chaude vers la source froide qui est convertie en mouvement mécanique, tandis que l’autre partie reste sous forme thermique et va tendre à réduire la différence de température entre les deux sources (par exemple, échauffer la source froide), ce qui, si le processus se poursuivait de lui-même sans apport extérieur, arrêterait finalement le mouvement.

Pour illustrer cela par une image, considérons une chute d’eau qui remplit un bassin et qui fait tourner une roue à aube se trouvant sur son chemin, placée sur un radeau : si l’on ne trouve pas un moyen d’évacuer l’eau du bassin, ce dernier va finir par se remplir, et la hauteur de chute (la différence entre le niveau haut et le niveau bas) se réduire jusqu’à ce que le mouvement de la roue devienne impossible à cause de la disparition de la chute. Ainsi un mouvement peut être intégralement converti en chaleur, mais de la chaleur ne peut pas être intégralement convertie en mouvement ; il y a toujours des « pertes par friction » et autres (qui font, par exemple, que le moteur d’une voiture chauffe).

Cependant, nous avons dit que Clausius assimile l’univers à une immense machine thermique. Il en déduit donc que l’ensemble de l’énergie de l’univers tend à se convertir en une forme thermique uniforme à plus ou moins longue échéance. Si cela est vrai, il en résultera que plus aucun travail ne sera possible au bout d’un certain temps. C’est un processus irréversible qu’on appelle la « mort thermique » de l’univers. La grandeur mathématique qui mesure cela a été nommée l’entropie, et le second principe énonce que l’entropie de l’univers ne peut que croître, jamais diminuer.

Cette mort thermique découle donc logiquement de la généralisation à l’univers de deux lois mathématiques établies pour des machines thermiques ! Cependant, il faut préciser que ces lois mathématiques n’ont pas simplement été vérifiées expérimentalement pour les conversions réciproques entre énergie cinétique et énergie thermique dans les machines, mais, plus généralement, pour les conversions entre toutes les formes d’énergie connues à l’époque considérée : à la fin du XIXe siècle, cela incluait donc également la chimie et l’électromagnétisme. Toutes les formes d’énergie connues ayant donc été prises en compte, la conséquence ultime demeurait : la vision d’un univers évoluant, selon un processus irréversible, vers sa mort thermique.

 Conservation et irréversibilité

Cette vision d’une évolution fatale de notre univers a des conséquences psychologiques, sociales et politiques que les physiciens ne peuvent plus prétendre ignorer : selon les principes de la thermodynamique, plus il se produit d’évènements dans une période de temps donnée, plus vite l’entropie augmente, et donc… plus vite l’univers évolue vers la mort thermique. Les « écologistes scientifiques » en déduisent logiquement que pour retarder au maximum la fin du monde, il faut limiter au maximum l’activité du plus dangereux producteur d’entropie de la planète : l’homme.

D’un autre côté, vouloir réduire l’activité de l’homme sur la nature entre en contradiction, qu’on le veuille ou non, avec l’idée d’élever le niveau de vie de l’ensemble de l’humanité, dont la plus grande partie vit encore dans la misère. On comprendra dès lors qu’il se soit trouvé à plusieurs époques des individus désireux de remettre en question la validité des principes de la thermodynamique, motivés par des considérations d’ordre moral. Mais tout aussi souhaitable soit-elle, une telle réfutation n’est pas simple à établir et ne peut pas se régler à coup de simplifications abusives.

En particulier, notons que l’idée de conservation de l’énergie ne paraît pas absurde a priori et semble découler d’une pensée qui s’est développée sur plusieurs siècles. Il faut se souvenir que lorsque Leibniz a établi sa dynamique au XVIIe siècle, il l’a fait reposer non pas sur des équations mathématiques, mais sur des fondements métaphysiques d’où ont découlé ses équations mathématiques. Partant de son principe de raison suffisante, il a déclaré que l’effet entier est égal à la cause totale. Il n’y a donc pas de génération spontanée de force dans cet univers (à moins de faire appel à une intervention divine, mais cela nous ferait sortir de la science). Dans le cas contraire, Leibniz a montré qu’il faudrait accepter une conséquence absurde à laquelle aboutissent d’ailleurs les lois mathématiques des chocs de Descartes : la possibilité d’un mouvement mécanique perpétuel. En effet, si un système mécanique pouvait engendrer une force supérieure à celle qui lui est nécessaire pour se maintenir, il pourrait s’entretenir lui-même pour l’éternité.

Plus tard, au XVIIIe siècle, lorsque Lavoisier jeta les bases de la chimie moderne, il partit d’une formulation quelque peu semblable, selon laquelle rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme au cours d’une réaction. Ceci signifiait qu’il n’y avait ni création, ni destruction d’éléments chimiques au cours d’une réaction chimique, ce qui se traduisait par une équation mathématique exprimant que la masse totale des produits de la réaction est égale à la masse totale des réactifs. Etant donné qu’on ne connaissait pas la physique nucléaire, ce principe était parfaitement correct à cette époque, formulé ainsi.

Que dire, par ailleurs, de la question de l’irréversibilité ? Supposons par l’absurde que tous les processus qui se déroulent dans l’univers soient réversibles, donc que pour chaque transformation d’un état A vers un état B, on puisse effectuer la transformation inverse de B vers A. Il en découlerait une conséquence assez fâcheuse : la notion de progrès n’aurait plus de sens. En d’autres termes, il serait possible pour l’univers de retourner dans un état antérieur, et rien ne permettrait de distinguer le futur du passé.

Donc, tout comme la conservation de l’énergie, l’irréversibilité n’est pas une notion à balayer d’un revers de la main sans réfléchir.

 La radioactivité

Insistons donc là-dessus : notre but ici n’est pas de nous interroger sur la validité des lois de la thermodynamique, car elles sont correctes, en tant que simples lois, dans le cadre d’un système limité à toutes les formes d’énergie connues ; ce qui nous pose question, c’est l’idée qu’on puisse réduire tout événement dans l’univers aux formes d’énergies que la science connaît à un moment donné de son histoire. Que se passerait-il si l’on découvrait une nouvelle cause de changement dans l’univers qui ne respecte pas les lois de la thermodynamique ? Les lois demeureraient valables en première approximation dans les limites de leur champ d’application, mais on ne pourrait plus les considérer comme des principes universels.

C’est justement ce qu’il sembla arriver dans les dernières années du XIXe siècle. La découverte de la radioactivité par Becquerel suscita un grand émoi chez les scientifiques de l’époque. Quelques années plus tard, ils auraient pu commenter l’évènement de la sorte : « Il nous semblait que ce phénomène violait le principe de la conservation de l’énergie ! » Pourquoi cela ? Parce qu’un minerai d’uranium semblait émettre un rayonnement constant et continu, sans présenter de signes d’altération. On avait l’impression de se trouver là en présence d’une création nette d’énergie par le minerai, ce qui allait évidemment à l’encontre du principe de conservation.

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Albert Einstein
Crédit : Wikipedia

Quelques années plus tard, Einstein montra que l’énergie produite par les réactions nucléaires s’accompagne d’une légère diminution de la masse des corps concernés. C’est là le sens de la célèbre formule : E=mc2. La masse est équivalente à l’énergie. Donc, il n’y avait pas de création d’énergie à proprement parler, mais une conversion d’une certaine quantité de masse, en une certaine quantité d’énergie. On se trouvait donc là en présence d’une nouvelle forme d’énergie qui ne pouvait pas être ramenée aux autres formes précédemment connues.

Cependant, les physiciens vérifièrent expérimentalement qu’en ajoutant l’énergie nucléaire à l’ensemble de toutes les autres formes d’énergie connues, alors, bien qu’on enrichisse ainsi considérablement le nombre de conversions d’énergie possibles, les lois de la thermodynamique précédemment établies, continuaient à être respectées. Donc ces lois gardèrent leur statut de principes universels.

L’introduction de l’énergie nucléaire dans l’ensemble des formes d’énergie connues, n’a apparemment pas fait disparaître le fantôme de la mort thermique de l’univers. Elle n’a fait que l’éloigner un peu dans la perspective de moment, en nous présentant un moyen d’action de l’univers sur lui-même que nous ne connaissions pas avant la découverte.

 Comment échapper à la mort thermique ?

L’une des principales objections qui a été soulevée contre l’idée que l’évolution de l’univers est dominée par la croissance de l’entropie, s’énonce de la manière suivante : d’après nos hypothèses actuelles, l’univers a été dans un état initial de « soupe primordiale uniforme » (ce qu’on pourrait considérer comme un état d’entropie maximale), et au cours du temps, des systèmes de plus en plus complexes se sont développés, comme on le constate, par exemple, avec l’évolution de la vie sur Terre. Ceci semblerait indiquer que l’univers n’évolue pas vers une entropie croissante, c’est-à-dire vers l’uniformité thermique, puisque des processus vont dans le sens contraire !

Cette remarque nous donne effectivement un point de départ pour une réfutation du second principe de la thermodynamique, mais elle demande davantage de développement. En effet, la réponse habituelle à ce genre d’objection peut s’exprimer de la manière suivante :

Vous prétendez mettre en défaut le second principe de la thermodynamique, en montrant que certains systèmes complexes peuvent se développer localement ; mais ceci ne remet pas en cause l’idée que l’entropie de l’univers dans son ensemble augmente. En effet, chaque fois qu’une action peut faire baisser localement l’entropie d’un système, c’est parce qu’il y a un échange d’énergie entre ce système et un autre système qui se trouve à l’extérieur du premier, quelque part dans le reste de l’univers. Et cette action aura fait augmenter l’entropie du second système – augmentation qui compense au moins la diminution d’entropie due au premier système, et qui, en général, lui est même supérieure. Autrement dit, l’entropie de l’ensemble de l’univers a bel et bien augmenté, et le second principe de la thermodynamique reste valide.

Certes, mais ceux qui constatent que l’on peut ainsi « décrire » une diminution locale et provisoire d’entropie, seront néanmoins incapables de dire quelle est la cause de cette diminution : dire qu’une chose est possible sans contredire nos principes, décrire mathématiquement cette chose, ne suffit pas pour expliquer pourquoi cette chose existe…

Admettons que la diminution d’entropie soit possible localement sans diminuer l’entropie universelle ; mais alors pourquoi cette diminution locale se serait-elle produite, si rien dans nos principes supposés universels ne peut l’expliquer ?

Depuis Boltzmann, le créateur de la thermodynamique statistique, les physiciens ont tout simplement escamoté le problème en affirmant qu’à l’échelle moléculaire, le comportement de l’univers est essentiellement aléatoire : si certaines parties de l’immense univers s’organisent localement à un moment donné, faisant ainsi baisser localement l’entropie, cela n’est dû qu’au dieu Hasard ! Ayant ainsi renoncé à connaître la cause d’un phénomène qui se produit de manière indiscutable, nos scientifiques ont donc quitté le domaine de la science pour aller dans celui de la magie. Ici Boltzmann s’avéra plus cohérent que les autres dans sa vision de l’univers, puisqu’il finit par se suicider… Cependant, rares furent ceux qui comme Planck, Einstein ou de Broglie eurent le courage de s’opposer à cette dérive de la science. D’où la célèbre formulation d’Einstein : « Dieu ne joue pas aux dés. »

 Vernadski intervient dans le débat

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Vladimir Ivanovitch Vernadski (1863-1945)
Crédit : Wikicommons

Le savant russo-ukrainien Vladimir Vernadski (1863-1945), le père de la véritable notion scientifique de « biosphère » (puis de « noosphère ») est, paradoxalement, assez peu connu de nos écologistes occidentaux. Vernadski n’est pourtant pas n’importe qui : considéré comme l’un des plus grands scientifiques russes du XXe siècle, il a joué un rôle fondamental pour développer la Russie moderne, notamment son programme nucléaire. Bien qu’il n’aimât ni les tsars, ni les soviétiques, il œuvra sous les différents régimes pour le bien de son pays et fut respecté par tous.

Cette méconnaissance de Vernadski en Occident s’explique peut-être par le fait que son approche s’oppose catégoriquement à l’idée qu’il puisse exister ce qu’on appelle un « équilibre naturel ». Pour lui, l’évolution de la vie procède par étapes de manière irréversible, accélérée et discontinue, en mettant en œuvre des processus de plus en plus denses en terme énergétiques (plus profondément, il pense que cette évolution est caractéristique de l’univers dans son ensemble). A l’opposé des malthusiens, il ne considère donc pas l’apparition de l’homme comme une erreur de la nature, mais bel et bien comme une étape légitime et même nécessaire. Bien entendu cela ne signifie pas que l’homme puisse faire n’importe quoi dans son environnement, mais que la liberté d’action supérieure dont il dispose, du fait de son intelligence, par rapport à toutes les autres espèces vivantes, lui donne également une plus grande responsabilité comme facteur de développement de la biosphère.

Tout ceci a évidemment des conséquences sur la thermodynamique.

Vernadski a clairement séparé les trois domaines que sont le non-vivant, le vivant et le pensant, tout en s’intéressant à leurs interactions réciproques. Pour lui, la vie et la pensée ne peuvent pas être ramenées à la physique du non-vivant bien qu’elles ne soient pas sans effet sur celui-ci. On ne peut pas mesurer ou calculer la vie ou la pensée, comme on mesurerait ou calculerait une grandeur physique réputée appartenir au domaine du non-vivant.

Or, il faut bien voir ici que, lorsque les physiciens étudient les échanges d’énergie dans l’univers, leur domaine de préoccupation est bel et bien le non-vivant. L’énergie est essentiellement pour eux une grandeur représentative des phénomènes qui se produisent dans le non-vivant. La vie n’est vue que comme un épiphénomène. Rappelons alors la définition de l’énergie que nous avions donnée ci-dessus :

« L’énergie est ce qui permet à un système d’effectuer un travail. »

Bien que la vie et la pensée ne soient pas mesurables, il est indéniable qu’elles ont des effets spécifiques qui, eux, le sont. Dans ce cas, on ne voit pas très bien comment, selon leur propre manière de penser, les thermodynamiciens pourraient exclure la vie et la pensée de cet ensemble de phénomènes qu’ils regroupent sous le terme d’énergie. Mais s’ils ne les excluaient pas, ils en déduiraient une conséquence qu’ils déclareraient eux-mêmes absurde, puisque du fait qu’il n’y a pas d’échange d’énergie entre la vie (ou la pensée) et les autres formes d’énergie, on se trouve donc en présence de deux formes d’énergie, la vie et la pensée, qui violent le premier principe de la thermodynamique.

Considérons, par exemple, les lignes suivantes extraites de l’article de Vernadski intitulé : Sur la différence énergético-matérielle fondamentale entre les corps naturels vivants et non vivants dans la biosphère.

13. L’énergie biogéochimique de la matière vivante est intimement liée à trois caractéristiques fondamentales de la matière vivante dans la biosphère : d’abord, l’unité de toute la matière vivante de la biosphère ; ensuite, la génération constante, dans la biosphère, d’énergie libre capable de produire du travail ; enfin, la colonisation de la biosphère par la matière vivante.

Dans chacun de ces trois cas, l’énergie biogéochimique se manifeste différemment ; prise globalement, l’énergie biogéochimique est inhomogène. En dernière analyse, elle est liée au mouvement de la matière vivante dans la biosphère, aux autres déplacements, actifs ou passifs (liés à la matière vivante), connectée avec la mobilité des masses dans la matière vivante de la biosphère, finalement réductible au mouvement des atomes et des éléments chimiques.

A partir de ce que j’ai dit, il est clair que l’énergie biogéochimique n’est pas une forme spéciale d’énergie appartenant à la vie. Ce n’est pas l’énergie de la vie que recherchait W. Ostwald, analogue à l’énergie thermique, chimique, lumineuse ou électrique. Elle n’est pas concernée par la loi de conservation de l’énergie mais apparaît dans ce contexte sous des formes d’énergie déjà connues auparavant.

(On notera au passage que Vernadski utilise ici l’expression « loi de conservation de l’énergie » et non pas « premier principe de la thermodynamique ».)

Ce que Vernadski exprime ici, c’est que la vie s’approprie, pour ainsi dire, « les formes d’énergies déjà connues auparavant » comme ses instruments. En utilisant l’expression métaphorique « énergie biochimique », il ne désigne évidemment pas une forme d’énergie au sens de la thermodynamique, mais une forme d’action de la vie sur les processus énergétiques, en mettant particulièrement l’accent sur l’aspect chimique de ces processus (étant bien entendu que ce dernier n’est pas indépendant des autres).

 L’environnement scientifique de Vernadski

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Claude Bernard (1813-1878)

Claude Bernard et Louis Pasteur avaient déjà montré que la vie ne va pas contre les processus de la physique et de la chimie, mais qu’elle les coordonne d’une manière qui lui est propre. L’exemple le plus célèbre de cela est sans doute ce que Pasteur appelait la « dissymétrie moléculaire » (un sujet amplement étudié ensuite par Pierre Curie). A son époque, on savait déjà qu’il existe plusieurs manières de produire ce qu’on appelle aujourd’hui de l’acide tartrique. On peut l’obtenir en utilisant du jus de raisin – un produit issu d’un processus vivant ; mais on peut aussi le synthétiser en laboratoire en utilisant des réactifs non issus du vivant. Chimiquement, les deux acides ainsi obtenus ont rigoureusement les mêmes propriétés. Cependant, si on les fait cristalliser, on obtient une grande quantité de petits cristaux de formes géométriques très particulières. Pasteur constata qu’il obtenait deux types de cristaux de formes géométriques non superposables, mais dont l’une est l’image miroir de l’autre. Dans le cas des cristaux obtenus à partir du non-vivant, il y a autant de cristaux d’une forme que de l’autre. Dans le cas de cristaux obtenus à partir d’un processus vivant, une seule des deux formes est obtenue, toujours la même. Aucune raison thermodynamique n’a jamais pu être fournie pour rendre compte d’une telle anomalie. Et pourtant aucune loi de la physique ou de la chimie n’a été violée.

D’autres phénomènes liés au vivant produisent des effets similaires. On peut citer le cas des rapports isotopiques du carbone – un élément omniprésent dans la matière vivante. Les quantités des isotopes 12C et 13C du carbone ont des rapports très différents suivant qu’on trouve le carbone dans le non-vivant ou dans le vivant. En fait la proportion de 12C par rapport au 13C est beaucoup plus importante dans le vivant que dans le non-vivant. La radioactivité n’étant pas connue du vivant de Pasteur, il n’a donc jamais entendu parler d’isotopes. Il aurait cependant saisi l’importance de cette nouvelle anomalie.

Cette prise de contrôle par la vie (et par la pensée) des processus traditionnellement associés au non vivant, étudiée de manière systématique par Vernadski, nous conduit à une nécessité que Planck et Einstein ont également soulignée, celle d’une révolution scientifique à venir : il n’est plus possible d’établir des principes physiques universels en faisant abstraction de la vie et de la pensée (comme ce fut le cas avec la thermodynamique).

Paul Langevin, l’ami des Curie, pointe dans la même direction lorsqu’au sujet de l’éducation, il affirme :

[Les élèves] doivent être amenés à sentir l’importance de ce développement de l’esprit, et qu’indépendamment des forces que la physique et la chimie nous font découvrir, il en est d’autres constituées par l’activité spirituelle qui fait, elle aussi, partie de la réalité et peut contribuer à transformer le monde. De même que nous commençons à entrevoir les liens qui existent entre la gravitation et l’électromagnétisme, considérés jusqu’ici comme deux groupes de phénomènes totalement différents, de même nous pouvons espérer que les forces physiques et les forces spirituelles nous apparaîtront plus tard unifiées dans une synthèse plus haute, qui fera apparaître l’Esprit comme l’un des aspects des forces de l’univers.

En plus de l’audace, l’humilité est une qualité nécessaire au chercheur pour progresser. Prétendre que l’univers évolue vers une mort thermique, revient à prétendre que l’homme a fait le tour de tous les processus connaissables, et que la découverte scientifique est une histoire du passé ! A chaque fois que certains personnages respectés se sont risqués à de telles affirmations, il s’est toujours trouvé quelqu’un, à un moment ou un autre, pour les humilier par une découverte originale présumée impossible. On peut donc supposer que lorsque la révolution scientifique dont parle Langevin aura été effectuée, la « mort thermique de l’univers » sera définitivement reléguée au rang des erreurs et curiosités de l’histoire des sciences, au même titre que le mouvement perpétuel, les épicycles, le phlogistique, etc.

Pour finir, considérons la liste des véritables découvreurs que nous venons d’évoquer dans les lignes qui précèdent : Carnot, Leibniz, Lavoisier, Becquerel, Einstein, Vernadski, Bernard, Pasteur, les Curie, Langevin, etc. Presque tous sont des Français, et les autres ont entretenu des relations étroites avec la science française. La Biosphère, de Vernadski a même été écrite en français. Il ne s’agit pas ici de flatter le chauvinisme français, mais plutôt de lui faire honte : la France a joué un rôle important dans l’histoire universelle de la science ; cependant, au moment où nous écrivons ces lignes, elle s’apprête à recevoir dans sa capitale, la plus grande messe antiscientifique de tous les temps, la COP21, dont la motivation politique est bel et bien de réduire l’activité et le développement de l’humanité sur Terre.

 De la thermodynamique à l’économie

Dans La Biosphère, Vernadski nous présenta la vie non pas comme un phénomène localisé dans des organismes individuels, mais comme un phénomène planétaire et même cosmique. Il était fasciné par le fait que le vivant prend de plus en plus le contrôle des phénomènes géologiques non-vivants au cours de l’évolution de notre planète, et ce de manière accélérée et irréversible. Réalisant que la pensée présente un potentiel d’action encore plus grand que la vie qui a elle-même un potentiel d’action plus grand que le non-vivant, il fit une nouvelle avancée conceptuelle à la fin de sa vie en développant la notion de « Noosphère ».

L’étape suivante fut franchie à partir des années 1950, soit quelques années après la mort de Vernadski, par l’économiste américain Lyndon LaRouche qui étudiait le rôle fondamental de la créativité humaine dans l’économie physique.

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L’économiste américain Lyndon LaRouche.
Crédit : LPAC

De manière plus explicite que Vernadski, LaRouche affirme avec force que non seulement la vie et la pensée ne respectent pas l’idée d’entropie universelle inhérente aux « principes » de la thermodynamique, mais qu’elles sont le reflet d’un véritable principe universel d’anti-entropie.

Autrement dit, l’univers n’étant pas un système fermé – il est « fini mais non limité » suivant la formulation d’Einstein – il n’évolue pas vers la mort thermique mais, au contraire, se développe sans cesse. Héraclite dirait que « rien n’est constant sauf le changement ».

Par sa capacité de penser, l’homme découvre les principes de l’univers et les met en œuvre dans ses applications technologiques, ce qui a pour effet de transformer la société et l’univers, ou plutôt de contribuer à la transformation naturelle de l’univers sur lui-même.

L’économie, pour LaRouche, est donc ce qui permet d’organiser l’activité de la société pour maximiser le développement de la créativité humaine qui, en retour, transforme l’univers et l’activité humaine. C’est faire le pari qu’il y aura toujours quelque chose à découvrir et organiser l’humanité en fonction de ce pari.

Aujourd’hui, la société occidentale fait exactement le pari opposé et il n’est donc pas surprenant que nous soyons dans une crise sans précédent ! A titre d’exemple de la manière de pensée actuelle, citons la définition de l’économie que donne Raymond Barre dans Économie politique : « La science économique est la science de l’administration des ressources rares. » Il n’y a pas de création de nouvelles ressources dans cette vision, mais seulement une gestion du préexistant : Barre était un adepte de l’entropie universelle. C’est donc en parfaite logique qu’il a sacrifié le futur par ses politiques d’austérité appliquées à la recherche scientifique (les premières après la période des Trente glorieuses à la fin des années 70), qui ont aggravé la crise qu’il prétendait résoudre.

Le pari de l’entropie universelle est donc une prophétie auto-réalisée. Dans un certain sens, le pari de la créativité humaine l’est également comme le montre le cas de John Kennedy qui, en 1961, décidait que 10 ans plus tard un homme serait sur la Lune, alors que les comptables et les scientifiques lui disaient que c’était impossible. [1]

C’est une question de vie ou de mort. Alors quel pari allez-vous engager ?


[1Il est à noter qu’un mois avant son assassinat, Kennedy avait réfuté Malthus...

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