L'entropie

Discours de Paul Gosselin

Sir Fred Hoyle et Chandra Wickramasinghe sont deux astrophysiciens bien connus qui, dernièrement, ont adopté une forme de créationnisme que je dirais minimal. Hoyle en particulier est connu comme l'auteur d'une théorie de l'origine de l'univers qui s'appelle le "Steady State Theory" (ou théorie des États Stables), théorie qu'il a d'ailleurs abandonné depuis. Jusqu'à récemment ces deux chercheurs étaient athées.

Hoyle et Wickramasinghe considèrent d'un point de vue probabiliste et génétique que l'évolution de la vie sur la terre telle que nous la présente le néo-darwinisme est impossible. Selon ces auteurs les chances que la cellule la plus simple, avec toutes ses protéines et avec toutes ses enzymes apparaisse, sur la terre sans intervention extérieure est de l'ordre de 1 sur 1040,000. D'après Hoyle, il est plus probable que le passage d'une tornade dans une cour à "scrap" produise un 747 prêt à décoller qu'une cellule simple comme la bactérie soit apparue dans la "soupe" originale toute seule. Juste pour vous donner un ordre de grandeur de ce chiffre, si tout l'univers était -plein- d'électrons (aucun espace vide) il ne pourrait contenir que 10130 électrons (Morris 1974: 69).

Hoyle et Wickramasinghe croient que la vie serait apparue, initialement, ailleurs dans l'univers et qu'elle aurait été portée jusqu'à la terre par les comètes. Si on remonte plus loin encore, ils sont d'avis qu'il faut finir par faire intervenir une intelligence, une sorte de Dieu pour expliquer l'origine ultime de la vie. D'après ces auteurs, ce Dieu serait en fait l'univers lui-même. D'autres auteurs, comme Francis Crick qui est un des co-découvreurs de la structure moléculaire de l'ADN, sont aussi d'avis que l'idée que la vie ait évolué sur la terre est impossible et postule qu'elle vient d'ailleurs. On pourrait peut être rajouter qu'aucun des trois auteurs que nous venons de mentionner n'est partisan d'une religion traditionnelle.

La deuxième tendance créationniste que nous allons aborder s'inspire beaucoup de la Bible. En plus de reconnaître la nécessité d'un Créateur pour expliquer la vie comme le premier groupe que l'on vient de voir, cette deuxième tendance est caractérisée surtout par 2 éléments tirés de la Bible. Au niveau de sa cosmologie ou sa conception des origines de l'univers elle tend à favoriser une origine plutôt récente de l'univers et de la terre. Au niveau géologique elle tend à expliquer la formation des strates de la terre et des fossiles en termes de catastrophes globales.

Concernant l'âge de la terre par exemple on estime que la terre est beaucoup plus récente que 4 à 5 milliards d'années et le chiffre de 10,000 ans revient assez souvent bien qu'il n'y ait pas de consensus encore à ce sujet. Un peu plus loin dans la présentation on jettera un coup d'oeil à des données scientifiques négligées qui penchent en faveur d'estimations plus récentes pour l'âge de la terre. Étant donné que cette 2e tendance comprend plusieurs groupes se réclamant tous de la Bible on pourrait appeler cette tendance le créationnisme biblique.

Un des tests les plus intéressants pour une théorie sur les origines de la vie peut être fait en la comparant aux lois de la thermodynamique. Les lois de la thermodynamique s'appliquent partout dans la nature et sont parmi les lois scientifiques les mieux attestées. La première loi de la thermodynamique nous dit que dans tout système ou dans toute réaction la quantité d'énergie reste toujours la même, peu importe la réaction.

La deuxième loi de la thermodynamique découle de la première loi et indique que bien que la quantité d'énergie dans un système reste toujours la même la quantité d'énergie disponible pour accomplir un travail utile décroît avec le temps. Une autre manière d'exprimer ceci est de dire que dans toute réaction l'entropie ou l'énergie dissipée s'accroît. La deuxième loi, comme telle, a été développée dans le contexte des recherches sur l'efficacité des engins à vapeur. Ce que l'on voulait faire c'était de développer l'engin à vapeur le plus efficace possible. Un chercheur français du nom de Sadi Carnot a découvert que même dans les engins les mieux conçus toute l'énergie mise dans l'engin sous forme de charbon par exemple ne pourrait être convertie en travail.

A chaque fois qu'on fait un travail il y a une partie de l'énergie qui est perdue pour de bon. C'est cette énergie irrécupérable qu'on appelle entropie. D'une manière générale donc, la 2e loi de thermodynamique implique que pour tout système dans le temps l'énergie disponible pour accomplir un travail utile tend vers zéro. Si on rapporte cette observation à l'univers en entier cela nous ramène à l'idée de la mort de l'univers (ou le "Heat Death").

La 2e loi prévoit effectivement qu'un jour toute la chaleur des étoiles sera épuisée ainsi que toutes les autres ressources chimiques, nucléaires, etc. et alors il n'y aura plus aucune énergie disponible pour accomplir un travail utile. Tout l'univers aura la même température. Tant qu'il subsiste encore une différence de température entre deux parties de l'univers il sera possible de réaliser un travail utile, mais dès que tout l'univers sera à la même température, tout travail deviendra alors impossible. En fait il y a trois définitions de l'entropie. Celle qu'on vient de voir nous vient de la thermodynamique classique. Dans la thermodynamique statistique, une autre définition de l'entropie a été élaborée. Dans ce domaine, la notion d'entropie correspond à une mesure du désordre dans un système.

D'une manière générale on peut dire que dans la nature tout système ordonné dans le temps tend vers un état de désordre maximal. Si on veut récupérer l'ordre initial il faudra investir beaucoup d'efforts.On peut reprendre l'exemple de votre automobile. Si vous décidez de ne plus faire les réparations nécessaires dessus, votre auto se retrouvera assez rapidement sur un tas de ferraille. Même si vous l'entretenez, tôt ou tard il finira à la ferraille. La tendance vers le désordre est la plus naturelle des tendances. Il suffit de ne rien faire et votre auto se met à rouiller, votre chambre devient encombrée, votre linge se salit, etc. Le vieillissement et la mort des organismes biologiques peut aussi se comprendre de la même manière, c'est-à-dire comme une dégradation des structures. Les organismes biologiques possèdent tous des mécanismes pour combattre cette tendance vers le désordre mais avec le temps ces mécanismes finissent tous par devenir inefficaces et le système lui-même finit par ne plus fonctionner du tout. C'est la mort de l'organisme. A moins d'intervention d'un agent extérieur la tendance vers le désordre ne s'arrêtera que lorsque celui-ci sera maximal. Pour un organisme vivant par exemple cet état de désordre maximal n'est pas atteint au moment de la mort, mais seulement au moment où toutes les molécules qui composaient l'organisme ont été dissociés et dispersées. En somme réduit à l'état de poussière comme nous le dit la Bible. Un autre terme qu'on entend dans la littérature pour l'ordre c'est la néguentropie, c'est-à-dire que l'ordre et l'entropie sont deux choses opposées. En langage ordinaire l'ordre c'est une structure utile qui exige des efforts pour son entretien.

La troisième définition de l'entropie a été développée dans le contexte de la théorie de l'information. On n'aura pas le temps ici del'aborder en détail mais on peut se contenter de dire que dans ce contexte l'entropie constitue une mesure du bruit dans un canal où l'on tente d'envoyer un message. En d'autres mots à chaque fois qu'on transmet de l'information, peu importe le moyen (ou canal), il y a un certain bruit ou entropie qui dégrade l'information envoyée. (ex. photocopies)Vous vous demandez peut être quel est le rapport entre la question des origines de la vie et la 2e loi de la thermodynamique ? La définition de l'entropie donnée par la thermodynamique statistique nous enseigne que tout système ordonné dans le temps tend à se dissoudre. En termes simples, toute structure complexe tend à devenir plus simple. Elle tend aussi à devenir moins utile (puisque l'utilité est fonction d'une structure spécifique) et à contenir moins d'informations. Ce que l'on constate dans la nature donc c'est un processus qui va du complexe au simple et de l'ordre au désordre. Si l'on regarde ce que postule la théorie de l'évolution c'est carrément le contraire, c'est-à-dire un processus qui va du simple au complexe, du désordre à l'ordre.

En général la réaction des évolutionnistes à de telles observations, c'est de dire que les créationnistes recherchent toujours une vision simpliste des choses et que la 2e loi n'est strictement applicable que dans le cas de ce qu'on appelle les systèmes fermés et que la terre est un système ouvert d'où la 2e loi ne s'applique pas au problème des origines de la vie. Il est bien vrai que la terre constitue un système ouvert car 24 heures sur 24 elle reçoit de l'énergie du soleil sous forme de lumière, mais avant de répondre à cette objection il va falloir expliquer un peu ce que sont des systèmes ouverts et fermés pour ceux d'entre nous qui n'ont pas eu la joie d'en avoir entendu parler dans un cours de chimie ou de physique.

Un système fermé, tout d'abord, c'est un système isolé du reste du monde. Dans un tel système rien n'entre, rien ne sort: ni matière, ni énergie, ni aucune intervention d'un agent extérieur sous aucune forme. Un système fermé idéal n'aura même pas la possibilité échanger de la chaleur avec son environnement. Dans la vrai vie par contre un système réellement fermé n'existe pas, on du moins pas pour très longtemps. Seul peut être l'univers dans son ensemble pourrais être considéré comme un système fermé, mais là encore cela dépend des présupposés qu'on est prêt à admettre.

Un système ouvert, par contre, est simplement un système dans lequel on -peut- introduire et sortir de la matière et de l'énergie. Justement un organisme qui a atteint son plein développement comme un arbre ou un boeuf est un système ouvert et c'est dû à ce fait qu'il peut utiliser l'énergie et la matière disponible dans son environnement pour contrer la tendance universelle vers le désordre. Dans un système fermé un organisme vivant mourra tôt ou tard. Il y a évidemment des organismes capables de supporter de très longues périodes d'hibernation ou d'inactivité, mais c'est seulement dans le contexte d'un système ouvert correspondant avec les exigences de l'organisme que ceux-ci pourront redevenir actifs, c'est-à-dire accomplir un quelconque travail. (ex. poissons dessécher) Il faut être franc, l'objection du système ouvert ne va pas très loin. Le fait que la terre soit un système ouvert ne recule pas du tout le problème de l'apparition de la vie et les structures qu'elle implique. Lorsque vous allez dans un station service et que vous y mettez de l'essence et qu'ensuite l'étincelle de la bougie allume l'essence, on constate qu'on a devant nous un système ouvert. Si par contre quelqu'un arrive chez vous dans la nuit, défonce la vitre de votre auto, y jette du gaz et ensuite une allumette, ça aussi ça constitue un système ouvert. Il y a une différence évidemment. Dans le premier cas un travail utile peut être accompli mais pas dans le deuxième... à moins que "par hasard" vous vous êtes arrangés juste auparavant pour assurer votre auto avec une police d'assurance de valeur rachat à neuf !!

Le fait qu'un système ouvert existe ne veut donc pas dire que la loi de l'entropie puisse être mise de coté. Une des exigences pour qu'une structure puisse être érigée dans un environnement c'est qu'on puisse y faire un travail dirigé ou utile. Pour que l'énergie d'un environnement puisse être utilisé pour accomplir un travail utile il faut introduire un -mécanisme- dans cet environnement qui est compatible avec l'énergie disponible. L'eau, par exemple, peut servir à alimenter un barrage hydroélectrique mais pas le moteur d'un auto.

Comme on l'a vu avec l'exemple de l'auto et du vandale, le fait d'avoir un mécanisme et une forme d'énergie compatible n'implique pas encore qu'un travail utile puisse être accompli. Il faut encore que l'énergie soit utilisée de manière intelligente ou, en d'autres mots, il faut un programme. L'essence doit aller dans le réservoir à essence. Ailleurs elle risque de poser des problèmes.