Blog-note de jef safi

s’ e n t r e - t e n i r

avec . . Etienne Klein
Force, Puissance, Energie, Entropie . .

IFG - Parenthèse Culture - Juin 2o14
Cycle des conférences "Les grandes révolutions scientifiques"

lundi 20 octobre 2014



Etienne Klein : [...] De quoi l’énergie est-elle le nom ? Qu’est-ce que c’est que l’énergie, finalement, en prenant un point de vue de physicien ? Puisque, comme vous le savez sans doute, il y a notamment en France, depuis quelques mois, un débat sur la transition énergétique. Beaucoup de gens parlent et la question est de savoir si, quand on parle de l’énergie, on en parle en tenant compte de ce que nous savons, ou bien est-ce qu’on utilise le mot énergie dans des acceptions qui peuvent être très différentes et qui correspondent à des notions qui en physique sont très distinctes les unes des autres.

Pour fixer le cadre général de mon intervention, je vais rappeler quelques données globales . . qu’il faut avoir en tête pour comprendre l’ampleur du défi qu’on appelle le défi énergétique pour le XXIe siècle.

Première donnée

C’est qu’aujourd’hui 80% des besoins mondiaux en énergie sont couverts par les combustibles fossiles. Ces combustibles qui nous ont été donnés lorsque l’humanité est apparue sur Terre et qui ne se renouvellent pas de sorte que, quand on puise dans leurs stocks on diminue les stocks.

t’CG

Le raccourci est suffisant pour cette conférence, mais il faut cependant rappeler ici :
- Que ce qu’on appelle l’humanité n’est pas apparu un beau jour, mais a émergé très lentement. Sans qu’il soit, d’une part, pertinent d’en fixer un début, ce que les anthropologues et en particulier les paléo-anthropologues s’accordent désormais à ne plus faire. Sans qu’il soit, d’autre part, pertinent d’oublier que pendant cette longue période d’émergence, les hominidés ou apparentés, ont déjà puisé dans les combustibles énergétiques, fut-ce infinitésimalement, ainsi que les autres animaux et végétaux, sans quoi ils n’auraient pas survécu.
- Que ce qu’on appelle la Terre et ses combustibles ne nous ont pas été donnés, mais que nous avons considéré qu’étant disponibles dans notre milieu, notre environnement, notre habitus, ils étaient consommables, puis appropriables, jusqu’à considérer avec Descartes que nous en étions "maîtres et possesseurs".
- Que ce qu’on désigne comme stocks, ne sont désignés comme tels que parce que nous puisons dedans (sinon on ne parlerait que de formations géologiques). Que ces formations géologiques combustibles se renouvellent en permanence, mais à des vitesses de transformation productrices désormais considérablement inférieures à nos vitesses de transformation (prédatrices) consommatrices encore croissantes.

Ces combustibles fossiles sont (bilan mondial) :

  • le pétrole : 31%
  • le charbon : 27%
  • le gaz naturel : 22%
    Donc ça fait à peu près 3 petits tiers, disons.
    C’est 80% du total de l’énergie consommée. Il reste 20% qui sont satisfaits par :
  • la biomasse (bois de chauffage, déchets organiques, etc.) : 8%
  • l’hydraulique : 6%
  • le nucléaire : 5%

Je n’ai pas parlé de l’éolien ou du solaire, qui représentent moins de 1% du total. Même si ce sont des énergies dont l’utilisation est croissante, rapidement croissante, elles restent tout à fait marginales.

Deuxième point

La consommation mondiale d’énergie augmente très rapidement. Au début du XVIIIe siècle elle était pour l’humanité, si tant est qu’on peut l’estimer, de 0,25 GigaTep par an. Giga c’est 1 milliard, Tep c’est Tonne-équivalent-pétrole, c’est l’énergie chimique contenue dans 1 tonne de pétrole.

  • A la fin du XIXe, elle est multipliée par 4. Elle devient 1 GigaTep par an
  • Au milieu du XXe, 2 GigaTep par an.
  • Aujourd’hui on est au dessus de 13 GigaTep par an.

Ça vous donne une idée de la vitesse de croissance. Et, en dépit de tous les efforts de sobriété énergétique que nous serons capables d’accomplir, nous devrons faire face, si nous voulons conserver le même mode de vie, à des besoins grandissants d’énergie puisque, début 2o5o, on pense que la population de la planète pourrait augmenter de plus de 30%. Et que plus d’un milliard de personnes aspirent dès maintenant à accroître leur consommation énergétique.

Troisième point

J’en parle parce qu’on les oublie souvent. Il y a 1,3 milliards de personnes qui vivent aujourd’hui sans électricité. On les voit jamais, mais ils existent. Et il y en a 2,7 milliards qui ont de très grosses difficultés d’approvisionnement.

Tout le monde ne dispose pas d’énergie, en tout cas en quantité suffisante. Je dis "suffisante" parce qu’on sait que le fait de disposer d’énergie a des effets bénéfiques sur d’autres "grandes ressources" comme, par exemple, l’eau, l’éducation, la santé. [...]

Une étude très célèbre montre qu’il y a une variation linéaire de l’Indice de Développement Humain (ce qu’on appelle l’IDH) en fonction de la consommation d’énergie. Quand on a une faible consommation d’énergie, dès qu’on l’augmente, on améliore son IDH (qui est un indice compliqué qui mélange un indicateur de santé, l’espérance de vie, un indicateur d’éducation, la durée de scolarisation, un indicateur qui est le PNB par habitant exprimé en parité de pouvoir d’achat, c’est un peu compliqué, mais c’est un indice qui mélange ces trois critères). Cet indice augmente quand la consommation d’énergie augmente, jusqu’à arriver à une saturation qui fait que, aujourd’hui, alors que le Canada, la Norvège, consomment à peu près 5 fois plus, par habitant, d’énergie que l’Espagne, l’IDH de ces pays est le même que celui de l’Espagne. Vous avez une courbe qui est linéaire, puis qui atteint rapidement une saturation. L’idéal, évidemment, ce serait que tous les pays soient à l’endroit où l’IDH est maximal avec la consommation la plus faible qui permet cet IDH maximal. Mais en réalité, je n’ai pas pu amener la courbe avec les pays qui sont sur cette courbe, mais qui a énormément de disparités.

Un pays comme le Bangladesh, par exemple, a une consommation par habitant qui est en gros 20 fois plus faible que celle du Canada ou de la Norvège.

Quatrième point

C’est le plus important, peut-être. Le modèle actuel se heurte à deux contraintes majeures :

  • La première, c’est la raréfaction des ressources conventionnelles de pétrole et de gaz naturel les plus faciles à exploiter au meilleur coût.
  • Les stocks diminuent, ça on le sait depuis longtemps, mais la nouveauté c’est qu’on sait que la consommation de ces énergies produit des gaz à effet de serre qui changent le climat.

Il y a à la fois la raréfaction et le changement du climat. Qu’est-ce qu’on fait ? Il y a une sorte de sentiment de crise qui est apparu, au sens où maintenant que les climato-sceptiques ont du mal à donner de la voix, on a pris acte du problème de sorte que nous savons que la situation est ou va devenir critique, soit du point de vue des ressources, soit du point de vue du climat. Mais nous avons pris conscience en même temps de la terrible difficulté qu’il y a à résoudre ce problème. On n’a pas vraiment la solution. D’ailleurs, dans beaucoup de documents officiels, on dit que les chercheurs doivent aider à nous adapter au changement climatique alors qu’il y a quatre ans on leur demandait de lutter contre le changement climatique. C’est là que les climato-sceptiques ont un peu gagné la bataille ; ils ont retardé les décisions en créant un faux doute de sorte qu’aujourd’hui on essaie de s’adapter au changement, on essaie plus de lutter contre lui. Bon, je le dis gentiment, mais je pourrais m’énerver en fait !

t’CG

Attention à ne pas négliger l’indispensable neutralité axiologique, à ne pas faire des climato-sceptiques les boucs-émissaires du changement climatique. Ce n’est pas en quelques années de critique des conclusions du GIEC que tout s’est joué ; et ils n’ont pas fait que de sottes critiques (en dénonçant par exemple le linéaire et monovariable réchauffement comme modèle bien peu réaliste par rapport aux propriétés chaotiques et incertaines des dynamiques multifactorielles instables et non-linéaires des métabolismes de Gaïa). Par ailleurs, c’est depuis très longtemps et pour très longtemps encore que les puissances exploitatrices des combustibles carbonés résistent et résisteront des quatre fers à toutes adaptations dès lors que celles-ci grignotent déjà ou grignoteront leurs extravagantes rentes de situation. C’est dire qu’ils résistent et résisteront toujours infiniment plus par cupidité que par un soit-disant bienvenu climato-scepticisme leur tenant lieu fallacieusement de . . prétexte circonstanciel atténuant.

Ce qui veut dire que la conscience collective, bien que largement convaincue de la nécessité d’inventer de nouveaux comportements en matière de consommation d’énergie, est à la fois paralysée et irrésolue. Elle est tétanisée par l’obstacle, elle est hésitante quant à la nature et à l’ampleur de la transition à opérer. Elle en vient à douter de ses propres capacités à agir. [...] Les efforts demandés sont si énormes que peut-être ils sont impossibles. Et du coup, le mieux qu’on puisse espérer est de s’adapter et non plus d’empêcher ce phénomène. Ainsi se trouve-t-on, je parle de la conscience collective, exactement dans la situation que décrivait Hegel dans "la phénoménologie de l’esprit" sous le terme de "conscience malheureuse". Nous avons un état d’esprit qui correspond à cette "conscience malheureuse", c’est-à-dire que nous avons pris conscience du problème et nous avons pris conscience de la difficulté qu’il y a à le résoudre. C’est ça qui nous frustre et nous rend malheureux.

t’CG

La t’CG, qui distingue les phénomes et les phénomènes, dirait plutôt que le phénomène "homo socius" est sidéré ; il ne parvient pas à élaborer les concepts collectifs et donc les conduites collectives qui lui permettraient de persévérer dans son être en tant que phénomène. En revanche, chacun des phénomes, "homo individualis", qui le constitue, élabore ses propres concepts individuels pour persévérer dans son être propre, en tant qu’il est un individu.

C’est ainsi que l’individu scientifique Etienne Klein observe cette sidération de l’humanité et ça le rend malheureux, proche de perdre sa neutralité axiologique parce que, bien que doté de raison, il n’en est pas moins, et pour cause, doté d’affects. C’est ainsi sa raison qui le porte à former des affects tristes, des passions tristes.

D’autres, persévérant dans leurs êtres en entretenant des visées plus prosaïques, persévérant dans leurs êtres propres en œuvrant à la réussite de leurs entreprises plus avides que prospères, forment plutôt des affects joyeux à l’idée de jouir immédiatement, de profiter de leur industrie, fut-elle condamnée à terme, jusqu’à se raconter à eux-mêmes que ce qui leur a réussi jusque là leur réussira encore quelque temps. Alors ils y croient comme tout individu formant des concepts heureux à partir de ses affects joyeux.

On comprend mieux, de ce point de vue, la sidération socio-schizo-anthropologique qui en résulte. Aussi longtemps que la situation sera addictive, aussi longtemps que le "phénomène collectif" n’entreprendra pas de se sevrer, il poursuivra son "trip mortifère" en se constituant, de facto, comme l’enzyme le plus performant de la nature à même de la faire se digérer elle-même. La question est donc, comment faire en sorte que la volonté collective de sevrage devienne plus forte que la volonté collective de persister dans le shoot énergétique, toutes ressources confondues, tant du point de la cupidité des dealers, que de l’addiction des consommateurs, et de la prétention des gouvernants (politiques et oligarchiques) à se croire maître et possesseur de la nature.

Alors évidemment, comme j’interviens ici en tant que physicien, pas en tant que donneur de leçon ou prodigueur de conseil, je vais juste essayer de définir ce qu’est l’énergie, et quelles sont les contraintes physiques qui pèsent sur elle.

L’énergie

La première remarque qu’on peut faire c’est que le mot "énergie" est un mot grec, très ancien, et comme c’est un mot ancien on pense qu’il a toujours fait partie du vocabulaire scientifique. Ce qui est faux. Et je vais vous montrer pourquoi.

Mais quand même, je commence par le début c’est-à-dire par les grecs. Pour les grecs le terme "energeia" désigne la force en tant qu’elle est en action. Plus exactement, Aristote la concevait comme le passage de ce qui est en puissance, au sens de potentialité, à ce qui est en acte. C’est le passage de la potentialité à l’action.

En langue moderne, on dirait plutôt que l’énergie jauge la capacité à produire des transformations, par exemple à fournir du travail, à créer du mouvement, à modifier la température d’un corps, ou à changer l’état de la matière.

t’CG

En langue de la t’CG, on pourrait reprendre ces connotations à condition de les affecter à l’Entropie elle-même, en tant qu’elle est à la fois l’intensité énergétique inépuisable et l’impulsion stochastique incoercible, réunies et indissociables, dualité qui se capitalise (se contient, s’amasse, se concentre, s’agglomère, etc.) néguentropiquement et se dégage (se disperse, se dissipe, se répand, se libère, etc.) entropiquement, tout à la fois, "là où elle fait lieu" dans notre univers, . . autrement dit : "là où toute monade fait lieu du passage intense de l’incoercible immanence". Mais on y reviendra plus loin . ./. .

Mais vous avez remarqué que dans le langage courant, le mot énergie est victime d’une polysémie problématique. Le mot énergie est utilisé pour désigner la force, il est également utilisé pour désigner la puissance, la vigueur, l’élan, le dynamisme, la volonté, etc. La question est de savoir si ces mots ont un quelconque rapport avec l’énergie telle qu’elle est définie scientifiquement.

t’CG

Certes, cette polysémie est vue par le physicien, par le scientifique, comme un bouquet de dérives aussi multiples et floues que fâcheuses et perverses. Mais est-ce le concept d’énergie qui souffre de cette dispersion, ou est-ce cette polysémie qui révèle l’insuffisance des sciences à appréhender dans sa globalité le berceau immanent dont toutes ses significations dérivent dès lors qu’on les désigne et les définie individuellement ? Autrement dit, la science analysant rigoureusement, mathématiquement, au sécateur, quelques uns des concepts et des fonctifs qui les lient, ne commet-elle pas l’erreur de les isoler en oubliant leur matrice elle-même, et au sein de celle-ci leur indissociabilité intrinsèque ? La science ne souffrirait-elle pas par trop de dichotomisme, à l’instar de la philosophie souffrant par trop de syncrétisme ?

C’est la raison pour laquelle la t’CG définit l’entropie comme elle le fait ci-dessus, en tant qu’immanence omnipotente et omniprésente, à la fois énergétique et stochastique, indissociablement.

Alors comme je le disais à l’instant, comme c’est un mot grec, on imagine qu’il a fait partie depuis toujours du vocabulaire scientifique. or, en fait, c’est un mot qui n’apparaît sous la plume des scientifiques qu’il y a à peine trois siècles. En 1717, dans une lettre qui a été écrite par Jean Bernouilli, grand savant qui fait partie de la dynastie des Bernouilli, il écrit à Pierre Varignon, un jésuite, le 26 janvier 1717, une lettre dans laquelle apparaît le mot "énergie" qu’il définit comme "le produit de la force par le déplacement". Ce qu’on appelle aujourd’hui le "travail" mécanique (alias la quantité de travail W). C’est la première apparition dans un texte scientifique du mot "énergie".

Mais cette première conception scientifique de l’énergie, le travail mécanique, était d’application trop limitée, en tout cas à cette époque, pour coloniser toute la physique. Donc le mot apparaît, mais pratiquement personne ne l’utilise. Mais simplement là est défini le travail mécanique, je pense que les élèves de terminal qui sont dans la salle le connaissent, ou les ingénieurs, c’est le produit du déplacement d’un corps par la force qui provoque ce déplacement. Et en fait, pour que l’énergie en tant que concept, devienne un concept central de la physique, il faudra attendre un siècle et demi. C’est-à-dire qu’il faudra attendre le milieu du XIXe siècle à partir du moment où il est établi de façon claire que l’énergie obéit à une loi implacable qui est une loi de conservation.

Alors qu’est-ce que ça veut dire ? Ça veut dire que lorsque deux systèmes, physiques ou autres, interagissent, ils échangent de l’énergie. Et au cours de l’interaction, la somme des variations d’énergie dans le premier système est toujours l’opposée de la somme des variations dans le second, de sorte que l’énergie globale, la somme des deux, est toujours conservée.

Par exemple, si vous prenez un ballon qui chute dans l’atmosphère, et bien il transforme son énergie de pesanteur en chaleur, chaleur transmise à l’air via les forces de frottement. Il y a transformation intégrale de l’énergie potentielle de la force de gravitation du ballon en énergie cinétique des molécules d’air. Autrement dit quand un ballon tombe, il perd de l’énergie potentielle qui est transmise en mouvement des molécules qui constituent l’air dans lequel il tombe. Il n’y a pas d’énergie perdue. Celle qui est perdue par un corps est récupérée par l’autre. Globalement elle est conservée.

Celui qui va comprendre ça le mieux, c’est Max Planck, dont j’ai déjà parlé, qui sera plus tard le découvreur des quanta de la mécanique quantique. C’est lui qui a le premier compris la portée essentielle de cette loi, et dont vous verrez tout à l’heure qu’elle n’a pas produit d’effet dans le langage commun ; nous continuons à parler d’énergie comme si cette loi n’avait pas été découverte.

Ce qu’il dit dans un livre qui s’appelle "Le principe de conservation de l’énergie" - donc le titre est explicite - qu’il a publié en 1887, il dit ceci : au-delà de ses diverses manifestations empiriques, l’énergie doit d’abord et surtout être abstraitement considérée comme une grandeur qui se conserve. Il écrit par exemple : Je ne traiterai du concept d’énergie que dans la mesure où il peut être rattaché au principe qui donne son titre à mon ouvrage, supposant donc que le concept d’énergie en physique tient avant tout sa signification du principe de conservation qui le concerne.

On peut donc dire que ce que nous dit là Max Planck, c’est que l’énergie se définit par le fait qu’elle se conserve. C’est sa définition. Et on peut évidemment raffinée cette définition, c’est ce que fait Planck dans son livre, en disant que c’est une quantité que l’on peut associer à tout système et qui est fonction des divers paramètres qui caractérisent l’état de ce système à un instant donné. Elle dépend en particulier des positions et des vitesses des parties du système, de leurs interactions mutuelles, et sa propriété la plus fondamentale est de rester constante au cours du temps lorsque le système est isolé.

Cette découverte, que Planck fait, est en réalité le résultat d’un processus très compliqué, très long - il a duré plus de quarante ans - qui fait que c’est une découverte qu’on ne peut pas en fait attribuer à un savant particulier, à un auteur particulier, mais à plusieurs chercheurs qui travaillaient de façon relativement isolée, avec des préoccupations très différentes, et avec des modèles épistémologiques complètement différents selon qu’ils étaient en France, en Angleterre, en Allemagne ou ailleurs. Les noms les plus importants, que sans doute vous connaissez, c’est Faraday, Carnot, Joule, Mayer, Helmholtz, Thomson, Rankin, et beaucoup d’autres.

Comme c’est souvent le cas en physique, où la façon de nommer les choses, où la dénomination joue un rôle essentiel, la clarification du concept d’énergie a nécessité un débat sémantique intense qui a été ponctué d’avancées théoriques au terme duquel les mots : Force, Puissance et Energie, qui jusque là étaient confondus, ont pu recevoir chacun une définition précise.

Par exemple, en 1847, Helmholtz a publié un mémoire intitulé "Uber die Erhaltung der Kraft", c’est-à-dire sur la conservation de la force. Vous voyez en 1847 on confond encore l’énergie et la force. Et c’est Planck qui va distinguer ces deux notions. Dans ce livre d’Helmholtz on trouve le premier énoncé de la loi, ou le premier principe de la thermodynamique qu’on appelle, aujourd’hui, la conservation de l’énergie, mais que lui appelle la conservation de la force.

Il faudra un gros travail théorique qui, comme je l’ai dit, va durer très longtemps, sur ce qu’est la chaleur, sur la façon dont elle s’échange entre les systèmes, pour qu’on parvienne à distinguer clairement ces notions.

Les physiciens les ont clairement distinguées, mais dans le langage commun pas du tout. Par exemple, quand on demande aux gens quel est le matériau qui d’après eux symbolise l’énergie, et bien une majorité de français répond : le TNT. Le TNT symbolise l’énergie. Or, dans un kilo de TNT, il y a 10 fois moins d’énergie que dans un kilo de pétrole. Le TNT qui symbolise l’explosion de l’énergie, il n’y a pas d’énergie dedans. Le TNT, il est capable de délivrer de la puissance. Au contact de l’air il explose. Il libère son énergie en très peu de temps, ce qui fait qu’il libère beaucoup de puissance, mais il a très peu d’énergie. Le pétrole est une énergie miraculeuse. Dans un kilo de pétrole vous avez beaucoup plus d’énergie que dans beaucoup d’autres substances chimiques.

Il ne faut pas confondre la puissance et l’énergie. J’ai entendu des débats sur l’énergie il n’y a pas très longtemps d’éminents hommes et femmes politiques dans lesquels ils s’emmêlent allègrement les pinceaux. (. . ça sera coupé au montage . . non mais, même si je dis pas de nom, ça sera coupé au montage . . j’ai déjà assez d’ennuis comme ça . . bon . .).

La puissance c’est le débit de l’énergie.

La puissance c’est le débit de l’énergie, c’est-à-dire le rythme auquel l’énergie est délivrée. Plus précisément, la puissance c’est la quantité d’énergie par unité de temps fournie par un système à un autre système. Par exemple . . on peut dire que deux systèmes de puissances différentes pourrons fournir le même travail, délivrer la même énergie, mais le système le plus puissant le fera plus rapidement que l’autre. Si vous avez une cafetière de 1,5 kWatt, elle chauffera votre café plus rapidement qu’une cafetière de 500 Watt. L’énergie libérée est la même, la température de la tasse à la fin est la même, mais le temps pour faire monter la température sera différent dans les deux cas.

D’un point de vue mathématique, la puissance est toujours égale au produit d’une grandeur d’effort par une grandeur de flux. La puissance c’est un effort multiplié par un flux. Un effort ça peut être une force, ça peut être une pression, ça peut être une tension, pensez à une tension électrique. Et une grandeur de flux ça peut une vitesse, une vitesse angulaire, un débit, une intensité. Dans une puissance électrique ça peut être le produit d’une tension par une intensité. Etc.

La puissance se mesure en Watts, tandis que l’énergie se mesure en Joules, 1 Watt valant 1 Joule par seconde.

Quand Planck découvre et énonce cette loi de conservation de l’énergie, qui avait été découverte avant mais énoncée avec d’autres termes, il ne sait pas encore que cette loi est encore plus importante que ce qu’il avait imaginé. Parce que en 1918, une mathématicienne, dont j’ai déjà parlé ici, qui s’appelle Emmy Noether, démontre un théorème, que Einstein va saluer comme un monument de la pensée mathématique, dans lequel elle démontre que l’invariance, ou la conservation de l’énergie, est la conséquence directe de l’invariance des lois physique par translation du temps.

Autrement dit, c’est parce que les lois physiques n’évoluent pas au cours du temps que l’énergie se conserve.

t’CG

Attention ! Le langage est un piège "obscure" lorsqu’il croit faire parler "en clair" les équations mathématiques.

Que peut-on dire ? Comment peut-on le dire ? Lorsque l’énergie est suffisante dans le vide quantique, quand E est au moins égal à Mc2, en émerge de la matière. La matière "a lieu", d’abord sous forme de particules, puis d’atomes, puis de molécules, etc. La matière émerge de l’énergie, l’énergie des champs quantiques du vide quantique précède la matière. Quand la matière "a lieu" elle consiste, elle persévère dans son être en conservant par consistance l’énergie qui l’a engendré. Ce faisant, la matière "a lieu" ET "fait lieu", elle dure et consiste, et c’est d’elle, la matière, qu’émergent l’espace (matériel au sens propre) et le temps (dit aussi temps propre, le Kairos à distinguer du Chronos). Espace et temps émergent ensemble, concomitamment, de la matière qui consiste (noter le pléonasme). L’espace-temps émerge de la matière, il en est donc un attribut secondaire, un épiphénomène. De même que la matière qui émerge de l’énergie du vide quantique n’est qu’un attribut secondaire de celui-ci, un épiphénomène..

Ainsi on ne peut pas dire que "c’est parce que les lois physiques n’évoluent pas au cours du temps que l’énergie se conserve" mais tout au contraire que "c’est parce que l’énergie se conserve par la matière qui "a lieu" que les lois de la physique, i.e. d’émergence de la matière, durent avec la matière engendrée". . ./. .

J’en ai déjà parlé. Ça a comme conséquence le fait que . . plutôt comme point de départ, le fait que le paramètre t ne dépend pas de t. Donc, que les lois physiques ne dépendent pas de l’instant auquel on les applique. Et cette invariance des lois a comme conséquence la conservation de l’énergie.

t’CG

Ce qu’il faut énoncer autrement, philosophiquement, en évitant les pièges des fonctifs mathématiques, à savoir que : la conservation de l’énergie, comme l’invariance des lois physiques, ne sont que des modes d’existence de la matière qui émerge du vide quantique immanent, c’est-à-dire des modes d’existence de ce qui consiste, de ce qui "fait lieu" en consistant, de ce qui "a lieu" en advenant, en un mot de ce qui fait "espace-temps" et par suite de ce qui fait "mémoire", de ce qui fait "persistance de la mémoire" et donc "persistance dans l’être" des "monades", etc.

D’ailleurs, vous pourriez imaginer une expérience de pensée, ou même une expérience que vous pourriez faire, en supposant que les lois physiques changent au cours du temps, vous pourriez démontrer que si certaines lois physiques changeaient au cours du temps, par un stratagème plus ou moins compliqué, vous pourriez produire de l’énergie à partir de rien, c’est-à-dire violer la conservation de l’énergie. Je vous avais dit aussi que nous tirons parti en physique de l’invariance des lois physiques au cours du temps pour explorer l’univers primordial. Parce que dans l’univers primordial, les conditions physiques étaient très différentes de ce qu’elles sont aujourd’hui. La densité d’énergie était beaucoup plus grande, la température était plus grande, la densité de matière était plus grande, mais les lois étaient les mêmes. De sorte que si aujourd’hui on recréait dans un petit volume les conditions physiques du passé - donc, très haute température, etc. - comme les lois physiques n’ont pas changé, nous verrions se produire sous nos yeux dans le présent les phénomènes physiques qui se sont déjà produit de façon naturelle dans le passé. Et, pour ce faire, on s’appuie évidemment sur cette invariance des lois physiques dont un corollaire est, évidemment, la conservation de l’énergie.

Alors ça, ce sont vraiment des découvertes capitales, et je pense que vous vous rendez compte que le langage ordinaire ne rend pas justice à ces découvertes. Puisque, dès lors que l’énergie d’un système isolé demeure constante, il est impropre de parler de "production" ou de "consommation" d’énergie. En fait, personne n’a jamais produit d’énergie, et personne n’en a jamais consommé.

Parce que "produire de l’énergie" ça suppose qu’on pourrait en créer à partir de rien. Et en consommer ça veut dire qu’on pourrait la détruire, c’est-à-dire la renvoyer dans le néant. C’est impossible ! C’est impossible de détruire de l’énergie, c’est impossible d’en créer. Dans tous les cas, il ne s’agit jamais que de la forme que prend l’énergie, ou de transfert d’énergie d’un système à un autre.

L’ E N T R O P I E

Alors, pour mieux comprendre comment les choses se passent, il faut faire appel à une autre notion, un peu plus compliquée mais plus profonde, qui est la notion d’entropie. L’entropie, épelée e-n-t-r-o-p-i-e (pour la distinguer non sans raison de l’anthropie épelée a-n-t-h-r-o-p-i-e) est une grandeur qui caractérise la capacité d’un système physique à subir des transformations spontanées. Autrement dit, l’entropie d’un système mesure sa capacité à changer spontanément. En fait, c’est l’inverse de cette tendance. C’est-à-dire que plus grande est la valeur de l’entropie plus faible est la capacité du système à se transformer. Pour le dire autrement, plus l’entropie d’un corps est grande, moins il a tendance à changer . . spontanément. C’est-à-dire que quand vous prenez un système qui a l’entropie qu’il a, et bien il va évoluer de façon à augmenter son entropie jusqu’à ce qu’elle atteigne une valeur maximale et lorsqu’il l’aura atteinte, elle ne pourra plus évoluer puisque son entropie sera devenu maximale. Donc, les systèmes physiques ont tendance à évoluer de façon à augmenter leur entropie, et cette entropie, pour le dire autrement, mesure la qualité, et non pas la quantité, la qualité de l’énergie disponible au sein d’un système. Au cours de ses transformations, l’énergie se dégrade non pas au sens où elle diminuerait en quantité, mais en qualité, c’est-à-dire de moins en moins utilisable. Une énergie de bonne qualité est une énergie ordonnée, de faible entropie. Une énergie de mauvaise qualité est une énergie désordonnée, de forte entropie.

t’CG

C’est le point dur de la conférence. Le premier énoncé, à savoir "L’entropie est une grandeur qui caractérise la capacité d’un système physique à subir des transformations spontanées", est un énoncé admissible si l’on considère qu’Etienne Klein s’efforce de donner une définition seulement physique - disons au sens de Boltzmann - plus étendue que la définition réductrice thermodynamicienne - disons au sens de Clausius -Enoncé admissible bien que le substantif "système physique" soit sous-entendu "isolé" sans que cette isolation soit définie, et bien que le participe passé "spontanées" soit avancé sans l’examiner à l’aune du principe de raison suffisante.

Et puis malheureusement, ne se sentant pas assez clair, ou pas assez vulgarisateur (un comble pour ce talentueux pédagogue), Etienne Klein offre ensuite quelques reformulations par lesquelles il énonce des concepts problématiques, voire erronés et/ou contradictoires. Dès la première reformulation, c’est le concept de "changement spontané" qui est avancé explicitement en tant que "capacité d’un système". Puis il énonce qu’il faut comprendre que c’est le contraire, la capacité devenant au passage une tendance. Vaste question philosophique, spinozienne, bergsonnienne, etc.

Puis il s’enlise dans une reformulation totalement fausse selon Boltzmann, mais évocatrice du point de vue réducteur de Clausius : "plus grande est la valeur de l’entropie plus faible est la capacité du système à se transformer", reformulation dans laquelle commence à poindre les distorsions du faux concept, mais souvent lié par erreur, d’ordre et de désordre. C’est dommage, car en grand lecteur de Bergson, il ne peut pas lui avoir échappé que la dialectique ordre/désordre n’est pas du ressort de la physique mais problématiquement d’un certain subjectivisme anthropologique. Etienne Klein, ne retombe maladroitement sur le plan de la raison boltzmannienne qu’en évoquant l’accroissement inéluctable de l’entropie, ce qui pose un autre problème, plus complexe encore, sachant qu’il est des systèmes (isolé ?) dont l’entropie décroit, plus ou moins homéostasiquement, plus ou moins transitoirement, et seulement au sens de l’entropie de leur milieu intérieur comparée à celle de leur milieu extérieur (en supposant cette distinction intérieur/extérieur du milieu topologiquement établie, ce qui est encore un autre problème dans le problème).

Le concept de qualité de l’énergie "dite disponible au sein d’un système" serait un concept intéressant s’il était plutôt évoqué en terme de mémoire néguentropique d’un milieu intérieur, de frein à la grande dispersion entropique d’un milieu extérieur, et donc de flux entropique entre systèmes ouverts en interaction. Etc. Malheureusement, le propos ici est de réintroduire le faux concept d’ordre/désordre sous l’angle de l’énergie potentielle dégradable de la thermodynamique.

Lorsque vous consommez de l’énergie, en fait vous ne consommez pas du tout de l’énergie, vous créez de l’entropie. Vous dégradez la qualité de l’énergie.

t’CG

Ce que la t’CG énoncerait plutôt par "Lorsqu’une monade se dit consommer de l’énergie, en fait elle ne consomme pas du tout de l’énergie mais elle détruit de la mémoire (hylétique en l’occurence), et ce faisant libère l’entropie potentielle que constitue cette mémoire, que ce soit dans son corpus, son habitus ou les deux.

Elle fait alors l’expérience non pas de sa liberté, mais de sa créativité, c’est-à-dire de sa puissance à entropir l’univers, autrement dit à co-produire son univers au sein même du flux entropique de son univers."

Par exemple, prenez une chute d’eau. Une chute d’eau est un système dans lequel toutes les molécules d’eau ont la même direction. C’est la gravité qui les fait tomber verticalement. C’est un système très ordonné qui est pris dans un mouvement d’ensemble descendant qui, en bas, peut entraîner la rotation d’une turbine. Au bas de la chute, les molécules d’eau ont perdu l’ordonnancement vertical du à la pesanteur qu’elles avaient lors de la chute. Leur énergie a perdu de sa qualité, les molécules partent dans tous les sens, elle se désordonne, elle n’est plus utilisable. En fait, il y a une partie de l’énergie qui s’est transformée en chaleur . . mais la chaleur c’est de l’énergie. C’est pas de l’énergie qui a disparu c’est de l’énergie qui a changée de forme.

D’ailleurs la notion de chaleur est une notion ambiguë ; en réalité elle s’évanouit à l’échelle microscopique. A l’échelle microscopique le concept de chaleur n’a plus de sens. La chaleur n’est plus qu’une partie désordonnée de l’énergie mécanique totale.

t’CG

Et pour cause . . ! La digression calorique est des plus maladroite, elle obscurcit le propos entropique (au sens statistique de Boltzmann) pourtant très clair sans la chaleur. Elle est trop fortement dictée par une lecture thermodynamique (au sens productiviste de Clausius) de l’entropie dans laquelle la chaleur apparaît comme de l’énergie dégradée en ceci qu’elle est dispersée et ne peut plus être récupérée et transformée facilement en force, mécanique ou autre.

Il n’y a de dégradation que subjective, que celle de l’espérance de force agissante. En revanche, c’est clair, l’énergie au sens stricte est conservée et néanmoins l’entropie s’est accrue, mais non pas au sens subjectif de désordre, mais au sens objectif de multiplication vertigineuse de mouvements de corps, de mouvements suffisamment disjoints cette fois pour ne plus pouvoir être mobilisés dans une même direction, dans un même processus de transformation.

C’est subtil, c’est la raison pour laquelle la t’CG accorde une importance primordiale (quasi-axiomatique) aux concepts de consistance d’une part (hylétique en premier lieu) et de mouvement des corps d’autre part. Quand on dit transformer de l’énergie pour soit disant la consommer, en fait on détruit de la consistance ce qui multiplie les corps qui se meuvent et donc globalement exponentie l’entropie. C’est ce que la t’CG exprime en énonçant que toute consistance est une complexion néguentropique, une réserve d’entropie en ceci que la décomposition de cette consistance libère de l’entropie.

De ce point de vue, la chaleur n’est qu’un ensemble étendu de corps en mouvement (en l’occurence des molécules ou des atomes) perdant tout ou partie de leur consistance d’ensemble, de leur consistance de système isolé ou plutôt isolable.

Et donc, consommer la totalité d’un kJ d’énergie, c’est prendre 1kJ d’énergie qui est là au départ (il faut qu’il soit là. Si y en a pas, on en peut pas le consommer) sous une forme de faible entropie (par exemple de l’électricité) et le convertir en une quantité exactement égale d’énergie, sous une autre forme, possédant en général une entropie beaucoup plus élevée. Par exemple de l’air chaud, ou de l’eau chaude. C’est tout. Vous avez créé de l’entropie sans changer la quantité d’énergie du système.

t’CG

C’est mal dit, car ne faisant pas apparaître la néguentropie de la consistance et sa déconstruction, avec de mauvais exemples trop empruntés aux classiques de la thermodynamique, mais c’est ça. De surcroît, il ne faudrait pas dire que nous avons créé de l’entropie mais que nous avons libéré de l’entropie capturée par la consistance de la matière (i.e. réouvert tout ou partie des symétries que les associations consistantes avaient brisée pour former l’hylé dirait Aristote.).

De la même façon (là je vais me faire des ennemis), on ne devrait plus dire qu’il existe des énergies à proprement parler "renouvelables". Car ce n’est jamais l’énergie elle-même qui se renouvelle, mais seulement le processus physique dont on l’extrait. C’est le vent qui est renouvelable. C’est la lumière du soleil qui est renouvelable. Mais ce n’est pas l’énergie éolienne qui est renouvelable. Ce n’est pas non plus l’énergie solaire. C’est le vent ou la lumière. Ce n’est pas la même chose.

t’CG

Certes, mais même ça ce n’est dicible qu’à notre échelle microscopique d’espace-temps. Dans l’absolu c’est faux. Le propos n’a d’intérêt que didactique pour rappeler les lois indépassables et universelles de conservation de l’énergie d’une part et d’accroissement de l’entropie d’autre part.

Une énergie renouvelable, dès lors que vous l’avez consommée au sens que je viens de définir, vous allez augmenter son entropie sans changer sa quantité . . ben ça y est, c’est fini quoi. Vous ne pourrez plus la baisser, et donc le travail issu de sa consommation il est irreversible. Ce n’est pas du tout renouvelable. Vous avez dégradé de l’énergie et ça c’est un acte irreversible. Prétendre que les énergies renouvelables existent c’est prétendre qu’en les "consommant" on ne les dégrade pas . . c’est faux. Bon . . vous couperez ça au montage aussi.

t’CG

Non, non. "Vous avez libéré de l’entropie et non pas dégradé de l’énergie . . et pas nécessairement irréversiblement, mais très très très probablement aurait dit Boltzmann". Etienne tombe lui-même dans les pièges qu’il tente pourtant de dénoncer. Il faut qu’il travaille son propos . . qu’il retrouve sa pédagogie en se débarrassant des vieux schémas subjectifs de la thermodynamique productiviste. Bref, qu’il revienne à la physique fondamentale qu’il connaît pourtant si bien.

Autrement dit, pour conclure ce petit chapitre, les seules opérations qui soient possibles, il n’y en a pas 36, il n’y en a que 2 :

  • Première opération, changer la forme que prend l’énergie (...).
  • Deuxième opération, transférer de l’énergie d’un système à un autre système.
    C’est tout. On ne peut rien faire d’autre.
t’CG

Si Etienne voulait bien revenir à la physique fondamentale, et par là à la philosophie, il énoncerait que ces deux opérations sont une seule et même opération. Pour le dire d’une manière plus rigoureuse, il s’agit simplement de l’opération d’échange d’entropie entre deux monades de l’univers. Pour aller jusque là il faut même comprendre que c’est l’existence d’un lieu d’échange d’entropie qui fait le lieu lui-même, autrement dit que c’est l’échange d’entropie qui fait les monades impliquées autant que celles-ci localisent leurs échanges entropiques. Il n’y a fondamentalement que des échanges d’entropie, qui ont lieu et qui font lieu, et qui faisant lieu font mémoire et puissance, c’est-à-dire espace et temps, et par suite perception de puissance, c’est-à-dire capacité de production de travail avec perception et quelques fois conscience de mobilisation d’énergie, i.e. de libération d’entropie.

Michel Bitbol dirait qu’il n’y a, au fond, que des "relations" et qu’être n’est que faire l’expérience de ces relations. La t’CG ne fait que qualifier cet énoncé en disant qu’il n’y a, au fond, dans l’univers, que des "échanges de flux entropiques" et qu’être n’est que faire l’expérience de ces échanges. C’est ainsi de l’immanence entropique qu’émerge, spontanaît, l’espace-temps. L’intuition de Planck était pertinente, seule l’entropie est l’entité première immanente.

Par exemple, produire de l’énergie électrique dans une centrale dite hydrau-électrique, ça signifie transformer l’énergie potentielle de l’eau du barrage en énergie cinétique de cette eau dans les conduites, puis transférer cette énergie cinétique aux turbines et aux rotors des alternateurs qui, en définitive, la transforment en énergie électrique. La viscosité de l’eau, les frottements divers, l’effet Joule, soustraient de ce flux une faible partie transformée en chaleur. (... à suivre également le savoureux exemple du poste de TV à effet Joule qui est, en gros, un radiateur qui diffuse le journal de 20h.)

t’CG

Où l’on entend comment, chez un physicien, la langue de l’ingénieur occulte la pensée du philosophe. En ne faisant que le bilan énergétique, pur et dur, rendements par rendements, Etienne suit le processus productiviste de conversion de la pesanteur, potentielle d’abord, puis effective en accélération, et in fine mécano-électrique.

Beaucoup plus intéressant serait d’observer le processus entropique. Pourquoi la consistance liquide de l’eau en retenue n’est-elle pas dispersée tout de suite ? Pourquoi n’est-elle dispersée radicalement et en masse que par les pales de la turbine ? Qu’est-ce qu’une "conduite" ? Le mot n’est-il pas profondément symptomatique de la fonction néguentropique de la chose lorsqu’elle interagit avec un corps de consistance fluide ? N’est-ce pas la conduite, et pourquoi, qui néguentropise le flux, l’homogénéise, l’accélère et le focalise en jouant sur sa section ? Les premières étapes du processus ne réduisent-elles pas l’entropie du fluide par interaction de celui-ci, aussi agité et dispersé soit-il au départ, avec les éléments solides du dispositif de . . conduite, précisément ? Etc, etc . .

Parmi les diverses formes d’énergie susceptibles de s’échanger les unes dans les autres (...), il y a des énergies qui sont emmagasinées dans la matière. E.g. : l’énergie interne d’un fluide fonction de sa température et de sa pression, l’énergie chimique d’un carburant, l’énergie nucléaire d’un morceau d’uranium, l’énergie électrochimique d’une batterie, l’énergie potentielle de l’eau d’un barrage, l’énergie cinétique d’un véhicule, etc.). La plupart de ces énergies ne nous sont accessibles que très indirectement. Par exemple, pour récupérer l’énergie nucléaire d’un morceau d’uranium, il faut certaines installations. (...)

Deuxième catégorie, là je quitte les énergies qui sont dans la matière, je prends celles qui se transfèrent d’un sous-système à un autre. Par exemple, la chaleur rayonnée par un radiateur, le travail échangé entre un piston et un fluide qui le comprime, ou l’énergie électrique qui circule dans une ligne. Alors tout ça doit être combiné dans une sorte de mixe énergétique, et ce qu’on appelle les technologies de l’énergie vise à contrôler ces divers processus de transformation afin de réduire la part des formes d’énergie inutiles face à la forme d’énergie que l’on souhaite en définitive.

t’CG

Où l’on entend encore comment, chez un physicien, la langue de l’ingénieur utilitariste occulte la pensée du philosophe. En ne faisant que l’inventaire des processus pour le conclure par l’inventaire des fins prétendues utiles et des externalités négatives, l’esprit ingénieur voit une multitudes de catégories de processus physiques là où il n’y a qu’une seule catégorie de processus entropique.

Il n’y a que des consistances dont la destruction libère de l’entropie que l’on canalise ensuite plus ou moins bien à des "fins utiles". Alors que, comme le montre Bitbol par exemple, et comme l’énonce la t’CG, il n’y a de facto que des relations entre consistances d’entropies différentes et donc que des échanges d’entropie entre monades. Tout l’art des monades techniciennes, accrocs à la puissance d’agir, que nous sommes, est de chercher à tirer un maximum de "fins utiles" (ou qu’on croit être utiles) de ces processus, en tentant d’en réduire plus ou moins, autant que faire se peut, mais la plupart du temps en s’en foutant allègrement, les dégâts induits par les externalités négatives de ces processus.

Le premier principe de la thermodynamique que j’ai cité, la conservation, limite drastiquement les possibilités. Vous ne pouvez pas faire de projets énergétiques en violant le premier principe. (...)

D’autre part, il y a des contraintes supplémentaires que je n’ai pas évoquées, qui proviennent du second principe de la thermodynamique, et qui énoncent qu’un système fermé perd de ses capacités à évoluer au fur et à mesure qu’il évolue. Parce que l’entropie ne peut que croître. Plus un système a évolué, et moins il peut évoluer d’avantage. Et donc, il y a un moment où on ne peut plus le faire évoluer.

t’CG

Où l’on entend encore et encore comment le physicien ingénieur utilitariste distort sa pensée philosophique. La croissance fatale de l’entropie de tout système est à manipuler avec beaucoup de précaution, non pour la réfuter, cette loi fondamentale issue de la perception de Boltzmann reste vraie au sens statistique, mais pour deux raisons :

1 - L’entropie d’un système peut décroître ou plus souvent être considérablement ralentie, localement, on parle alors de néguentropie, d’organisation ou d’auto-organisation, suivant les systèmes considérés. Et lorsque cela a lieu, il s’agit bien d’un ralentissement de son évolution au sens d’un ralentissement de sa dispersion, d’un accroissement de sa concentration, plus exactement d’un accroissement de sa consistance, de sa capacité à persévérer dans son être dirait Spinoza , etc.

2 - Le concept d’évolution d’un système est aussi pervers et subjectif que le concept d’ordre/désordre. Au fond, parce qu’il est le même et donc tout à fait subjectif. Voir plus haut ci-dessus. Ce que Boltzmann a énoncé c’est que l’accroissement de l’entropie est l’accroissement du nombre de complexions d’un système. Ce faisant, le système accroît le nombre des futures complexions possibles. Certaines pourront être jugées, subjectivement, comme utiles ou non, ordonnées ou non, c’est à dire comme des évolutions ou des dégradations, etc. Mais cette distinction n’est que subjective, la seule notion qui soit effective ici, objective, est celle de l’entropie en tant que mesure du nombre de complexions. Nombre qui s’accroît, toujours, statistiquement, mais qui peut, dans certaines conditions et localement, ralentir, voire décroître quand une consistance effectue sa puissance à persévérer dans son être.

Ce que rappelle ici Etienne Klein, c’est que l’entropie croît toujours statistiquement, c’est-à-dire à long terme. De sorte que tout système qui réduit son entropie ne peut le faire que localement et momentanément. Quel qu’il soit, à long terme, il finirapar s’user et se disperser. En effet, il s’agit là exactement de la définition t’CG de la monade.

Pour illustrer ce propos dans le contexte d’Etienne Klein, reprenons l’exemple de la chute d’eau qui permet de produire de l’électricité.

L’entropie de l’eau dans le barrage est réelle, l’eau est agitée, ses mouvements moléculaires et molaires sont dispersés. Son énergie gravitationnelle n’est a priori que potentielle, tant que les vannes sont fermées l’eau subit la gravité mais ne peut pas descendre plus bas. Cette entropie de base est calculable au sens des thermodynamiciens dans les conditions de température et de pression.

Quand le barrage ouvre ses vannes, les masses d’eau posées sur les organes de retenue ne trouvent plus d’obstacles pour résister à la pesanteur, elles chutent. Par effet d’éviction mécanique, les masses d’eau ainsi échappées à la retenue du barrage laissent leur place à d’autres masses d’eau qui elles-mêmes chutent à leur tour.

Au contact des conduites qui ont, par construction, une entropie infiniment plus basse que celle de l’eau, l’entropie de l’eau décroît légèrement en ceci que sa dispersion se réduit en même temps que sa vitesse augmente, parce qu’elle est de plus en plus guidée, c’est-à-dire de moins en moins dispersée, son flux est de plus en plus cohérent, fluide, peu visqueux mais d’une certaine manière . . consistant.

Au contact des conduites qui ont, par construction, une entropie infiniment plus basse, l’eau conserve cette consistance et descend jusqu’à frapper les pales de la turbine.

Là a lieu le transfert de puissance, la quantité de travail gravitationnelle de l’eau devient de la quantité de travail mécanique en rotation de la turbine malgré le couple résistant qu’oppose l’alternateur. Fondamentalement, pourquoi ?

Parce que la consistance de l’eau est très faible et son entropie élevée. Tout à l’opposé, la turbine est très consistante même si son entropie est très faible. La cohésion métallique des pales de la turbine est très grande face à l’eau qui ne parviendra que très lentement à l’éroder. En revanche, la consistance d’ensemble de la turbine a, par construction (néguentropique), un point faible que la consistance de l’eau peut vaincre immédiatement. La turbine a un degré de liberté passif en rotation de son hélice, et les pales de celles-ci sont formées (néguentropiquement) pour s’offrir amplement au flux cohérent de l’eau. Même solidaire d’un alternateur qui oppose un couple résistant dès qu’il tourne dans son champ magnétique, l’hélice est abandonnée en rotation, elle se fait victime mécanique du flux orienté de l’eau. Une partie de l’entropie (gravitationnelle) de l’eau devient alors entropie (rotationnelle) de l’hélice de la turbine et in fine de l’alternateur. Ce qui s’échange fondamentalement c’est un flux entropique, celui très élevé, mais ici réduit, du fluide vers celui très bas, mais ici accru, du dispositif électromécanique.

Ensuite, ce qui reste de quantité de mouvement de l’eau est dispersé, sa consistance acquise par gravitation est cette fois très atteinte. Elle est dispersée dans toutes les directions autour des hélices de la turbine et en aval du barrage. Son entropie croît de nouveau considérablement. Mais, entre temps, une partie du travail gravitationnel est devenu du travail électrique.

L’entropie du dispositif barrage + eau + conduite + turbine + alternateur croît sans cesse certes, mais localement celle des infrastructures demeure très basse (leur seule évolution entropique se réduit aux usures) alors que celle de l’eau est considérablement accrue. Une petite partie de cette dernière a été convertie en électricité. Pour que ce soit possible, il a fallu d’abord construire ce dispositif de basse entropie et le maintenir consistant, réparer ses usures, en un mot maintenir et même réduire son entropie.

Quand on parle d’entropie d’un système, ce qui fait problème n’est pas tant ce qu’est l’entropie, mais bien ce qu’on appelle système, c’est-à-dire ce qui fait "monade". Est-ce le dispositif en tant qu’infrastructure, ou est-ce le processus eau comprise ? Le transfert de puissance ayant lieu sur une interface entre corps séparés, il est légitime de considérer ces corps comme constitutifs de systèmes différents séparés par cette interface. Mais cette légitimité n’a d’égal que l’arbitraire de ces définitions complémentaires. Ces systèmes sont suffisamment liés, interfacés, intriqués même, pour qu’il soit tout aussi légitime de les considérer comme constitutifs d’un seul et même système de transformation de quantité de travail.

Note : C’est la raison pour laquelle la monadologie de la t’CG considère ces interfaces comme les seuls constituants premiers de l’univers et les flux d’in-formation comme les seuls flux premiers de transformation entropique de celui-ci.

Et puis il y a d’autres contraintes qui sont liées à la hiérarchie de l’intensité des forces de la nature qu’on mobilise.

Quantifier le problème

Alors, avant de parler de ça - ça m’amènera d’ailleurs à la conclusion -, je voudrais parler d’une notion que je trouve intéressante pour quantifier le problème. Il y a un auteur américain, qui s’appelle John R. McNeill, qui a écrit il y a quelques années (2ooo) un livre intitulé "Du nouveau sous le soleil : une histoire de l’environnement mondial au XXe siècle." Et dans ce livre, il introduit la notion d’esclave énergétique. C’est une appellation qui peut être un peu choquante, mais ça n’a rien à voir avec l’esclavage, c’est simplement qu’il a décidé de mesurer la consommation d’énergie des gens en prenant comme unité de mesure l’énergie consommée chaque jour par un humain qui travaillerait sans jamais prendre de repos.

Prenez un corps humain. Il consomme pour son métabolisme 1oo Watts de puissance au total. 30 W pour le cerveau qui est toujours privilégié par le métabolisme (Les alpinistes le savent bien, quand on a froid aux mains il faut mettre un bonnet ...). Ca veut dire quelle énergie (ndlr : plutôt quelle quantité de travail peut-il développer s’il alimente ses 1oo W de puissance ?) pour une journée ? 1 W c’est un 1 Joule par seconde, 1oo W c’est 100 J/s, soient 100x24x3600=8640000 Joules. Mais l’unité qu’on utilise en général pour mesurer l’énergie, sur les factures EDF par exemple, c’est le kWh, une puissance par une durée (W=Pt), c’est donc une énergie.

Pour un homme d’une puissance de 1oo W, correctement alimenté, la quantité de travail développable par jour est de o,1x24, c’est-à-dire 2,4 kWh. On doit donc chaque jour absorber l’alimentation nécessaire à produire 2,4 kWh de quantité de travail. 1 kWh c’est à peu près l’énergie apportée par un repas normal. 2,4 kWh ça fait 2 repas et demi par jour . . ce qui est à peu près la norme.

Maintenant, imaginez que toute l’énergie dont vous disposez, pour vous déplacer, pour vous éclairer, pour vous chauffer, etc., soit produite par des corps humains qui travaillent pour vous. Vous allez compter le nombre d’esclaves fictifs (des machines en général) qui travaillent pour vous chaque jour. (...)

  • Exemple, une ampoule de 4o W qui vous éclaire. 4o W c’est pas beaucoup pour une ampoule, c’est quand même presque la moitié de la puissance d’un corps humain. Allumée toute une journée, votre ampoule de 4o W c’est un demi esclave qui travaille pour vous.
  • Si maintenant vous prenez votre voiture qui consomme en moyenne, en France 8,5 L d’essence pour 1oo km, et que vous faites 50 km par jour. Sachant qu’1 Litre d’essence peut libérer 7 kWh, 4.25 L libèrent 29.75 kWh . . soit le travail de 12.4 esclaves. (E.Klein se référant à Mcneill en calcule bizarrement 17)
    (ndlr : Selon wikipedia appuyé sur l’Office National de l’Energie : 1 litre d’essence = 34,66 MJ = 9,63 kWh et 1 litre de diesel = 38,68 MJ = 10,74 kWh. Ce qui amène plutôt nos 50 km au travail de 15 esclaves.)
  • Etc., etc., bilan des courses, un français moyen a 170 esclaves énergétiques à sa disposition. C’est évidemment une moyenne. Il y en a qui sont à 20, il y en a qui sont à 4000 ; ceux qui prennent l’avion, etc.

Et donc, je ne vais pas aller trop loin dans cette thèse, mais je vais vous dire que, si on a aboli l’esclavage, c’est sans doute parce que des idées humanistes ont promu l’abolition de l’esclavage, mais c’est surtout parce qu’on a eu le pétrole et la machine à vapeur. On n’avait plus besoin d’esclaves humains puisque des machines pouvaient faire le travail. Si on n’avait pas découvert le pétrole ou la machine à vapeur, il y aurait encore des esclaves. C’est pour ça que cette notion d’esclave énergétique est intéressante. En plus elle montre les disparités entre les pays. Le nombre d’esclaves pour un habitant du Bangladesh est 20, pour un américain c’est 400. Et à l’intérieur même des pays il y a des disparités.

t’CG

La thèse est évidemment convaincante, d’autant plus, et paradoxalement à la fois, que l’esclavage au sens stricte n’a pas disparu mais renaît. La machine à vapeur, puis les machines à pétrole n’ont fait qu’en tarir un temps les effectifs. Désormais, l’hubris industrieux et cupide ayant tiré le plus grand profit des machines, la démographie explosant, et les distributions et redistributions de ressources étant des plus "néo-libérales" et donc inégalitaires, alors se reconstituent des populations d’esclaves économiques sous de multiples formes un peu moins visibles, un peu moins honteuses, . . quoique.

Mais cette notion d’esclave énergétique est moins intéressante sur le plan moral que sur le plan purement physique, en montrant combien le bras de levier apporté à l’industrie humaine par les hydrocarbures est considérable, magique même d’une certaine manière, addictif de facto, et que s’en passer ou au moins s’en sevrer pour partie sera une tâche probablement insurmontable.




Pour finir, je vais vous posez une colle.

De quelle quantité de matière faut-il disposer pour produire une quantité de travail de 1kWh ?

Qu’est-ce que c’est qu’un kWh ? J’ai dit que c’est à peu près l’énergie d’un bon repas. C’est l’énergie qu’il vous faut avoir dans le corps pour escalader le Mont Blanc. Depuis Chamonix c’est 3800 mètres de dénivelé. Vous faites mgh, m c’est votre masse, g l’accélération de la pesanteur, h le dénivelé. Vous mettez 2 fois la hauteur parce qu’on lève le genou au dessus du sol, il y a le sac à dos, etc., et vous trouverez qu’il faut à peu près 1kWh.

Pour le dire autrement, 1 kWh c’est l’énergie cinétique d’un camion de 10 Tonnes qui roule à 100 km/h. Ce qui d’ailleurs pourrait changer votre rapport à la nourriture ; quand vous absorbez un bon repas vous absorbez l’énergie cinétique d’un camion de 10 Tonnes qui roule à 100 km/h. Ha oui.

Alors, de quelle quantité de matière faut-il disposer pour produire un 1kWh ? . ./. .

. ./. . (brainstorm ouvert)

  • 1 nano gramme ?
  • Si vous mangez un nano gramme à chaque repas, je ne pense pas que vous ayez votre kwh . . sauf si votre estomac est une centrale nucléaire . . ce dont je doute . .
  •  ?? E=mc2 ??
  • ha ben non, si on faisait ça, il suffirait de manger un nano gramme et on pourrait vivre cent millions d’années . . E=mc2 c’est efficace. 1 gramme c’est 90 000 milliards de joules . . Si E=mc2 fonctionnait dans l’estomac on pourrait manger une toute petite quantité de matière qui nous nourrirait pendant des millénaires. Si on en reste à la simple digestion, E=mc2 est une formule fausse. Ca vient du fait qu’il n’y a pas de réactions nucléaires dans l’estomac. Ce qui est heureux . . il n’y a que des réactions chimiques.

. ./. .

En fait, il n’y a pas "une" réponse à cette question pour une raison simple (vous aurez tous une bonne note, je vous rassure), c’est que la bonne réponse dépend de l’interaction que vous utilisez pour exploiter cette matière et en extraire de l’énergie.

t’CG

C’est mal dit malheureusement. La bonne réponse à cette question est physique, elle dépend de la "quantité de consistance détruite", c’est-à-dire de la "quantité d’entropie libérée" et du rendement du processus exploité, rendement au sens de la proportion d’entropie canalisée pour développer une certaine quantité de travail, par rapport évidemment à la quantité totale d’entropie libérée. On notera ici que la puissance est la capacité du processus à effectuer cette transformation, et qu’elle est a priori indépendante de la quantité de travail développée. On retrouve ici la loi fondamentale W=Pt. La quantité de travail, issue d’une part de la quantité d’entropie libérée, est W. La puissance du processus ne fait qu’en déterminer la durée.

Par la suite, E.Klein revient en physicien sur la définition des quatre forces physiques qui "font consistance" et qui s’offrent par là même à une libération d’entropie, c’est-à-dire à une destruction productrice d’une quantité de travail en partie récupérable.

Il y a combien d’interactions fondamentales ? Il y en a quatre :

  • Une première est l’interaction gravitationnelle. Vous pouvez l’utiliser, ou d’autres variantes mécaniques de celle-ci, pour extraire cette énergie. Dans ce cas, la quantité de matière qu’il vous faudra avoir à disposition pour produire 1 kwh c’est quelques dizaines de tonnes. Pour avoir 1 kwh il faut des tonnes en gravitation. Par exemple, j’ai fait un petit calcul, il faut faire chuter 10 tonnes d’eau d’une hauteur de 40 mètres pour obtenir 1 kwh dans une usine hydroélectrique . . dont le rendement est de 85% (un très bon rendement). Des quantités énormes n’est-ce pas pour l’équivalent de l’énergie d’un repas. C’est une autre façon de penser le repas. Autre exemple, prenez l’énergie éolienne. Pour faire 1kwh avec une éolienne il faut récupérer toute (pour simplifier, ce qui n’est mécaniquement pas possible, le rendement aérodynamique d’une hélice est bien moindre) l’énergie cinétique de 20000 m3 d’air (qui pèsent 27 tonnes comme vous le savez) et arrivant à 60 km/h. La concentration d’énergie, quand vous l’extrayez par des voies mécaniques gravitationnelles, est très faible. C’est une énergie diluée et donc il vous faut des quantités de matières gigantesques.
  • Autre possibilité, l’interaction électromagnétique. Là les quantités, je l’ai déjà dit, sont de l’ordre du kg. Quand vous mangez un bon repas, vous mangez 1kg de matière pour développer 1 kwh de travail. (...) Autre façon de voir la même chose, 1 kwh de chaleur peut faire fondre 10 kg de glace ou faire bouillir 1,5 kg d’eau. Et ça ce sont des chiffres qui viennent de la physique. C’est pas des chiffres avec lesquels on peut jouer pour en faire des arguments électoraux ou de débat. C’est du béton si j’ose dire.
  • Vous pouvez décider d’utiliser l’interaction nucléaire forte. La faible ce n’est pas la peine, elle est faible ; donc prenons la forte. A ce moment là, évidemment, comme l’intensité de l’interaction nucléaire est beaucoup plus importante, les quantités de matière sont beaucoup plus faible. Par exemple, dans une réaction de fission, pour une centrale nucléaire, il faut 10 mg d’uranium naturel pour développer 1 kwh. C’est 0,7% d’uranium 235 qui est fissile, le reste c’est le U238 qui n’est pas fissile. Si vous prenez un surgénérateur, qui récupère l’énergie de fission du plutonium, il vous faut des quantités beaucoup plus faibles, 100 fois plus faibles. Si vous prenez maintenant la fusion nucléaire, qui fonctionne avec du deuterium et du tritium, je vous en ai un peu parlé avec Einstein et E=mc2. D’un point de vue industriel ça ne marche pas, mais là physiquement il suffit de 1 microgramme de combustible pour produire 1 kwh.

Donc là vous avez tout, tous les chiffres, vous avez les contraintes, les quantités de matière disponibles, les contraintes physiques qui portent sur la façon de transférer de l’énergie d’un système à un autre, ou bien de transformer la forme qu’elle a dans un système donné, les contraintes qui viennent de l’effet . . de l’émission de gaz à effet serre sur le climat, etc., la croissance démographique, les modes de vie qui sont les nôtres, qui ne sont pas du tout universalisables. C’est-à-dire que si on voulait de 12 milliards de personnes, qui sont prévues pour 2o4o, aient le mode de consommation que nous avons nous en France, c’est-à-dire 80 milliards de Joules par personne et par an, y a pas de solution.

Autrement dit, notre façon de consommer l’énergie n’est pas universalisable. Elle n’est pas non plus durable. Parce que le pétrole, le gaz, les énergies fossiles, etc., un jour il n’y en aura plus, ou l’extraction sera deplus en plus coûteuse. Et donc la question c’est : qu’est-ce qu’on fait ? Qu’est-ce qui va se passer ? Cette question est intéressante. (...)

Un des problèmes que nous avons est que, jusqu’à maintenant, l’énergie était gratuite. On la paye pas.

  • 1 kwh électrique que vous payez à EDF, est l’équivalent d’un bon repas, c’est de l’ordre de 10 centimes d’Euro. 10 centimes d’Euro le kwh électrique . . c’est gratuit.
  • 1 Litre d’essence, c’est 7 kwh, c’est moins cher qu’un demi de bière au bar du coin. C’est gratuit . . alors que c’est de l’énergie fossile, non renouvelable, donc c’est de l’énergie gratuite.

Etant gratuite, on l’utilise comme si elle était infinie, inépuisable, ce qui induit des comportements qui ne sont pas durables. Le voyage aux Maldives pour une semaine à 50 Euros le billet, ça va pas durer très longtemps. Un jour l’économie va réagir, et va considérer que l’énergie est un bien coûteux, et qu’on doit payer son kérosène quand on voyage. Si on paye pas son kérosène, on crée une situation de déséquilibre qui aura nécessairement des effets à court ou moyen terme. La question c’est donc, comment se positionner face à ce défi et comment l’économie peut-elle s’adapter au fait que les coûts de l’énergie vont augmenter nécessairement ? Au point qu’on peut se demander si les économistes qui ont l’habitude de travailler avec deux variables qui sont le capital et le travail ne devraient pas intégrer une troisième composante qui est l’énergie puisque, dès lors qu’elle deviendra non gratuite, ça pourrait profondément modifier toutes sortes de choses sur les moyens de production, sur les transports, etc., et peut-être même menacer la mondialisation.

Vous connaissez le trajet moyen que fait un yaourt aux fruits. L’étiquette est fabriquée là-bas, les fraises sont récupérées là, . . c’est 3500 km, mais ça n’est possible que parce qu’on ne paye pas l’énergie. Le jour où on la paiera, le pot sera sûrement fabriqué sur place.

. ./. . (débat)










Suivre ici une occurrence précédente (décembre 2o12) de la même conférence, et tout particulièrement les échanges questions/réponses en fin de séance à partir de 1:12:55 :

Etienne Klein (1:12:32) : Donc je pense que le débat sur la transition énergétique doit être tranché à partir de ce que l’on sait. [...]

Auditeur x (1:16:12) : Vous dites que le temps est un paramètre. Qu’est-ce que vous faites comme différence entre le temps comme paramètre et le temps comme grandeur physique ? Est-ce que c’est pareil ?

Etienne Klein : Moi je ne connais pas la nature du temps. Je suis comme Galilée, je ne m’interroge pas sur la nature du temps, je pose simplement la question de savoir comment il faut le représenter mathématiquement pour l’insérer dans des lois qui décrivent les phénomènes physiques. La nature du temps, c’est la grande question que se posent les gens qui essaient d’unifier les interactions. [...] C’est une question qui avait déjà été posée dans un débat entre Newton et Leibniz, c’est-à-dire, est-ce que l’espace-temps est substantiel, c’est-à-dire une chose qui existe en elle-même et les objets physiques viennent prendre place dans cet espace-temps qui est une sorte d’arène qui préexiste aux choses, ou bien est-ce que l’espace-temps est relationnel, c’est-à-dire où il y a des choses et où nous disons leurs relations de succession et de contiguïté en termes d’espace et de temps ? Ce (2nd hypothèse) que pensait Leibniz contre Newton.

La question qui est posée aujourd’hui c’est : est-ce que l’espace-temps existe indépendamment des choses ou bien est-ce que c’est notre façon à nous de dire les relations entre les choses ?

. ./. .

Auditeur x 1h27’32" : Est-ce que vous voyez une autre solution aujourd’hui que de réduire notre consommation d’énergie fossile de façon drastique ?

Etienne Klein : . . (long silence) . . NON ! Mais je pense qu’elles vont se réduire toutes seules. . . (silence) . . enfin, je vais pas trop donner mes idées là dessus, mais . . Lisez l’article de NATURE. D’aujourd’hui. La consommation d’énergies fossiles explose dans le monde. On n’a jamais brûlé autant de charbon, de pétrole, de gaz. (...) Je crains que nous envoyions dans l’atmosphère tous les atomes de carbone de la croûte terrestre. Alors . . une fois qu’ils seront, on ne pourra plus les y mettre. . (rires amers) . . Ce sera trop tard. Je ne vois pas comment les gens autour de cette terre pourrait collectivement décider de réduire leur consommation d’énergie . . volontairement. Nous développons toutes sortes de mécanismes intellectuels pour ne pas croire ce que nous savons. Et si on croyait ce que nous savons, évidemment qu’on réduirait la consommation d’énergie fossile. Y a aucun endroit où ça se passe. Donc nous allons brûler toute l’énergie fossile ; le climat va se dérégler en conséquence, et on s’adaptera comme on pourra. . . (long silence triste) . . Vous êtes venu en voiture ? ! . . Voilà ! Vingt esclaves énergétiques. (...)

Auditeur x 1h30’11" : Je voudrais revenir sur l’énergie fossile. Si elle est fossile, tout le monde sait qu’elle est sous terre. Mais avant elle n’était pas sous terre, donc on la remet où elle était avant.

Etienne Klein : Oui mais avant on était pas là ! . . (rires) . .

Auditeur x : Oui mais on a quand même finit par exister . .

Etienne Klein : Non mais si vous êtes un nostalgique du passé très ancien . . heu . . vous allez être servi ! . . (rires) . . (...)

en savoir plus . .

  • Faire le lien entre physique et histoire géopolitique avec Matthieu Auzanneau :

https://webtv.univ-rouen.fr/videos/...