Gravité, entropie & auto-organisation
30 MARS 2020 (mis à jour le 2 février 2024)
Table des matières
Après avoir exploré l’histoire des systèmes chaotiques et commencé à mettre en perspective la théorie du chaos avec la théorie de l’univers connecté de Nassim Haramein, je poursuis mon exploration des liens entre l’entropie et l’auto-organisation que l’on peut observer partout dans l’univers.
Ilya Prigogine a ouvert la boite des systèmes isolés en proposant une physique des structures dissipatives. Nassim Haramein a démontré qu’il n’y a aucune boite de laquelle sortir ! Parce que dans un univers où tout est connecté, rien n’est isolé de rien. Alors, si l’univers n’est pas un système fermé mais qu’il est en interaction avec d’autres univers, que devient la notion d’entropie, elle qui est intimement liée aux systèmes fermés ?
Dans cet article, je vous invite à examiner l’idée que dans un univers constitué de trous noirs connectés à toutes les échelles par une retro-alimentation de l’information, la notion d’entropie est intriquée avec celle de gravité. Autrement dit, j’explore la possibilité de réconcilier l’augmentation de l’entropie prévue par la deuxième loi de la thermodynamique et l’augmentation de l’auto-organisation dans l’univers. C’est parti !
Une formule pour l'entropie
« Vous commencez avec un groupe d’atomes aléatoire, et si vous l’éclairez suffisamment longtemps, il ne devrait pas être si surprenant que vous obteniez une plante. »
JEREMIE ENGLAND [1]
Un article [2] paru en 2014 dans Quanta Magazine relate comment le physicien Jeremy England [3] a mis au point une formule mathématique simple décrivant l’entropie. Elle explique la capacité de certains groupes d’atomes à capter l’énergie de leur environnement et à la dissiper sous forme de chaleur, sous certaines conditions :
– Etre entraînés par une source d’énergie externe (comme le soleil par exemple)
– Etre entourés par un bain de chaleur (comme l’océan ou l’atmosphère)
Ces atomes parviennent à s’auto-structurer progressivement afin de dissiper de plus en plus d’énergie. Pour mettre au point sa formule, England s’est appuyé sur les travaux du physicien Chris Jarzynski et du chimiste Gavin Crooks. Ces scientifiques ont montré que l’entropie produite par un processus thermodynamique correspond à un rapport simple : la probabilité que les atomes subissent ce processus divisée par leur probabilité de subir le processus inverse. Ce rapport augmente à mesure que la production d’entropie augmente : le comportement du système devient alors de plus en plus « irréversible ».
Selon cette formule, en principe applicable à tout processus thermodynamique, les systèmes loin de l’équilibre peuvent donc garder leur entropie faible en augmentant considérablement l’énergie de leur environnement.
Prenons l’exemple de la photosynthèse. Lors de ce phénomène, une plante absorbe la lumière solaire, qui est extrêmement énergétique. Elle l’utilise pour fabriquer des sucres puis rejette de la lumière infrarouge, qui elle, est beaucoup moins concentrée. Ainsi, à mesure que la lumière du soleil se dissipe en lumière infrarouge, l’entropie globale de l’univers augmente. Cependant, de son vivant, la plante va s’empêcher de se décomposer en maintenant sa structure interne ordonnée.
Jeremy England montre que l’absorption et l’émission de lumière sont dues à des phénomènes de résonance.
La résonance
Pour une dissipation optimisée d’énergie
« Nous pouvons montrer très simplement à partir de la formule que les résultats évolutifs les plus probables seront ceux qui auront permis d’absorber et de dissiper le plus d’énergie des apports externes de l’environnement pour y parvenir. »
JEREMIE ENGLAND [4]
« Cela signifie que des amas d’atomes entourés d’un bain à une température donnée, comme l’atmosphère ou l’océan, devraient avoir tendance à s’organiser pour résonner de mieux en mieux avec les sources de travail mécanique, électromagnétique ou chimique dans leur environnement. »
JEREMIE ENGLAND [5]
Jeremie England parle d’adaptation de la matière induite par la dissipation. Il a identifié deux mécanismes qui permettent de dissiper une quantité d’énergie croissante (et donc d’augmenter l’entropie) au cours du temps :
– L’autoréplication : selon lui, la dissipation minimale théorique qui peut survenir lors de l’autoréplication des molécules d’ARN et des cellules bactériennes est très proche des quantités réelles que ces systèmes dissipent lors de la réplication [6].
– L’organisation structurelle : dans certaines conditions, les systèmes de particules s’organiseront spontanément en adaptant leur structure pour mieux dissiper l’énergie. Pour les systèmes non vivants, on peut citer les tourbillons des fluides turbulents. Ils se reproduisent spontanément (autoréplication) selon une loi fractale (organisation structurelle).
Sur la bonne fréquence
Comme je l’expliquais dans l’article 2, ces tourbillons se forment dans un anévrisme [7] lorsque le sang s’y engouffre, son comportement devenant alors turbulent. Il existe de nombreuses échelles spatiales et temporelles dans le sac anévrismal. La taille, la localisation et l’orientation des tourbillons varient constamment.
Cependant, ces systèmes dynamiques tourbillonnaires se comportent davantage comme des structures dissipatives que comme des systèmes chaotiques. En effet, ils se reproduisent spontanément en puisant leur énergie dans le fluide environnant. Précisément, ils accumulent de l’énergie par résonance. Et ce faisant, ils en dissipent également une grande quantité. Ainsi, l’augmentation de l’ordre à l’intérieur de la structure apparaît en dépendance avec l’augmentation du désordre à l’extérieur.
Les systèmes dynamiques sont finalement sensibles non pas à des conditions initiales mais à des résonances. Henri Poincaré l’avait mis en évidence avec le problème des trois corps, Ilya Prigogine l’a développé avec les structures dissipatives : les résonances nous invitent à penser autrement qu’en termes de trajectoires.
« La notion de résonance caractérise un rapport entre des fréquences (…) La résonance se produit lorsque (…) deux fréquences (…) correspondent à un rapport numérique simple (l’une des fréquences est égale à un multiple entier de l’autre) (…) Les fréquences, et en particulier la question de leur résonance, sont au cœur de la description des systèmes dynamiques. »
ILYA PRIGOGINE [8]
Les fluides turbulents se comportent comme tels parce que les forces de rotation liées à la gravité surpassent les forces de frottements liées à la viscosité.
Et ils ont même un lien avec les trous noirs !
Vers l'entropie des trous noirs
En effet, un trou noir peut être décrit comme une bulle de fluide visqueux, son comportement se rapprochant alors de celui d’un fluide turbulent. On parle de correspondance fluide-gravité.
D’ailleurs, dans le modèle holofractographique, un trou noir se comporte comme tel parce que les forces de rotation de l’espace-temps surpassent les forces de frottements. Le caractère fractal d’un fluide turbulent se retrouve dans la géométrie de l’horizon d’un trou noir quand il est modifié par l’absorption d’un objet matériel. Le trou noir émet en effet des ondes gravitationnelles, dont la dissipation par cascades d’énergie lui permet de revenir à sa forme d’équilibre.
Les travaux de Jeremie England montrent que les particules ont tendance à dissiper plus d’énergie lorsqu’elles entrent en résonance avec une force motrice. La source de travail électromagnétique dont parle ce physicien pourrait-elle être la gravité dont parle Nassim Haramein ? Car qui mieux qu’un trou noir dans la théorie de l’univers connecté pour absorber et dissiper de l’énergie ?
Ajoutons que cette théorie établit que les trous noirs sont liés par une loi fractale de l’infiniment petit à l’infiniment grand, et cette dynamique s’explique à toutes les échelles !
Information, gravité et entropie
Le principe holographique
A priori, parler d’entropie pour un trou noir n’est pas très intuitif. Dans le modèle standard du moins. L’entropie est liée à une température. Or les trous noirs n’émettent pas de rayonnement. Ils ne possèdent donc pas de température, pas plus que d’entropie.
En 1972, Stephen Hawking a montré que la surface délimitée par l’horizon d’un trou noir ne peut pas décroître. Jacob Bekenstein y a alors vu une analogie avec le second principe de la thermodynamique et, en 1973, il a avancé que les trous noirs possèdent bel et bien une entropie, représentée par leur horizon des événements. Théorie à l’époque inadmissible pour Stephen Hawking, qui s’est attaché à prouver qu’elle était fausse… jusqu’à ce que ses propres calculs en démontrent l’exactitude.
En utilisant la physique quantique pour expliquer le mécanisme de rayonnement, il a en effet montré que la forme de ce rayonnement est exactement celle d’un objet à l’équilibre thermique. Et que sa température est proportionnelle à la gravité de surface. Finalement, en 2004, il a reconnu que les trous noirs possèdent une entropie, que l’information peut être conservée et que les horizons de trous noirs absorbent et émettent des informations cohérentes.
Selon Bekenstein, l’information a une taille minimale équivalente à une surface de Planck, un pixel quantique de la taille d’une longueur de Planck de côté. S’appuyant sur ces travaux, Gerard’t Hooft a montré en 1993 que toutes les informations contenues dans le volume d’un trou noir peuvent être exprimées en termes d’information sur l’horizon du trou noir. L’information est alors conservée sous forme d’empreinte. C’est ce que Hooft a appelé le « principe holographique » [9]. L’information absorbée par un trou noir est intégralement restituée lors du processus d’évaporation quantique. La solution holographique trouvée représente l’entropie du trou noir, elle est équivalente à la température.
La quantification de l'information
L’entropie des trous noirs est une mesure de la quantité d’information qu’ils renferment, mais à laquelle nous n’avons pas forcément accès [10]. L’interprétation de cette définition est discutable selon :
- La théorie et donc le cadre de référence utilisés (standard ou holofractographique)
- L’unité fondamentale utilisée pour quantifier l’information (surface ou volume)
On sait que l’entropie d’un trou noir est inférieure ou égale au quart de la surface de son horizon.
Dans la théorie standard, on utilise une aire de Planck comme unité d’information fondamentale. On sait qu’un trou noir dont l’horizon est constitué de A aires de Planck a une entropie maximale de A/4 unités (soit 1/4 de sa surface). Du point de vue de l’information, tout se passe comme si l’entropie était inscrite sur l’horizon du trou noir et que chaque bit d’information, sous forme de 0 ou de 1, correspondait à quatre aires de Planck.
Le modèle de Nassim Haramein est beaucoup plus élégant. En utilisant comme unités d’information des sphères et non des surfaces, il établit une relation directe entre le volume d’un trou noir et sa surface, et donc son entropie :
- Le volume d’un trou noir est une sphère constituée de petites sphères de Planck.
- Il existe un rapport naturel de 1/4 entre le volume d’une sphère et sa surface équatoriale [11] (4πr² / 4 = πr²).
- La surface du trou noir est tapissée de surfaces équatoriales agencées selon le motif de la fleur de vie.
L’entropie peut ainsi être quantifiée de façon très simple [12].
Le feed-back d’information
« L’information est le tissu d’interconnexion de notre univers. Quels en sont les processus dynamiques ? Des systèmes fonctionnant par retour d’information (comme pour une fractale), qui entraînent une évolution non linéaire et une imprévisibilité locale [13]. L’interactivité (intercommunication) d’un tel système, avec ses aspects créateurs et novateurs, aboutit à une assimilation et une syntropie exponentielles. Très loin des processus aléatoires et mécaniques prévus par la loi de l’entropie, qui est en soi un cas hautement théorique de scénario d’isolement et de division. »
NASSIM HARAMEIN [14]
L’ordre et le désordre coexistent grâce à cette dynamique de rétroaction. L’information cherche toujours à s’organiser, elle tend inlassablement vers davantage de complexité et vers l’avancement de la conscience. Le feed-back d’information s’établit par de constants allers/retours entre l’infiniment petit et l’infiniment grand : il va du vide quantique à la matière et vice-versa. Les particules apparaissent et disparaissent en permanence par le processus fondamental de matérialisation/dématérialisation du vide. L’origine de l’ « ordre » matériel c’est le retour d’information entre la matière et le vide. Cet échange se produit en un instant tellement court qu’il nous échappe.
Mais si chaque interaction avec le vide rompt en permanence la continuité de la manifestation de la matière, comment expliquer que les formes se conservent dans le temps ? Grâce à l’information encodée sur la structure de l’espace qui, au fur et à mesure des interactions avec la matière, procure une mémoire à la structure. En fin de compte, d’instant en instant, toute structure est recréée suffisamment rapidement et suffisamment proche de la précédente pour que cela nous procure l’illusion d’expérimenter une continuité dans la forme.
Soit. Mais dans ce cas, ne devrait-il pas exister un pattern, une structure à la base de toutes les autres, qui servirait de référence ? Et si c’était la structure du vide…
La structure du vide
Le vide n’est pas seulement aléatoire, il a aussi une structure. Qui grandit de manière… fractale. Dès lors, on comprend mieux comment certaines grandeurs physiques privilégiées – comme la masse du proton, la vitesse de la lumière ou encore la constante gravitationnelle – conservent leurs valeurs respectives quoi qu’il arrive. Pourquoi les constantes sont-elles constantes après tout ? Parce qu’elles obéissent à une division précise et perpétuellement renouvelée de la structure – et donc de l’énergie – du vide. Ce n’est pas la valeur de ces grandeurs privilégiées qui est constante, ces grandeurs n’ont pas de valeur intrinsèque. Plutôt, ces grandeurs s’établissent toujours à la même valeur car elles obéissent à des divisions du vide qui, elles, sont constantes et régulières.
Et voici en infographie les notions qui viennent d’être abordées :
En résumé
L'information
- L’univers est un système ouvert.
- L’univers est un trou noir en expansion.
- Il est constitué de trous noirs distribués selon une loi fractale, de l’infiniment grand à l’infiniment petit.
- Une fractale est une équation ouverte qui permet un retour d’information d’une échelle vers une autre (ou d’un trou noir vers un autre).
- L’échange d’information dans l’univers est basé sur le principe de résonance (des fréquences similaires qui s’attirent et « travaillent » ensemble).
- L’information est mise en mémoire, encodée sur la trame de l’espace-temps.
La gravité
- L’échange d’information dans une région d’espace crée une énergie qu’on appelle la masse.
- L’énergie-masse crée la gravité.
- La gravité est le résultat d’un échange entre l’information contenue dans le volume d’un trou noir et celle présente à sa surface.
L'entropie
- L’entropie d’un trou noir mesure la quantité d’information qu’il renferme.
- Le volume d’un trou noir est constitué de sphères de Planck (la plus petite unité d’information qui définit notre relation à l’univers).
- L’information contenue dans le volume d’un trou noir est projetée sur sa surface (principe holographique).
- La surface d’un trou noir est tapissée de surfaces équatoriales de Planck.
- Une surface équatoriale de Planck équivaut précisément au quart de la surface d’une sphère de Planck (4πr² / 4 = πr²).
- La totalité des surfaces équatoriales représentent la surface nécessaire et suffisante pour quantifier l’entropie du trou noir.
- L’univers étant en expansion, la surface de notre trou-noir-univers augmente.
- Ainsi l’entropie de l’univers augmente. Cependant, son champ gravitationnel augmente également.
- La gravité étant un rapport entre le volume et la surface d’un trou noir, l’entropie est proportionnelle au volume et inversement proportionnelle à la gravité.
L'auto-organisation
- Donc oui, l’entropie de l’univers augmente, mais elle ne pourra jamais augmenter de façon disproportionnée car elle intriquée avec la gravité, qui l’équilibre en permanence en créant de l’ordre.
- La gravité est source de résonance et d’auto-organisation ; elle maintient les structures dans un ordre en perpétuel renouveau.
- L’entropie et l’auto-organisation apparaissent en dépendance.
C’est ainsi que l’univers s’auto-organise, au prix d’une grande quantité d’énergie.
Dans le prochain et dernier article de la série sur l’effet papillon, nous allons redescendre sur Terre et voir comment s’applique cette dynamique à l’échelle du mouvement MeToo.
Notes & références
Une formule pour l’entropie
[1] ENGLAND Jeremie, cité par Natalie Wolchover, A new physics theory of life, in : Quanta magazine, 2014
[2] WOLCHOVER Natalie, op.cit.
[3] Jeremie England est professeur adjoint du Massachusetts Institute of Technology. Ses résultats théoriques sont généralement considérés comme valables, mais l’interprétation de sa formule n’a cependant pas été prouvée.
La résonance
[4] Jeremie ENGLAND, cité par Natalie WOLCHOVER, A new physics theory of life, op. cit.
[5] Ibid.
[6] Article de septembre 2013 paru dans le Journal of Chemical Physics
[7] Un anévrisme est une dilation de la paroi d’une artère qui entraîne la création d’une poche à l’intérieur de laquelle le sang change de comportement.
[8] PRIGOGINE Ilya, La Fin des certitudes, Paris, éditions Odile Jacob, 1996, p.45
Information, gravité et entropie
[9] Lire également l’article L’univers holographique : l’unité sous-jacente pour comprendre le lien avec l’holographie, d’où ce principe tire son nom par analogie.
[10] Pour avoir une meilleure idée de ce que je veux dire, vous pouvez lire cette autre interprétation de l’expérience du Chat de Schrödinger.
[11] La surface équatoriale est la surface plane obtenue lorsqu’on coupe une sphère parfaitement en deux.
[12] Notons que cette approche permet également de trouver une solution quantique à la gravité, ainsi qu’une solution au paradoxe de l’information.
[13] Note des auteurs : « Un phénomène apparaît localement comme imprévisible dès lors qu’il dépend de l’évolution globale de l’univers. »
[14] BROWN William et HARAMEIN Nassim (2014, 23 janvier), L’espace-temps en tant qu’information – Un principe d’ordonnancement des systèmes vivants.
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2 commentaires à propos de “Gravité, entropie & auto-organisation”
Bonjour « Blogueuse anonyme ».
« Emerveillé » par vos textes clairs et pédagogiques. Je travaille pour un médecin auriculo-thérapeute, Alain Reynaud, disciple de P. Nogier qui apprécie fort votre blog. Il écrit un livre et un aperçu de son travail est visible: https://medecine-synergetique.fr/. Vous nous laissez un peu sur notre faim, en particulier je ne trouve pas la partie 5 de » l’effet papillon » et votre blog semble « fermé » ? Rassurez-nous vite pour nous laisser l’espoir de vous lire encore. Bien cordialement.
Bonjour, merci, j’apprécie beaucoup votre commentaire. Mon blog n’est pas fermé, rassurez-vous 😉 je l’ai mis un temps en suspens, notamment pour développer la traduction en anglais. La partie 5 de l’effet papillon va arriver, encore un peu de patience… ! je ne connais pas beaucoup l’auriculo-thérapie mais ça donne envie d’en savoir plus, l’approche par résonance me semble une voie prometteuse 😉 Bonne continuation