Corpus

En 1824, Sadi Carnot publie Réflexions sur la puissance motrice du feu. Il démontre qu'aucune machine thermique ne peut convertir intégralement de la chaleur en travail. Cette limite est fondamentale, indépendante du matériau, de la conception, de l'habileté de l'ingénieur. Elle dépend uniquement des températures absolues entre lesquelles le moteur opère, exprimées en Kelvin :

$$\eta = 1 - \frac{T_{\text{froid}}}{T_{\text{chaud}}}$$

Un moteur opérant entre 500K et 300K atteint au maximum 40% de rendement. Les 60% restants sont dissipés. Pas perdus par négligence, dissipés par nécessité. Le zéro absolu, 0K, est inatteignable par le troisième principe de la thermodynamique. Le dénominateur ne peut jamais être nul. Le rendement parfait est donc physiquement impossible, non pas comme limite pratique mais comme impossibilité de structure.

Un processus réversible, celui qui atteindrait théoriquement le rendement de Carnot, est une succession d'états d'équilibre infiniment proches les uns des autres. Sa durée serait infinie. Pour qu'une transformation se produise à vitesse finie, il faut un déséquilibre. Ce déséquilibre crée de l'entropie. Un processus sans production d'entropie est un processus qui n'a pas eu lieu dans le temps réel. L'inefficience est la signature de la transformation.

Clausius (1850) formalise ce que Carnot avait pressenti : dans tout processus réel, l'entropie totale du système et de son environnement augmente. Les ingénieurs travaillent depuis deux siècles à améliorer les rendements. Les moteurs à vapeur de Watt atteignaient 3%. Les turbines à gaz modernes atteignent 40%. La limite de Carnot reste intacte. On s'en approche. On ne l'atteint pas.

Ce qui reste de l'autre côté de la limite n'est pas du gaspillage à éliminer. C'est la preuve que le processus a eu lieu.

Doctrine

Ce qui est dissipé n'est pas perdu. C'est ce qui reste quand on a soustrait ce qu'on a voulu faire de ce qu'on a dû traverser pour le faire. Le rendement dit ce qu'on a obtenu. L'écart dit ce que ça a coûté d'exister.

Vecteur ouvert

L'entropie croissante n'est pas seulement une limite de rendement. C'est la définition physique de la direction du temps. Les équations fondamentales de la physique sont réversibles, elles fonctionnent aussi bien dans un sens que dans l'autre. Ce qui distingue le passé du futur n'est pas inscrit dans les lois du mouvement. C'est inscrit dans la croissance de l'entropie. On ne peut pas rembobiner un processus réel parce qu'il a produit de l'entropie, et cette production est irréversible.

Landauer (1961) a montré que l'effacement d'un bit d'information dissipe nécessairement $E = k_B T \ln 2$ joules. Ce que le traitement de l'information partage avec le moteur thermique : toute transformation réelle laisse une trace dans ce qu'elle n'a pas pu convertir.

La question est de savoir si cette trace, l'entropie produite, l'information dissipée, le rendement manquant, est simplement ce que l'univers dépose derrière lui en avançant, ou si elle constitue une archive lisible de ce qui a eu lieu. Et si elle est lisible, par qui.

Références

B. Steiner