De l'information à l'énergie: le démon de Maxwell.
RECHERCHE & DEVELOPPEMENT
Pour Maxwell, un des pères fondateurs de la thermodynamique et de l'électromagnétisme (et il n'a pas à ma connaissance travaillé sur le café lyophilisé), le démon détient l'information. Le démon range les choses dans des cases. Le démon connaît et manipule....les molécules, jusqu'à créer de l'énergie, violant les lois de la physique.
Shoichi Toyabe et son équipe de l'université de Chuo au Japon, viennent de publier un travail expérimental qui mettrait en évidence le démon de Maxwell. Ce démon est apparu il y a 150 ans. Le démon de Maxwell est un être imaginaire capable de trier les molécules en fonction de leurs propriétés thermodynamiques (température).
Pour illustrer ce propos digne des meilleurs dialogues de cantine du CNRS (juste avant la franche rigolade sur les blagues de cosinus), prenons de l'eau chaude et de l'eau froide. Si on mélange l'eau chaude et froide, on obtient de l'eau tiède.
Le second principe de la thermodynamique introduit une grandeur appelée entropie. L'entropie d'un système caractérise le désordre de ce système. Si on mélange de l'eau chaude avec de l'eau froide, on obtient une système qui a accumulé l'entropie des deux milieux. L'eau tiède est plus désordonnée que l'eau chaude ou l'eau froide.
Que fait notre démon? Il sait repérer les molécules d'eau chaude et les molécules d'eau froide et il peut les trier. Quand il a fini son travail, toutes les molécules froides sont d'un coté et toutes les molécules chaudes de l'autre. Alors, en quoi est-ce un problème? La seconde loi de la thermodynamique déclare que l'entropie d'un système isolé, si elle varie, ne peut qu'augmenter. C'est-à-dire qu'ordonner un système demande de l'énergie. Or notre démon fait le tri, i.e. réordonne le système uniquement en sachant où sont les molécules chaudes et froides et n'apporte pas d'énergie au système. Il se contente d'utiliser des informations: chaud ou froid.
