Des limites à la seconde loi de la thermodynamique

[Christophe]

Source : CIRS, le 22/07/2002


Pour la première fois, des chercheurs ont démontré expérimentalement que la seconde loi de la thermodynamique ne s'appliquait pas dans certains cas.

Cette loi stipule que dans un système isolé et fermé, le désordre, mesuré par une quantité dénommée entropie, s'accroîtra ou du moins ne décroîtra pas au fil du temps. Or Denis Evans et ses collègues de l'Australian National University ont observé que cela n'était pas vrai pour de petits systèmes sur de courtes périodes.Cela confirme la prédiction formulée par eux voilà quelques années, grâce au théorème de fluctuation qu'ils élaborèrent. D'après ce théorème, à l'échelle humaine, la seconde loi de la thermodynamique domine et l'évolution des choses ne peut se faire que dans une direction, mais à l'échelle moléculaire, et sur de très courtes périodes, une évolution dans l'une ou l'autre direction s'avère possible.

Afin de tester leur théorie, les chercheurs ont mené une expérience mettant en jeu un rayon laser et des grains de latex microscopiques. Ils constatèrent que dans un système aussi minuscule qu'un grain de latex, l'entropie pouvait parfois reculer. Cela était particulièrement vrai pour des périodes de un dixième de seconde environ. Sur des périodes approchant deux secondes, le recul de l'entropie continuait à se produire, mais avec une fréquence nettement moindre, et au delà de deux secondes le phénomène ne se produisait plus. L'équipe observa de surcroît que ses résultats correspondaient étroitement à ceux d'une simulation informatique du théorème de fluctuation.

La découverte pourrait, selon Evans et ses collègues, avoir un impact important sur la science émergente de la nanotechnologie. Ce résultat, ont-ils déclaré, a de profondes conséquences sur tous les processus physiques et chimiques se produisant sur de courtes périodes dans de petites "régions".