Démon de Maxwell et entropie - Passe-science #52
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- Опубліковано 22 тра 2024
- Analysons ensemble la célèbre expérience de pensée de James Clerk Maxwell, le fameux démon de Maxwell! Cette expérience de pensée s'intéresse à l'entropie et à la possibilité de s'opposer au second principe de la thermodynamique c'est-à-dire à la possibilité de réduire l'entropie d'un système isolé. Entre mécanismes d'émergence et liens avec la théorie de l'information, la question de Maxwell dévoile un sujet riche ayant donné du fil à retordre à la science pendant près d'un siècle.
Sommaire:
- 00:00 Intro
- 0:42 Entropie: la question
- 2:40 Entropie: la réponse
- 12:48 Le démon de Maxwell: la question
- 16:29 Le démon de Maxwell: la réponse
- 21:43 L'information c'est physique
- 23:04 Un démon de Maxwell idéal ?
- 24:04 Outro
En lien sur la chaine:
L'entropie: • L'Entropie - Passe-sci...
Automates cellulaires réversibles: • Les Automates Cellulai...
Nanomachine biologique (la fin): • La physique des nanoma...
La théorie de l'information: • La théorie de l'inform...
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Je consomme énormément de vulgarisation scientifique, je comprends pas comment j'ai pu ne jamais tomber sur cette chaine. C'est de loin la meilleure description de l'entropie que j'ai rencontrée. Merci beaucoup !
Eh oui, passe science, c'est de la bombe. Vulgarisation scientifique puissante, et visant un public plus chevronné que les autres meilleures chaînes françaises. Un nectar !
Bienvenu sur la chaine!
Cette chaîne est extraordinaire, je t'invite à tout regarder, les sujets sont très variés et traités avec un profond niveau de compréhension. Le tout très bien vulgarisé, bien qu'il faille parfois s'accrocher, mais que veux tu, le monde n'est pas simple !
Première fois que j'apprends que la perte d'information d'une porte OR implique un dissipation d'information et donc d’énergie du système. La physique est si souvent surprenante.
Bravo pour votre travail de vulgarisation.
Suite à cette vidéo, le nombre de mes états interne semble avoir augmenté. Merci.
À bientôt 66 ans avec plus 40 ans de laser, je tombe sur cette vidéo qui va enfin m'expliquer par le menu cette notion d'entropie qui m'avait laissé perplexe en prépa étant entendu que la notion de temps, et non de durée, m'a elle aussi toujours parue absconse. Et là, lumière je vais atteindre le Graal, je vais comprendre ! Hélas il va falloir que je revois cette vidéo n fois pour pouvoir peut-être entrevoir la signification de ce mille sabords de second principe. Démoniaque !
Pour comprendre la signification de l'augmentation inéluctable de l'entropie dans l'univers, il faut prendre du recul et essayer d'en voir les implications cosmologiques. L'entropie est directement liée à la notion de déséquilibre de l'univers. L'état d'équilibre correspond à la répartition homogène de la chaleur, on l'appelle aussi "mort thermique de l'univers". Une étoile qui brille évacue sa chaleur dans l'espace plus froid, on dit qu'il y a déséquilibre thermodynamique. Le Big Bang a fait atteindre à l'univers un très haut niveau de déséquilibre thermodynamique (ainsi que gravitationnel). Après le Big Bang, l'univers se refroidit, c'est à dire que son niveau de déséquilibre diminue pour tendre dans un futur très lointain vers l'équilibre absolu. Pour cela l'entropie globale ne cesse d'augmenter (même si localement on peut voir augmenter l'ordre c'est à dire diminuer l'entropie, ce dont nous sommes la preuve vivante). Le temps et l'espace sont les vecteurs de cette entropie, c'est pour cela qu'il existe une flèche du temps, mais aussi moins évidente de l'espace. Tous les phénomènes physiques sont réversibles sauf le temps et la gravitation qui est toujours attractive. L'attractivité de la gravitation n'est rien d'autre que l'expression d'une flèche de l'espace.
Quel bonheur qu'il y ait encore sur YT des gens comme toi !
Excellente vidéo, bravo ! Cette notion d'énergie minimale dissipée par une porte logique vis à vis de l'information perdue par l'application de cette dernière m'a vraiment mindblow !
tres belle description de l'entropie. Je suis etudiant en physique fondamentale et en theorie de l'information quantique et bien que des grandeurs tel que l'entropie sont des choses que je rencontre assez regulierement, je ne peux m'empecher de regarder vos videos car elles me font decouvrir de nouvelles facons de communiquer se que je fais aux gents qui m'entoutrent et surtout repenser des concepts fondamentaux dont on oublie tres souvent la beauté a force de les utiliser!
Encore une vulgarisation géniale! Un travail et un talent de qualité incroyable.
tu viens de de faire comprendre l'utilité d'une constante. merci beaucoup !!!
On est jamais déçu quand on est sur cette chaine ! Encore merci pour cette vidéo
Quand j'ai fait ma prépa, j'aurai aimé avoir une telle introduction a l'entropie !
3 minutes 45 pour découvrir la chaîne et m'abonner, c'est un nouveau record
C’est une très bonne chance d’avoir des passionnés comme vous sur UA-cam
impeccable, du bon niveau et de la bonne interrogations. Le démon de Maxwell idéal, moi je pense que c'est possible oui, en modifiant un modèle. Merci à vous.
Magnifique 'brève histoire du temps'
Merci Thomas !
Excellent, même en connaissant bien le sujet c'est toujours passionnant vu la pertinence des exemples, bravo !
Pour le principe de Landauer il dépend directement de la température c'est fascinant et logique : sachant précisément sa position, aucun travail ne peut être extrait d'une particule immobile et un travail infini pourrait être récupéré d'une particule à température infinie. L'information associée à l'état d'une particule "coute" d'autant plus que la particule est chaude !
Je suis toujours très impressionné par vos vidéos! Merci encore pour cette fascinante présentation 😃
Passionnant, merci beaucoup.
Super !!! Un vrai plaisir. Très très intéressant.
Je ne connaissais pas l'experience de Maxwell, en voyant le titre j'ai vraiment un espèce de vertige étrange. Bien joué.
Excellente vidéo, merci beaucoup !
Super intéressant, merci
Excellent comme toujours. Merci pour votre travail.
Excellentissime !
Maxwell qualité filtre ! 😂😂😂
La vie ne pourrait-elle pas être considérée comme un démon de Maxwell ?
Tu as une réponse dans ses vidéos précédentes, sur les automates cellulaires et sur les nanomachines biologiques :)
👍 Merci pour tout ce boulot, excellent !
Merci du partage que je trouve inspirant et intéressant
Excellente vidéo, tres intéressante ! Merci
Cette vidéo m'a fait réfléchir !
12:36 la conclusion m'a scié. Lois symétriques impliquent flèche du temps.
Wow, effectivement j'avais jamais vu ça aussi clairement ailleurs. Merci.
Passe science m'a fourni les 2 plus belles vidéos de vulgarisation, celle-ci, et celle sur l'univers qui serait un tissu d'événements reliés par la causalité.
Pas près de les oublier, MERCI !
Hello, *Lois symétriques impliquent flèche du temps.* alors pas tout à fait, ce sont les lois réversibles qui imposent la flèche du temps. Les notions de réversibilité des lois et de temps-symétrie de celle ci sont indépendantes, on peut avoir un univers irréversible et indéterministe mais qui se comporte pareil localement dans les deux sens du temps (temps- symétrie locale), et on peut avoir un univers déterministe et réversible mais qui se comporter symétriquement localement (rien ne force des lois déterministe et réversible à être temps- symétriques). On peut aussi avoir un univers réversible et indéterministe et donc temps-asymétrique puisque dans un sens il y a du hasard mais pas dans l'autre. On pourrait plutôt dire que la réversibilité cause la flèche du temps, et donc l'assymétrie temporelle macroscopique, malgré la symétrie temporelle microscopique.
@@PasseScience oui hier soir j'ai écrit trop vite symétrie à la place de réversibilité.
Mais merci de cette explication supplémentaire très précise, claire et utile
Bravo la vidéo est géniale !
Merci pour la vidéo :)
Je suis arrivé et me suis abonné à ta chaîne par une vidéo sur "l'Abiogenèse" qui me passionne et dont tu as fais une explication exemplaire et passionnante, je veux ABSOLUMENT être encore conscient quand on en découvrira les secrets ce qui m'étonnerait même si je suis "assez" jeune ^^ ... Sur l'Entropie tu es aussi remarquable bravo et merci
Oui l'abiogenese est un sujet passionnant que j'ai essentiellement decouvert pour l'occasion et que je continue a suivre en arriere plan. Il y a une page facebook qui agrège des travaux plus ou moins liés et plus ou moins récents: facebook.com/profile.php?id=100063757381732. En parallele je regarde aussi ce qui se fait dans les univers simulées et fictifs, et pour le moment je n'ai trouvé qu'une seule occurence d'emergence de replicateur depuis un melange aleatoire, ici: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167278997001322?via%3Dihub ca vient avec beaucoup de limitation mais ca a le merite d'exister. J'ai beaucoup d'espoir que des projets recents puissent simuler beaucoup mieux, notamment celui ci: ua-cam.com/video/DygVMA4sybo/v-deo.html
@@PasseScience Génial merci beaucoup ^^
J'aime bien au passage l'explication des constantes.
Episode absolument fascinant et génial et particulièrement clair ! Bravo, super boulot d'écriture. Je souscris aux autres commentaires : "C'est de loin la meilleure description de l'entropie que j'ai rencontrée". J'aimerai bien sur ta lancée que tu nous proposes un épisode concernant le concept de température absolue négative mis en évidence par Ramsey et Purcell. La distribution des niveaux d'energie des atomes s'inverse pour des températures absolues négatives (si j'ai vaguement "compris" ce point)... Peut-on exploiter des systèmes avec température absolue négative pour faire un moteur ? Ou réaliser de la fusion nucléaire ? car apparemment une température absolue négative est > à une température positive infinie !!! C'est absolument fascinant et difficilement compréhensible pour un néophyte. J'ai essayé de regarder cette vidéo mais cela m'a laissé très perplexe ua-cam.com/video/yTeBUpR17Rw/v-deo.html&ab_channel=SixtySymbols
Bravo pour la video
Merci beaucoup 😊
Passionnant!
Merci beaucoup Mr ♥️♥️♥️👍👍👍👍👍
14:06 🤣excellent
Je n'ai pas encore regardé la vidéo mais j'ai vu un documentaire où ils inversent l'entropie, ça s'appelle Tenet, d'un certain Christopher Nolan.
Et ils disent bien qu'ils ne faut pas essayer de comprendre mais "ressentir" l'inversion de l'entropie.
Tu mets ta bouche ouverte au dessus de l'assiette, tu ressens, et hop, un morceau de pizza dé-tombe dedans.
Bon je regarde la vidéo pour voir si j'ai bien tout compris maintenant.
Très fort
tres bonne video
aussi bien le fleche du temps que l entropie pourraient n etre que des phenomenes emergeants et non pas intrinseque due a notre analyse avec des outils non adaptes
ca me fait penser a la decoherence quantique qui fait passer des etats reversibles a des etats irreversibles due a l intriquation avec le milieu avec donc possible emergeance de la fleche du temps ou des notions d entropie
il me semble d ailleurs qu il existe des tentatives d experience pour remettre en cause le second principe de la thermodynamique a base d ordinateur quantique (encore tres limite a base de 2 qubits)
ca me fait penser a mes cours de proba ou du hasard pur surgit un ordre completement deterministe eliminant tout hasard du resultat final
le gros probleme c est nos outils d analyses car nous utilisons un genre de systeme d axiomes qui par definition sont forcement limites pour donner une structure simple a comprendre et assez coherente en theorie mais en pratique se heurte souvent a des murs de problemes qui meme sans aller jusqu au probleme d infini peuvent se poser des qu on traite de quantites astronomique
Merci
Je me suis toujours demandé ce que ça ferait sur l'entropie de modifier un détail dans un monde puis de renverser le temps.
Est-ce que par effet papillon, on aurait un phénomène de non-diminution de l'entropie qui augmenterait à la vitesse de la lumière (phénomène disparate et progressif selon les systèmes) ?
Question intéressante
Hello, on peut le faire facilement avec les automates cellulaires réversibles dont je parle dans l'autre vidéo. Déjà si on inverse le temps sans rien faire d'autre on va donc juste observer un rembobinage et donc une évolution ou l'entropie réduit. Si avant d'inverser le temps on change un détail local, (et si les lois sont locales) alors on va voir l'univers se rembobiner et réduire localement en entropie partout sauf sur un patch qui va grossir à "vitesse lumière" autour de la perturbation introduites et au sein duquel la flèche du temps opère normalement (augmentation de l'entropie), jusqu'à ce que ce patch couvre tout l'univers et qu'on retrouve une dynamique normale partout. C'est en effet assez intéressant à analyser et tester.
@@PasseScience Merci pour la réponse ! (et merci de toujours répondre aux commentaires)
C'est bien ce que j'avais en tête.
Ce serait extrêmement contre-intuitif dans notre univers !
(et je n'arrive pas du tout à visualiser ce que ça ferait sur Terre, car ça contredit trop mon intuition de la flèche du temps, les humains deviendraient des machines à activer leurs cellules sensorielles selon ce qu'on fait de leurs muscles, et remettre le temps à l'endroit ne rendrait pas les choses plus intuitives puisqu'on aurait déjà trop transformé l'univers... wtf)
Excellente vulgarisation! Par contre je ne crois avoir entendu le terme "enthalpie". Mais cela pourrait faire l'objet d'une prochaine vidéo?
Extra !
Quelle gymnastique !
Questions :
-on voit que la fleche du temps est inversé si on l'inverse suffisament proche de l'état initial. Si on en est loin je parie qu'on ne la voit pas (on passe d'une entropie presque maximale à (presque maximale -1) ce qui est dur à distinguer. Y a t -il des travaux sur la complexité algorithmique de déterminer le sens d'écoulement du temps en fonction de la durée qui nous sépare de l'instant initial ?
-Theoriquement un système reversible pourrait envoyer les états occupant un carré n*n dans un carré n*n. Cependant cela ne semble pas possible si on impose en plus que les lois soient locales. Est ce prouvé ?
Super !
Excellente vidéo.
On pourrait remplacer la formule langagière "sens de l'écoulement du temps" par "direction de la succession des phénomènes", pour éviter une circularité dans les usages du mot "temps" avec des significations différentes comme :
dans la locution nominale "axe des temps"
et la locution verbale (incompatible avec la précédente) "le temps passe" "ou "écoulement du temps".
Ce qui est simple est faux, ce qui est exact est incompréhensible. Il faut ajuster le curseur en fonction de la situation.
@@GoelWCS
Sophismes dignes de Protagoras.
Je m'abonne direct, continue de nous régaler 👍
Bravo pour cette vidéo qui vulgarise très bien cette notion d'entropie.
Le film extrapole l'évolution vers le futur des billes rouges rassemblées au centre, pour illustrer la flèche du temps. Cependant, s'il avait mis également l'extrapolation vers le passé sur la même durée avec les mêmes lois microscopiques, le film serait macroscopiquement complètement symétrique dans le temps : exit la flèche du temps ;-)
Je sais bien sûr que cela correspondrait à un scenario hautement improbable (car dans la réalité la concentration statistiquement improbable de bille ne peut pas apparaître spontanément, mais elle découle de l'intervention d'un humain - un assemblage d'atomes encore plus statistiquement improbable), mais je ne peux pas m’empêcher de trouver ça quand même un peu troublant...
*s'il avait mis également l'extrapolation vers le passé* Oui. Ceci je le montre dans la vidéo sur les automates cellulaires réversibles.
*exit la flèche du temps* Pas "exit", ça démontre juste qu'elle émerge macroscopiquement de la même manière dans les deux sens de simulation.
Et oui c'est troublant, car ça fait réfléchir à la notion de choix, de hasard (pour le tirage de l'état initial) et au fait que cet état, dans toute la chronologie de notre univers de billes, est tres singulier.
@@PasseScience Outre le fait que nous théories sont poussées hors de leurs limites proche du Big Bang, est-ce qu'on pourrait imaginer le Big Bang comme un évènement symétrique ? Et si on pousse le raisonnement plus loin, peut-on arriver spontanément par chance statistique à un état local d'entropie faible (par exemple le théorème de premier retour de Poincaré prouve qu'il n'y a pas besoin de démon, il suffit de laisser la porte ouverte et d'attendre un temps suffisamment long) ? Et cet état, dans son "passé" proche (selon nous), nous apparaîtrait avec une flèche du temps renversée, s'il était de taille "appréciable" pourrait-il conduire à l'émergence (à l'envers donc) d'une intelligence ? Je pense au "cerveau de Boltzmann" notamment, s'il advenait, pourrait-il tout aussi bien être à rebours de la flèche globale du temps qu'à l'endroit ?
En réécoutant j ai mieux saisi au début de la présentation la triade entropique constituée : d une loi , d une grandeur physique et d un mécanisme, apte à constituer la définition de l émergence entropique, en TEU je parlerais respectivement : d Ordre , de Catégorie et de Fonction permettant la constitution d une Unité ou Entité Fonctionnelle, à ce stade la question est de réduire la fracture rationnelle entre Relativité Générale et Physique Quantique, ce ne peut se faire que dans un référentiel Unique et pour un Paradigme commun , d ailleurs le développement de la présentation suggère globalement cette piste de compréhension 👍🏽
Très très bonne vidéo, toujours avec une approche inédite je trouve, j'adore, et qui fait tourner les méninges
D'ailleurs, ça me fait réfléchir aux phénomènes de type Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou (en.wikipedia.org/wiki/Fermi%E2%80%93Pasta%E2%80%93Ulam%E2%80%93Tsingou_problem), où un système non-linéaire semble retrouver une forme de "simplicité" après être passé par un état "complexe". Comment ces systèmes sont-ils décrit d'un point de vue de l'entropie ? J'ai l'impression que cette dernière diminue, puis augmente, puis diminue, puis augmente, ... et ainsi de suite alors qu'aucun système extérieur n'est en jeu...
Des idées ?
Très bonne vidéo. 2 remarques :
* la discrétisation de Boltzmann n'est peut-être pas si "cavalière" dans si on considère la LQG
* j'ai une approche plus énergétique pour le démon de Maxwell. Son manège bouffe de l'énergie donc il produira plus d'entropie que ce qui aura été "gagné" dans la boite (2nd principe). Le démon de Maxwell se réduit en fait à une climatisation ou un frigo :D
Réversibilité/Irréversibilité, Déterminisme/Indétermination quantique, il y a qqc de fondamental en relation avec la décohérence et la réduction du paquet d'onde lors d'une mesure.
*Son manège bouffe de l'énergie donc il produira plus d'entropie que ce qui aura été "gagné" dans la boite*
En terme d'énergie ce n'est pas clair que le démon ne puisse pas faire son manège de manière thermodynamiquement réversible (attention autre sens du mot réversible que dans la vidéo), par exemple si on considère ouverture et fermeture de la porte on pourrait imaginer un mécanisme de type "ressort" avec une énergie à fournir pour augmenter une énergie potentielle, puis que lorsque la porte se ferme on recupere l'energie fournie pour recommencer un cycle, et ainsi garantir une consommation nette nulle. Il n'y a pas d'impossibilité fondamentale à pouvoir idéalement travailler sans dissiper de l'énergie dans l'environnement (uniquement une limitation technique) alors que la limitation du démon est bien fondamentale, mais pour le demontrer faut se focaliser sur macro vs micro etats et réversibilité fondamentale. On ne peut pas non plus utiliser le 2nd principe de la thermodynamique pour conclure qq chose sur le démon dans le sens où l'objectif de l'expérience est de voir si ce principe à une limitation et donc dans le cadre de l'expérience de pensée ce second principe n'existe pas en tant que prémisses, mais on peut l'utiliser si on démontre qu'il doit émerger inévitablement (ce qu'on fait via l'hypothèse de réversibilité fondamentale et les notions de micro macro états). Et oui une fois que tout est démontré un démon de maxwell n'est en fait qu'un frigo complexe et globalement ce qui se passe en terme énergétique et entropique sera similaire.
Vidéo de très grande qualité ! Par contre, le lien qui est fait (section à patir de 12:00) entre réversibilité des lois fondamentales et émergence d'une flèche du temps à l'échelle macroscopique me pose encore question. Ne faut-il pas considérer également l'entropie initiale du système et plus généralement les "conditions aux limites" ? En effet, si l'entropie initiale du système est déjà maximale, alors ne pourrait-il pas devenir statistiquement possible d'atteindre macroscopiquement un état de moindre entropie, conduisant à une violation macroscopique de la "flèche du temps" ? De même, si une condition aux limites, telle que les bords du système qui collent les billes, est imposée, alors n'est ce pas elle qui fixe la direction de la flèche du temps et non la réversibilité des lois fondamentales ?
Hello, je répond point par point:
*Ne faut-il pas considérer également l'entropie initiale du système*
Pour observer les comportements émergents de manière effective il est en effet possibles que d'autres hypothèses soient nécessaires, mais l'idée ici c'est surtout de dire que lorsque l'univers n'est grosso modo pas pathologique (comme par exemple un univers qui n'évolue plus macroscopiquement) alors la réversibilité fondamentale rend inévitable l'irréversibilité au sens thermodynamique (l'émergence d'une flèche du temps macroscopique) dans les cadres ou l'argument cité avant pour soutenir cette conclusion est valide.
*si une condition aux limites, telle que les bords du système qui collent les billes, est imposée*
Des billes qui collent ca sera un cas d'irréversibilité fondamentale, on perd de l'information. Une fois collée on ne peut pas remonter le temps, on a pas de quoi déduire la trajectoire passée de la bille étant maintenant ainsi collée ni quand elle a pris cet état particulier.
*n'est ce pas elle qui fixe la direction de la flèche du temps et non la réversibilité des lois fondamentales ?*
Je pense que la question était de savoir si lorsque les lois fondamentales ne sont pas temps-symétriques (ce qui n'est pas la même chose que fondamentalement irréversibles voir NB) n'est ce pas elles qui fixent la flèche du temps ? eh bien ça dépend ce qu'on appelle flèche du temps, ça donnerait ici une définition objective d'une flèche du temps microscopique, mais ça n'empêche pas qu'un mécanisme d'émergence créée une flèche du temps macroscopique. Il y aura une asymétrie temporelle des comportements macroscopiques qui est relativement indépendante de l'asymétrie des comportements microscopiques (au moins indépendante dans le fait qu'elle n'a pas besoin de cette dernière pour émerger)
NB; on peut trouver des lois temps-symétriques mais irréversibles (par exemple une marche aléatoire qui peut exhiber un indéterminisme dans un sens totalement symétrique de l'irréversibilité dans l'autre sens) et on peut aussi avoir des lois temps-asymétriques mais parfaitement réversibles (avec le voisinage de Margolus dans l'épisode des automates cellulaires réversibles c'est possible de faire trivialement les 4 cas rev ou irrev, temps sym ou temp asym, pour constater que ces caractéristiques rev ou irrev, temps sym ou asym sont indépendantes)
bonjour, merci pour vos super videos tellement bien faites.
En regardant celle ci je me suis demandé: l’univers étant au mieux a entropie constante, les trous noir faisant disparaitre de l’information, est ce que une solution pour que l’entropie ne diminue pas serait d’augmenter le nombre de cases d’espace dans l’univers hors du trou noir? (par un mecanisme qui resterait encore a decouvrir) Et dans ce cas pourrait on expliquer l’expansion de l’univers par l’action des trous noirs? Je ne connais pas les ordres de grandeur, donc je suis pas sur que ma conjecture ait un sens, mais qqu’un y a surement deja pensé et fait le calcul et conclu que non, ca colle pas?
Merci.
La question de la disparation de l'information dans les trous noirs est une question à part entière:
fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_de_l%27information
Ce qui me fait me demander : faut-il une "loi" supplémentaire, un "principe", pour que l'émergence de systèmes néguentropiques comme le biologique soit considérée comme nécessaire ? Est-ce qu'on invoque un "hasard", une contingence, ou bien les "lois" actuelles de l'entropie impliquent déjà qu'un système physique comme notre univers ne puisse que produire spontanément des organismes comme les nôtres ou bien faut-il quelque chose de plus ?
A la fin de la video sur les nanomachines biologiques (le premier volet) je parle du fait que c'est tout a fait normal d'avoir des structures qui se forment et des reduction d'entropie locale tout en suivant le 2nd principe (c'est meme relativement inevitable, probablement tres difficile de concevoir un univers dans lequel aucune structure locale ne peut reduire en entropie). Au dela de la simple reduction locale d'entropie il y a la formation de structures dissipatives, c'est à dire de structures qui consomment de l'energie pour maintenir leur integrité voir reduire leur entropie, et qui le font "legalement" via diffusion dans l'environnement de l'energie consommée et donc augmentation de l'entropie ailleurs pour compenser. Par exemple un cyclone ou une tornade est un exemple de structures dissipatives. La aussi je pense que dans des univers riches c'est relativement inévitables. La vie c'est encore le niveau au dessus car c'est une structure dissipatives finement organiser et ici il n'y a pas beaucoup de principe qui force ceci à emerger, en tout cas pas de principes thermodynamiques (c'est compatible avec mais pas poussé par), pour justifier l'existence de telles structures il faut a priori plutot se pencher sur la complexite emergente de l'univers, sa richesses (en opposition à sa stérilité), passé un certains seuil de complexité de ce que ces lois engendrent ca devient certainement probable de voir émerger, à une certaine echelle d'espace et de temps, des structures aussi fascinantes que nos structures vivantes.
Uracile, cristal apériodique, carbone, Maxwell déductibilité de l'isotropie de la lumière, inférence, l'entropie est polynomiale. Le logarithme est approximatif. Excellente vulgarisation. 1
c'est tellement simple que je l'ai déjà imaginé à 12 ans
Vidéo à déguster sans modération :)
Je viens de decouvrir votre chaine. Elle me donne des idees pour l intro de mes cours de Meca Stat a donner.. j ai decouvert Maxellis daemon, il y a bien longtemps dans les aventures de Mr Tompkins de G. Gamow dans des emissions de France Inter au debut des annees 80. Je recommande la lecture a mes etudiants.. merci pour la video.
Tu es puissant
@1:50 c'est pas symétrique vu que les particules heurtent les parois qui sont constituées de particules, de l'énergie sort alors du champs de caméra, alors que si on inverse le temps, l'énergie y rentre. Il y a aussi la dissipation thermique, via l'émission infrarouge due aux chocs, qui là aussi sort du champs de la caméra
Excellente vidéo!
Comme l'évolution est un phénomène statistique comment expliquer qu elle ne viole pas le second principe ? Notamment dans la phase avant l'invention (par elle) des mécanismes de extractuon de l energie de l environnement...
La vie en générale? ou même la formation de structures locales, ne s'oppose pas au second principe de la thermodynamique, j'en parle à la fin de la vidéo sur les nanomachines biologiques, vers 20:30 ici: ua-cam.com/video/TLBWxkx59yc/v-deo.html
A propos de l'entropie, j'ai une question qui m'occupe l'esprit :
- Est-ce que si l'univers se contractait au lieu de s'étendre (comme dans la théorie du Big Crunch), l'entropie globale diminuerait ?
Je pense que l'entropie n'est pas tant que ça lié à la taille du système, donc j'aurais répondu non pour ma part, mais je pense aussi que c'est au moins corrélé.
En fait, les arguments de la vidéo ne font pas de supposition sur l'évolution de la taille du système. Je pense que l'état initial de faible entropie de notre Univers n'est pas que dû à sa petite taille initiale mais aussi à la répartition de quelque chose.
La seule chaîne où je doive me forcer un peu. Souvent en vain d'ailleurs...
Je vous dans les commentaires qu'elle satisfait un besoin. Je me rends compte de l'intérêt des sujets et de la qualité de la réalisation.
Je me permets une suggestion toutefois : serait-il possible d'en scripter dans un mode un peu plus oral, un peu moins littéraire (j'ai l'impression que cela a déjà été fait un peu, mais j'ai encore l'impression d'entendre un texte écrit non pour être écouté mais pour être lu avec possibilité de s'attarder)
Merci encore.
Pour avoir essayé, ce n'est pas si facile de donner une impression si naturelle face à une caméra.
Peut-être qu'il n'est juste pas assez doué en oration ou sûr de lui pour pouvoir le faire ?
Bonjour,
super vidéo comme d'habitude ! @02:00 Cependant l'entropie n'augmente pas toujours : avec un temps (trèèèèès long), les billes de l'exemple du début finiront par se regrouper "par hasard" et ça repart pour un tour. L'entropie n'augmente pas toujours, elle "tend" à augmenter.
Du coup, c'est n'est plus une propriété émergente et asymétrique, c'est juste un système avec un cycle long suivi d'un cycle court.
Hello, oui. Les cycles peuvent faire la même taille, si vous prenez un automate cellulaire réversible (voir vidéo sur la chaîne) dans un espace fini (un tore) il y a un nombre fini d'états et donc ca doit boucler, on a donc: augmentation de l'entropie pendant un temps T, entropie max pendant tres longtemps, diminution de l'entropie pendant un temps T pour retrouver la position initiale.
@@PasseScience
Du coup, cela ne prouve-t-il pas que même si l'univers finissait en "mort thermique", il finirait quand même par renaître après un long moment ?
@@En_theo Ça dépend si on considère qu'il passe par un nombre fini d'états ou non, et dans le cas infini s'il ne s'étend pas plus vite que les probabilités permettraient de ratrapper "par hasard" la croissance de l'entropie. Apres meme si ca pouvait revenir en arrière d'un point de vue entropique sur le plan théorique, on peut aussi douter de la pertinence physique de nombre aussi grands.
@@PasseScience
Ben la vraie question est "quelles sont les chances qu'une singularité apparaisse". Il suffit d'une concentration d'énergie suffisante pour créer un petit trou noir, qui alors absorbera l'énergie ambiante et rien ne pourra l'empêcher de grandir.
A terme, le trou noir sera aussi massif que l'univers d'origine (enfin je suppose) et du coup aura des radiations Hawking immenses qui feront renaître le tout à nouveau. Ca colle bien avec les observations montrant un espace-temps hyper plat à l'origine (contredisant le Big Bang). Enfin bon, c'est une idée comme ça mais ça me semble être la suite la plus logique sur base de ce qu'on sait.
Analyse et angle de vue intéressants. Vient ensuite la question naturelle de la limite de l'entropie avec un trou noir. L'information serait à priori perdue. Quoique...
À 0:55, c'est quoi la musique de fond ? on dirait du RoR2
"Impact prelude" Kevin Mcleod ua-cam.com/video/MzEJYlyKbIc/v-deo.html
Bonjour, super vidéo merci ! Concernant l'exemple du démon avec les billes rouges et bleues, est-il vraiment nécessaire d'envisager le démon en tant qu'entité extérieure au dispositif qui prend la décision ? Car il semble qu'une membrane semi-permeable remplit ces fonctions et ceci sans prise de décision active mais juste de part ses propriétés et aboutit à la même réduction d'entropie.
Est ce que l'on doit alors considérer que l'entropie de la membrane augmente en parallèle de la diminution de l'entropie du système billes rouges/bleues?
Hello, dans l'expérience de pensée le "démon" est une abstraction qui désigne n'importe quel dispositif physique qui prendrait son rôle (membrane semi perméable inclus). Dans le cas particulier d'une membrane il y aura acquisition d'information dans le sens causale (interaction des particules avec la membranes) et en fonction de leur vitesse les effets sur la membrane ne seront pas les mêmes (transmission de plus ou moins d'énergie thermique, d'agitation moléculaire, de déformation etc..) résultant en une conséquence potentiellement différente pour la particule en fonction de son type (rapide ou lente, passe ou ne passe pas). Au sens de l'abstraction c'est donc toujours un démon de Maxwell, qui acquiert des données, change son état en conséquence, et finit par trier les particules. L'abstraction du démon de Maxwell est donc tres générale et n'impose en rien d'avoir une machine évoluée qui joue son role et aux différentes fonctions bien déterminées. Tout dispositif qui réalise une activité de tri comme on le décrit est un démon de Maxwell et la difficulté de la question c'est de répondre avec un argument valable quelque soit la nature précise de ce dispositif (l'implémentation), en théorie les arguments présentés dans la vidéo sont de cet ordre, ils sont valables qq soit l'implémentation du demon, membrane inclus. (et du coup pour le 2eme com: oui l' entropie de la membrane augmente due au transfert de chaleur, d' agitation moleculaire, a chaque colision et ensuite cette energie est dissipee dans l'environnement, et donc la membrane peut repredre de l'entropie mais au pris dans diffuser dans l' environnement autant ou davantage qu'elle n'en perd)
Voila voila :)
@@PasseScience merci beaucoup pour ces précisions c'est très clair ! A bientôt
Bonjour, merci beaucoup pour cette vidéo! Serait-il possible d'avoir l'article qui détaille la contradiction entre loi réversible et impossibilité de demon de Maxwell ? Sur wikipédia je ne trouve pas d'explication rigoureuse.
Bonjour, je ne pense pas pouvoir vous fournir une référence unique (sauf si vous parlez d'une source que je mentionne explicitement dans la vidéo et dont j'aurais oublié de mettre le lien en description, si oui à quel timestamp?). La vidéo met à plat un savoir accumulé avec le temps et un grand nombre de lectures sur le sujet, ainsi qu'une dose de réflexion personnelle. En théorie la vidéo devrait vous donner suffisamment d'éléments pour construire une démonstration rigoureuse de l'argument présenté (n'hésitez pas à poser des questions s'il y en a). Si vous tenez vraiment à la littérature vous pouvez consulter ces deux articles *et surtout les références que chacun de ces deux articles cite* Ca donne un bon point d'entrée, mais comme d'habitude sur la science rétrospective ca sera un peu dans le désordre et la question qui vous intéresse pourra n'être présente que sous forme diluée:
www.mdpi.com/1099-4300/19/6/240
et
pubs.aip.org/physicstoday/article/68/9/30/415206/Information-From-Maxwell-s-demon-to-Landauer-s
@@PasseScience Bonjour, merci beaucoup pour ces articles. Il y a un exemple qui pourrait contredire cet impossibilité de réduire l'entropie si l'univers est réversible. Prenons l'exemple d'un automate cellulaire, déterministe, réversible, discret (et fini) dans les valeurs qu'il prend, discret dans le temps et discret (et fini) dans l'espace (on peut imaginer un espace en forme de Tore). Cet automate a donc un nombre fini d'état. Comme expliqué dans votre vidéo "Les Automates Cellulaires réversibles" l'entropie va très probablement augmenté. Cependant, comme le nombre d'état de la grille est fini, l'automate cellulaire tout entier va devenir périodique. En effet, il va forcément revenir à un état précédent et, pour conserver la réversibilité, le premier état revisité sera le premier état de l'automate. L'entropie va donc augmenter, sûrement se stabiliser pendant un temps très long, puis diminuer pour revenir au point de départ et ce infiniment. On voit ici que réversibilité et diminution de l'entropie ne sont pas incompatible.
Mon intuition pour expliquer ce phénomène est que lorsque l'on dit que l'entropie est équivalent à l'information (pour des états équiprobables), on parle d'information au sens de combien il faut de bits minimum pour compresser mon état à un instant t. Cependant, on oublie peut-être que nous n'avons pas seulement accès à l'information de l'état à un moment donné mais nous avons aussi accès aux lois de l'automate. Ainsi, dans cet automate l'entropie oscille, mais c'est seulement l'information apparente à un instant t du système qui oscille et non l'information exacte qu'on pourrait retrouver en utilisant les lois de l'automate cellulaire.
@@aymericmelt8083 Oui tout à fait, un automate déterministe réversible va revenir par son état initial et donc passer 50% de son temps de période à avoir une entropie qui diminue. Je crois ne pas l'avoir mentionné dans l'épisode sur les automates réversibles pour ne pas embrouiller le propos. Ce qui me semble rigoureusement impossible c'est la construction d'un démon de Maxwell, on peut le définir avec le contrat suivant:
C'est une structure qui fait partie de l'univers lui-même (par exemple une structure dans l'automate cellulaire réversible qu'on considère)
On veut pouvoir lui donner un système sur lequel elle va agir, une autre structure de l'univers lui-même également.(Disons qu'on visualise cela comme une sorte de réfrigérateur dont l'intérieur serait le système sur lequel il agit).
On veut que lorsqu'on attend un certain temps contractuel, disons pour fixer les idées 1 millions de steps de l'automate cellulaire, il ai réduit l'entropie du système sur lequel il agit.
Et on veut qu'il réalise cela qq soit le système qu'on lui donne (ou même simplement pour une majorité des systèmes qu'on lui donne).
Ici on semble pouvoir réfléchir rigoureusement avec l'état initial de l'ensemble démon + système, et de l'état final de l'ensemble démon + système et clairement voir une impossibilité stricte à construire une telle chose dû à la différence du nombre d'états initiaux et s'état finaux qu'on ne peut pas mettre en bijection à cause de caractère déterministe réversible. Sauf si le démon lui-même augmente en entropie plus qu'il ne réduit celle du système sur lequel il agit, ou s'il augmente l'entropie de l'environnement dans le même but.
Si on ne se pose pas cette question précise sur le démon, mais une autre: ie "est ce que l'entropie peut réduire" en effet elle "peut" réduire, cela revient à se demander s'il existe des états pour lesquels l'entropie va réduire, et évidemment il y en a (c'est un peu similaire à se demander s'il existerait un démon qui marche "parfois", pour certain système qu'on lui donnerait, et la réponse est trivialement oui, l'impossibilité dans le cas du démon vient du requirement qu'on veut qu'il marche toujours, ou à défaut souvent). Remonter le temps dans une univers réversible, ou passer une demi période pour atteindre de tels états dont l'entropie va réduire est juste un moyen de construire de tels états. Probablement ici il faudrait le formuler plutôt statistiquement et localement (dans le temps): étant donné un état de faible entropie il est infiniment improbable qu'il ne soit pas le minimum de l'entropie des états de son évolution durant le delta-T qui va suivre (qu'on peut prendre grand pour nous, genre des milliards de steps d'automates cellulaires). C'est qq chose qu'on peut voir dans l'exemple que je donne dans l'épisode sur les automates cellulaires réversibles: lorsque je tire un nuage de points compacte, on voit bien, qq soit le sens du temps qu'on prend, que c'est un minimum local (dans le temps) de l'entropie qu'il va prendre sur une certaine fenêtre de temps. On notera évidemment que l'argument du cycle fait intervenir des périodes absolument phénoménales, placer 1000 points dans une univers cellulaires de juste 1000x1000 on est déjà bien au delà de 10^3000 et j'imagine que c'est relativement du même ordre que les durées de périodes à attendre pour que l'entropie s'inverse, donc le "localement" est assez large.
Du coup en résumé, pour le démon contractuel que j'ai décrit, la réversibilité semble impliquer une impossibilité stricte, et pour juste la question de la réduction d'entropie faudrait le formuler statistiquement localement en partant probablement du même type d'argument (réversibilité, déterminisme, bijection d'états) etc... Mais ca va vite aboutir à des statistiques ou les probabilités d'observer des réductions sont infinitésimales, probablement largement suffisamment faible pour qu'on ne tombe absolument jamais dessus en pratique.
@@PasseScience Merci beaucoup pour cette définition et cette explication extrêmement claire. En effet, avec l'explication de bijection et du fait qu'il faut que la majorité des états soient reduisibles en entropie on voit directement la contradiction. Merci !
Il aurait été utile de rappeler en préambule la définition de l’entropie:
entropie
nom féminin
1.
PHYSIQUE
Fonction exprimant le principe de la dégradation de l'énergie ; processus exprimé par cette fonction.
2.
Augmentation du désordre ; affaiblissement de l'ordre.
Entropie négative (néguentropie(nom féminin)).
Du coup , dans le cadre de l approche entropique (entre autre) la notion même « d écoulement du temps » est un problème puisque l empirisme est un processus qui procède déjà de l écoulement du temps , c est une fonction par rapport au temps … les probabilités d une expérience sont donc doublement contraintes par le temps et non pas par le temps seulement , à mon avis
Merci pour la vidéo ! Si j’ai bien compris la fin, le problème qu’il y a avec la mesure quantique, c’est qu’on peut «avoir de la chance» lorsqu’on fait la mesure et faire diminuer l’entropie. Ainsi, si le phénomène de mesure est fondamentale, alors le second principe semble être seulement statistique. Dans le cas contraire, alors c’est le second principe qui semble fondamentale, en prenant en compte l’ensemble des mondes multiples dans le calcul de l’entropie.
Est-ce que j’ai bien compris ? 😊
Hello, pas tout à fait. Ce qui importe pour avoir la justification fondamentale du 2nd principe c'est la réversibilité fondamentale (C'est à dire la garantie qu'à un état présent ne corresponde qu'un passé possible pour y arriver en suivant les lois de l'univers). Réversibilité fondamentale et déterminisme jouent des rôles duals comme je l'explique dans la vidéo 8:11 . Dans l'absolue les deux aspects sont indépendants (on peut être indéterministe et réversible ou déterministe et irréversible) mais en pratique les deux peuvent parfois se lier comme je le montre en 11:31 on voit un exemple de marche aléatoire (donc un monde indéterministe) et ce comportement indéterministe cause son irréversibilité (étant donné l'état courant on ne peut pas déduire l'état précédent avec certitude). D'ou coup la question est la suivante: la réversibilité fondamentale est ce qui rend le second principe inviolable, l'indéterminisme cause parfois la perte de réversibilité fondamentale, la mesure quantique exhibe des aspects indéterministe, donc peut être que le monde est irréversible via ce mécanisme. Formulé autrement, peut être qu'on peut utiliser ce type de phénomène pour s'autoriser à effacer de l'information et donc pouvoir réaliser un démon de Maxwell idéal. Donc ici ca ne serait pas avoir de la chance, mais plutot utiliser de maniere precise et coordonee cette aspect permetant d'effacer de l'information localement pour pouvoir globalement s'extraire du second principe.
@@PasseScience Merci pour cette réponse de qualité ! Ce que je voulais dire, c’est que du point de vue des mondes multiples, la mesure est expliquée par la decoherence, et on garde ainsi la réversibilité. On ne peut donc pas perdre d’information et le second principe semble demeurer si on considère l’ensemble des mondes multiples. Maintenant, si on se restreint à un seul monde (interprétation probabiliste), j’ai l’impression qu’on ne peut pas non plus garantir en avance que l’entropie va diminuer, car on ne sait pas par avance dans quel monde on va atterrir. C’est pour cela que j’ai dit « avec de la chance »…
👍🏻
Bonjour, qu’entend-t-on exactement à 5:33 par le « système composé de deux parties » ?
Je reformule d'une autre manière. Vous prenez un système, ce qui peut être ce que vous voulez, un système macroscopique au sens physique, une table, une télévision, une poche de gaz, une maison, une montagne, une planète. Une fois que vous avez un système, on veut que quelle que soit la manière de le découper en sous-parties, disons arbitrairement une sous-partie A et une sous-partie B, l'entropie du système soit la somme de l'entropie de ses parties. C'est ce qu'on appelle une grandeur extensive. La grandeur extensive la plus simple, c'est le volume, par exemple. Si vous découpez un objet en deux parties, le volume total, c'est le volume de la première partie plus le volume de la deuxième partie. On veut que l'entropie soit une grandeur de cette nature, une grandeur extensive, telle que l'entropie d'un système, quel que soit celui qu'on considère, évidemment macroscopique, on veut que cette entropie soit la somme de l'entropie de chacune de ses parties.
@@PasseScience merciii !!
Dans l’exmple au debut, si les caméras locales filment des points précis dans l’enceinte , je ne comprends pas pourquoi ce serait symétrique dans le temps ? Puisque pour une zone donnée, on peut voir qu’au debut du film elle est vide de billes (puisque les billes sont concentrées au centre de l’enceinte), et qu’elles arrivent apres dans la zone. Donc en voyant le film à l’envers, on peut savoir qu’il est à l’envers si la zone se vide d’un coup à la fin non ?
On regarde ce qui se passe localement dans l'espace (sur une petite zone) mais aussi localement dans le temps (sur un petit intervalle, une petite durée). Ce qu'on y voit se restreint à des phénomènes temps-symétriques, des billes qui passent seules dans la fenêtre mais pourrait très bien passer dans l'autre sens, des collisions de peu de billes (on peut considérer juste 2 pour simplifier) dont on ne peut déterminer le sens temporel. Il suffit de regarder les 3 exemples de petits films montrés à 1:31, si on prend aussi leur version à l'envers, qu'on melange les 6, et qu'on indique pas lesquels sont joués à l'envers, sur quel critère les reconnaitre ?
C’est le « localement dans le temps » qui m’avait échappé ! Je pensais que la différence d’echelle était uniquement spatiale entre film local et film global. Merci beaucoup !
Est-ce qu’à l’instar du réfrigérateur on aurait pu prendre l’organisation des organismes animaux (par exemple) en organes où chaque organe, en ce spécialisant (cœur, poumons, reins, etc.) diminue localement l’entropie de l’organisme en question ? Ou alors je suis complètement à côté de la plaque ?
Si jamais je suis dans le juste, quel serait l’impacte de l’augmentation d’entropie en dehors de l’organisme en question ? Le fait qu’il tue d’autre végétaux ou animaux pour s’alimenter en énergie et ainsi s’organiser en organes ?
Hello, la vie est un système dit "dissipatif", on peut trouver des systèmes dissipatifs plus simples que le vivant, par exemple la flamme d'une bougie, ou une tornade. Ce sont des systèmes qui s'organisent et maintiennent leur structure via la consommation d'énergie qu'ils utilisent dans ce but et finissent par libérer dans l'environnement (et du coup respectent le second principe). La plus grande partie de ce qui est dissipé dans l'environnement l'est thermiquement, donc par exemple le simple fait de dégager de la chaleur, chauffe les molécules d'air autour de nous, ce qui augmente l'entropie de l'environnement bien davantage qu'on a besoin de réduire l'entropie des éléments qui vont constituer notre structure. Les flux de matières sont aussi une source de dissipation, comme expirer de l'air etc... mais d'instinct je dirais que la majeur partie de notre influence entropique sur l'environnement sont les transferts thermiques. J'aborde ce point de la formation de structure et de l'entropie à la fin de la video sur les nanomachines biologiques: ua-cam.com/video/TLBWxkx59yc/v-deo.html
Bonjour,
Il y a un point sur lequel je souhaiterais un éclaircissement (12:01) : pourquoi dit-t-on que c'est le nombre de micro-états d'un système qui augmente et non son entropie globale ? Car pour moi, le micro état d'un système désigne l'état microscopique d'un système à un instant donné, ce qui est différent de l'entropie qui qualifie le désordre du système.
Merci par avance ! :)
Hello, je répond point par point:
*pourquoi dit-t-on que c'est le nombre de micro-états d'un système qui augmente et non son entropie globale ?*
La définition Bolztmannienne de l'entropie est précisément une mesure du nombre de micro états compatibles avec le macro état connu de notre système, c'est synonyme, et c'est toute la première partie de la vidéo qui détaille et explique tout cela.
*le micro état d'un système désigne l'état microscopique d'un système à un instant donné*
Oui c'est bien ce qu'un micro état désigne, mais ce qui nous intéresse ici ce n'est pas le micro état du système mais le nombre de micro états possibles qui seraient compatibles avec le macro état connu. Car du point de vue macroscopique on ignore le micro-état précis (et il change en permanence), vous pouvez donc voir ici l'entropie comme une mesure de l'étendue de l'ignorance sur l'état microscopique depuis uniquement la connaissance de l'état macroscopique. (j'explique ceci dans la dernière partie de la video)
*l'entropie qui qualifie le désordre du système*
Et bien c'est ici que ce type de formule trouve sa limite, dire entropie = désordre c'est une vulgarisation simpliste du concept d'entropie, rigoureusement l'entropie c'est une mesure de l'entendu des micro-états possibles du système depuis sa description macroscopique. Dans le premier épisode sur l'entropie je parle de la limitation de cette vulgarisation entropie=désordre, si on s'intéresse aux structures plus souvent ce n'est pas le désordre qu'on mesure mais leur "désordonabilité" (plus il y a de micro état possibles plus c'est le cas d'où le rapport), si on s'intéresse uniquement à l'énergie voir entropie=désordre est un peu plus adapté, car l'entropie mesure aussi, (en conséquence) à quel point l'énergie est cohérente: si toutes les vecteurs vitesse des particules sont colinéaires il y a moins d'entropie que s'ils sont tous dans des directions aléatoires. (voir l'exemple que je donne dans la première vidéo sur l'entropie avec les vecteurs vitesses des particules d'un agrégat).
Il y a une considération simple qui montre la limite de la formule vulgarisée entropie = désordre c'est de remarquer que la notion de désordre c'est très subjectif, qu'est ce qui est plus dans l'ordre qu'autre chose ? comment définir cela pour être quantifié dans une valeur précise qu'on appellerait l'entropie ? Ca pose plein de problèmes car ce n'est pas ce qu'on compte en fait via l'entropie, ce qu'on compte est beaucoup plus objectif: l'étendu du nombre de micro états compatibles avec le macro état connu. Je peux donner ce type de source si c'est utile:
en.wikipedia.org/wiki/Boltzmann%27s_entropy_formula mais je pense que la meilleure manière de vous convaincre du bien fondé de ce que j'explique ici c'est de comprendre toute la première partie de la vidéo qui démontre pourquoi c'est ainsi et démontre la formule de Boltzmann.
Alors là franchement merci beaucoup pour votre réponse hyper détaillée. 🙏🙏🙏
Juste une remarque (qui a peut-être déjà été faite) : le déterminisme et la réversibilité sont en fait logiquement équivalents avec ta définition, alors que l'irréversibilité et l'indéterminisme sont effectivement différents. Ca n'a rien d'étonnant, le déterminisme c'est juste une manière d'enlever les choix (et donc d'effacer la flèche du temps), alors que l'irréversibilité et l'indéterminisme n'efface pas les choix (ni la flèche du temps)
Hello, pas sur de comprendre le "logiquement équivalents" alors je rephrase. (dans la suite, comme dans la vidéo, "réversibilité" veut dire "réversibilité fondamentale" et non thermodynamique).
Le déterminisme et la réversibilité sont deux choses différentes car on peut avoir un système déterministe qui n'est pas réversible, et un système réversible qui n'est pas déterministe (c'est très simple à faire avec la famille d'automates cellulaires que je présente dans la vidéo sur les automates cellulaires réversibles). En revanche elles sont duales car le déterminisme c'est "un seul futur possible depuis l'état présent", et la réversibilité c'est "un seul passé possible depuis l'état présent", et donc à une inversion près de l'écoulement du temps, réversibilité devient déterminisme et inversement.
@@PasseScience à ce moment là il faudrait appeler ce que tu appelles déterminisme* la "co-réversibilité" (par exemple un arbre binaire à l'envers), et effectivement, avec cette interprétation tu as une dualité comme tu le dis. L'exemple de l'arbre binaire à l'envers, avec tes définitions, est alors irréversible et déterministe, et si tu prends un arbre binaire dans le sens usuel, tu aurais un système réversible indéterministe, ce qui rend la terminologie un peu étrange à mon sens
Généralement la physique classique est invariante (ou supposée) invariante par renversement temporel. Si on le comprends comme ça, on obtient ce que je disais. Je t'invite à regarder le fameux paradoxe de Loschmidt, qui traite exactement de ce problème (et qui n'est toujours pas réellement résolu, car l'entropie en physique avec renversement temporel a vraiment quelque chose de "fishy")
*la définition "usuelle" de déterminisme c'est que la connaissance de l'état du système à un instant donné suffit à le connaître à tous les autres, donc y compris dans le passé
@@vF_AIMER7 Je réponds point par point:
*il faudrait définir ce que tu appelles déterminisme*
He bien je l'ai défini, à un présent (disons plus généralement un historique) donné il n'y a qu'une seule suite possible. Par exemple, la construction de la suite de Fibonacci est déterministe, la connaissance des termes de l'instant t et t-1 impose le terme t+1, les lois de construction n'autorisent pas plusieurs possibilités pour t+1 étant donné l'historique avant t (t inclus). (et dans cet exemple on a aussi une construction réversible, si connait quelques termes on peut aussi remonter, mais cette réversibilité est contingente, le déterminisme ne l'implique aucunement, voir autre exemple plus bas)
*Généralement la physique classique est invariante (ou supposée) invariante par renversement temporel.*
Oui tout à fait et dans ce cas on pourrait donc être tenté de considérer que si l'univers est déterministe il est également réversible (et réciproquement) et s'il y est indéterministe il est également irréversible (et réciproquement). Mais ca demande bien cette hypothèse supplémentaire de temps-symétrie des lois physiques.
*la définition "usuelle" de déterminisme c'est que la connaissance de l'état du système à un instant donné suffit à le connaître à tous les autres, donc y compris dans le passé*
Jamais vu d'inclusion de la déduction du passé dans la définition du déterminisme, par exemple c'est totalement classique de dire que le Jeu de la vie de Conway est parfaitement déterministe, mais il n'est pas réversible (et ca n'empeche personne de le déclarer déterministe).
@@PasseScience la définition de déterminisme que j'utilise est celle des philosophes de la physique qui s'intéressent aux interprétations de la relativité générale (block universe, et autres). Pour un philosophie de la physique, un système est déterministe s'il est à la fois réversible et co-réversible
Pour trouver une loi irréversible dans l'univers, ne faut-il pas juste trouver des choses qui ont des effets de seuils ? On ne connait rien de tel ?
Je pensais aux électrons mais c'est le modèle de bohr qui est obsolète, je ne sais pas si y a de tel effets de seuils avec la théorie actuelle (mais j'imagine que non puisque ça parle de fonction d'onde), à croire que irréversibilité apparente n'est que l'ignorance :p
Plus sérieusement, on ne connait rien de tel ?
Sinon autre petite question, sur les automates cellulaires. Tu dis qu'on peut observer une flèche du temps, mais pourtant on a bien des opérations irréversibles (à un état présent, on peut avoir différents états passé, c'est à dire que dans le cas classique du jeu de conway, une cellule qui s'allume peut correspondre à différents états passé).
Globalement j'ai un peu du mal avec cette notion de "flèche du temps", ce n'est jamais autrement défini que par "on peut voir que", avec le postulat implicite, j'ai l'impression, que si "on ne voit pas" c'est qu'il n'y a plus de "flèche du temps".
Alors certes si on défini "flèche du temps "comme augmentation de l'entropie, ok, mais n'est ce pas une formulation un peu malheureuse sujette à interprétation par rapport au langage courant ?
Merci
Merci pour cette belle vidéo. J'ai l'impression que si la reversibilité empêche de diminuer l'entropie, son augmentation dans le temps induit que notre univers est indéterministe. Car en cas d'augmentation de l'entropie, des états auraient plusieurs prédécesseurs. Et pourtant les animations de la vidéo ont l'air parfaitement déterministes?
Je pense qu'il y a deux notions d'entropie non équivalentes.
C'est logique que l'entropie puisse augmenter dans un monde réversible, je trouve.
Peut-être que la quantité d'information contenue dans l'Univers ne varie pas vraiment mais que l'information contenue sachant son état macroscopique augmente, mais avec un état macroscopique qui se complexifie et augmente en états microscopiques possibles ?
Cet état macroscopique ne serait donc qu'une observation à notre échelle et rien d'intrinsèque à l'Univers ?
Je ne suis pas sûr de comprendre pourquoi vous dites qu’en cas d’augmentation de l’entropie, des états auraient plusieurs prédécesseurs.
Au contraire, lorsque l’entropie est élevée, il y a plus d’états possibles que lorsque l’entropie est faible. Chaque état à entropie faible va donc avoir une unique suite d’état avec entropie plus élevée comme successeurs. Mais il y aura plein d’état avec entropie élevée qui n’auront aucun prédécesseur avec entropie faible (a moins d’être patient et d’attendre que par hasard apparaisse un cerveau de Boltzmann en remontant le temps… mais je m’égare)
ok merci pour vos réponses. Effectivement, si les états à forte entropie ont des prédécesseurs aussi à forte entropie ça peut résoudre le paradoxe apparent. En première approche, au vu de la vidéo, j'aurais pensé que pour un univers réversible et déterministe il fallait une bijection entre les états avant et après. Et du coup une entropie invariante.
Inverser l'entropie ? Il suffit de demander à Multivac ! 👍
Probablement un des plus grands chefs d'œuvre de la SF
Passer au Micro état est une opération tout sauf anodine , car on fait fît justement de la fracture rationnelle réelle qui existe lors du changement d échelle … sans parler du codage de l antériorité puisque le statut du temps n est pas le même en Relativité Générale et en Physique Quantique…😉
Juste une question que je me suis toujours posé...
Pour la création des cristaux (milieux naturels) le désordre s'organise en un état ordonné donc avec une entropie négative sans apport d'énergie..
Il y a sans doute une erreur dans mon raisonnement... Mais où?
Hello, j'aborde ce point à la fin de l'episode sur les nanomachines biologiques ici: ua-cam.com/video/TLBWxkx59yc/v-deo.html à partir de 20:31. En bref: il y a bien reduction d'entropie de ce qui constitue du cristal mais il y a bien un apport d'energie (de l'energie potentielle chimique) qui se trouve diffusée dans l'environnement pendant la formation du cristal et donc contribue à une augmentation de l'entropie de l'environnement supérieure à la reduction de l'entropie au niveau des molecules formant le cristal. (Voir les animations dans la video)
Question de candide => 5:00 C'est inutile pour l'exercice de pensée, mais idéalement,
la longueur des côtés de ces pixels devrait-elle être la "longueur de Planck" ?
La longueur de Planck n'est pas vraiment une pixellisation de l'espace, j'en parle ici: ua-cam.com/video/TBXze1ZV6NE/v-deo.html
@@PasseScience Merci pour votre réponse je clique immédiatement sur le lien.👍
A 7:30 t as oublié de parler de l état quasi stationnair qui est pourtant une hypothèse nécessaire non ?
Pour qu'une transformation soit réversible ? ici c'est une description très high level pour distinguer le sens du mot réversible entre thermodynamique et niveau fondamentale. Cependant l'astuce que je donne pour décrire le sens thermodynamique de réversible est en fait assez rigoureuse vue que c'est une tautologie: si c'est thermodynamiquement réversible ça veut dire que les deux sens peuvent se produire spontanément et donc que si on a la vidéo jouée à l'endroit et à l'envers on ne saura pas laquelle est laquelle, à l'inverse si c'est thermodynamiquement irréversible c'est qu'il y a un des sens qu'on ne verra jamais et donc on pourrait distinguer quel film est joué à l'envers. Vous parlez de la remarque technique que si on fait une transformation quasi statiquement ça serait a priori nécessaire et suffisant pour avoir une transformation thermodynamiquement réversible ?
@@PasseScience oui je pensais que l hypothèse d un système QS était nécessaire pour parler de réversibilité après je n ai pas beaucoup de recul sur ce chapitre, on a commencé le 1er principe de la thermo cette semaine et on fera le 2e la semaine prochaine
@@thomasniellen3294 C'est tout à fait possible que ca soit nécessaire (je n'ai pas dit le contraire) l'argument que je donne dans la vidéo est juste indépendant de ce fait: si on ne peut pas identifier le film joué à l'envers c'est que les deux sens sont spontanément valables et donc que c'est réversible, et si reversible implique quasi stationnaire c'est aussi quasi stationnaire du coup. (Que mon propos du commentaire précédent ne soit pas mal interprété, je n'ai pas dit que c'était faux, juste que c'était indépendant de ce qui est dit dans la vidéo, et aussi que c'est un prérequis pratique plus qu'une définition).
Si la réversibilité explique la non-diminution de l'entropie, le déterminisme n'impliquerait-il pas la constance de l'entropie ?
très bon travail. Cependant je trouve que le discours est parfois dur à suivre, on a l'impression d'une texte à l'écrit destiné à n'être que lu. Je soupçonne que l'audience a très majoritairement de solides bases, et que cette vidéo n'est pas vraiment de la vulgarisation (puisque c'est ce pour quoi beaucoup vous félicitent)
en deux lignes... Je dirais que La seule façon de réduire l'entropie d'un système serait d'atteindre les limites physiques dans les trois dimensions en même temps. L'information sortirait ainsi du système, la différence est que la cause serait interne. Je ne suis pas d'accord avec la non localité par contre, une onde a un devant et un derrière. Et justement dans ma théorie bidon j'y ais attribué le spin. Maxwell avait connaissance du spin?
Si l'espace des positions est pixelisé alors effectivement il y a plus d'états possibles après la transformation qu'avant, mais si l'espace des positions est continue alors il y a le même nombre de position possibles avant et après (puisqu'on peut construire une bijection entre les deux), donc discrétiser l'espace des positions c'est une hypothèse forte et c'est dommage de passer ça sous le tapis
C'est vrai, on peut faire des bijections entre deux ensembles continus mais la pixelisation, ici, représente notre ignorance qui à un moment où à un autre nous dépasse quand on va vers l'infiniment petit. C'est sûr qu'avec une connaissance infiniment précise de tous les états microscopiques, on pourrait faire disparaitre l'irréversibilité macroscopique sans avoir besoin de créer une notion statistique comme l'entropie. Le problème, c'est qu'on a pas cette capacité et que l'on est finalement obligé d'étudier statistiquement différents états macroscopiques que l'on définit mais qui, chacun, correspondent encore, en réalité, à des quantités complètement délirantes d'états microscopiques.
La bijection n'est possible que si les particules occupent un volume strictement nul, ce qui est aussi une hypothèse très forte et peu réaliste. Si les particules ont un volume non nul, la discrétisation ne me semble pas être une hypothèse si forte, pour peu que la "résolution" soit suffisante.
@@sobriquet En principe, on peut tout à fait "mathématiquement" mettre en bijection deux ensembles continus de tailles différentes sans que celles-ci doivent être nulles. Le problème, c'est que cette possibilité n'est que mathématique et ne représente en rien les limitations physiques.
@@bazounet32 C'est bien ce que je dis :D Ce n'est pas la taille de l'espace, mais la taille des particules qui doit être nulle pour que la bijection fonctionne, sans quoi leur volume change. Cela dit, avec des espaces de taille infinie, ça doit marcher aussi, mais ça n'a pas plus de sens dans ce contexte.
Bon, je vais être honnête : il faut que je revois les vidéos sur l'entropie (ce concept m'échappe toujours en partie).
Bon sang de bonsoir ! On a trouvé le Mathologer de la physique ! Et en plus il est français !
ce soir l'entropie qui m'interesse c'est celle de mon bureau ... je sais pas comment je me demerde mais dès le milieu de semaine il est bazard :)
L'image mystère, mais l'URL aide :)
static.life.com/wp-content/uploads/migrated/2014/10/the-day-einstein-died-01.jpg
Je me demandais si on inversait le temps ce que ça donnerait.
La Terre tournerait dans l'autre sens autour du soleil.
Mais au niveau microscopique, tout reviendrait à la normale assez vite. La moindre perturbation rétablirait le cours des choses. (Et des perturbations il y en aura: les désintégration Bêta sont aléatoires, aucune raison qu'elles aient lieu au même moment si on inverse le temps).
Tout dépend de l’interprétation de la mécanique quantique à laquelle on souscrit.
Certaines interprètent la mesure comme probabiliste. D’autres maintiennent la nature déterministe de l’évolution de la fonction d’onde au niveau macro :
fr.m.wikipedia.org/wiki/Interpr%C3%A9tation_de_la_m%C3%A9canique_quantique
Ma préférée: fr.m.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_d%27Everett
C'est compliqué tout ça....
Il est possible que l asymétrie soit introduite par la sélection de champs et donc tout simplement par des lois fondamentales empirique , en effet sans empirisme , pas de concept, mais ceci est mon point de vue
Ça m'a toujours paru bizarre, ce démon de Maxwell. Dans cette expérience de pensée, le système n'est pas isolé puisqu'il y a le démon en plus. Et je n'ai jamais compris pourquoi, dans sa version initiale, le démon lui-même n'était pas pris en compte. Autant j'arrive à comprendre (à peu près) les expériences de pensée d'Einstein sur les relativités restreinte et générale, autant celui-là, je ne comprends même pas quelle pertinence il puisse avoir. Bon, chuis plus matheux que physicien, ça explique peut-être.
*le système n'est pas isolé puisqu'il y a le démon en plus.* Ca depend comment on definit le systeme, on peut tres bien voir le demon dans le systeme qu'on considere pour y "rever" une violation du 2nd principe. *Et je n'ai jamais compris pourquoi, dans sa version initiale, le démon lui-même n'était pas pris en compte.* Alors ce n'est pas tant qu'on le compte pas, c'est que si on le compte on voit pas ce que ca change car on dirait de prime abord qu'il peut faire ce qu'il fait (réduire l'entropie du gaz) sans augmenter l'entropie d'autre chose. Ce qui n'est pas evident c'est que si on le compte dans le système alors ca tache d'observation doit augmenter son entropie à lui, alors que de prime abord on a pas l'impression que regarder pour decider d'ouvrir une porte ou non, modifie qq chose de manière irreversible et qui s'accumule inévitablement dans le demon, en qq sorte.
@@PasseScience Chais pas, mais ouvrir et fermer une porte, ça réclame de l'énergie, quelle que soit le type de porte. Non ?
@@j9dz2sf Alors oui et non, on peut par exemple imaginer un dispositif de porte sur ressort (ce qu'on peut faire magnétiquement si on veut se passer de ressort physique) et utiliser de l'énergie pour ouvrir la porte, en récupérer autant lorsqu'elle se ferme (et donc avoir une consommation net nulle d'énergie sur un cycle ouverture fermeture). Rien n'oblige non plus à avoir une porte physique, ça peut être un dispositif à base de champ électrique, en fait c'est un des points importants à comprendre dans l'expérience de pensée: bien qu'on l'illustre souvent avec une porte c'est en réalité symbolique, par porte on désigne en fait ici tout dispositif qui nous permettrait de trier les molécules d'une manière ou d'une autre. Le point important étant qu'une opération de trie n'est, de prime abord, associée à aucun principe qui la forcerait à dépenser de l'énergie puisqu'elle n'a pas à fournir de travail à l'objet sur lequel elle agit, le gaz, dont l'énergie n'est pas censée changer ici. Du coup, la question que pose l'expérience de pensée, c'est: étant donné qu'aucun des principes de prime abord ne semble s'opposer théoriquement à ce que ca soit possible, peut on soit 1) garantir que ca ne l'est pas (en trouvant un principe général indépendant de la réalisation du dispositif) ou peut on 2) trouver une manière de faire qui marche (un démon de maxwell qui fait ce qu'on veut). Et la réponse est 1) il y a bien un principe qui rend impossible l'existence d'un démon ideal, celui de la conservation de l'information dans un univers au lois réversibles (ce que je présente dans la vidéo).
Le simple fait de devoir agir sur la porte demande de l'énergie. Donc le système ne peut pas être fermé. Ou bien fermé avec le mécanisme d'ouverture fermeture de porte, mais comme il n'est pas détaillé, impossible de se prononcer sur la validité de l'expérience de pensée.
Je trouve donc assez faible cette idée de démon. À aucun moment je ne me suis dit que l'entropie avait globalement diminuée.
Ai-je manqué qqc ?
Je réponds point par point:
*Ou bien fermé avec le mécanisme d'ouverture fermeture de porte*
Oui, on peut simplement considérer l'ensemble. Rien de "classique" ne force un tel système à consommer de l'énergie, il pourrait par exemple utiliser une petite réserve d'énergie pour tirer une porte montee sur ressort et récupérer l'énergie en question à la fermeture (ou tout autre dispositif similaire utilisant une forme potentielle), garantissant ainsi une consommation net nulle (En tout cas pas de flux de consommation d'énergie)
*comme il n'est pas détaillé, impossible de se prononcer sur la validité de l'expérience de pensée.*
Ce n'est pas un défaut de l'expérience de pensée mais précisément sa force, ce qu'elle décrit c'est ce que le démon fait et non comment, et ca pose problème car rien de "classique" n'est fondamentalement ici interdit dans la description qualitative de ce que fait le démon (ca ne viole pas la conservation de l'énergie par exemple, ni ne semble violer quoi que ce soit de "classique"). Du coup rien ne garantit qu'il n'existe pas une manière de réaliser un tel démon (sans recourir à des arguments de physique statistiques qui, eux, peuvent évidemment résoudre le paradoxe)
*À aucun moment je ne me suis dit que l'entropie avait globalement diminué.*
L'entropie des particules diminue, pour que l'entropie globale ne diminue pas il faut que l'entropie d'autre chose augmente et d'autant ou davantage. Je me demande à quelle chose vous pensez et surtout pourquoi ca serait corrélé à la diminution d'entropie des particules pour y être systématiquement supérieur quelque soit la manière d'implémenter un tel démon (et garantir du coup de ne pas globalement avoir une entropie qui décroit) (Evidemment sans argument de physique statistique puisque c'est la solution du problème, ce que l'expérience de pensée permet de développer comme outils et arguments, et qui n'existait pas clairement au moment ou le paradoxe à été énoncé)
Bonjour,
Puisque tu traites les positions des particules de ta boite comme des informations, il faudrait utiliser les outils de l'information, et notamment l'ACP ua-cam.com/video/Z2kqh--pItQ/v-deo.html qui permet de réduire la dimensionnalité. Cette réduction de dimension est compatible avec le passage de 8x8 à 6x6 : le sous-espace est plus petit, mais la sémantique est respectée.
Hello, pas certain de comprendre l'objectif ou la these ici ? qu'est ce que l'utilisation de l'ACP va permettre d'obtenir et qui soit pertinent ici ?
@@PasseScience que la méthode de réduction de la complexité est homogène à un changement de dimensionalité...
@@fjd2547 "la méthode de reduction de la complexité" c'est a dire ? je ne sais meme pas si à la base le commentaire s'oppose à ce qui est dit à un moment dans la video ? (et si oui à quoi ?) ou confirme ce qui est dit dans la video ? (et si oui quel point ?)
@@PasseScience La "réduction" est-il un terme de ta vidéo ou pas lorsque tu passes d'une grille 8x8 à une grille de 6x6 ? Le démon de Maxwell est-il une machine à traiter l'information ou pas ? As-tu regardé les 15 premières minutes de lé pour comprendre ce que j'apporte ?
@@fjd2547 Je viens en paix (je ne comprends pas trop pourquoi en douter). Je sais ce que c'est que l'analyse par composante principale et j'ai déjà vu cette video de lé il y a longtemps donc je n'y suis pas initialement retourné, mais comme c'était "gentillement" demandé dans le commentaire précédent je viens de le faire, et je confirme que je sais ce que c'est que l'ACP et que j'ai bien déjà vu cette vidéo (et que j'y suis donc retourné pour pas grand chose). Je ne dis pas que ce n'est pas intéressant, c'est tres interessant, je dis juste que je ne vois pas le rapport, ni ne comprend pour le moment, si s'est censé s'opposer à ce que je dis ou non... et je demande juste de me le dire clairement pour économiser du temps.