La nouvelle alliance - Ilya Prigogine et Isabelle Stengers

En 1948, Erwin Schroedinger publie "What is life ?" où il partage ses vues de physicien concernant la biologie et notamment sur l'émergence de la vie.

Il y pose cette question en forme d'énigme: "Pourquoi les atomes sont-ils si petits ?". Question détournée de son objectif qui serait plutôt "Pourquoi sommes-nous si grands par rapport aux atomes ?"

Si nous n'étions pas si grands, le choc d'un seul atome pourrait modifier notre trajectoire et nous aurions un comportement chaotique... Le fait que nous soyons grands par rapport aux atomes nous confère donc un comportement dynamique équilibré, c'est à dire que nous ne modifions pas notre comportement quand un atome nous percute: comment est-ce possible ?

Il y propose également le modèle théorique du cristal apériodique et le principe d'ordre à partir de l'ordre pour expliquer l'émergence de la vie.

Pour lui (C'est en 1946), la physique ne s'est occupé que de cristaux périodiques, réguliers (et ennuyeux comme du papier peint sans raccord) tandis que la vie semble émerger de quelque chose de plus complexe, plus varié, plus sophistiqué: un cristal apériodique (qu'il compare aux fresques de Raphael).

Depuis lors, les biologistes adoptèrent le modèle du cristal pour expliquer l'émergence de structure et d'ordre avec diminution d'entropie. Et cette adoption s'avéra fructueuse, puisque c'est ce modèle qui inspira Francis Crick, co-découvreur de l'ADN.

En effet, l'ADN ressemble à s'y méprendre à la description du cristal apériodique faite par Schroedinger dans "What is life ?".

Mais le cristal est une structure statique et il faut enlever de l'énergie à un système pour provoquer une cristallisation, c'est à dire une diminution d'entropie. Or, les êtres vivants consomment de l'énergie.

Dans les années 1980, en se servant des lois du chaos, Ilya Prigogine étudie la thermodynamique du non-équilibre et montre que certains phénomènes physiques hors de l'équilibre peuvent générer une organisation spontanée de la matière au prix d'une dissipation d'énergie. (voir les Cellules de Bénard) 

Dans cet exemple, on voit que du chaos des milliards de particules en mouvement peuvent naître des structures ensemblistes régulières qu'il nomme "structures dissipatives" pour insister sur le fait que la dissipation (c'est à dire l'entropie) peut-être à l'origine de structure (C'est à dire d'ordre).
Ses travaux sur ces structures dissipatives lui vaut le prix Nobel de chimie en 1977.

Ainsi donc, du chaos et de l'augmentation d'entropie peuvent naître la structure et la régularité...

La seconde loi de la thermodynamique dit que statistiquement, un système tend à dissiper de l'énergie et à créer de l'entropie, mais Ilya Prigogine montre que dans des conditions particulières (si le système est maintenu hors d'équilibre par une contrainte externe, par exemple une différence chaud-froid), ce système peut également créer de l'ordre.

Pour la première fois, l'entropie n'est plus synonyme unique de désordre mais acquiert une valeur créatrice.

Cette découverte est le thème des deux merveilleux livres d'Ilya Prigogine et Isabelle Stengers: "La nouvelle alliance" et "Entre le temps et l'éternité" où l'on voit enfin une tentative de réconcilier les sciences humaines "molles" avec les sciences dites "dures".

Au vingtième siècle, alors que la physique classique triomphait, et que la science "dominante", déterministe et réductionniste, poursuivait le rêve de parvenir à l'explication ultime de l'univers (certains, utilisant de grands accélérateurs de particules, le poursuivent toujours...), elle découvrait en même temps ses limites: 

• Le principe d'incertitude de Heisenberg en physique quantique
• La place de l'observateur et le problème de la mesure en physique quantique
• Les théorèmes d'incomplétude de Gödel en mathématique
• L'aspect holistique de l'univers (le paradoxe EPR)
• La théorie du chaos et en météorologie (qui est plutôt une théorie mathématique, d'ailleurs, mais on mit longtemps à s'en apercevoir car Lorenz publia sa théorie dans une revue de météorologie, ne sachant trop comment classer sa découverte... un dommage collatéral du cloisonnement des disciplines...)
• La relativité du temps et des durées (encore la place de l'observateur) et l'étrange géométrie de l'espace-temps
• L'impossibilité d'expliquer l'irréversibilité à partir de lois réversibles
• L'impossibilité d'expliquer l'émergence de nouveauté à partir de lois déterministes
• La théorie du big-bang (événement qui défie les lois de la physique classique puisque d'entropie négative !!)

Il fallait repenser la physique classique dont les lois ne décrivaient que des phénomènes inertiels, niaient les phénomènes du vivant ainsi que l'évolution créatrice de l'univers (1).

A partir de la théorie du chaos, Ilya Prigogine esquisse une solution nouvelle ou l'entropie et les contraintes imposées par un système sur un autre pourraient être génératrices d'un ordre nouveau par une amplification imprévisible (régime chaotique) des petites fluctuations locale qui l'habitent.
Une instabilité locale, entretenue et amplifiée par un apport d'énergie externe peut ainsi générer des structures qui réagissent ensuite comme un tout et non plus comme des particules isolées.

Le modèle pour expliquer la molécule d'ADN et la vie ne serait plus le cristal mais le cyclone ou le tourbillon de fumée.

(1) "L'évolution créatrice" est le titre d'un livre du philosophe Henri Bergson