À ce stade, le lecteur peut se demander pourquoi j’ai consacré trois articles à parler de thermodynamique sur un site politique. C’est que les lois de la thermodynamique ne s’appliquent pas seulement aux gaz mais à tous les phénomènes physiques y compris —comme nous allons le voir— à la vie, c’est-à-dire à nous-mêmes. Peut-être le lecteur a-t’il déjà remarqué que les deux concepts clés de la thermodynamique, <i>énergie</i> et <i>information</i> sont à la base même des révolutions que traverse l’humanité. Après la révolution industrielle liée à l’utilisation de <i>l’énergie</i>, l’humanité est en train de traverser une nouvelle révolution liée à l’utilisation de <i>l’information</i>.

Il fallait-il sans doute s’y attendre. La révolution néolithique n’a-t’elle pas été elle aussi suivie d’une révolution de l’information avec l’invention de l’écriture et de la monnaie? C’est en effet le besoin de comptabiliser les échanges commerciaux qui a donné naissance à ces inventions. La monnaie elle-même peut être considérée comme une mesure d’entropie ou plutôt de son opposé appelé <i>néguentropie</i> (ou entropie négative). Le rôle de la monnaie est de maintenir la <i>réversibilité</i> des échanges. Tout ce qui se dégrade, perd de la valeur monétaire (son entropie augmente). Inversement une chose précieuse est généralement une chose rare donc de faible entropie. C’est ainsi que le prix du pétrole augmente lorsque la probabilité d’en trouver diminue (1).

Nous assistons actuellement à une frénésie d’échanges d’information à laquelle vous participez vous-même en lisant ce blog. Chaque jour, une quantité croissante d’information (la monnaie en est un cas particulier) traverse le globe à la vitesse de la lumière. Suivant toujours la loi de Moore <a href= »http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Moore »>(2)</a>, la capacité d’enregistrement des mémoires électroniques double tous les deux ans. Pourquoi cette frénésie? Elle est d’autant plus surprenante que tout accroissement de l’information correspond à une diminution d’entropie ce qui parait contraire au second principe de la thermodynamique. Nous allons voir que, loin d’être contraire au second principe, cette frénésie y est directement apparentée.

Il nous faut d’abord remarquer que le second principe n’interdit à l’entropie de diminuer que dans un système <i>isolé</i> c’est-à-dire sans apport d’énergie. Si vous mettez des glaçons et de l’eau chaude dans une bouteille Thermos, vous obtenez de l’eau froide. C’est une transformation irréversible durant laquelle l’entropie augmente. Si vous y mettez de l’eau froide vous ne verrez jamais apparaître des glaçons et de l’eau chaude. L’entropie ne pourra pas diminuer. Par contre, si vous mettez de l’eau froide dans votre réfrigérateur et que <i>vous le branchez sur une prise électrique</i>, vous verrez apparaître des glaçons à l’intérieur et un dégagement de chaleur à l’extérieur (en général par derrière). L’entropie a diminué provisoirement grâce à un apport <i>extérieur</i> d’énergie électrique. Ce n’est que provisoire car la chaleur produite derrière votre réfrigérateur va se dissiper dans l’atmosphère et vos glaçons vont fondre dans votre boisson achevant de dissiper toute l’énergie électrique que vous avez consommée. Au total, l’entropie aura définitivement augmenté.

Il nous reste maintenant à comprendre pourquoi nous fabriquons tant de réfrigérateurs et autres machines thermiques. Une réponse étonnante est que c’est la conséquence d’un principe encore plus général que le second principe, appelé principe de production maximale d’entropie (Maximum Entropy Production ou MEP) <a href= »http://www.entropylaw.com/entropyproduction.html »>(3)</a>. Ce principe n’a été établi qu’assez récemment, plus d’un siècle après Boltzmann, grâce à l’étude des systèmes thermodynamiques hors équilibre. Il stipule que l’univers évolue de façon à <i>maximiser son taux de production d’entropie </i>(4). Nous commençons seulement à en réaliser l’étendue des conséquences. Il explique en particulier la vie, donc nous-mêmes et par exemple le fait que, grâce à l’invention du réfrigérateur, nous consommons davantage d’électricité donc <i>nous dissipons davantage d’énergie ou nous produisons davantage d’entropie</i> que nous ne le faisions autrefois.

Après les travaux de Boltzmann, l’entropie a d’abord été considérée comme une mesure du désordre. Si on met en vrac des pions blancs et des pions noirs dans une même boîte on dit qu’ils sont en désordre. Si on les sépare dans deux boites différentes on dit qu’on met de l’ordre. Il en est de même pour les molécules. Si on mélange deux gaz différents, l’opération est irréversible et l’entropie augmente. Cette augmentation d’entropie correspond bien au passage d’un état ordonné vers un état désordonné. Notons que la notion d’ordre est liée à celle d’information. Vous pouvez soit ranger vos outils en mettant de l’ordre soit les laisser en désordre et <i>mémoriser l’information </i>sur leur emplacement. Si vous perdez cette information l’entropie augmentera et il vous faudra dépenser de l’énergie pour les retrouver.

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<tr align= »center »>
<td width= »225″>
<img src= »ordre.jpg » alt= »ordre »/>
</td>
<td width= »225″>
<img src= »desordre.jpg » alt= »ordre » />
</td>
</tr>
<tr align= »center »>
<td width= »225″>
Ordre = entropie faible
</td>
<td width= »225″>
Désordre = entropie élevée
</td>
</tr>
</table>
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La thermodynamique classique de Clausius et de Boltzmann explique très bien le comportement des systèmes à l’équilibre (qui n’évoluent pas) ou très proches de l’équilibre (qui évoluent lentement de façon quasi-réversible). Dans ce cas on observe toujours une tendance vers le désordre. Lorsque deux pièces mécaniques frottent l’une contre l’autre, le mouvement mécanique ordonné des molécules se transforme en un mouvement désordonné qui se manifeste par une élévation de la température. Malheureusement, la thermodynamique classique n’explique pas que lorsqu’on crée un déséquilibre important dans un fluide, il peut y avoir apparition spontannée de mouvements <i>ordonnés</i>.

Les exemples classiques en sont le mouvement convectif de l’eau dans une casserole que l’on met sur le feu, l’apparition de tourbillons dans le sillage d’une voiture, la houle sur l’océan, les cyclones dans l’atmosphère, etc… La thermodynamique classique s’applique mal à ces systèmes car ce ne sont pas des systèmes isolés. Ce sont des systèmes dits ouverts qui sont traversés par des flux importants d’énergie. Le second principe ne s’applique alors qu’à l’entropie totale de l’univers considéré comme système isolé. Cette entropie est la somme de l’entropie du système et de celle du milieu extérieur. De tels systèmes peuvent exister parce que la diminution d’entropie interne au système liée à la création d’ordre est largement compensée par la forte augmentation d’entropie de son environnement. Ces phénomènes ne sont donc pas en contradiction avec le second principe, mais la thermodynamique classique ne les prévoit pas.

 
Dans nos prochains articles nous verrons comment le principe de production maximale d’entropie explique l’apparition spontannée d’ordre, y compris l’apparition de la vie, et pourquoi l’évolution nous pousse à consommer toujours davantage d’énergie.

(1) Sur la monnaie en tant que mesure d’entropie voir:
Valery Chalidze, Entropy Demystified, Potential Order, Life and Money (Universal Publishers, 2000).
Nicholas Georgescu-Roegen, The Entropy Law and the Economic Process (iUniverse, 1999).

(2) Voir: http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Moore

(3) Voir: http://www.entropylaw.com/entropyproduction.html

(4) Le principe de production maximale d’entropie est en fait un théorème de mécanique statistique: Dewar, R.C., Maximum entropy production and the fluctuation theorem, J. Phys. A: Math. Gen. 38 (2005) L371-L381.

Au cours du 19ème siècle, il apparaît de plus en plus clairement qu’un gaz est formé de particules très petites appelées molécules et que ces molécules sont constamment en mouvement. La chaleur est donc bien une forme d’énergie mécanique. C’est l’énergie cinétique des molécules en mouvement. Celles-ci forment un système mécanique complexe dont on ne peut étudier l’évolution que statistiquement. C’est ce que fait l’écossais James Clerk Maxwell suivi en cela par l’autrichien Ludwig Boltzmann. La température devient une grandeur statistique. C’est une mesure de l’énergie cinétique moyenne des molécules. Ces deux quantités sont proportionnelles. Le coefficient de proportionnalité s’appelle maintenant la constante de Boltzmann. C’est Boltzmann qui découvre la nature statistique de l’entropie.
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<img src= »Boltzmann.jpg » alt= »Ludwig Boltzmann » width= »230″ />
</td>
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Ludwig Boltzmann.
</td>
</tr>
</table>
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Reprenons l’exemple précédent du gaz qui se détend irréversiblement à travers un piston qui fuit. Ce gaz est formé de molécules qui obéissent aux lois de la mécanique établies par Newton. Or, ces lois sont réversibles. Boltzmann réalise que si, à un moment donné, on inverse la vitesse de ces molécules, alors chacune d’elles va effectuer le parcours en sens inverse et le gaz va revenir à son état initial, c’est-à-dire que son entropie va diminuer. Ce phénomène n’est donc pas impossible. Il est seulement hautement improbable qu’il se produise naturellement. C’est d’autant plus improbable que les molécules d’un gaz sont plus nombreuses. Dans un gaz qui ne contiendrait que 3 ou 4 molécules, il ne serait pas impossible de les retrouver occasionnellement, au hasard de leur mouvement, toutes du même coté du piston. Dans un gaz qui contient des milliers de milliards de milliards de molécule, c’est tout simplement statistiquement impossible. On sait maintenant manipuler des ensembles de quelques molécules. On observe effectivement des fluctuations aléatoires d’entropie. Celle-ci peut donc occasionnellement diminuer mais en valeur moyenne elle ne diminue pas<a href= » http://www.aip.org/pt/vol-58/iss-7/p43.html »>(1)</a>.

Il faut donc distinguer l’état microscopique d’un gaz (défini par la position et la vitesse de chacune de ces molécules) de son état macroscopique (défini par des grandeurs statistiques comme la pression et la température). Lorsqu’on supprime des contraintes (en créant par exemple une fuite dans le piston), l’état microscopique d’un système va évoluer réversiblement en accord avec les lois de Newton, mais son état macroscopique va évoluer irréversiblement d’un état peu probable vers un état statistiquement plus probable. Dans un système formé d’un très grand nombre de molécules, c’est toujours l’état le plus probable qui est observé (même nombre de molécules de chaque coté du piston). L’incertitude devient une certitude. L’état statistiquement le plus probable étant celui d’entropie maximale, l’entropie apparaît comme une mesure de cette probabilité.

Ainsi l’irréversibilité provient de notre impossibilité de connaître et de contrôler le mouvement de chacune des molécules. Nous verrons que l’entropie est aussi une mesure ce manque d’information, c’est-à-dire de notre ignorance. On peut imaginer que si l’on connaissait avec suffisamment de précision la position et la vitesse de chacune des molécules de l’air qui nous entoure, alors on pourrait prédire le temps qu’il va faire (et reconstituer le temps qu’il a fait) pendant des années. Mais nous ne connaissons que la pression, la température, et la vitesse du vent en certains points du globe. Cela limite nos prévisions à quelques jours. La moindre erreur s’amplifie et rend toute prévision illusoire. C’est l’image symbolique du battement d’aile d’un papillon qui peut être à l’origine d’un cyclone. Vu l’immensité du nombre de molécules l’évolution qu’on observe, est toujours l’évolution macroscopiquement la plus probable, c’est-à-dire celle qui maximise l’entropie. C’est aussi celle qui minimise notre possibilité de prévoir l’avenir. Quand l’entropie augmente, le passé s’estompe et l’avenir devient imprévisible.

Le déterminisme du XIXème siècle était fondé sur l’idée qu’on pouvait théoriquement connaître avec une précision infinie la position et la vitesse de toutes les particules de l’univers et donc prévoir entièrement son évolution future. La mécanique quantique a définitivement éliminé cette possibilité en établissant la relation d’incertitude de Heisenberg qui dit que toute amélioration de la précision sur la position d’une molécule se traduit par une dégradation de la précision sur sa vitesse et vice-versa. L’information que l’on peut avoir sera donc toujours limitée par la mécanique quantique. Notre degré d’ignorance est maintenant parfaitement établi. On peut mesurer l’entropie de façon absolue. C’est la fin du déterminisme et le rétablissement du libre arbitre. Contrairement à ce que pensait Einstein, Dieu joue effectivement aux dés: le hasard est inscrit dans les lois de la nature.

L’américain Claude Shannon fut le premier à relier la notion d’entropie à celle d’information. Il le fit pendant la dernière guerre mondiale alors qu’il travaillait aux laboratoires Bell sur les moyens de communication. Il cherchait alors à établir une théorie mathématique de l’information, notion qui paraissait jusque là subjective. Il remarqua que l’information dépend de notre connaissance à priori. Un événement certain n’apporte aucune information. L’information dépend donc de la probabilité d’un événement. Plus celui-ci est improbable plus l’information qu’il apporte est élevée.

Le jeu du portrait illustre parfaitement la théorie de Shannon. Ce jeu consiste à deviner le nom d’une personne ou d’un objet à partir de réponses par oui ou par non. Celui qui pose le plus petit nombre de questions à gagné. La stratégie consiste à maximiser l’information contenue dans la réponse. Une réponse prévisible n’apportant pas d’information, il faut donc poser des questions telles que la réponse soit la plus imprévisible possible. Pour cela, il faut que les deux réponses possibles (oui ou non) aient la même probabilité 1/2. On obtient alors le maximum d’information que peut apporter une variable binaire, c’est-à-dire une variable qui ne peut prendre que deux valeurs (oui ou non, 0 ou 1).

La quantité d’information apportée par une telle variable binaire est prise par Shannon comme unité de mesure de l’information. Il lui donne le nom de bit, contraction de l’anglais “binary unit”. Son expression mathématique de la quantité d’information est (au signe près) en tout point semblable à l’expression de Boltzmann pour l’entropie. L’entropie est donc effectivement une information au sens de Shannon. C’est l’information que l’on perd dans une transformation irréversible (quand l’information diminue l’entropie augmente). La théorie de Shannon est à la base de toutes les nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC), notamment les méthodes de compression de l’information.

Ainsi le monde est à la fois prévisible et imprévisible. Il est prévisible en ce sens qu’il obéit à des lois strictes, immuables et parfaitement identifiables. Les mêmes causes produisent toujours le même effet. Mais il est en même temps imprévisible parce que notre connaissance du monde est fondamentalement limitée et que la moindre incertitude sur cette connaissance rend caduque toute prévision à long terme. L’avenir réserve toujours des surprises.

(1) voir (en anglais): http://www.aip.org/pt/vol-58/iss-7/p43.html

Pour un astrophysicien, observer l’univers et essayer d’en élucider les mystères, c’est un peu être dans la situation du spectateur qui arrive au milieu d’un film et qui essaye d’en comprendre le scénario. Que s’est-il passé avant? Que va-t’il se passer ensuite? Sans vraiment s’en rendre compte, Carnot avait mis le doigt sur deux clés essentielles à la compréhension du monde: la conservation de l’énergie et l’irréversibilité de son évolution. Ces concepts abstraits, difficiles à saisir, s’avèrent de nos jours essentiels à la compréhension non seulement du monde physique dans lequel nous vivons, mais aussi de la vie elle-même, de notre société et même de notre économie. Cela vaut donc la peine de nous y attarder.

La première de ces clés est la <i>conservation de l’énergie</i>. Dans un univers où les étoiles naissent et meurent, où les galaxies se forment, tourbillonnent et disparaissent dans des trous noirs, la seule chose immuable c’est l’énergie. Elle est le fil conducteur qui permet de suivre et de comprendre tous ces changements d’apparence.

À l’époque de Carnot, on savait déjà que l’énergie dite <i>potentielle</i> de gravitation, celle de l’eau en attente dans les barrages, peut se transformer en énergie dite <i>cinétique</i>, celle du mouvement de l’eau qui fait tourner les turbines hydroélectriques. Cela fait partie des lois de la mécanique découvertes par Newton. Elles s’appliquent particulièrement bien au vide interstellaire de la mécanique céleste.

En l’absence de frottement mécanique, la terre peut tourner indéfiniment autour du soleil sans perte d’énergie. Une comète qui se rapproche du soleil voit sa vitesse, donc son énergie cinétique, augmenter alors qu’elle perd de l’énergie potentielle. Après avoir contourné le soleil, l’énergie cinétique qu’elle a ainsi acquise se transforme de nouveau intégralement en énergie potentielle lorsqu’elle repart au loin tout en perdant de la vitesse.

Sur terre, ces lois semblaient mises en défaut. Le balancier d’une vieille horloge même bien huilée finit toujours par s’arrêter sans apport extérieur d’énergie. Il faut remonter les poids ou le ressort pour entretenir le mouvement. On savait que cette perte d’énergie était due aux frottements mécanique et que ceux-ci produisent de la chaleur. Carnot lui-même avait compris —et Joule l’a confirmé ensuite— que la chaleur produite est directement proportionnelle à l’énergie mécanique perdue. L’énergie avait donc simplement changé de forme.

La seconde clé permettant de comprendre l’évolution du monde est <i>l’irréversibilité</i>. Elle indique le sens de cette évolution. En l’absence de frottements mécaniques ou autres phénomènes dits dissipatifs c’est-à-dire producteurs de chaleur, les lois de la mécanique établies par Newton sont parfaitement réversibles. Selon ces lois, si à un moment donné on inverse la vitesse de tous les points matériels d’un système en mouvement, alors le système repasse exactement par tous ses états antérieurs comme dans un film que l’on déroule à l’envers. Cela veut dire qu’on peut prévoir entièrement l’évolution d’un système à partir de la position et de la vitesse de chacune de ses parties observées à un moment donné. Arrivé au milieu du film on peut reconstituer tout ce qui s’est passé avant et prévoir aussi tout ce qui va se passer après. C’est le déterminisme universel du XIXème siècle. C’est aussi la négation du libre arbitre.

Avant Carnot les frottements mécaniques étaient considérés comme des phénomènes parasites impurs camouflant les lois pures sous-jacentes. Carnot remarque que la production de chaleur par frottements mécaniques est un phénomène irréversible. Le balancier d’une horloge s’arrête lorsque toute l’énergie mécanique a été transformée en chaleur. La transformation inverse est impossible: on ne peut pas remettre en marche le balancier en chauffant l’horloge. Carnot comprend l’importance de cette observation. La plupart des phénomènes naturels sont irréversibles: les incendies, tempêtes, ras de marées, tremblements de terre, etc… ont des conséquences irréversibles. Nous mêmes, nous naissons, nous vieillissons et nous mourons de façon irréversible. C’est donc un phénomène fondamental mais il semble contredire la mécanique de Newton.

À la suite de Carnot, l’allemand Rudolf Clausius montre que l’on peut mesurer quantitativement la dégradation de l’énergie dans une transformation irréversible. Il définit une quantité qu’il baptise <i>entropie</i> mais dont la nature reste mystérieuse. Si on suit l’évolution d’une certaine quantité d’énergie, alors l’entropie associée à cette énergie ne peut qu’augmenter ou rester constante. Si l’évolution est réversible, l’entropie reste constante. Si l’évolution est irréversible l’entropie augmente. Il est à noter que, telle que Clausius l’a définie, l’entropie ne peut être mesurée de façon absolue. Tout ce qu’on peut mesurer c’est sa variation.

Un exemple très simple est la détente d’un gaz comprimé par un piston dans un cylindre. Lorsque le gaz se détend, il pousse le piston produisant ainsi du travail mécanique. Si le cylindre est isolé thermiquement, le gaz se refroidit. On a effectivement converti de la chaleur en travail mécanique. Cette détente est réversible car on peut rendre au gaz l’énergie ainsi fournie en le comprimant de nouveau, ce qui l’échauffe (1). Dans cette transformation réversible, l’entropie reste constante. Par contre s’il y a une fuite de gaz à travers le piston, le gaz va se détendre irréversiblement sans fournir de travail mécanique. Sa température reste la même ainsi que son contenu en énergie, mais cette dernière s’est dégradée. Le gaz ne peut plus fournir d’énergie mécanique. Son entropie a augmenté.

La détente d’un gaz peut être réversible (piston) ou irréversible (fuite).

Dans notre prochain article nous verrons comment Boltzmann a réussi à concilier cette irréversibilité thermodynamique avec la réversibilité des lois de la mécanique de Newton.

(1) On constate cet échauffement chaque fois qu’on gonfle un pneu

L’homme préhistorique ne pouvait compter que sur ses muscles. Devenu agriculteur, il doit retourner la terre, faucher le blé et le battre pour en extraire les graines, puis écraser les graines pour en faire de la farine. Tout cela à la sueur de son front. Après avoir réussi à domestiquer des animaux, il parvient à en utiliser certains pour tirer une charrue ou faire tourner une meule. Il réussit ensuite à utiliser l’énergie motrice d’un courant d’eau (moulin à eau) ou d’air (moulin à vent). Ce n’est qu’à la fin du 17ème siècle qu’il réussit à utiliser le feu. En 1690, Denis Papin construit la première machine à vapeur (1). En 1769 James Watt dépose le brevet de la première machine à vapeur utilisable industriellement (2). Ces développements conduisent à une réflexion théorique. Si la chaleur peut produire de l’énergie mécanique, l’inverse est encore plus facile. Par frottement, l’énergie mécanique produit de la chaleur. En 1842, le physicien anglais James Prescott Joule démontre l’équivalence des deux formes d’énergie. En son honneur, l’énergie est de nos jours mesurée en “joules” (3). Pour élever de 1 degré la température de 1 gramme d’eau, c’est-à-dire produire une calorie, il faut dépenser une énergie mécanique de 4,18 joules. Joule étudie aussi la dissipation de l’énergie électrique en chaleur, appelée de nos jours “effet Joule”. La puissance d’un radiateur électrique est maintenant mesurée en watts, c’est-à-dire en joules/seconde. Le feu est une réaction chimique vive d’oxydation par l’oxygène de l’air. Le feu convertit donc de l’énergie chimique en chaleur. En 1800, Volta venait de fabriquer la première pile capable de convertir directement l’énergie chimique en électricité. On pouvait donc passer d’une forme d’énergie à une autre. La lumière elle-même ou tout rayonnement électromagnétique produit, lorsqu’il est absorbé, un échauffement et propage donc de l’énergie. Il a fallu attendre Einstein et sa fameuse relation E=mc2 pour s’apercevoir que toute matière est de l’énergie. Ainsi matière et rayonnement, c’est-à-dire tout l’univers est énergie. Si tout est énergie, alors pourquoi la crise du pétrole est-elle un problème? Ce ne sont pas en effet les sources d’énergie qui manquent, mais les sources d’énergie facile à convertir en énergie mécanique. L’homme a d’abord utilisé de l’énergie déjà présente sous forme mécanique. C’est le cas de l’énergie du vent ou des chutes d’eau. Si la conversion d’énergie mécanique en chaleur est aisée, partir de la chaleur pour obtenir de l’énergie mécanique est bien plus difficile. Au 19ème siècle on s’interroge sur la cause de cette difficulté et sur le meilleur moyen de la surmonter. En 1824, un polytechnicien de 28 ans, Nicolas Léonard Sadi Carnot apporte le premier une réponse à ce problème en publiant une brochure d’une centaine de pages intitulée “sur la puissance motrice du feu” (4). Cet ouvrage fondamental établissait les bases théoriques d’une nouvelle science, la thermodynamique (5). Carnot part du fait que la production de chaleur par frottement mécanique est un phénomène irréversible. Pour effectuer la transformation inverse, c’est-à-dire transformer de la chaleur en énergie mécanique il faut utiliser des transformations réversibles. Ceci n’est possible que si l’on dispose de deux sources de chaleur à des températures différentes. Il faut extraire de la chaleur d’une source chaude (pour produire de la vapeur). Mais il faut aussi obligatoirement en rendre une partie à une source froide (pour la condenser). On ne peut donc convertir qu’une partie seulement seulement de la chaleur en travail. Cette partie est d’autant plus grande que la différence de température entre les deux sources est plus élevée. Ainsi, le rendement de la transformation, appelé depuis le rendement de Carnot, est toujours inférieur à l’unité. Il ne dépend pas du fluide utilisé mais seulement de la température des sources. Il est proportionnel à la différence entre leur deux températures. Carnot montrait ainsi que la chaleur est une forme dégradée d’énergie. S’il est possible d’en récupérer une partie grâce à des différences de température, on sait que les températures tendent généralement à s’uniformiser rendant peu à peu l’énergie thermique définitivement irrécupérable. D’une façon générale, l’énergie se conserve mais se dégrade. Lorsqu’on parle couramment de “consommation d’énergie”, en fait on ne la consomme pas, on la dégrade irréversiblement sous forme de chaleur. Rien ne se perd, rien ne se crée mais tout évolue inexorablement. Je reviendrai plus en détail sur ce sujet.

Nicolas Léonard Sadi Carnot à 17 ans en habit de polytechnicien

On peut classer les différentes formes d’énergie selon la nature des forces mises en jeu: forces de gravité, forces électromagnétiques et forces nucléaires. Il est important de distinguer la source d’origine des formes utilisées ensuite pour le stockage et le transport. On peut obtenir sur terre un peu d’énergie d’origine gravitationnelle grâce au mouvement des marées. Cette énergie est prise essentiellement sur le système terre-lune avec pour effet de ralentir insensiblement la lune sur son orbite. Pour le reste, l’énergie sous forme gravitationnelle est principalement utilisée comme stockage dans les barrages. La source de presque toute l’énergie utilisée sur terre est d’origine électromagnétique. C’est le rayonnement solaire. On peut le convertir directement en électricité grâce à l’effet photoélectrique. La nature l’utilise depuis longtemps dans la photosynthèse. Sans lui nous n’aurions pas d’oxygène pour respirer, ni d’aliments pour nous nourrir. C’est l’énergie solaire qui agite l’atmosphère et pompe l’eau qui alimente nos rivières. Elle fait tourner nos moulins et alimente nos barrages. C’est elle qui fait pousser les arbres et nous fournit le bois pour nous chauffer l’hiver. C’est elle que la vie a lentement emmagasinée pendant des millions d’années sous forme d’énergie fossile. Le pétrole en est sans doute la forme la plus précieuse. Deux siècles auront suffi à l’homme pour l’épuiser. On peut enfin extraire de l’énergie de la matière soit par fission soit par fusion nucléaire. La fission utilise la radioactivité naturelle. La façon la plus bénigne de le faire est d’utiliser la chaleur qu’elle dégage dans la terre, c’est-à-dire l’énergie géothermique. La consommation mondiale d’énergie géothermique représente 0,18% de l’énergie consommée sous forme de pétrole. Une façon plus radicale est d’extraire de la terre ses éléments radioactifs (essentiellement l’uranium) et de les concentrer. Lorsque la concentration est suffisante on obtient une réaction en chaine comme celle de la première bombe atomique. Si l’on maitrise la réaction, on obtient un dégagement de chaleur important tel que celui produit dans une centrale nucléaire. La chaleur est alors convertie en électricité, un fleuve comme le Rhône servant de source froide. En France, 80% de l’électricité est d’origine nucléaire. A ce rythme, les réserves d’uranium sont estimées durer de l’ordre d’un siècle. L’exemple de Tchernobyl entre autres montre que ce n’est pas sans danger. Il y a aussi production de déchets radioactifs dont on ne sait toujours pas se débarasser de façon entièrement satisfaisante. La fusion nucléaire consiste à fusionner deux noyaux d’hydrogène (plutôt sous forme d’isotopes: deutérium, tritium) pour obtenir un noyau d’hélium. C’est ainsi que fonctionne une bombe à hydrogène. C’est aussi de cette façon que le soleil produit son énergie. Il le fait grâce à la gravité qui confine la matière sous des pressions (150 milliards d’atmosphère) et des températures (14 millions de degrés) énormes. À l’échelle de la terre, la gravité n’est plus utilisable. Il faut trouver une autre forme de confinement. Aucun matériau ne résiste. Toutes les méthodes essayées jusqu’ici consomment plus d’énergie que la fusion n’en produit. L’homme ne se décourage pas pour autant. Il est présomptueux et veut prouver qu’il est capable de rivaliser avec le soleil (6). Y arrivera-t’il? et à quel prix? (1) http://www.ledenispapin.com/denispapin_inventeurdelamachineavapeur.htm (2) http://visite.artsetmetiers.free.fr/watt.html (3) Le joule est le travail effectué par une force de 1 newton qui déplace son point d’application de 1 mètre. Le newton est la force capable de communiquer une accélération de 1 mètre/sec2 à une masse de 1 kg (force exercée par un poids d’environ 102 g.) (4) Ce livre historique, régulièrement réédité, est toujours disponible en librairie. (5) http://www.carnot.org/Francais/nicolas%20leonard%20sadi%20carnot.htm (6) http://www.lps.ens.fr/~balibar/ITER.pdf

Père de la recherche spatiale française, Jacques Blamont a guidé mes premiers pas de chercheur de 1960 à 1964. Dans son dernier livre intitulé “Introduction au siècle des menaces” (1) il brosse un tableau extrêmement pessimiste du 21ème siècle. Je donne ici mon propre point de vue. Dès les années 60, suite au “baby-boom” de l’après guerre, un certain nombre de responsables se sont de nouveau inquiétés de l’expansion démographique de l’humanité, notamment au fameux Club de Rome (2). Fondées sur les connaissances de l’époque, les prédictions du Club de Rome se sont avérées pessimistes. La découverte de nouveaux gisements pétrolifères a permis à l’humanité de maintenir sa croissance. Depuis 1960 la production mondiale de céréales a doublé suivant de près l’augmentation de la population. Bien que cette production soit théoriquement suffisante pour nourrir toute l’humanité, elle est très inégalement répartie. C’est pourquoi 815 millions d’individus souffrent toujours de la faim dans le monde, mais ce chiffre diminue en moyenne de 6 millions par an (3). Tout cela donne l’impression que la croissance peut continuer indéfiniment notamment grâce aux nouvelles biotechnologies (4). Ce n’est bien sûr qu’une illusion. Les prévisions du Club de Rome reposaient sur les réserves de pétrole connues à la fin des années 60. Ces réserves ont doublé depuis mais on en découvre de moins en moins, il devient plus difficile à extraire, et surtout on en consomme de plus en plus. Des pays comme la Chine et l’Inde veulent à juste titre atteindre le niveau de vie des pays plus avancés. Il est clair qu’un jour ou l’autre la production ne pourra plus suivre la demande. L’augmentation actuelle du prix du pétrole semble indiquer que c’est peut-être déjà le cas. Les pessimistes soulignent que la production par habitant de cette planète a déjà commencé à décroître (5). Tous les experts s’accordent pour dire que, en valeur absolue, la production passera par maximum d’ici 2025 ou 2030 (6). Un observateur réputé indépendant comme Jean Laherrere estime que ce maximum sera atteint dès 2015 (7). Après quoi ce sera la crise. Pour les économistes, il suffit d’injecter des capitaux pour reculer la fin du pétrole. Ils semblent oublier que ces capitaux serviront à financer la dépense d’énergie nécessaire pour extraire davantage de pétrole. Tôt ou tard, on dépensera plus d’énergie qu’on n’en extrait. La fin du pétrole est donc inéluctable et sans doute pour bientôt. Voilà la véritable menace du 21ème siècle (8). Lorsqu’on en parle autour de soi, la première réaction est: “on trouvera bien autre chose”. Deux siècles d’abondance énergétique semblent avoir créé une foi inébranlable dans le progrès au point qu’on oublie que le progrès et la croissance proviennent de l’abondance énergétique. Sans pétrole, on ne pourra pas développer l’utilisation d’autres formes d’énergie: pour fabriquer un simple panneau solaire, il faut dépenser à l’avance 5 ans de sa production en énergie (9). Plus grave encore, les simulations du Club de Rome (qui restent parfaitement valides) montrent que même si nos ressources en pétrole étaient inépuisables, le problème majeur serait alors la pollution et le réchauffement de la planète, ce que nous commençons à constater effectivement (10). Les optimistes diront que si l’on parvenait à remplacer le pétrole par des sources d’énergies non polluantes alors un développement durable deviendrait possible. Ce cas aussi a été étudié par le Club de Rome. Le problème majeur deviendrait alors l’insuffisance des surfaces de terres cultivables. En fait, les partisans de la croissance oublient tout simplement qu’il n’est pas possible de maintenir indéfiniment une croissance exponentielle sur une planète de dimension finie. Richard Dawkins nous le rappelle de façon si humoristique que je ne résiste pas à traduire ici son texte: < < …, la population actuelle de l’Amérique latine est d’environ 300 millions d’individus dont beaucoup sont déjà mal nourris. Si la population continue à croître au rythme actuel, en moins de 500 ans on atteindra le stade où, entassés debout les uns contre les autres, ils couvriront d’un tapis humain tout le continent. Cela est vrai, même s’ils sont très maigres, une hypothèse qui n’est pas irréaliste. D’ici mille ans, ils se tiendront debout les uns sur les autres sur une épaisseur de plus d’un millier d’individus. D’ici deux mille ans la montagne humaine se propageant vers l’extérieur à la vitesse de la lumière aura atteint les limites connues de l’univers. >> (11). Bien sûr nous n’en arriverons pas là. L’épuisement des ressources naturelles conduira bien avant à un arrêt de la croissance et cela commencera avec la fin du pétrole. Comme nous l’avons vu, cette situation n’est pas nouvelle dans l’histoire de l’humanité. Nous l’avons décrite dans le cas particulier de l’île de Mangareva (article 1) mais nous avons vu qu’il y a beaucoup d’autres exemples. De fait, les archéologues sont de plus en plus convaincus que l’expansion démographique de l’humanité n’a pas été régulière. Elle est plutôt faite d’une suite d’expansions locales rapides suivies de régressions liées à l’épuisement des ressources naturelles (12). Ce qui est nouveau c’est que cela se produit maintenant à l’échelle de la planète toute entière. Jusqu’à nos jours le remède contre la famine était l’émigration dans un pays plus riche et moins peuplé. Bientôt ce ne sera plus possible. Il est grand temps de prendre notre destin en main. Je terminerai en citant un passage écrit par un astronome (Fred Hoyle) que je traduis ainsi: < < Il a souvent été dit que, si l’espèce humaine échoue sur terre, une autre espèce la remplacera. En ce qui concerne le développement de l’intelligence, c’est faux. Nous avons ou nous aurons bientôt épuisé tout ce qui sur cette planète est physiquement nécessaire pour cela. Sans charbon, sans pétrole, sans minerai de qualité, aucune espèce, aussi compétente soit-elle, ne pourra plus à partir de conditions primitives accéder à une technologie avancée. L’occasion est unique. Si nous échouons, c’est un échec pour l’intelligence dans ce système planétaire. Il en est de même pour les autres systèmes planétaires. Pour chacun d’eux il y aura une occasion et une seule>>(13).

Après le pétrole

(1) Jacques Blamont, Introduction au siècle des menaces (Odile Jacob, 2004) (2) Sur le Club de Rome, voir le texte de Jean-Marc Jancovici à http://www.manicore.com/documentation/club_rome.html (3) http://terresacree.org/faim.htm (4) http://www.cgfi.org/materials/speeches/yield_ag.htm (5) http://www.dieoff.org/synopsis.htm (6) Voir par exemple: Alternatives économiques, no. 241 (novembre 2005) et no 66 (hors série). (7) http://www.oilcrisis.com/laherrere/nice.pdf (8) Jean-Luc Wingert, La vie après le pétrole. Voir aussi: http://www.oleocene.org/index.php?page=accueil&section=introduction (9) D’après Jean-Marc Jancovici à http://www.manicore.com/documentation/solaire.html (10) http://rechauffementclimatique.blogspirit.com/archive/2005/12/12/ca-roule.html (11) Richard Dawkins, the selfish gene (Oxford University Press, 1976), p. 111. Aussi surprenant que cela paraisse les chiffres donnés par Dawkins sont parfaitement exacts. Ils montrent bien les propriétés d’une croissance exponentielle. (12) Stephen Shennan, Genes, Memes and Human History (Thames & Hudson, 2002) p. 173. (13) Fred Hoyle, Of Men and Galaxies (1964), réédité en mai 2005 par Prometheus Books).

La révolution industrielle (1, 2, 3) est due à la découverte et à l’exploitation par l’homme des énergies dites “fossiles (4)” (charbon, pétrole, gaz). Partie d’Angleterre au 18ème siècle, cette révolution continue à s’étendre de nos jours sur toute la planète et à bouleverser nos modes de vie.

Alors que la révolution néolithique (article précédent) était apparue de façon indépendante dans divers centres étalés dans l’espace (sur toute la planète) et dans le temps (sur plusieurs millénaires), la révolution industrielle s’est propagée à partir d’un seul centre et s’est répandue en quelques siècles seulement. C’est donc une révolution beaucoup plus rapide et à bien plus grande échelle. Il n’est donc pas étonnant que ses conséquences soient encore plus dramatiques.

La machine à vapeur de James Watt qui déclencha la révolution industrielle

Son premier effet a été de résoudre pour un temps le problème de la surpopulation soulevé par Malthus. Grâce à la mécanisation de l’agriculture, aux engrais et pesticides industriels, et aux progrès dans le conditionnement et le transport des produits alimentaires, la population du globe est passée d’environ 600 millions d’individus en 1800 à 6 milliards (5) à la fin du 20ème siècle (octobre 1999).

Un autre effet majeur est un accroissement considérable des biens de consommation avec les conséquences que l’on sait pour l’homme et pour l’environnement: exode rural et concentration urbaine observés en Europe dès le 19ème siècle, pollution, etc…

Un troisième effet est une accélération du progrès technique auquel l’homme doit sans cesse s’adapter. Alors que la révolution industrielle se poursuit toujours, une nouvelle révolution dite de l’information et de la communication apparaît déjà dont nous ne mesurons pas encore les conséquences.

Une conséquence générale du progrès est la création d’inégalités dans la distribution des richesses non seulement entre les individus mais aussi entre les nations qui auront progressé avec plus ou moins de retard. Une autre conséquence est la crise qu’elle provoque dans la transmission des connaissances d’une génération à l’autre d’où une crise de l’éducation, ou plus généralement une crise de la culture (6).

Comme nous l’avons vu pour pour la révolution néolithique, une fois démarrée la révolution industrielle ne pouvait que s’étendre sur toute la surface de la planète. Imaginons un instant un pays qui aurait maîtrisé son expansion démographique et n’aurait nul besoin d’industrialisation. Comment pourrait-il résister à la pression exercée par les nations industrialisées qui l’entourent? D’où l’inévitable mondialisation plus dramatique aujourd’hui qu’elle ne l’a jamais été.

Ainsi l’homme est pris entre un passé familier mais qu’il est contraint d’abandonner et un avenir toujours menaçant. Comme l’a très bien décrit Kafka, “il a deux antagonistes: le premier le pousse de derrière, depuis l’origine. Le second barre la route devant lui. Il se bat avec les deux. Certes, le premier le soutien dans son combat contre le second car il veut le pousser en avant et de même le second le pousse en arrière. Mais il n’en est ainsi que théoriquement. Car il n’y a pas seulement les deux antagonistes en présence mais aussi, encore lui-même, et qui connaît réellement ses intentions? Son rêve, cependant, est qu’une fois, dans un moment d’inadvertance —et il y faudrait assurément une nuit plus sombre qu’il n’y en eu jamais— il quitte d’un saut la ligne de combat et soit élevé, à cause de son expérience du combat, à la position d’arbitre sur ses antagonistes dans leur combat l’un contre l’autre” (7).

L’homme saura-t’il un jour prendre son destin en main?

(1) http://www.linternaute.com/histoire/motcle/4660/a/1/1/revolution_industrielle.shtml
(2) http://icp.ge.ch/po/cliotexte/xviiie-et-xixe-siecle-revolution-industrielle-liberalisme-socialisme/revolution.industrielle.3.html
(3) Jean-Pierre Rioux, La révolution industrielle, 1780-1880 (Seuil, 1989)
(4) http://www.explorateurs-energie.com/index.php/les-energies/fossiles
(5) http://www.un.org/esa/population/publications/sixbillion/sixbilpart1.pdf
(6) Hannah Arendt, La crise de la culture (Gallimard, 1972)
(7) Cité par Hannah Arendt dans l’ouvrage précédent dont le titre anglais est “Between past and future” (entre le passé et le futur).

On parle beaucoup de nos jours du problème de la mondialisation comme d’un phénomène nouveau dont l’origine remonterait aux colonisations (1). Pour moi, la mondialisation a commencé il y a environ 60.000 ans lorsque les premiers représentants de l’espèce homo sapiens ont quitté l’Afrique.

Cette époque, appelée paléolithique supérieur, se caractérise par un progrès technique important dans l’art de la pierre taillée. La chasse devenant plus efficace, la population humaine s’étend rapidement provoquant un épuisement des ressources naturelles. C’est sans doute la première crise de l’humanité. Fallait-il renoncer au progrès? Il était parfaitement possible à l’humanité d’alors, de limiter sa population à quelques dizaines de milliers d’individus, de façon à équilibrer ses besoins alimentaires avec le renouvellement naturel du gibier. L’homme ne le fait pas. Vraisemblablement pour les raisons décrites dans l’article précédent, il continue à se multiplier. Il ne reste plus qu’une issue: quitter l’Afrique et affronter l’inconnu. Est-ce là la fuite du paradis terrestre?

En un peu moins de 50.000 ans l’homme se répand sur les 5 continents. On peut suivre cette épopée sur le site web de la revue américaine National Geographic (2). Pourquoi cette longue marche au cours de laquelle l’homme affronte des climats auxquels il n’est pas adapté? A cette époque, il se nourrit principalement de grands mammifères. N’ayant pas eu jusque là de prédateurs, ces animaux sont une proie facile pour un groupe d’hommes équipés de lances aux pointes de silex acérées. Hélas, ils se reproduisent lentement. C’est donc une ressource vite épuisée. Il faut aller toujours plus loin. Que ce soit en Australie il y a 46.000 ans ou en Amérique il y a 13.000 ans, l’extinction des grands mammifères coïncide chaque fois avec l’arrivée de l’homme. Bien que cette hypothèse soit encore débattue, il paraît de plus en plus probable que cette extinction est due à l’homme (3). Ainsi la tragédie de l’épuisement des ressources naturelles ne cesse de se répéter.

Il y a 10.000 ans, la population du globe atteint environ 10 millions d’individus. L’homme vit encore de chasse et de cueillette mais, la population continuant à croître, les ressources naturelles s’épuisent de plus en plus. C’est alors que l’humanité est secouée par une nouvelle crise toujours liée au progrès technique: la naissance de l’agriculture ou révolution néolithique. Cela ne se produit pas d’un coup mais de façon indépendante dans différentes régions du globe. D’abord au Moyen-Orient avec le blé, puis en Chine avec le riz, enfin en Amérique centrale avec le maïs, dans les Andes avec la pomme de terre et en Afrique avec la patate douce (4). L’agriculture amène l’élevage et la domestication des animaux. La mondialisation de l’agriculture permet à l’homme d’augmenter la densité de sa population par un facteur 50.

Cela n’est pas sans traumatismes. La terre devenant propriété privée, les inégalités sociales se développent (4). La transmission du savoir-faire est bouleversée. L’augmentation de la densité de la population et la promiscuité avec les animaux favorisent la naissance et la propagation d’épidémies. L’homme doit s’adapter à un nouveau régime alimentaire. On en retrouve la trace dans nos gènes (5).

La carte de l’expansion de l’agriculture telle qu’on la retrouve

dans nos gènes (d’après Luca Cavalli-Sforza)

L’agriculture conduit aussi à une rapide dégradation de l’environnement liée au déboisement. On en a vu les conséquences en Polynésie (Mangareva et île de Pâques). Au Moyen-Orient, berceau de l’agriculture, le roi Gilgamesh (2.700 ans avant Jésus Christ) “défie le dieu des forêts”. En 1.500 ans la surface boisée du Liban passe de 90% à 7% provoquant une diminution de 80% des précipitations. L’irrigation sale les terres épuisées mettant fin à la civilisation sumérienne. Celle-ci laisse derrière elle le désert qu’on connaît aujourd’hui (6).

Fallait-il à nouveau renoncer au progrès? revenir au bon vieux temps de la chasse et de la cueillette? Adoptée par un peuple, l’agriculture ne pouvait que s’étendre aux peuples voisins. Comment en effet limiter l’expansion de la population dans une région lorsque celle des régions voisines augmente et devient menaçante? problème semblable au “dilemme du prisonnier” décrit dans notre article précédent. La mondialisation de l’agriculture est donc inéluctable. Elle semble avoir marqué notre mémoire collective comme la vraie fin du paradis terrestre.

Grâce à l’agriculture, la population du globe passe de 10 millions d’individus au début du néolithique à 1 milliard d’individus au 18ème siècle (7), époque à laquelle le problème de la surpopulation du globe se pose de nouveau. En 1798 Thomas Robert Malthus publie son essai sur “le Principe de population”. Contrairement aux prévisions de Malthus, la population du globe continue à augmenter grâce à de nouveaux progrès techniques et à une nouvelle crise: la révolution industrielle. Nous en observons aujourd’hui la mondialisation et ses conséquences: montée des inégalités sociales, crise de l’éducation, apparitions de nouvelles épidémies (SIDA), problèmes liés à l’alimentation (obésité), dégradation rapide de l’environnement. Tout cela n’est pas sans rappeler la révolution néolithique. Peut-on en tirer un enseignement?

(1) Voir par exemple: Daniel Cohen. La mondialisation est ses ennemis (Grasset et Fasquelle, 2004)
(2) https://genographic.nationalgeographic.com/
(3) http://ecologie.nature.free.fr/pages/dossiers/dossier_extinction_des_especes.htm
(4) Voir: Jared Diamond. De l’inégalité parmi les sociétés (Gallimard, 2000).
(5) Luca Cavalli-Sforza. Gènes, Peuples et Langues (O. Jacob, 1996)
(6) http://generationsfutures.chez-alice.frr/obj_fossile/histoireenergie.htm
(7) http://www.un.org/esa/population/publications/sixbillion/sixbilpart1.pdf

Jared Diamond décrit de nombreux autres exemples de fin de civilisations, le plus connu étant celui de l’île de Pâques. La situation est particulièrement tragique dans une île isolée où la population n’a aucune possibilité d’émigrer. Il semble que ce soit une caractéristique des populations non seulement humaines mais aussi animales de proliférer jusqu’à épuisement des ressources naturelles et de s’effondrer ensuite.

L’ île de Saint Mathieu dans la mer de Behring

En 1944, 29 rennes ont été importés sur l’île de Saint Mathieu (St. Matthew island) dans la mer de Bering. Dix neuf ans plus tard, faute de prédateurs, le nombre des rennes atteignait le chiffre de 6.000. Les ressources s’épuisant rapidement, la population s’effondra. En 1966 il ne restait plus que 42 survivants et d’innombrables carcasses (1). On conçoit que des animaux comme les rennes n’aient pas eu la sagesse d’éviter le désastre en contrôlant l’expansion de leur population. L’homme serait-il aussi inconscient?

Un élément de réponse a été donné au 19ème siècle par un spécialiste d’économie politique, William Forster Lloyd. Lloyd s’inquiétait de la surexploitation des pâturages communaux. A cette époque un individu pouvait parfaitement vivre du lait de sa vache. Imaginons un pâturage communal permettant à une vingtaine d’individus d’y faire paître leur vache. Un individu parfaitement rationnel peut décider de faire des économies et d’acheter une deuxième vache. Il pourra ainsi doubler ses revenus. L’inconvénient —supporté par tous les utilisateurs du pâturage— est que chaque vache aura 1/20ème soit 5% d’herbe en moins à brouter. Cet inconvénient lui paraîtra certainement mineur en regard du doublement son bénéfice. En l’absence de réglementation, il achètera donc une deuxième vache. A court terme celle-ci lui apportera en effet un important bénéfice. Le problème est que beaucoup d’autres en feront sans doute autant, rendant à terme le pâturage inutilisable.

L’analyse de Lloyd a été reprise au 20ème siècle par Garrett Hardin (2) dans un article publié en 1968 dans Science (3) sous le titre de “The tragedy of the commons” que je traduis ici par “la tragédie des biens communs”. Hardin montre que l’analyse de Lloyd s’applique d’une façon générale à tous les problèmes liés à la surpopulation tels que l’épuisement des ressources naturelles ou la pollution.

Le dilemme du paysan qui se décide à acheter une deuxième vache est connu des mathématiciens, spécialistes de la théorie des jeux, sous le nom de “Dilemme du prisonnier” (4). Le problème vient du fait que l’optimum pour un ensemble d’individus n’est pas le même que pour chacun d’entre eux. Mathématiquement, on ne peut pas optimiser un système en optimisant chacun de ses sous-systèmes ou, d’une manière générale, on ne peut pas optimiser plus d’une variable à la fois.

Ce théorème mathématique contredit l’affirmation d’Adam Smith qu’un individu poursuivant uniquement son intérêt particulier serait conduit “comme par une main invisible” à promouvoir l’intérêt général. Les théories économiques libérales en vogue aujourd’hui et dont Adam Smith est le père semblent donc viciées la base (5).

Les économistes libraux s’en défendent en disant qu’Adam Smith n’a jamais prétendu que l’intérêt particulier coïncidait dans tous les cas à l’intérêt général. Pour eux, la solution à la tragédie des biens communs est la privatisation. Malheureusement, toute privatisation suppose un partage des ressources, ce qui soulève de nouveaux problèmes. D’abord le partage n’est pas toujours possible (exemple: les baleines). Pour pouvoir être partagées les ressources doivent être à la fois prévisibles et défendables (6). Lorsque le partage est possible alors subsiste le problème de l’équité du partage.

Pour Garrett Hardin la tragédie des biens communs ne peut être résolue que par l’imposition d’une réglementation admise par tous, autrement dit un pouvoir démocratique.

(1) voir: http://www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF16/1672.html
(2) Garrett Hardin: http://www.garretthardinsociety.org/gh/gh_cv.html
(3) Science, 162(1968):1243-1248. Cet article est accessible sur le web à: http://dieoff.org/page95.htm
(4) voir: http://fr.wikipedia.org/wiki/Dilemme_du_prisonnier
(5) voir: http://plus.maths.org/issue14/features/smith/
(6) Stephan Shennan, Genes, memes and human history (Thames & Hudson, 2002)

Dans son dernier livre intitulé “Collapse” (1), Jared Diamond décrit la fin de diverses civilisations et met en évidence des causes communes. Se pourrait-il que notre civilisation touche, elle aussi, à sa fin? Je vous propose ici un résumé (à peine romancé) du chapitre 3 de son livre où il traite d’une civilisation polynésienne.

Ayant progressivement peuplé les différentes îles du Pacifique, les polynésiens y développèrent de nombreux îlots de civilisation. Si certaines de ces civilisations se sont maintenues jusqu’à nos jours, d’autres ont connu une fin souvent dramatique comme celle de Rapa Nui (île de Pâques) (2). Avant d’atteindre Rapa Nui, les polynésiens se sont installés dans une île un peu plus à l’Ouest appelée Mangareva dans l’archipel des Gambier. Cela se passait à l’époque de Charlemagne.

Longue de 9 km et large de 5km, l’île de Mangareva recevait assez d’eau de pluie pour avoir été à l’époque recouverte par une forêt. Les polynésiens pouvaient y vivre de poissons, de coquillages et des fruits de leurs plantations (taros, patates douces, bananiers, arbres à pain). Ils manquaient cependant de bonnes pierres pour fabriquer leurs outils. Ils partirent donc à la recherche d’autres îles.

En bons navigateurs, les polynésiens partaient toujours vers l’est de façon à remonter le vent (les alizés), sachant qu’en cas de difficultés ils pourraient revenir plus facilement. Quelle ne fut pas leur joie de découvrir à plusieurs jours de navigation (environ 500 km au sud est) un petit îlot de 2 à 3 km de diamètre riche en verre volcanique et en basalte à grains fins, matériaux idéaux pour les outils. Cet îlot est connu de nos jours (sous le nom de Pitcairn) pour avoir recueilli des révoltés du Bounty. Nos polynésiens revinrent chargés de pierres sachant qu’ils pourraient retourner à Pitcairn en cas de besoin.

reproduction d’un bateau polynésien (Hokule’a II)

Les conditions étant favorables, ils s’installèrent définitivement à Mangareva et se multiplièrent. Au bout de plusieurs générations, l’île de Mangareva devint trop petite pour nourrir toute la population. Disposant de bois et d’outils, ils construisirent des embarcations et repartirent vers l’est. C’est ainsi qu’ils découvrirent l’île d’Henderson à 160 km au nord-est de Pitcairn.

Récif corallien de 10 km de long et 5 km de large, Henderson est entouré d’eaux peu profondes riches en crabes, langoustes et autres fruits de mer. De nombreux oiseaux de mer y vivent. Les réserves d’eau douce étaient suffisantes pour qu’un groupe s’y installe mais ne permettaient pratiquement pas d’agriculture. Un autre groupe s’installa à Pitcairn où l’agriculture était possible.

Les populations des trois îles vécurent ainsi quelques temps en symbiose. Régulièrement des embarcations partaient de Mangareva pour aller à la chasse et à la pêche à Henderson. Au retour, ils s’arrêtaient à Pitcairn d’où ils revenaient chargés de pierres pour fabriquer des outils qui leur permettaient de construire de nouvelles embarcations. La vie était possible grâce aux échanges entre les trois îles, très complémentaires les unes des autres. Jusqu’au jour où les arbres vinrent à manquer.

Lorsque les dernières embarcations devinrent inutilisables, les habitants d’Henderson et de Pitcairn se retrouvèrent isolés. Aucun d’eux ne survécut. En 1606 un navire espagnol jeta l’ancre à Henderson et découvrit une île inhabitée avec des monceaux de déchets, seuls témoins d’une civilisation passée. En 1790, lorsque des révoltés du Bounty se réfugièrent à Pitcairn, celle-ci était aussi inhabitée. Pendant ce temps à Mangareva l’eau de pluie emportait à la mer les restes de terre fertile d’une île de plus en plus dénudée, où seuls subsistaient encore quelques malheureux individus.

En lisant ce récit on ne peut s’empêcher de penser à ce qui se passe aujourd’hui à l’échelle de la planète: intensifs échanges commerciaux transocéaniques; spécialisation des différents pays où chacun devient dépendant des autres; surpopulation; épuisement des ressources naturelles, accumulation des déchets et dégradation de l’environnement. Subirons-nous le même sort que ces polynésiens?

Jared Diamond pose la question: pourquoi n’ont-ils pas vu arriver le désastre? pourquoi ont-ils (comme à l’île de Pâques) abattu tous leurs arbres? Ne sommes-nous pas aveugles nous aussi? J’essaierai de répondre à cette question dans un prochain article.

(1) Jared Diamond, Collapse, How societies choose to fail or succeed. (Viking, Penguin group, 2005)
(2) Voir: http://www.econologie.com/articles.php?lng=fr&pg=689&