Dans les années 1860 le physicien James Clerk Maxwell découvrit un paradoxe inhérent à la 2eme loi de la thermodynamique. Ce paradoxe fut donc nommé le Démon de Maxwell Ce paradoxe met en jeu deux chambre à gaz tout comme nous l'avons vu dans le modèle NetLogo de la sous unité précédente où les chambres sont séparées par un mur et connectées par un trou dans ce mur Par contre, cette fois, une porte est placée sur l'ouverture, ouverte ou fermée par un démon pas un démon effrayant, mais un petit, très malin, qui peut mesurer la vitesse des molécules quand elles filent devant lui Dans la formule de Maxwell, le démon ouvre la porte pour laisser les molécules rapides passer de la gauche vers la droite et ferme la porte quand les molécules rapides vont de la droite vers la gauche en même temps, il laisse les molécules lentes aller de droite au gauche mais pas dans l'autre sens Au bout d'un moment, il y aura beaucoup plus de de molécules rapides à droite et de molécules lentes à gauche. le système sera plus ordonné car il aura séparé les molécules lentes des molécules rapides Cela veut dire que l'entropie générale du système baissera Voici le modèle NetLogo du démon de Maxwell tiré de la bibliothèque NetLogo De la section GasLab, nommé le démon GasLab de Maxwell Règlons le Voici encore les molécules, les petits points verts qui flottent en collision les uns avec les autres, échangeant de l'énergie suivant les lois de la physique mais cette fois un démon va se trouver au milieu on ne peut pas vraiment le voir, mais on peut voir la petite porte et le démon va mesurer la vitesse des particules et laisser les rapides aller à droite et les lentes aller à gauche Alors allons y alors qu'elles entrent en collision, certaines vont gagner de l'énergie d'autres vont en perdre les rouges sont les plus rapides, les bleues les plus lentes les vertes sont intermédiaires petit à petit le démon va laisser les rapides aller vers ce coté et les lentes aller de l'autre Vous pouvez donc voir la vitesse moyenne augmenter du coté droit et celle du coté gauche diminuer j'augmente un peu la vitesse du jeu et le laisse se dérouler un moment On voit alors mieux le processus Vous pouvez donc voir qu'en moyenne le coté droit commence à bouger beaucoup plus vite que le gauche donc, dans ce cas, on obtient l'effet inverse de ce que nous avons pu voir dans le précédent modèle NetLogo Ici le gaz était très désordonné au début, avec une forte entropie et s’est doucement ordonné Les particules rapides ont été séparées des particules lentes Et l’entropie a diminué Un travail a été effectué pour réduire l’entropie Quel travail ici ? Le travail du démon qui a ouvert et fermer la porte Mais Maxwell a discuté le fait que la porte était habilement montée pour qu’ouverture et fermeture se fasse avec peu de travail comparées avec la quantité d’entropie qui a diminué En fait depuis les années où Maxwell a proposé ce paradoxe quelques modèles réalisables pour une telle porte ont été proposés Le paradoxe de Maxwell n'est pas qu'aucun autre travail n'ait été fait selon ses propres mots, "le système chaud, du coté droit est devenu plus chaud et le froid, du coté gauche, est devenu plus froid alors qu'aucun travail n'a encore été fourni seulement l'intelligence d'un petit observateur minutieux a été utilisé" L'idée de Maxwell lui même sur la 2eme loi était qu'elle n'était en réalité pas une loi mais plutot une "certitude statistique" une qui marche pour un large groupe de molécules mais pas pour les molécules prises individuellement c'est a dire qu'il serait possible, en principe, que l'entropie puisse diminuer d'elle même violant ainsi la 2eme loi de la thermodynamique Mais cela n'a jamais été pratiquement observé parce qu'il est statistiquement beaucoup plus probable pour l'entropie d'augmenter. Nous verrons pourquoi dans la prochaine sous unité Apres la publication de son livre "Theory of heat" le paradoxe devint tres célèbre et discuté dans la communauté scientifique certains le prenant pour une réfutation de la 2eme loi mais d'autres, les defenseurs de la 2eme loi de la thermodynamique, pour une réelle loi naturelle les sceptiques y voyait quelque chose de pas clair quelque chose ayant été caché sous le tapis cette situation dura plusieurs années En 1929, le physicien Hongrois, Leo Szilard suggéra ce qui avait été caché sous le tapis. Tout simplement l'intelligence du démon ou, plus précisément, l'acte d'obtenir une information en la mesurant Szilard proposa que l'acte de mesurer , lui même, absorbait de l'énergie même si ce processus est caché dans le cerveau du démon et que la quantité d'énergie absorbée correspondait exactement à la perte d'entropie du gaz. Le célebre texte de Szilard, "Sur la diminution de l'entropie dans un système thermodynamique par l'intervention d'êtres intelligents" marqua la premiere fois où l'entropie était reliée à l'information c'est un lien qui devint fondamental dans de nombreux domaines, mais ce fut une grande avancée faites par Szilard Maxwell n'avait pas réalisé que l'intelligence ou la capacité d'observation du démon pouvait être reliées à la thermodynamique du systeme Ce fut une grande intuition que de relier la réalité physique d'un gaz à la réalité mentale d'un démon, par la notion d'énergie Mais Szilard vit aussi que de prendre en compte le processus de mesure durant lequel le démon décide si une particule est rapide ou lente est essentiel à la comprehension d'un systeme thermodynamique dans son ensemble. Szilard découvrit aussi la notion de bit d'information ou le bit désigne la quantité d'information nécessaire à déterminer si rapide ou lent, oui ou non, ou toute question ayant deux réponses possibles. Le champ des sciences informatiques adopta ce terme de "bit" pour décrire la mémoire d'un ordinateur, qui est constituée de zéros ou uns. Beaucoup s'inspirèrent de la vision originale de Szilard, en particulier le physicien Rolf Landauer et le mathématicien Charles Benett, qui, avec d'autres gens, furent les pionniers d'un nouveau champs de recherche appelé la physique de l'information et mirent en évidence l'idée radicale que l'information elle même est une propriété physique. Cette idée a des implications profondes sur les limites de ce qui peut être calculé en termes de limites thermodynamiques. La physique de l'information a pris son envol sous la forme de nombreux livres et a été appliquée à la mécanique quantique, à l'électronique dans laquelle des démons de Maxwell à l'échelle atomique ont été effectivement construits et plus récemment en biologie, où l'idée du démon de Maxwell en tant que mecanisme fondamental d'un systeme biologique a été proposé. Si vous desirez approfondir les implications du démon de Maxwell en physique de l'information, il existe deux bons livres edités par Harvey Left et Andrew Rex, tous deux intitulés "Le démon de Maxwell". "Le démon de Maxwell 1" et "le démon de Maxwell 2" Cette une intéressante lecture, même si un peu technique, si vous désirez comprendre en profondeur ce sujet et les incessantes controverses à propos du démon de Maxwell et de la 2eme loi de la thermodynamique