HASARD & NÉCESSITÉ

Les risques de la définition

L'enjeu de la question du hasard et de la nécessité était de savoir si le fait d'appartenir à une tradition qui ne se satisfait pas d'une recherche de connaissances « purement pragmatiques » et associe aux sciences les valeurs d'une recherche d'intelligibilité implique une relation privilégiée entre science et déterminisme. Jusqu'ici, on a pu constater ce privilège de fait et mesurer le prix dont il se paie. Il reste une autre interprétation possible. Abandonnant la conception laplacienne, réaliste, d'un monde déterministe, ne pourrait-on soutenir que la tâche de la science est, dans chaque domaine, de définir des objets susceptibles d'une intelligibilité déterministe ? La quête d'intelligibilité traduirait donc alors non la réalité du monde, mais les exigences de la raison.

Dans quelle mesure la définition d'un objet peut-elle garantir une intelligibilité déterministe ? Pour répondre de manière concrète, il suffit de prendre l'exemple des systèmes physico-chimiques qui ont longtemps semblé, en-dehors du cas particulier de la dynamique, illustrer la possibilité d'une description déterministe.

L'état d'équilibre physico-chimique est stable, et cette stabilité peut recevoir deux interprétations distinctes quoique convergentes :

–  D'une part, elle peut renvoyer directement au deuxième principe de thermodynamique, et le système physico-chimique est alors décrit par une fonction d'état, aussi appelé potentiel thermodynamique. Ce dernier est fonction de la définition du système, c'est-à-dire de sa description en termes de variables externes, ou de contrôle – qui décrivent les relations du système à l'environnement, et que l'expérimentateur peut faire varier à volonté –, et de variables internes, et il actualise de manière directe les conséquences du deuxième principe : sa valeur extremum définit l'état d'équilibre auquel mène l'évolution irréversible (productrice d'entropie) du système.

– D'autre part, la stabilité de l'état d'équilibre peut être interprétée selon la théorie probabiliste de Boltzmann : l'évolution qui mènerait le système loin de l'état d'équilibre est alors non plus une violation du second principe mais une évolution hautement improbable.

Quel est le degré de généralité de cette double définition du système thermodynamique qui garantit le déterminisme d'une évolution vers un état final stable ? Peut-on toujours décrire un système thermodynamique par une fonction d'état ? L'hypothèse d'équiprobabilité qui fonde l'interprétation de Boltzmann est-elle toujours valide ? À cette double interrogation, la thermodynamique des systèmes éloignés de l'équilibre a donné une réponse négative. Lorsque les relations entre le système et le milieu imposent au système le maintien d'une activité productrice d'entropie, la définition thermodynamique et le deuxième principe ne conservent leur pouvoir prédictif que près de l'équilibre. Ailleurs, aucune fonction d'état ne peut plus être définie qui permette au deuxième principe de garantir une évolution déterministe vers un état stable (P. Glansdorff et I. Prigogine, 1971). Corrélativement, on peut montrer que, loin de l'équilibre, l'hypothèse d'équiprobabilité des états de Boltzmann n'est plus valide de manière générale (G. Nicolis et I. Prigogine, 1977).

La thermodynamique des systèmes éloignés de l'équilibre est désormais bien connue. C'est dans ce domaine que peuvent se produire des phénomènes d'auto-organisation spontanée (structures dissipatives, caractérisées par un comportement collectif cohérent) et des évolutions de type bifurquant.

Au déterminisme des évolutions[...]