Chapitre 24. Irréversibilité

Nous allons évoquer dans ce chapitre l’un des problèmes les plus fondamentaux et les plus fascinants de la physique : le problème du renversement du temps, et de la réversibilité ou de l’irréversibilité des équations et des phénomènes dans cette opération.
Il nous faut pour cela quitter le domaine de l’équilibre macroscopique dans lequel nous nous sommes douillettement cantonnés en mécanique statistique (chapitre 22) : nous nous proposons d’étudier ici des systèmes hors de l’équilibre, systèmes qui, par conséquent, évoluent au cours du temps à l’échelle macroscopique. Le problème, vaste et complexe, nous permettra tout de même de discuter la question fondamentale de l’irréversibilité.
Au lieu de nous égarer dans des considérations préliminaires et générales, lançons-nous immédiatement dans le vif du sujet.
Tout commence par la constatation que les équations de la mécanique classique se révèlent invariantes par renversement du temps. Qu’entend-on par là ?
L’opération de renversement du temps consiste à remplacer partout le temps t par son opposé. Un peu plus techniquement, ayant choisi une origine des temps t = 0, nous effectuons dans toutes les équations le changement de variables : t’ = – t. Cela revient à inverser le sens du temps : pendant que t croît de zéro à de grandes valeurs positives, t’ décroît de zéro vers de grandes valeurs mais négatives.
Prenons la relation fondamentale de la dynamique de Newton, pour une particule unique ou pour un système d…