Une énergie libre… cqfd (partie 1/3)

I) Mise en train

L’énergie libre… voilà le sujet qui fait vibrer nerveusement les financiers, qui fait rêver de paradis les fanatiques éclairés, qui fait sourire en coin les scientifiques rabat-joie ; les autres ne se posent pas de questions…

Les premiers ne veulent pas que soit mis en péril leur mine d’or. Les seconds pensent à tout ce qu’ils voudraient faire sans limite à cause de l’énergie et de son coût qui, pour l’heure, rapporte uniquement aux premiers, les troisièmes savent que l’entropie régnante ne peut qu’infirmer l’espoir et la quête des seconds en comptant en même temps sur quelques subsides des premiers.

Bref ici on tremble, ailleurs on plaide pour, autre part on crie au fantasme.

La consistance argumentaire est chez les troisièmes ; ils brandissent les grands principes de la thermodynamique, car le terme énergie est bien sûr une histoire de thermie si je puis encore m’exprimer avec ce terme tombé en  désuétude car trop lié à l’image calorique de la chaleur ; il est surtout peu pratique et aussi ambiguë que la calorie puisque celle-ci, maintenant rapportée à des joules n’a pas de constante normalisable même si le système des mesures actuel la centre sur une équivalence à 4,1868 joules :

1 thermie = 1000 kilocalories ≡ 4,1868 . 106 joules

(Et on peut aussi transformer nos watts-heures en joules : 1 watt-heure= 3 600 joules.)

Le joule est pour sa part défini très précisément comme étant le travail d’une force motrice d’un newton dont le point d’application se déplace d’un mètre dans la direction de la force.

1 J = 1 N.m

ou encore le Newton étant lui-même un raccourci, si j’ose dire, 1 J = 1 kg.(m/s2).m en unité du système internationale.

Le joule (1J) serait ainsi l’énergie mise en œuvre à développer une unité force (1 N) sur un mètre (1m).

Ou encore le joule serait l’énergie à mettre en œuvre pour accélérer une unité de masse (1 kg) de une unité d’accélération (1 m/s²) sur une longueur d’un mètre (1m).

On rapporte donc l’énergie, produite ou à déployer, comme étant un produit de force et d’espace, c’est-à-dire que l’énergie assure ici le lien entre la force et l’espace.

II) Énergie Force Espace

Voici une belle triade : énergie, force, espace. Aucun de ces termes ne peut s’imaginer sans les deux autres dans le contexte énergétique :

  • Un espace pur sans énergie pour le solliciter ni force pour le tenir est voué à la dispersion.
  • Une énergie pure sans force à activer ni lieu pour s’exprimer est voué à l’ennuie éternel
  • Une force sans énergie pour la concrétiser ni espace pour l’appliquer est simplement inutile.

Les duos eux-mêmes ne mènent à rien :

  • Espace-énergie (force) : rien pour construire, pour former
  • Énergie-force (espace) :  rien à modeler, façonner
  • Espace-force (énergie) : absence d’action possible (potentielle comme en œuvre)

Les trois vont donc de paire si on peut oser ce jeu de mots, ils sont inséparables même si le physicien a pu établir une relation d’égalité en terme quantitatif : l’énergie d’un côté et de l’autre l’espace et la force.

On peut passer la partie suivante (vert) si on est pressé...

Il serait intéressant de chercher dans quel esprit on pourrait bâtir les deux autres situations possibles. Cela va paraître un peu abscons au début d’établir de telles relations mais à tenter la chose, on ne risque pas grand chose si cela n’aboutit pas… Par contre si cela aboutit on peut en sortir grandi !

  • 1 J = 1 N.m : la relation officielle, monde des grandeurs mesurables, mathématiques. L’égalité s’appuie sur un produit que les chiffres valideront sans faute. On utilisera cette relation d’égalité (équation) au besoin pour quantifier soit la force soit l’espace en fonction des deux autres s’ils sont connus, donnés ou possibles.

Pour les deux autres relations (N=J/m et m = J/N)nous sommes en présence de rapports à peine curieux si on essaie de mettre un signe égal (=) entre les termes ; cela rapporte l’équation ci-dessus à un jeu algébrique, rien de plus.

Par contre on peut utiliser le signe  »identique » (≡) pour indiquer une direction quant à l’esprit qui peut nous motiver à trouver une réponse (à quoi ? à la qualité qui s’exprime).  Il va nous falloir perdre ce qui donnait sens à l’égalité (les nombres) pour ne garder que les qualités, ce qui pouvait être quantifié (la grandeur) ; reprenons-les dans l’ordre inverse, les rapports puis le produit :

  1. N ≡ J/m : la force née quand énergie et espace entre en rapport
  2. m ≡ J/N : l’espace né quand énergie et force entre en rapport
  3.  J ≡  N.m : l’énergie née comme un produit, une production de force et d’espace

Observons donc plus profondément ces trois propositions dans leur aspect qualitatif.

N ≡ J/m et m ≡ J/N sont des rapports. En ce sens ils installent une relation de proportionnalité entre eux. L’état fondamental force ou l’état fondamental espace sont ici ramenés (rapportés) à une relation comme en musique où la demi-corde donne l’octave de la note fondamentale obtenue avec la corde à vide.

Les trois grandeurs en lice sont fondamentales, l’une ne porte pas davantage la réalité que les autres mais quand on voit un rapport il faut se dire qu’on se place en situation de différencier, séparer, désunir des grandeurs entre elles qui appartiennent à une même agrégation, ici la triade force espace énergie.

Pour l’exemple de la musique, on agrège une chose (la corde), un fait (la limiter) et un acteur (le musicien). Pour faire une note particulière (émission sonore liée au monde physique et à la nature physique des éléments mis en commun), le musicien fixe une longueur déterminée de corde qu’il va solliciter (par pincement ou frottement) : il établit ainsi un rapport entre la corde à vide et la part qu’il souhaite en utiliser.

Il en va de même avec nos J, N et m. La force sera le résultat d’une action énergique dans un espace donné, et l’espace (distance parcourue) sera la conséquence de l’action (force) énergique entreprise.

Une grande énergie mise en œuvre dans le cadre d’une force faiblement actrice manquera d’efficacité en terme de mouvement : si vous chauffez (énergie) un objet, son poids (force : masse soumise à la gravitation diminuée de la poussée d’Archimède liée au milieu qui baigne l’objet) ne sera guère concerné, l’espace lié à l’objet n’aura guère d’influence sur le poids (dilatation et donc légère augmentation de la poussée d’Archimède). Par contre il peut résulter de cette même dilatation une force extraordinaire par l’intermédiaire d’une pression par exemple (serrage libre d’une pièce froide dans une pièce à température ambiante ou chaude par exemple qui devient dur quand les températures s’harmonisent).

La proposition 3., celle qui en fait nous intéresse au plus haut point, est amusante… : l’énergie est identique à un produit de force et d’espace. Amusante oui mais pourtant c’est bien cela qui se produit quand on observe par exemple le résultat de l’énergie cinétique avec choc c’est-à-dire limitation brutale de l’espace d’expression. Il se dégage une force d’impact.

Tant que l’espace n’est pas limité, on est en inertie comme en aurait convenu Newton, et l’énergie cinétique n’a alors de réalité que … potentiellement ; elle prendra par contre pleinement sa réalité lors du choc, c’est-à-dire, quand son vecteur devra changer de milieu, d’espace (au CERN, on communique de l’énergie aux particules avant de la transposer, par le choc sur d’autres particules, en pouvoir de destruction).

L’énergie n’est pas à la base mais elle existe comme les deux autres à la congruence des trois : énergie, force, espace.

III) L’énergie libre ou la conservation de l’énergie ?

Fort de ce préambule se pose alors la question des limitations

  • de l’énergie atteignant avec le système qui la porte une entropie maximum,
  • de l’espace rempli de corps totalement éparpillés,
  • de la force qui ne peut plus s’appliquer nulle-part.

Si l’on considère l’espace cosmique limité par le fond cosmologique alors effectivement l’énergie libre semble ne pas entrer dans le cadre. Il faut prendre ici ce qui en fera défaut tôt ou tard pour l’utiliser ailleurs. C’est le monde de l’entropie : le chaos s’installe, les choses n’ont plus de lien, tout se disloque, plus rien ne coopère pour construire, l’espace par en lambeau (où ?), les forces n’ont plus de raison d’être (que sont-elles devenues ?) et l’énergie a atteint son point le plus bas par la dispersion (elle existe globalement mais sans concentration aucune).

En entropie maximum, il n’y a plus de centre de force [1]. 

L’énergie libre n’a donc pas sa place dans un tel système de considération, il faut chercher ailleurs… si on veut la trouver pour en parler !

Que fait-on quand on pense énergie ? On pense joules… c’est-à-dire on l’aura deviné qu’on pense en même temps espace et force physiques. Mais question simple s’il peut en être :

Quelle énergie est-elle nécessaire à la formation d’une feuille de nénuphar ou d’une aiguille de pin (ou tout autre organe ou organisme vivant, évidemment) ?

La réponse est rapide : aucune ! Aucune du monde physique (car on peut dire qu’on a fait le tour depuis trois siècles, non ?)…

Aboutir à la forme ronde du nénuphar ou à la forme rectiligne de l’aiguille de pin ne demande aucune énergie physique. Même si, comme on le pense usuellement, la forme serait contenue dans les gènes, ces derniers jouant ensuite sur les molécules ; la matière va se confronter à des échanges d’énergie pour pouvoir assembler/empiler des molécules ad hoc, mais la forme elle-même, en tant que telle,  ne prendra pas sa part de ce genre d’énergie (les formes moléculaires ne la justifiant tout simplement pas…).

Par contre il se passe bien quelque chose, chacun peut le constater sans aucun appareil technologique…

à suivre


NOTE

1 Les forces considérées par les physiques galiléenne, newtonienne et même quantique aujourd’hui s’appuient toujours sur une notion de forces centrales (même la force centripète…). Ces théories n’interrogent absolument pas une notion de forces périphériques qui seraient des forces ‘confinante’ et sans origine vectorielle, venant de nulle-part précisément et s’exerçant partout sans distinction, forces agissant depuis l’ensemble de la périphérie vers l’intérieur du système considéré.

Une physique du vivant comme celle que développe l’association scIence permet de s’ouvrir à de telles forces influentes jusque sur les systèmes physiques.

Après tout, une force est une force, non ?… Pour concevoir mieux comment se situent les théories qui ne sont finalement que des points de vue, des attitudes mentales et limitatives de considérations sur un sujet donné du monde physique (la nature !), on pourra lira  : De la mécanique galiléenne à la relativité restreinte un T.I.P.E. de Julien Baglio, 2005, École Normale Supérieure). ce texte assez simple, dans un cadre expérimental, permet de comprendre que tel fait qui est un mystère pour telle théorie s’éclaire à travers une autre qui simplement tente de voir plus large.

On pourra ensuite s’interroger plus avant sur le fait de considérer les théories comme des sortes de visions absolues si aucune, ouverte à des forces périphériques, n’englobe celles qui éclairent presque parfaitement les notions physicochimiques du monde physique (Einstein les avait prédites… les ondes gravitationnelles qui pourraient motiver des forces, encore centrales…).

Pour comprendre l’intérêt des forces périphériques il faut s’ouvrir à l’existence d’un milieu vivant congru au milieu physique qui forme la nature…

[retour texte]

 

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