Qu'est-ce que l'entropie ?
what is entropy
Entropy is a scientific concept, as well as a measurable physical property, that is most commonly associated with a state of disorder, randomness, or uncertainty. The term and the concept are used in diverse fields, from classical thermodynamics, where it was first recognized, to the microscopic description of nature in statistical physics, and to the principles of information theory. It has found far-ranging applications in chemistry and physics, in biological systems and their relation to life, in cosmology, economics, sociology, weather science, climate change, and information systems including the transmission of information in telecommunication.[1]

The thermodynamic concept was referred to by Scottish scientist and engineer William Rankine in 1850 with the names thermodynamic function and heat-potential.[2] In 1865, German physicist Rudolf Clausius, one of the leading founders of the field of thermodynamics, defined it as the quotient of an infinitesimal amount of heat to the instantaneous temperature. He initially described it as transformation-content, in German Verwandlungsinhalt, and later coined the term entropy from a Greek word for transformation. Referring to microscopic constitution and structure, in 1862, Clausius interpreted the concept as meaning disgregation.[3]

A consequence of entropy is that certain processes are irreversible or impossible, aside from the requirement of not violating the conservation of energy, the latter being expressed in the first law of thermodynamics. Entropy is central to the second law of thermodynamics, which states that the entropy of isolated systems left to spontaneous evolution cannot decrease with time, as they always arrive at a state of thermodynamic equilibrium, where the entropy is highest.

Austrian physicist Ludwig Boltzmann explained entropy as the measure of the number of possible microscopic arrangements or states of individual atoms and molecules of a system that comply with the macroscopic condition of the system. He thereby introduced the concept of statistical disorder and probability distributions into a new field of thermodynamics, called statistical mechanics, and found the link between the microscopic interactions, which fluctuate about an average configuration, to the macroscopically observable behavior, in form of a simple logarithmic law, with a proportionality constant, the Boltzmann constant, that has become one of the defining universal constants for the modern International System of Units (SI).

In 1948, Bell Labs scientist Claude Shannon developed similar statistical concepts of measuring microscopic uncertainty and multiplicity to the problem of random losses of information in telecommunication signals. Upon John von Neumann's suggestion, Shannon named this entity of missing information in analogous manner to its use in statistical mechanics as entropy, and gave birth to the field of information theory. This description has been identified as a universal definition of the concept of entropy.[4]
L'entropie est un concept scientifique, ainsi qu'une propriété physique mesurable, qui est le plus souvent associée à un état de désordre, de hasard ou d'incertitude. Le terme et le concept sont utilisés dans divers domaines, de la thermodynamique classique, où ils ont été reconnus pour la première fois, à la description microscopique de la nature dans la physique statistique, en passant par les principes de la théorie de l'information. Il a trouvé des applications très variées en chimie et en physique, dans les systèmes biologiques et leur relation avec la vie, en cosmologie, en économie, en sociologie, en météorologie, en changement climatique et dans les systèmes d'information, y compris la transmission de l'information dans les télécommunications.

Le concept thermodynamique a été évoqué par le scientifique et ingénieur écossais William Rankine en 1850 sous les noms de fonction thermodynamique et de potentiel calorifique. En 1865, le physicien allemand Rudolf Clausius, l'un des principaux fondateurs de la thermodynamique, l'a défini comme le quotient d'une quantité infinitésimale de chaleur par la température instantanée. Il l'a d'abord décrite comme un contenu de transformation, en allemand Verwandlungsinhalt, et a ensuite inventé le terme entropie à partir d'un mot grec signifiant transformation. En se référant à la constitution et à la structure microscopiques, Clausius a interprété le concept en 1862 comme signifiant désagrégation.

L'entropie a pour conséquence que certains processus sont irréversibles ou impossibles, à l'exception de l'obligation de ne pas violer la conservation de l'énergie, exprimée dans la première loi de la thermodynamique. L'entropie est au cœur de la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que l'entropie des systèmes isolés laissés à l'évolution spontanée ne peut pas diminuer avec le temps, car ils parviennent toujours à un état d'équilibre thermodynamique, où l'entropie est la plus élevée.

Le physicien autrichien Ludwig Boltzmann a expliqué que l'entropie est la mesure du nombre d'arrangements ou d'états microscopiques possibles des atomes et des molécules d'un système qui sont conformes à l'état macroscopique du système. Il a ainsi introduit le concept de désordre statistique et de distributions de probabilités dans un nouveau domaine de la thermodynamique, appelé mécanique statistique, et a trouvé le lien entre les interactions microscopiques, qui fluctuent autour d'une configuration moyenne, et le comportement macroscopiquement observable, sous la forme d'une simple loi logarithmique, avec une constante de proportionnalité, la constante de Boltzmann, qui est devenue l'une des constantes universelles définissant le Système International d'Unités (SI) moderne.

En 1948, Claude Shannon, scientifique des laboratoires Bell, a développé des concepts statistiques similaires de mesure de l'incertitude et de la multiplicité microscopiques pour résoudre le problème des pertes aléatoires d'informations dans les signaux de télécommunication. Sur la suggestion de John von Neumann, Shannon a nommé cette entité d'information manquante, de manière analogue à son utilisation en mécanique statistique, l'entropie, et a donné naissance au domaine de la théorie de l'information. Cette description a été identifiée comme une définition universelle du concept d'entropie.
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L'entropie est un concept scientifique, ainsi qu'une propriété physique mesurable, qui est le plus souvent associée à un état de désordre, de hasard ou d'incertitude. Le terme et le concept sont utilisés dans divers domaines, de la thermodynamique classique, où ils ont été reconnus pour la première fois, à la description microscopique de la nature dans la physique statistique, en passant par les principes de la théorie de l'information. Il a trouvé des applications très variées en chimie et en physique, dans les systèmes biologiques et leur relation avec la vie, en cosmologie, en économie, en sociologie, en météorologie, en changement climatique et dans les systèmes d'information, y compris la transmission de l'information dans les télécommunications.
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