Résumé
Le premier cours a présenté une brève introduction à la matière hors d’équilibre thermodynamique et aux méthodes physiques qui permettent d’identifier les systèmes qui ne sont pas à l’équilibre thermodynamique, en particulier les systèmes vivants.
Une propriété essentielle de tous les systèmes physiques à l’équilibre thermodynamique est le théorème de fluctuation-dissipation qui relie, pour une fréquence donnée, la réponse du système à une perturbation extérieure aux fluctuations thermiques dans le système et à la température qui caractérise l’amplitude de ces fluctuations. Une méthode qui permet de faire la discrimination entre un système à l’équilibre et un système hors d’équilibre consiste donc à mesurer en fonction de la fréquence à la fois la fonction de réponse et les fluctuations thermiques. Si le théorème de fluctuation-dissipation n’est pas vérifié, le système n’est pas à l’équilibre thermodynamique. Cette approche été utilisée par exemple pour les globules rouges par l’équipe de Timo Betz à l’institut Curie qui a mesuré la réponse de la forme du globule rouge à une perturbation mécanique et les fluctuations de forme. La conclusion est que le théorème de fluctuation-dissipation n’est pas vérifié et qu’un globule rouge est donc vraiment un système vivant, ce qui avait été contesté par certains auteurs. Notons que de nombreuses généralisations du théorème de fluctuation-dissipation ont été faites récemment, notamment ce que l’on appelle les théorèmes de fluctuation, qui ont fait l’objet d’un cours récent de Bernard Derrida au Collège de France.
Une autre approche classique pour identifier les systèmes hors d’équilibre consiste à étudier la brisure du bilan détaillé quand le système fait un cycle dans l’espace des phases. Cette approche a été utilisée par Christoph Schmidt et ses collaborateurs pour étudier les cils de l’algue Chlamidomonas.
