De l’économie thermodynamique

Introduction

La prédétermination de l’avenir est le plus grand défi lancé à toute étude de la réalité ; cependant l’élément le plus embarrassant pour tout architecte du devenir d’une cité idéale a souvent eu tendance à ne présenter aucun changement signifi­catif entre états du monde afin d’offrir un havre de paix à l’esprit savant.

Nos philosophes antiques, par exemple, jouaient tout autant de ce paramètre rassurant pour faire plier la réalité aux aléas de leur approche. Ainsi Platon considérait-il que la taille de la population d’une cité devait rester constante et que tout changement profond devait être proscrit ([1], [2]). Aristote, bien que s’opposant à son maître, posait la contrainte que la population devait rester constante dans la proportion de son sol et qu’il fallait éviter les changements ([3]). Ces deux contraintes assurent la stabilité sociale permanente tendant vers l’immortalité qui était le rêve de Platon ([1]).

La même idée sous-tend le vieux thème de Mill ([4]), selon lequel le salut écologique rési­derait dans une humanité à l’état stable ; bien que l’individu soit mortel, il n’en resterait pas moins que l’espèce humaine pourrait devenir immortelle. Mais cela peut-il être réaliste sans tenir compte des orientations de Boulding ([5]), de Daly ([6]) et de Georgescu-Roegen ([7], [7a], [7b], [7c]) père fondateur de l’économie thermodynamique ?

L’économie et la maîtrise de l’énergie

Jusqu’au début du XIXe siècle, les sociétés ont exclusivement eu recours aux énergies renouvelables : force animale, bois, eau, vent. Un changement radical intervient avec la révolution industrielle et la mise en oeuvre du mode de production capitaliste ([8]). Ce phénomène est à l’origine de nouveaux rapports entre l’homme et la nature ; à travers la maîtrise de l’énergie c’est la domination de l’homme sur la nature qui se manifeste ([9]). Ce nouveau système énergétique joue sur une raréfaction ou une prédominance des ressources fossiles.

De la mécanique à la thermodynamique

La première étape est la découverte au XVIIIe siècle des lois du mouvement des corps et, de manière plus générale, de la loi universelle de la gravitation par Newton qui décrit un univers statique où, selon l’expression de Bergson, « tout est donné » avec la donnée initiale.

Les travaux de Fourier et Carnot, au début du XIXe siècle, constituent une seconde étape majeure dans l’évolution des connaissances scientifiques. Leurs réflexions sont à l’origine de la thermodynamique classique d’équilibre, et plus particulièrement du second principe de la thermodynamique appelé aussi loi d’entropie. Fourier, en 1811, décrit formellement le gaspillage irréversible d’énergie d’une machine thermique introduisant de fait la notion de processus irréversible. Carnot publie ses réflexions et démontre le principe de pertes par conduction établissant son théorème sur le rendement des machines thermiques dont l’un des paramètres est la dissipation de l’énergie.

En 1865, Clausius reprend les travaux de Carnot et définit une fonction d’état qu’il appelle « entropie », permettant d’apprécier le changement qualitatif d’un système isolé entre deux états différents. Boltzmann introduira la notion de probabilité, associant la croissance irréversible de l’entropie du système à celle du désordre moléculaire. L’équilibre thermique correspond au maximum d’entropie du système isolé et l’état le plus probable correspond à une répartition uniforme de l’énergie. Nous sommes toujours dans une approche d’équilibre applicable aux systèmes clos.

Au début du XXe siècle, les travaux d’Onsager sur les relations de réciprocité permettent de franchir une nouvelle étape par l’étude des systèmes ouverts : c’est la naissance de la thermodynamique de non-équilibre. En 1945, Prigogine définit le théorème de production minimale d’entropie : dans le domaine du linéaire - domaine des relations d’Onsager - la production d’entropie tend toujours à diminuer spontanément. Il détermine que l’état stationnaire de non-équilibre est différent des états d’équilibre pour lesquels la production d’entropie est nulle. Comme pour la thermodynamique classique, c’est l’entropie qui permet d’assurer la stabilité de l’état attracteur ; ici l’état stationnaire.

Cependant, pour des systèmes loin de l’équilibre, la stabilité des états attracteurs n’est plus assurée. Prigogine définit la thermodynamique non linéaire des processus irréversibles ([10]). Il montre comment un apport suffisant d’énergie peut éloigner des systèmes physico-chimiques de l’équilibre et nourrir des systèmes d’autoorganisation spontanée de la matière ou des processus de complexification. Le principe d’évolution du système loin de l’équilibre est l’ordre par fluctuations. Le système devient instable sous l’effet de l’amplification de fluctuations microscopiques et évolue alors vers un nouveau régime de fonctionnement stable au delà d’un point de bifurcation ([11]).

La thermodynamique de non-équilibre appartient ainsi au monde de la destruction créatrice où le temps irréversible est créateur. La thermodynamique des processus irréversibles traduit la suprématie du modèle biologique sur le modèle mécanique dans l’étude des phénomènes physico-chimiques, la compréhension de leur fonctionnement et de leur évolution irréversible.

De la pensée économique orthodoxe

Dans la pensée économique, il existe une tendance curieuse : après que le dogme mécaniste ait perdu sa suprématie en physique, les fondateurs de l’école néoclassique se sont mis à ériger une science économique sur le modèle de la mécanique pour en faire, selon l’expression de Jevons, la mécanique de l’utilité et de l’intérêt individuel.

La science économique a beaucoup avancé depuis lors, mais rien n’a fait dévier la pen­sée économique de l’épistémologie mécaniste qui était déjà celle des ancêtres de la science économique orthodoxe. Certes, les développements de la thermodynamique ont sensiblement influencé l’économie, mais le paradigme de la mécanique newtonienne reste prédominant ([12], [13]). Preuve en soi, la représentation dans les manuels courants du processus économique, les instruments analytiques qui ornent la littérature économique orthodoxe, le diagramme de la reproduction introduit par Marx... toutes ces représentations mettent en évidence un système autosuffisant sans interactions avec le monde naturel. Les économistes classiques et néoclassiques considèrent le système économique comme un processus autonome et circulaire ; indépendant de son environnement assurant la circulation des flux entre la production et la consommation. Cette conception du réel conduit à ignorer toute relation entre sphère naturelle et sphère économique, donc toute limite aux développements de la logique de marché.

Application de la thermodynamique à l’économie

Les développements successifs de la thermodynamique ont ainsi permis de réconcilier évolution biologique et évolution physique permettant de faire correspondre la loi d’évolution biologique de Darwin avec la loi de dissipation de l’énergie en physique. En économie, elle permet de s’affranchir de l’isolement d’un système pour prendre en compte son ouverture sur l’environnement

Le langage de la thermodynamique est utilisé pour la première fois par les frères Odum en 1953 afin de caractériser les écosystèmes qui repose sur le concept d’énergie incorporée ([14]). Leur théorie s’est enrichie avec la définition de nouveaux concepts qui permettent d’étudier les systèmes humains en interface avec l’environnement naturel (voir les travaux de Baranzini, Pillet, Murota, Faucheux).

Pour Georgescu-Roegen, le développement des sociétés humaines ne peut être dissocié des lois de la nature, il considère la loi d’entropie comme la plus économique des lois de la physique. Il conçoit le processus économique comme un système ouvert, dissipatif et inséparable de son environnement. Son approche entropique du processus économique s’exprime par la dégradation irréversible des ressources de basse entropie et par la création concomitante de déchets de haute entropie. Au sein du processus économique, les transformations, considérées comme des processus irréversibles, impliquent un déficit entropique pour le système englobant l’environnement. L’activité économique participe ainsi à l’évolution entropique de la biosphère.

Il définit une loi relative à la dissipation de la matière ; ainsi, l’énergie disponible mais aussi la matière disponible sont irréversiblement dégradées, dissipées. Cette loi implique l’impossibilité d’un recyclage complet de la matière. Il montre que la capacité terrestre est limitée et qu’il est nécessaire de minimiser les flux afin de maintenir un stock suffisant pour la satisfaction des besoins humains. L’apport majeur de Georgescu-Roegen consiste à révéler la rareté des ressources dans leur dimension thermodynamique : les ressources de basse entropie sont rares et la "ressource" la plus rare est la basse entropie.

La thermodynamique des processus irréversibles a elle aussi permis d’enrichir les conceptions de l’économie. R. Passet considère que le système économique est une structure dissipative ouverte sur l’énergie solaire ([15]). L’activité économique est une activité néguentropique qui consiste à structurer les flux énergétiques en incorporant de l’information dans la matière grâce au travail. La loi d’entropie oriente le système économique ; ce qui a été structuré dans les produits se dissipe progressivement par l’usure et la destruction. Penser le système dans son ouverture sur la biosphère en bornant son champ d’action par des contraintes naturelles, à savoir les flux de reconstitution des ressources, est la condition nécessaire et suffisante de sa survie. Les prélèvements et l’épuisement des ressources ou encore les rejets perturbent les mécanismes de régulation opérant au sein des écosystèmes comme au sein des cycles biogéochimiques de la biosphère.

En considérant l’interdépendance des évolutions de la biosphère et de la sphère des activités économiques cette approche converge vers une évolution des sociétés humaines compatible avec la sauvegarde de l’environnement. Les interdépendances constituent un principe global dans le développement humain reposant sur des principes physiques et écologiques incluant le vivant et l’inanimé.

La principale caractéristique de la bio-économie est de s’insérer dans une perspective d’analyse globale où les phénomènes observés ne sont pas coupés de leur environnement. Contrairement à l’économie classique, dans laquelle la logique marchande entre en conflit avec les régulations de l’environnement, les ressources naturelles sont considérées comme des réalités physiques et donc obéissent à des logiques de fonctionnement ignorées par le marché. L’approche n’est plus cartésienne mais systémique, la pluridisciplinarité devient incontournable pour comprendre les relations entre les systèmes naturels et humains.

Actuellement, de nombreuses réflexions sur la nature du développement des sociétés se focalisent autour d’une notion nouvelle : le concept de soutenabilité. Le développement soutenable est au coeur des travaux de la Commission des Nations unies sur le développement publiés en 1987. Il s’appuie sur les interdépendances existant entre les systèmes économiques et les systèmes écologiques au niveau global ([16]). Il tient compte des lois de la thermodynamique ainsi que des lois de nature écologique : respect de la capacité d’assimilation de la biosphère (capacité limitée), respect du renouvellement des ressources naturelles et des écosystèmes (disponibilité finie).

L’idée principale de cette nouvelle approche de l’économie est qu’il devient nécessaire d’assurer la compatibilité des systèmes économiques et écologiques dans la mesure où, de plus en plus, le développement économique des générations présentes remet en cause celui des générations futures ; la surexploitation des ressources telluriques et l’accumulation de rejets polluants sont autant de manifestations menaçant les équilibres naturels.

Cette perspective est partagée par les tenants de l’écologie globale ainsi que par les pionniers d’une économie écologique qui tous proclament la transformation nécessaire du dogme économique généralement admis. Ainsi, la sphère économique, en tant qu’élément d’un ensemble, ne peut se soustraire de son fondement biophysique, et les lois les plus naturelles lui sont applicables.

Conclusion

La conséquence de l’attachement inconditionnel, explicite ou implicite, au dogme mécaniste, est l’assimilation du processus économique à un modèle mécanique régi par un principe de conservation (transformation) et une loi de maximisation. La science écono­mique elle-même est ainsi réduite à une cinématique intemporelle dans un monde fermé. Tout alors se réduit à des mouvements pendulaires ; un « cycle » d’affaires en suit un autre. Le fondement de la théorie de l’équilibre est le suivant : si certains événements modifient la structure de l’offre et de la demande, le monde économique revient toujours aux conditions initiales dès que ces événements disparaissent. La réversibilité complète est la règle générale, exactement comme en mécanique.

En s’inspirant de Thomas Kuhn nous pourrions nous hasarder à dire que « la science économique n’a jamais connu de révolution majeure, son modèle général de base n’a jamais été remplacé » ; et, en reprenant Ivan Illich, « dans un monde où les économistes remplacent les prêtres », il en va comme jadis de Galilée. Le principe étant qu’il est plus que nécessaire que les citoyens soient informés de cette tendance économique qui n’est que très peu médiatisée et surtout qui ne répond pas aux aspirations de l’orthodoxie tant elle est passée sous silence. Je terminerai par des propos de Georgescu-Roegen : « Certes, il y a une crise de l’énergie, mais à ce qu’il paraît la vraie crise est la crise de la sagesse humaine. »

1. [1] Platon, Les Lois.
2. [2] Platon, La République.
3. [3] Aristote, La Politique.
4. [4] Mill, J.S., 1920. in W.J. Ashley, ed. Principles of Political Economy, London, Longmans, Green and Co.
5. [5] Boulding, K.E., 1966, The economics of the coming spaceship Earth in Henry Jarret, ed., Environmental Quality in a Growing Economy, Baltimore, Johns Hopkins University Press, pp- 3-14.
6. [6] Daly, H.E., ed. 1973. Toward a Steady-State Economy, San Francisco, Freeman.
7. [7] Georgescu-Roegen N., 1971, The Entropy Law and the Economic Process, Harvard University Press, Mass.
8. [7a] Georgescu-Roegen N., 1976, Energy and Economic Myths, Pergamon Press.
9. [7b] Georgescu-Roegen, N., 1979, La décroissance. Entropie - Écologie - Économie, Éditions Pierre-Marcel Favre, Lausanne
10. [7c] Georgescu-Roegen N., 1981, "Energy, Matter and Economic Valuation : Where do we stand ?", in DALY, UMANA, 1981, pp 43-79.
11. [8] Debeir J.-C., Deleage J.-P., Hemery D., Les servitudes de la puissance, une histoire de l’énergie, Flammarion, Paris, 1986.
12. [9] Deleage J.-P., 1991, Histoire de l’écologie, une science de l’homme et de la nature, La découverte, Paris.
13. [10] Prigogine I, 1968, Introduction a la thermodynamique des processus irréversibles, Dunod.
14. [11] Prigogine I., Stengers I., 1988, Entre le temps et l’éternité, Fayard.
15. [12] Passet R., 1980, "La thermodynamique d’un monde vivant : des structures dissipatives à l’économie", in Futuribles, décembre, pp 2-25
16. [13] Vivien F.-D., 1991, Sadi Carnot Economiste, enquête sur un paradigme perdu : économie-thermodynamique-écologie, Thèse de doctorat en sciences économiques, Paris
17. [14] Odum E.P., 1976, Ecologie, deuxième édition, Saunders.
18. [15] Passet R., 1979, L’économique et le vivant, Payot, Paris.
19. [16] Beaud M., 1989, "Risques planétaires, environnement et développement", in Economie et humanisme, n^o308, juillet-août, pp 6-15.