Théorie de la Chaleur et Réchauffement Climatique

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Cet article est publié dans le numéro 158 2021 du magazine « Infinite Energy ». L’article entier peut être acheté en accédant à l’adresse suivante:

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THÉORIE DE LA CHALEUR ET RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE

Chapitre 1 – Synthèse

Les mesures que les différentes nations ont jusqu’à présent mises en place pour lutter contre le réchauffement climatique sont basées sur les connaissances scientifiques actuelles. La science étant considérée comme infaillible, il est ainsi communément admis que d’autres mesures plus efficaces ne peuvent exister.

En réalité, les scientifiques perfectionnent continuellement leurs connaissances de la composition et du comportement de la nature en suivant la méthode scientifique, selon laquelle toute théorie scientifique a un caractère provisoire.

Une théorie concernant un phénomène naturel donné découle de l’observation expérimentale, toutefois la communauté scientifique reste dans l’attente perpétuelle de toutes autres expériences susceptibles de donner des résultats différents ou venant contredire la théorie elle-même. Il suffit qu’un seul de ces deux faits se produise, à condition qu’il soit correctement documenté, pour que les scientifiques commencent à considérer cette théorie comme incorrecte.

À cet égard, citons la célèbre phrase contenue dans une lettre qu’Albert Einstein (1879-1955) écrit au physicien Max Born (1882-1970) le 4 décembre 1926 :

« Aucune quantité d’expériences ne prouvera que j’ai raison; mais une seule expérience prouvera que j’avais tort ».

En résumé, l’expérience ne peut jamais servir à confirmer une théorie scientifique, mais ne peut que la démolir. C’est en cela que réside la rigueur de la méthode scientifique.

Ce qui est considéré comme scientifique et inattaquable de nos jours, fera peut-être un jour sourire les scientifiques. L’histoire de la science nous le suggère : toutes ces théories sur la composition et le comportement de la nature autrefois considérées comme valables, sont aujourd’hui retenues incorrectes.

Ceci étant, ce document soutient qu’il existe un système différent de tous ceux jusqu’ici pris en compte dans le cadre de la lutte contre le réchauffement climatique. Toutefois, l’Humanité ne peut pas mettre ce système en pratique si elle ne prend pas d’abord note de l’erreur complète et totale de la version du Deuxième principe de la thermodynamique partagée par la plupart de la communauté scientifique.

Vous trouverez ci-dessous une synthèse de l’analyse que j’ai menée sur l’erreur contenue dans ce principe – un parcours qui a débuté durant mes études universitaires en physique et qui s’est poursuivi pendant plus de cinquante ans jusqu’à aujourd’hui.

Le lecteur générique ne doit pas craindre que le sujet scientifique discuté ici l’empêche de comprendre le contenu de ce mémoire, ceci en raison de l’absence d’équations et grâce à un texte conçu de manière à pouvoir être compris par quiconque ayant une capacité normale à utiliser la logique.

Chapitre 2 – Introduction

À première vue, l’idée de lutter contre le réchauffement climatique par le biais de la thermodynamique peut sembler bizarre ou absurde, mais quiconque lit attentivement ce communiqué comprendra comment cette idée est non seulement sensée, mais également adaptée à garantir de bons résultats.

Entrons progressivement dans le vif du sujet, en commençant par rappeler que les Pères fondateurs de la Théorie de la chaleur sont essentiellement deux personnes :

Le physicien britannique William Thomson, devenu Lord Kelvin (1824–1907) et le physicien allemand Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822–1888).

La Théorie de la chaleur qu’ils ont développée se divise en deux parties :

1. le Premier principe de la thermodynamique, lequel ne fait aucun doute, car il est basé sur une « expérience cruciale » (ou Experimentum Crucis) réalisée en 1847 par le savant britannique James Prescott Joule (1818-1889) ;
2. le Deuxième principe de la thermodynamique, caractérisé par le fait qu’il ne se base pas sur une expérience cruciale, mais seulement sur l’observation simpliste que dans la nature la chaleur se déplace toujours à partir de corps chauds en direction de corps moins chauds.

Partant de cette constatation, les Pères fondateurs ont placé à la base de la deuxième partie de la Théorie de la chaleur (le Deuxième principe de la thermodynamique) une proposition qu’ils considéraient comme incontestable (soit ce qu’on appelle un axiome), laquelle a ensuite été partagée par la communauté scientifique.

Au fil du temps, des universitaires, des scientifiques, des auteurs de manuels de thermodynamique, etc. ont développé un certain nombre de versions différentes de cet axiome.

Sachant que ces différentes versions de l’axiome sont considérées comme équivalentes par la communauté scientifique, dans ce qui suit, nous parlerons souvent d’« axiome » sans toutefois préciser l’auteur.

Commençons par rappeler les principales versions de l’axiome.

En 1851, KELVIN publie un mémoire intitulé « On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr. Joule’s equivalent of thermal unit, and M. Regnault’s observations on steam », (Transactions of the Royal Society of Edinburg, March, 1851 and Phil. Mag. IV, 1852) [NdT : Sur la Théorie de la chaleur dynamique, avec résultats numériques déduits de l’équivalent de l’unité thermique de M. Joule].

Ce mémoire est disponible à la consultation à l’adresse internet suivante :

https://www3.nd.edu/~powers/ame.20231/kelvin1851.pdf

Dans ce mémoire, KELVIN exprime sa version de l’axiome :

« Il est impossible, au moyen d’agents inanimés, d’obtenir un effet mécanique d’une quelconque partie de la matière en la refroidissant en dessous de la température du plus froid des objets environnants »

L’axiome adopté par CLAUSIUS soutient en revanche que :

« La chaleur ne peut jamais passer d’un corps plus froid à un corps plus chaud sans que d’autres changements y soient en même temps associés ».

Cet axiome est exprimé dans un article publié en allemand en 1854, puis publié en anglais en 1f856 sous le titre « On a modified Form of the second Fundamental Theorem in the Mechanical Theory of Heat » – (The London, Edinburg and Dublin Philosophical Magazine et Journal of Science [Fourth Series] August 1856) [NdT : Sur une forme modifiée du Second phénomène fondamental dans la Théorie de la chaleur mécanique].

Cette traduction peut être consultée gratuitement à l’adresse internet suivante :

www.biodiversitylibrary.org/item/20044#page/95/mode/1up

C’est KELVIN lui-même qui affirma (dans son mémoire) l’équivalence de son axiome à celui de CLAUSIUS.

L’axiome exprimé en 1903 par le grand physicien allemand Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) est particulièrement intéressant :

« Il est impossible de construire une machine qui, fonctionnant en cycle, produise un autre effet que de soulever un poids et de refroidir une source de chaleur. »

Cet axiome est contenu dans l’ouvrage de PLANCK : « Treatise on Thermodynamics », Longmans, Green, and Co, London, 1903.

En particulier, nous nous référons ici à la version de cet ouvrage traduite en anglais, Ed. Dover Publications, Inc., cinquième édition de 1917, page 89, disponible au lien suivant :

https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.154233

La communauté scientifique a également accepté l’axiome combiné Kelvin-Planck :

« Aucun processus n’est possible avec pour seul résultat d’absorber la chaleur d’une source et de transformer cette chaleur en travail. »

Comme vous pouvez le deviner, il s’agit ici de propositions qui semblent conçues pour ne pas permettre de percevoir immédiatement le concept brutal qu’elles expriment fondamentalement :

« Il est impossible de construire une machine thermique capable d’absorber la chaleur d’un corps et de la convertir en travail mécanique, même si elle est dépourvue de dissipateur thermique (ou radiateur thermique). »

Cette machine thermique absorberait la chaleur et la convertirait en travail sans libérer de chaleur vers un dissipateur thermique, et aurait donc une efficacité de 100 %.

En bref, selon l’axiome, l’homme ne pourrait pas construire une machine thermique sans dissipateur thermique, ou une machine thermique 100 % efficace.

Pour simplifier l’analyse, convenons que l’axiome est exprimé par cette brutale proposition.

Si nous constatons qu’il ne s’agit pas d’un axiome lié aux phénomènes naturels, mais d’une affirmation apodictique qui impose une limite à l’amélioration que l’Humanité peut apporter à la technologie des machines thermiques, nous ne pouvons nous empêcher de reconnaître qu’en l’établissant, les Pères fondateurs ont véritablement renversé la méthode scientifique.

Habituellement, c’est la science qui conditionne ce qui peut être réalisé du point de vue technologique, mais les Pères fondateurs en ont décidé autrement : la technologie de la seconde moitié du XIX^e siècle aurait dû conditionner la théorie d’une partie de la Théorie de la chaleur pour tous les siècles à venir.

Sans crainte du déni, il est possible d’affirmer qu’il s’agit d’une première erreur d’approche (et donc de logique) commise par les Pères fondateurs.

Nous devons prendre un peu de recul pour comprendre les raisons qui ont conduit à la formulation de l’axiome, et nous rappeler qu’avant l’expérience cruciale de JOULE, la communauté scientifique croyait en la Théorie du calorique, selon laquelle la chaleur était un fluide intangible, invisible et immuable en quantité, qui ne produisait de travail que lorsqu’il passait d’une température plus élevée à une température plus basse en traversant une machine thermique.

Selon cette théorie, il était donc nécessaire de fournir deux températures à la machine thermique pour que le calorique puisse la traverser.

Lorsque l’expérience cruciale de JOULE démontra le caractère erroné de la Théorie du calorique, les Pères fondateurs ont alors dû créer la Théorie de la chaleur actuelle, et ils l’ont fait en modifiant le moins possible la Théorie du calorique. Ils ont donc continué à croire qu’il était nécessaire d’avoir deux températures pour qu’une machine thermique fonctionne.

Un seul changement a été introduit : la chaleur ne restait plus inchangée en quantité (comme le prévoyait l’ancienne Théorie du calorique) mais, en passant de corps chauds à des corps moins chauds, par le biais de la machine thermique, elle diminuait en quantité pour compenser le travail produit.

Ce qu’il faut absolument comprendre est que les Pères fondateurs ont développé leurs axiomes, lesquels prévoient fondamentalement l’existence de deux températures de fonctionnement, sans connaître l’effet thermoïonique, sachant que celui-ci a été découvert après leur mort. Ils ne pouvaient donc pas concevoir l’idée qu’une machine thermique puisse exploiter n’importe quelle température ambiante comme étant la température la plus élevée pour évaporer spontanément les électrons, alors qu’il est possible (comme nous le verrons) que la température de fonctionnement inférieure se créée d’elle-même par effet d’évaporation des électrons !

La Figure 1 suivante est un outil utile pour comprendre quelle est la limite imposée par l’axiome aux améliorations technologiques pouvant être apportées aux moteurs thermiques.

Fig. 1

La Figure 1 représente la section d’un moteur thermique hypothétique Et, qui absorbe en continu la chaleur (Q) d’un corps sphérique qui l’entoure, générant un travail mécanique constant à l’extérieur de ce corps sphérique via un système de bielle et de manivelle. À titre d’exemple, la température du corps sphérique (la source de chaleur) est supposée à 1 000 °C et constante dans le temps.

Comme vous pouvez le voir, aucun dissipateur de chaleur (ou radiateur) n’est présent, et donc, la machine Et, si elle existait et fonctionnait en continu, exploiterait pleinement la chaleur absorbée par la source chaude à 1 000 °C et la convertirait entièrement en travail mécanique : son rendement serait exactement de 100 %.

Cette machine thermique a reçu le nom désobligeant de « Machine à mouvement perpétuel de deuxième espèce – » – désobligeant, car tout le monde sait que le mouvement perpétuel est une chose impossible !

En utilisant des termes désormais considérés comme non exactement corrects, nous pouvons dire que cette machine thermique n’utiliserait que la « température » de la source chaude, et non la « différence de température » entre la source chaude et un dissipateur de chaleur (qui de fait n’est pas présent).

En effet, ce dernier est le principe de fonctionnement de toutes les machines thermiques courantes produisant un travail mécanique, lesquelles nécessitent deux températures de fonctionnement, conformément au Deuxième principe de la thermodynamique. Ce principe prévoit qu’une machine thermique ne peut fonctionner que si elle est construite de manière à absorber la chaleur d’une « source » (de chaleur) et à libérer une partie de cette chaleur dans un « dissipateur » (de chaleur), comme schématiquement représenté sur la Figure 2 suivante.

Fig. 2

Sur la Figure 2, la machine thermique A fonctionne selon le Deuxième principe de la thermodynamique : elle absorbe la quantité de chaleur +Qs de la source chaude (source), libère une partie de cette chaleur –Qa dans le dissipateur thermique (heat sink), et convertit la différence en travail mécanique La.

Il existe deux conséquences inévitables du fonctionnement selon ce principe : 1) une machine thermique doit toujours disposer d’un dissipateur thermique, 2) il doit toujours y avoir une différence de température entre la source chaude et le dissipateur de chaleur avant que la machine ne commence à fonctionner, sinon celle-ci ne peut pas commencer à absorber la chaleur et ne peut donc pas commencer à convertir la chaleur absorbée en travail mécanique. De plus, cette différence de température doit être maintenue artificiellement également durant le fonctionnement.

La communauté scientifique, en se basant sur le principe mentionné ci-dessus, ne considère pas possible que la différence de température entre la source chaude et le dissipateur thermique soit due au travail produit par la machine thermique, ce qui revient à dire que la différence de température entre la source chaude et le dissipateur de chaleur n’est pas censée être l’effet du travail mécanique produit par la machine.

L’axiome semble être basé sur l’intuition suivante : si la température de la machine Et est exactement la même que celle ambiante, alors l’absence de différence de température (bien qu’infinitésimale) ne peut pas causer l’entrée de la chaleur de la source vers Et, et aucune quantité de chaleur ne peut s’échapper de Et en direction du dissipateur de chaleur, car ce composant est tout simplement absent.

Par conséquent, selon le concept aujourd’hui partagé par la communauté scientifique, ce type de machine ne peut pas exister, sachant qu’elle ne peut pas convertir en travail mécanique une quantité de chaleur ne pouvant ni y pénétrer ni s’en échapper.

Attention ! L’intuition est parfois trompeuse.

Comme nous l’avons dit, l’axiome avait un sens dans la seconde moitié du XIX^e siècle, car à cette époque les implications technologiques du phénomène physique connu sous le nom d’« effet thermoïonique » n’étaient pas encore complètement comprises : à savoir la propriété de l’électron libre d’être expulsé spontanément d’un métal en raison de sa température (et non pas en raison d’une différence de température).

Si les Pères fondateurs l’avaient su, ils n’auraient probablement pas adopté l’axiome ci-dessus.

Malheureusement, les applications de la propriété de l’électron d’être expulsé spontanément de la surface d’un métal (les tubes thermoïoniques appelés « diode » et « triode ») ont été réalisées au début des années 1900 (1904–1906).

De plus, l’idée de recourir à l’émission spontanée d’électrons pour obtenir de l’électricité a été avancée il y a plus d’un siècle, en 1915 (W. Schlichter, « Die spontane Elektronenemission glühender Metalle und dasglühelektrische Element », Ann. Phys., Vol. 352, n° 13, pp. 573–640, 1915), une fois la Théorie de la chaleur définie par les Pères fondateurs acceptée par la communauté scientifique.

Il est vrai que ces dernières années, certains chercheurs ont réalisé et publié des mémoires concernant des dispositifs basés sur les propriétés de l’électron qui viennent contredire l’axiome.

Par exemple, la diode à vide pneumatique sans polarisation de Xu Yelin en 1988, la diode non polarisée à l’état solide de Xu Yelin, Jiang Ling et Xu Qlang entre 2000 et 2004 avec bien 10 demandes de brevet déposées par l’Académie chinoise des Sciences de Pékin, puis la batterie au graphène à chargement autonome de Zihan Xu (École polytechnique de Hong Kong – Département de Physique appliquée et Centre de recherche sur les matériaux – Nanjing – Chine), Guan Tai (identique au précédent, mais également Laboratoire d’État de mécanique et de contrôle des structures mécaniques – Nanjing – Chine), Yungang Zhou et Fei Gao (Laboratoire d’État Pacific Northwest Washington – États-Unis), et Kin Hung Wond (École polytechnique de Hong Kong – Département de Physique appliquée et Centre de recherche sur les matériaux – Nanjing – Chine en 2012,

Ces dispositifs sont capables de générer un courant électrique d’intensité suffisamment élevée destiné à des applications technologiques pratiques.

Mais il est bien connu que les scientifiques sont réticents face à l’abandon d’un principe de physique accepté après un nombre incalculable de diatribes, et il n’est donc pas surprenant que ces résultats saisissants n’aient pas suffi à convaincre la communauté scientifique d’accepter l’idée que l’axiome devrait être rejeté.

Chapitre 2 – Vérification du caractère erroné du deuxième principe de la thermodynamique 

Le fait que l’intégralité de la théorie relative au Deuxième principe de la thermodynamique soit erronée est facilement vérifiable de deux manières différentes.

La première façon de le faire est de découvrir, de façon expérimentale, que l’axiome à la base du Deuxième principe de la thermodynamique n’a pas de validité générale, car il est possible de construire et d’exploiter au moins un système capable de le contredire.

Ce système est basé sur l’émission spontanée d’électrons par les métaux (l’effet thermoïonique).

L’expérience, qui peut être réalisée en utilisant ce phénomène naturel, démontre le caractère erroné de l’axiome qui, entre 1851 et 1854, a été placé à la base de la théorie du principe cité ci-dessus.

L’expérience est si facile à réaliser qu’elle peut être répétée dans des laboratoires d’enseignement tels que ceux de certains instituts techniques d’électronique.

Quiconque n’est pas satisfait des résultats de l’expérience peut utiliser une méthode différente pour se convaincre de l’erreur de la théorie relative au Deuxième principe de la thermodynamique.

Selon la seconde façon de démontrer le caractère erroné, nous partons de l’hypothèse que l’axiome soit vrai. Une analyse critique du raisonnement des Pères fondateurs permet ensuite de vérifier (avec des considérations élémentaires de logique facilement compréhensibles par quiconque) que le raisonnement ayant donné lieu à la théorie du principe ci-dessus basée sur le fait que l’axiome soit vrai, est erroné.

Les paragraphes suivants fourniront une description de ces deux façons de vérifier le caractère erroné du Deuxième principe de la thermodynamique.

Si la communauté scientifique admet cette hypothèse, elle devrait être amenée à modifier totalement la théorie liée au Deuxième principe de la thermodynamique, à partir d’axiomes complètement différents de ceux jusqu’à présent pris en compte.

Chapitre 4 – Comment l’évaluation du caractère erroné du deuxième principe de la thermodynamique peut-elle être utile pour lutter contre le réchauffement climatique 

Le phénomène du réchauffement climatique est étroitement lié au problème énergétique, lequel, à son tour, est étroitement lié à l’axiome placé à la base de la version actuelle du Deuxième principe de la thermodynamique, ainsi qu’à la démonstration (malheureusement incorrecte) d’un théorème fondamental de cette théorie : le Théorème de Carnot.

Par ailleurs, il convient de noter que l’importance (quoique négative) de ce théorème, s’il est valide, serait d’imposer une limite à la valeur du rendement maximum pouvant être obtenu à partir de machines thermiques générant un travail mécanique. Un corollaire du Théorème de Carnot nous permettrait de quantifier dans quelle mesure le rendement maximum pouvant être théoriquement obtenu par une machine thermique devrait être inférieur à 100 % – rendement qui devrait toujours rester bien en dessous de 100 %, soit entre 30 et 50 %, également pour les machines thermiques dites idéales.

Pour en revenir au fait, il semble qu’il soit de plus en plus clair que la principale cause du réchauffement climatique consiste en l’introduction de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, et que la combustion de combustibles pour obtenir de l’énergie apporte une contribution importante à ces émissions.  

Lesdites « énergies alternatives » pourraient réduire ce type d’émissions, mais il est clair que toutes ces énergies alternatives n’empêchent pas le rejet de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, car nombre d’entre elles nécessitent la combustion d’un certain type de carburant.

Il existe un autre aspect fondamental de la question à prendre en compte : les esprits des scientifiques, des ingénieurs, des politiciens et du reste de la société sont conditionnés par une idée fondamentale mais erronée, à savoir la croyance que pour obtenir de l’énergie, il soit nécessaire de consommer ou transformer irréversiblement quelque chose. Nous pouvons citer, par exemple, la transformation de produits chimiques réagissant entre eux, la consommation d’un combustible brûlé, la transformation nucléaire d’un ou plusieurs éléments naturels radioactifs, ou encore le bouleversement d’un grand territoire pour obtenir de l’énergie hydraulique, etc.

L’énergie solaire consomme également quelque chose : le sol – elle oblige l’occupation pérenne de grands espaces destinés à l’installation de panneaux solaires, tandis que l’énergie éolienne a un impact visuel et sonore important.

En résumé, d’une manière ou d’une autre, chacune de ces façons de produire de l’énergie implique une conséquence « irréversible ».

L’idée d’irréversibilité est étroitement liée à la deuxième partie de la Théorie de la chaleur développée par les Pères fondateurs : celle dans laquelle tous les phénomènes naturels (aucun exclus) sont considérés comme irréversibles (un concept dérivé directement de l’axiome, comme nous le verrons bientôt).

L’idée d’irréversibilité est également liée (n’en soyez pas effrayés !) au Principe d’augmentation de l’entropie conséquent – dont nous parlerons brièvement d’une manière très simple et intuitive.

Il est désormais facile de rencontrer une personne érudite qui, parlant en général de l’état de la Terre, mentionne le Principe de l’augmentation de l’entropie.

En citant ce principe physique, cet érudit entend faire référence à l’irréversibilité des phénomènes naturels, qui « augmentent le désordre des choses » – un concept que les scientifiques associent à l’augmentation d’une quantité appelée « entropie ».

Mais vous vous demanderez sûrement en quoi consiste cette entropie ?

L’entropie est une grandeur physique définie dans la seconde moitié du XIX^e siècle par les Pères fondateurs de la Théorie de la chaleur, précisément à partir du Théorème de Carnot.

S’il est donc vrai (comme nous le soutenons ici) que l’axiome n’a pas de valeur générale et que la preuve du Théorème de Carnot est également affectée par plusieurs erreurs logiques, il s’ensuivrait que le Principe d’augmentation de l’entropie pourrait également être à son tour erroné, ou non parfaitement correct.

Mais les conséquences pratiques sur le sort de l’entropie découlant des arguments ci-dessus importent très peu à la plupart des gens, lesquels sont en revanche très préoccupés par le réchauffement climatique.

Ceci étant dit, nous pouvons commencer à comprendre comment et pourquoi la constatation du caractère erroné du Deuxième principe de la thermodynamique peut permettre à l’humanité de lutter contre le réchauffement climatique.

Prenant note de l’erreur de l’axiome et des erreurs contenues dans le Théorème de Carnot, il devient impossible, pour les physiciens théoriciens, d’exclure que l’Humanité puisse construire le moteur thermique interdit par l’axiome (soit un moteur sans dissipateur thermique), lequel donnerait accès à la « véritable énergie alternative inépuisable et non polluante » – et dont la « production » n’entraînerait pas le rejet de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Pour plus de clarté : si l’axiome, le Théorème de Carnot et le Principe d’augmentation d’entropie sont incorrects, il est alors possible de concevoir et de construire le moteur thermique sans dissipateur thermique. Ce moteur pourrait fonctionner sans avoir besoin de deux sources de chaleur de températures différentes, ne nécessitant qu’un seul corps ayant « n’importe quelle température », et laquelle pourrait être la température de l’environnement terrestre dans lequel la machine serait située.

Ce moteur permettrait « d’exploiter » l’énergie présente dans tous les endroits de la Terre et de l’Univers, laquelle est constituée de la somme des énergies vibratoires inépuisables possédées par chaque atome ou molécule du monde matériel (pour plus d’informations, vous pouvez effectuer une recherche sur internet en tapant voir « Mouvements Browniens »).

Si la communauté scientifique prend note des erreurs mentionnées ici, l’idée que l’énergie puisse être « produite » (concept qui implique l’apparition d’un certain type de sous-produit à éliminer dans l’environnement) deviendrait fausse. En revanche, l’idée qu’il est possible « d’exploiter » ou « d’intercepter » de l’énergie en circulation constante commencerait à avoir un sens, sans que cette exploitation n’implique l’introduction de tout type de gaz dans l’atmosphère.

À terme, si la communauté scientifique reconnaît le caractère erroné du Deuxième principe de la thermodynamique, les responsables des industries de la microélectronique pourraient autoriser la planification d’études et d’expériences impliquant des générateurs de courant électrique composés d’une série de « gaufrettes » de silicium, et dont les surfaces seraient traitées selon la procédure inventée par le physicien chinois Xu Yelin et décrite dans les demandes de brevet déposées par l’Institut de biophysique de l’Académie chinoise des sciences de Pékin.

Si ces études aboutissaient, l’Humanité aurait la possibilité d’affronter la lutte contre le réchauffement climatique d’une manière beaucoup plus efficace que les palliatifs actuellement mis en place par les Nations, avec un générateur de courant électrique capable d’extraire l’énergie correspondante des mouvements vibratoires qui agitent l’ensemble des atomes et des molécules composant l’environnement terrestre – ce que nous pourrions appeler la « chaleur environnementale » (concept aujourd’hui considéré comme non scientifique).

Il reste toutefois à noter que, de nos jours, des études et des expériences de ce type ne peuvent pas être entreprises par les industries de la microélectronique, car quiconque prendrait l’initiative de les proposer, risquerait au minimum d’être ridiculisé, s’il a la chance de ne pas être licencié. En réalité, son initiative serait rejetée sans appel par n’importe quel scientifique.

Chapitre 5 – Expérience démontrant le caractère erroné de l’axiom du deuxième principe de la thermodynamique

Ce paragraphe décrit la justification d’une expérience basée sur l’effet thermoïonique, qui démontre comment l’axiome placé à la base de la théorie relative au Deuxième principe de la thermodynamique ne présente pas de validité générale.

L’idée de base de cette expérience est due à plusieurs scientifiques, chercheurs et universitaires ayant mené des expériences et déposé des brevets relatifs à des systèmes basés sur l’effet thermoïonique – idées qui ont été rendues publiques durant ces dernières années (1988, 2000, 2012 et 2017).

Dans ce qui suit, nous expliquerons comment répéter une version simplifiée de l’expérience réalisée par l’auteur et décrite dans son livre électronique «Unfinished Book on the Energy of the Environment» [NdT : Livre inachevé sur l’énergie de l’environnement] – cliquez sur le lien suivant pour lire gratuitement les premiers 10 % du livre.

Avant d’illustrer le fonctionnement de cette expérience basée sur l’effet thermoïonique, commençons par rappeler le fonctionnement des vannes thermoïoniques (dispositifs utilisés depuis le début des années 1900 pour la construction d’émetteurs ou récepteurs radio, radars, téléviseurs, etc.). Ces vannes thermoïoniques sont constituées d’un tube en verre (c’est pourquoi on les appelle également « tubes thermoïoniques ») hermétiquement fermés et vidés d’air, et de diverses électrodes internes. Voir Figure 3.

Fig.3 – Tube thermoïonique 3Q4 et schéma de câblage relatif

Dans le cadre de l’utilisation normale, les électrodes d’un tube thermoïonique sont alimentées en électricité afin de pouvoir remplir les fonctions prévues.

L’une de ces électrodes (le filament) est constituée de matériaux métalliques traités de manière à lui conférer la propriété d’émettre un flux constant d’électrons depuis la surface.

Une autre électrode (la plaque) est réalisée en matériaux métalliques incapables d’émettre des flux d’électrons importants depuis la surface. Cette électrode est utilisée pour attirer et capturer les électrons émis par le filament.

Une autre électrode, laquelle est incapable d’émettre des flux d’électrons importants, est la grille de contrôle. Elle est interposée entre le filament et la plaque et sert, en fonctionnement normal, à contrôler (ou faire varier) le flux d’électrons captés par la plaque.

Certains tubes électroniques (comme celui de la Figure 3) ont deux voire trois grilles intermédiaires entre le filament et la plaque, pour remplir des fonctions qui ne nous intéressent pas ici.

Pour qu’un tube thermoïonique remplisse les fonctions pour lesquelles il a été conçu (fonctionnement normal), son filament doit être rendu incandescent. Ceci est possible en faisant passer un courant électrique dans le filament. Plus la température du filament est élevée, plus le flux d’électrons sortant de sa surface est élevé.

Toutefois, il n’y a pas de limite de température inférieure en dessous de laquelle l’émission d’électrons s’arrête complètement. Plus la température baisse, plus l’émission électronique de la surface métallique diminue, de sorte qu’un métal émet un flux (même petit) d’électrons également à une température ambiante de 20 °C. Et c’est précisément sur cette propriété que se base l’expérience décrite ici.

Par conséquent, même si le filament n’est pas alimenté par un courant électrique (à savoir que le filament reste froid), et que la grille et la plaque ne sont pas connectées à une alimentation électrique, le filament émet toujours un certain flux d’électrons à l’intérieur du tube vide.

Cela dit, nous proposons ici de faire fonctionner ces tubes thermoïoniques de manière tout à fait anormale : sans les alimenter en aucune façon en courant électrique, et en les faisant en effet devenir des générateurs de courant électrique. La température des filaments est augmentée en chauffant l’ensemble des tubes.

Ainsi, également dans ces conditions, les électrons libres sont spontanément expulsés loin du filament – mais d’où vient l’énergie nécessaire pour produire cette expulsion ?

Comme nous l’avons déjà mentionné, l’énergie nécessaire pour expulser un électron libre de la surface d’un métal provient de mouvements vibratoires microscopiques qui, en continu et de manière absolument chaotique (voir « Mouvements browniens »), agitent les atomes et les molécules composant le métal.

Considérons un seul électron libre situé juste en dessous de la surface du filament métallique d’un tube thermoïonique. Cet électron subit continuellement des collisions aléatoires par les atomes métalliques qui l’entourent, comme ces derniers vibrent chaotiquement dans toutes les directions. Les caractéristiques de ces collisions aléatoires ne sont déterminées que par la température moyenne du métal.

Parfois, il arrive que les vibrations des atomes s’additionnent en collision avec un électron libre donné, lui conférant suffisamment d’énergie pour lui permettre de sauter hors de la surface métallique. Lorsque cela se produit, le filament perd une très petite quantité d’énergie. Ainsi ses atomes s’agitent avec moins d’intensité avec pour conséquence le refroidissement du filament, même de très peu.

Ces concepts ne sont pas le résultat d’une théorie développée par l’auteur, mais la réalité physique de l’émission électronique résultant d’expériences menées et reconnues par la communauté scientifique.

Les électrons s’échappent dans toutes les directions du filament et, dans la mesure où certains d’entre eux peuvent être dirigés vers la grille et/ou la plaque, une fraction de ces électrons peut tomber sur ces électrodes même si celles-ci ne sont pas connectées à un générateur électrique.

La grille et la plaque sont ainsi chargées d’électrons, lesquels sont connus pour avoir une charge négative. Ainsi ces électrodes prennent des charges électriques négatives tandis que le filament devient positif.

Mais la charge négative de chacune de ces deux électrodes va contrecarrer la successive capture d’électrons, sachant que les charges électriques de signe égal se repoussent. Ainsi, un équilibre de type électrique dit « statique » se crée dans la grille et la plaque. Cet équilibre correspond à une certaine différence de potentiel électrique (tension) entre la grille et le filament, et à une autre valeur de tension entre la plaque et le filament.

L’équilibre est de type statique car les mouvements de tous les électrons restent bloqués : les électrons capturés (et bloqués) sur la grille et sur la plaque empêchent (bloquent), avec leur charge électrique négative, l’entrée d’autres électrons expulsés par le biais du filament.

Notons que dans de telles conditions d’équilibre électrique statique, l’ensemble du système se trouve à la même température, laquelle est absolument identique pour tous les composants du tube thermoïonique, à savoir la température ambiante.

(Pour qui ne maîtrise pas bien l’électricité, nous indiquons qu’une « résistance » est, par exemple, la composante d’un poêle électrique qui se réchauffe lorsqu’elle est traversée par l’électricité.)

Si dans de telles conditions d’équilibre statique, une résistance est connectée entre la plaque et le filament, et une autre résistance entre la grille et le filament, comme dans la Figure 4 suivante, l’équilibre statique est détruit. Ainsi les tensions précédemment créées sur la grille et sur la plaque commencent à faire passer des électrons (générant du courant électrique) à travers leurs résistances respectives.

Fig. 4

Le fait qu’une partie des électrons capturés par la grille ou la plaque s’écoule loin de celles-ci et passe à travers les résistances, implique la diminution de la tension électrique avec laquelle chacune de ces deux électrodes est chargée. Étant donné que cette valeur de tension inférieure provoque un champ électrique de répulsion plus faible pour les électrons provenant du filament, alors d’autres électrons émis par le filament peuvent à nouveau pénétrer à l’intérieur de la grille et de la plaque.

Ainsi, un double flux d’électrons est initialement créé : le premier à travers les résistances et le second dans le vide, entre le filament et les deux électrodes (grille et plaque). Nous avons dit initialement, mais quelles sont les conditions à remplir pour que ces flux d’électrons restent constants dans le temps ?

Pour répondre à cette question, nous rappelons que l’énergie nécessaire pour expulser un électron du filament est fournie par les mouvements chaotiques microscopiques des atomes et des molécules du filament, tandis que l’énergie moyenne des atomes et des molécules du filament est proportionnelle à sa température. Ainsi, si l’énergie moyenne du filament diminue, car il émet des électrons, alors la température moyenne du filament doit également diminuer. La conséquence de ceci est que le flux d’électrons qu’il émet doit lui aussi diminuer.

Par conséquent, pour que la température du filament ne baisse pas trop, celui-ci doit recevoir de la chaleur. La question que nous nous posions auparavant se transforme donc en une autre question : d’où pourrait provenir la chaleur qui permettra aux flux d’électrons de rester constants dans le temps ?

Pour répondre à cette autre question, nous observons que si les électrons heurtent la grille et la plaque à une certaine vitesse, alors ces impacts ont tendance à chauffer la grille et la plaque. Mais de combien ?

Si la combinaison du chauffage de la grille et de la plaque pouvait compenser exactement le refroidissement du filament, alors la température interne du tube thermoïonique resterait en moyenne constante et égale à la température ambiante initiale. Cela impliquerait l’arrêt (tôt ou tard) des flux d’électrons, sachant que dans le cas contraire, le principe de conservation de l’énergie serait violé.

En effet, si le courant électrique continuait à circuler dans les résistances, l’énergie thermique que celles-ci disperseraient dans l’environnement ne viendrait de nulle part.

Mais il existe l’espoir que le refroidissement subit par le filament soit supérieur (en valeur absolue) à l’ensemble de l’échauffement subi par la grille et la plaque.

Effectivement, comme mentionné ci-dessus, la grille et la plaque sont chargées d’électrons, et le champ électrique généré par celles-ci ralentit le mouvement des électrons se dirigeant vers ces deux électrodes en provenance du filament. Par conséquent, l’énergie cinétique des électrons qui parviennent à pénétrer la grille et la plaque est beaucoup plus faible (car les électrons sont moins rapides) qu’elle ne l’était lorsqu’ils ont quitté le filament, ainsi leur impact sur la grille et la plaque doit provoquer un léger échauffement.

Cela signifie que lorsque les résistances sont connectées, la température du filament doit diminuer davantage par rapport au chauffage de la grille et de la plaque – de façon générale, le refroidissement doit prévaloir à l’intérieur du tube thermoïonique.

La soustraction de chaleur du filament doit entraîner une baisse de la température moyenne à l’intérieur du tube par rapport à celle ambiante. Ceci peut permettre à la chaleur de circuler spontanément de l’environnement vers l’intérieur du tube thermoïonique, avec pour résultat que les courants électriques puissent continuer à circuler à travers les résistances.

Mais la température à l’intérieur du tube ne peut pas diminuer sans limites. En effet, l’augmentation progressive de la différence de température entre l’extérieur et l’intérieur du tube augmente le flux de chaleur provenant de l’environnement, lequel est dirigé vers l’intérieur du tube. Ainsi, à un certain point, la température interne du tube doit se stabiliser à une valeur inférieure à celle de la température ambiante.

En réalité, de nombreuses températures doivent être créées dans ce système : une sur le filament, une sur la grille et enfin, la dernière, sur la plaque.

Ces deux dernières températures, différentes l’une de l’autre et différentes de la température ambiante, ne peuvent pas être la « cause » des courants électriques circulant dans les résistances, mais plutôt « l’effet » de ces courants.

Ces différences de température n’existent pas « avant » que le système ne commence à produire de l’électricité, mais se forment « après » que le système ait commencé à fonctionner seul.

Il s’agit là de la révolution copernicienne qui peut résulter du succès de l’expérience !

L’erreur maintenue jusqu’à présent consiste à croire que la chaleur ne peut jamais être absorbée par une machine thermique, et être convertie par elle en travail mécanique, si nous ne connectons pas initialement la machine à deux corps matériels présentant des températures différentes avant que celle-ci ne commence à fonctionner, et si nous ne maintenons pas cette différence de température durant toute la période de fonctionnement.

Le système décrit ci-dessus, en revanche, s’il fonctionnait selon la description, deviendrait une machine thermique qui permettrait au courant électrique de circuler à l’intérieur des résistances, mais en fonctionnant de manière exactement opposée à toutes les machines qui fonctionnent selon le Deuxième principe de la thermodynamique. Il est vrai que la machine aurait besoin d’une « source de chaleur », laquelle serait constituée par l’environnement, sachant que la machine ne fonctionnerait pas grâce à une différence de température présente avant que la machine ne commence à fonctionner.

Cette machine thermique spécifique serait dépourvue de dissipateur de chaleur. Cependant, pour les machines fonctionnant selon le Deuxième principe de la thermodynamique, il doit être présent aussi bien avant le démarrage de la machine que pendant son fonctionnement afin de garantir l’existence de la température la plus basse.

Au contraire, la machine thermique spécifique dont il est fait mention ci-dessus serait capable de générer à elle seule la température la plus basse, qui apparaîtrait après que le système ait commencé à produire de l’électricité.

Ce que nous avons imaginé serait une machine thermique révolutionnaire.

Nous aurions un système qui permettrait au courant électrique de circuler à travers les résistances (lesquelles seraient donc amenées à chauffer), sans toutefois que ce dernier ne soit alimenté en aucune façon par un générateur électrique, et dans lequel le courant électrique qui traverserait les résistances ne serait généré que grâce à la « température » du filament, et non pas grâce à une « différence de température » préexistante.

L’énergie qui serait dispersée dans l’environnement par les résistances ne proviendrait pas de nulle part, et le Principe de conservation de l’énergie ne serait pas violé.

En fin de compte, l’énergie thermique « circulerait » en continu selon le chemin suivant : Environnement → Filament → Résistances → Environnement (à nouveau) et ainsi de suite.

Pour concevoir une expérience effectivement réalisable basée sur ces hypothèses, la construction doit être simplifiée en supprimant, par exemple, la résistance reliée à la plaque. De plus, pour augmenter la tension de sortie, un certain nombre de tuyaux de même type pourraient être connectés en série, comme illustré sur le graphique de la Figure 5 ci-dessous.

Fig. 5                                       Fig. 1

Si nous comparons maintenant la Figure 1 à la Figure 5, nous remarquons que les deux machines ont une configuration identique.

Toutes deux sont dépourvues de dissipateur thermique, et la seule différence est que la première produirait de l’énergie mécanique tandis que l’autre produirait de l’électricité, en faisant circuler le courant électrique I dans la résistance de charge R.

La machine de la Figure 1 est celle interdite par l’axiome, tandis que celle de la Figure 5 pourrait réellement exister si l’expérience décrite fonctionnait comme indiqué ci-dessus.

Chapitre 6 – Résultats de l’expérience décrit dans l’e-Book 

Avant d’exposer la procédure à suivre pour réaliser une expérience simple capable de démontrer la non-généralité de l’axiome, il convient d’indiquer les résultats obtenus avec l’expérience décrite dans l’e-Book mentionné ci-dessus.

Bien que cette expérience ait présenté quelques anomalies par rapport aux attentes, son résultat s’est révélé positif : la tension qui s’est développée à travers la résistance de charge connectée en parallèle aux tubes thermoïoniques et au voltmètre électronique a été maintenue toujours différente de zéro, et a atteint des valeurs petites mais significatives. De plus, cette tension a considérablement varié en fonction de la température du four.

La Figure 6 suivante montre deux diagrammes Tension/Température types obtenus durant les différentes répétitions de l’expérience. Notons que dans le graphique, à droite, la courbe de refroidissement, est mise en évidence par les points triangulaires.

Fig. 6

Les anomalies constatées sont les suivantes :

• Pour des températures relativement basses (inférieures à 200-300 °C), la tension développée à travers la résistance de charge, au lieu de prendre une valeur négative (comme prévu), affichait parfois des valeurs positives. Les valeurs négatives attendues ont régulièrement pris le dessus sur les températures plus élevées.
• Pour des températures relativement basses, des fluctuations des valeurs de tension mesurées ont été observées à mesure que la température augmentait.
• La répétition de l’expérience, dans les jours suivants, n’a pas produit les mêmes valeurs de tension, pour une même température, même si aucune modification n’avait été apportée au système.

L’existence de ces comportements inattendus n’implique pas que l’expérience ne soit pas reproductible et significative.

Peu sont les critères à prendre en compte pour déterminer si l’expérience est reproductible et significative.

1. Tout d’abord, il convient de s’assurer que la tension développée aux bornes de la résistance de charge soit déterminée uniquement par les tubes thermoïoniques et non par d’autres éléments étrangers. Pour en avoir la certitude, toutes les connexions électriques entre le système et le voltmètre électronique ont été blindées et mises à la terre. – Pour éviter que l’effet thermoélectrique (ou effet Seebeck) ne génère des tensions, des conducteurs constitués du même métal (Argent) ont été utilisés à la fois pour les connexions internes entre une pentode et l’autre, et pour la connexion du voltmètre électronique externe à la série de tubes thermioniques. D’autre part, l’effet thermoélectrique ne peut pas générer d’abord des tensions positives puis des tensions négatives.
2. Ensuite, il est nécessaire de s’assurer que la valeur de la tension est fonction de la température du four. Et les mesures ont démontré que ceci s’est effectivement produit. Le fait que la tension varie fortement avec la variation de la température fournit une garantie supplémentaire que les tensions mesurées ne dépendent pas des interférences électriques.
3. Par ailleurs, il convient de s’assurer que les tensions mesurées ne dépendent pas de la présence d’éléments naturels radioactifs parfois introduits dans le filament pour favoriser l’émission d’électrons. La radioactivité n’étant pas affectée par des températures de l’ordre de 500 °C, le fait que la valeur de la tension mesurée dépendait de la température a montré que la tension ne pouvait pas être générée par des éléments radioactifs naturels incorporés dans le filament.
4. Finalement (critère déterminant), il est nécessaire de vérifier que la tension développée aux bornes de la résistance de charge soit différente de zéro (négative ou positive). Le fait que la tension développée aux bornes de la résistance prenne des valeurs minimes ne peut pas impliquer que l’expérience ne démontre pas le caractère erroné de l’axiome. Si l’axiome avait une validité générale, la tension présente aux bornes de la résistance de charge devrait toujours rester exactement égale à zéro, à n’importe quelle température. Au contraire, l’expérience a montré que cette tension n’a jamais été exactement égale à zéro, même si elle a assumé des valeurs minimes de type millièmes, centièmes, voire dixièmes de Volt pour des températures proches de 500 °C.

« Pour un esprit théorique, un millionième est comme un million, cela signifie qu’il n’est pas nul, mais d’où vient-il ? », c’est ainsi que le physicien Roberto Germano a exprimé ce concept à la page 151 de son livre « AQUA – L’acqua elettromagnetica e le sue mirabolanti avventure », Ed Bibliopolis, 2006 [NdT : EAU – L’eau électromagnétique et ses mirobolantes aventures].

Il est vrai que lors du passage du positif au négatif, la tension réellement existante aux bornes de la résistance de charge doit nécessairement avoir assumé la valeur zéro. Toutefois, nous avons pu constater par expérience que ce passage a toujours été très rapide en présence de changement de la température, et que la valeur zéro, prévue par la théorie des Pères fondateurs, était la plus instable de toutes les valeurs mesurées à des températures suffisamment élevées.

Par pur tutiorisme, nous pourrions faire quelques hypothèses pour expliquer les comportements inattendus mentionnés ci-dessus – par exemple, qu’ils pourraient s’agir du résultat de l’impact des électrons émis par le filament avec les résidus de gaz présents à l’intérieur des tubes thermoïoniques, lesquels, en réalité, ne sont jamais parfaitement vidés d’air.

Mais nous devons garder à l’esprit que, lorsqu’il s’agit d’une expérience, le concept « d’anomalie » devrait avoir peu de sens en science. La nature ne se comporte pas toujours comme le prétendent les théories actuelles.

Par exemple, si une expérience hypothétique réalisée par divers expérimentateurs indépendants démontrait, sans l’ombre d’un doute, qu’un événement se produisant sur la terre provoquait un autre événement sur la Lune à un intervalle de temps égal à zéro, il ne serait pas licite de rejeter la validité a priori de l’expérience, justifiant le déni en violant la Théorie de la relativité d’Einstein, selon laquelle cet intervalle de temps devrait être supérieur à une seconde. 

En bref, le dernier mot ne peut jamais être celui de la théorie, mais celui qui jaillit des travaux menés par des expérimentateurs indépendants (de tout et de tous !).

Le lien suivant vous permet de visionner la vidéo de l’expérience (New Experiment…). Sur chaque page, il convient de cliquer sur le bouton “PAUSE” pour avoir le temps de lire le texte qu’elle contient.

https://www.youtube.com/channel/UCJj0yC24yVCBqpWJJ1_RhIw

Chapitre 7 – Le caractère erroné de la Théorie concernant le deuxième principe de la thermodynamique – Les erreurs de logique  

Introduction

Comme mentionné ci-dessus, il est non seulement possible de réaliser une expérience démontrant que l’axiome à la base de la théorie relative au Deuxième principe de la thermodynamique n’a pas de valeur universelle, mais également qu’il existe de nombreuses erreurs de logique dans le raisonnement selon lequel cette théorie a été généré à partir de l’axiome.

La démonstration complète de ces erreurs peut être trouvée dans l’e-Book dont il est fait mention ci-dessus. Elle est le résultat d’une analyse critique des principaux mémoires publiés dans la seconde moitié du XIX^e siècle par les deux Pères fondateurs de la Théorie dynamique de la chaleur : William Thomson, plus tard Lord Kelvin (1824-1907) et Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822-1888).

L’e-Book met en évidence le fait que ces mêmes erreurs figurent également dans les manuels d’enseignement de la physique moderne, impliquant que des générations modernes d’étudiants sont obligées d’apprendre des notions partiellement incorrectes sur la deuxième partie de la Théorie de la chaleur.

L’analyse critique contenue dans l’e-Book a été conçue de manière à être compréhensible par n’importe qui, même par qui ne possède pas une bonne connaissance de la mathématique et de la physique, sachant que les erreurs mises en évidence sont de l’ordre de la logique.

Ce qui suit est un résumé simplifié de cette analyse critique, qui permet aux lecteurs de se rendre effectivement compte de l’existence réelle des erreurs mentionnées sans avoir à consulter l’e-Book.

Pour entrer dans le sujet des erreurs présentes dans la deuxième partie de la théorie classique de la chaleur, rappelons encore une fois que, dans la seconde moitié du XIX^e siècle, la composition des atomes n’était pas encore connue. Par conséquent, les conséquences technologiques de la propriété des électrons libres à être expulsés de la surface des métaux en raison de la seule température ne pouvaient pas être imaginées.

Ainsi, aucun scientifique de cette époque n’a eu l’occasion de réaliser que les Pères fondateurs avaient introduit un axiome susceptible d’être contredit par une expérience.

Quant à la plupart des erreurs de logique que l’auteur attribue aux Pères fondateurs, celles-ci auraient pu être constatées par les savants de la seconde moitié du XIX^e siècle. Il reste toutefois incompréhensible que même les scientifiques modernes continuent à ne pas les détecter, à la seule exception de ces rationalistes inconnus qui se consacrent à la construction d’une thermodynamique rationnelle.

Chapitre 7.1 – Le schéma du Théorème de Carnot 

Avant de décrire les erreurs de logiques dont nous avons parlées ci-dessus, il convient de rappeler comment les Pères fondateurs ont conçu la démonstration du Théorème de Carnot – lequel a porté à la théorie relative au Deuxième principe de la thermodynamique à une condition de confusion et d’irrationalité complètes.

Ce paragraphe contient un résumé du raisonnement généralement utilisé pour prouver le Théorème de Carnot, tandis que les paragraphes suivants seront consacrés à la mise en évidence des erreurs rendant la démonstration de ce théorème inacceptable.

Pour simplifier ce résumé, nous tiendrons compte de la démonstration du Théorème de Carnot selon le schéma imaginé par KELVIN, celui décrit dans son mémoire de 1851.

Il convient de garder à l’esprit que la démonstration du Théorème de Carnot selon le schéma conçu par CLAUSIUS (rapporté dans son mémoire de 1854) est également affectée par les mêmes erreurs, comme l’explique l’e-Book mentionné ci-dessus.

La démonstration du Théorème de Carnot selon le schéma de KELVIN est réalisée à travers une démonstration par l’absurde, où l’absurdité consisterait en la violation de l’axiome conçu par KELVIN lui-même :

« Il est impossible, au moyen d’agents inanimés, d’obtenir un effet mécanique d’une quelconque partie de la matière en la refroidissant en dessous de la température du plus froid des objets environnants ».

En termes plus simples, l’absurdité consisterait en l’existence d’une machine thermique qui absorberait la chaleur et produirait du travail tout en étant dépourvue du dissipateur de chaleur (le plus froid des objets environnants) – une machine également connue sous le nom de « Mouvement perpétuel de deuxième espèce ».

Le raisonnement lié à la démonstration du Théorème de Carnot, selon le schéma de KELVIN, envisage d’imaginer l’existence de deux sources de chaleur, l’une chaude (le four) et l’autre froide (constituée du dissipateur thermique). La présence d’une première machine thermique idéale qui fonctionne entre ces deux températures est également prévue, où chaque transformation ayant lieu dans cette machine est réversible pour une machine (Rév) soit globalement réversible.

Puis il est imaginé l’existence d’une autre machine thermique non idéale soit « n’importe laquelle », fonctionnant toujours dans la même plage de températures qu’auparavant, où cependant certaines transformations ayant lieu dans cette autre machine sont irréversibles, impliquant donc que cette machine (Irr) est globalement irréversible.

Sachant que la première machine (Rév) est réversible, elle peut fonctionner à l’envers (comme un réfrigérateur) en absorbant un travail mécanique donné lequel est consommé pour déplacer la chaleur du corps froid (le dissipateur de chaleur) vers le chaud (le four). D’autre part, la machine irréversible (Irr) est conçue pour fonctionner normalement, comme un moteur, à savoir qu’elle prélève la chaleur du corps chaud, restitue une partie de celle-ci au dissipateur de chaleur et transforme la différence en travail mécanique.

Il est alors imaginé que ces deux machines sont reliées l’une à l’autre pour fonctionner en opposition : le travail produit par la machine irréversible sert à faire fonctionner la machine réversible comme un réfrigérateur.

À ce stade, le raisonnement nécessite que l’hypothèse suivante soit formulée :

« Il existe une machine irréversible qui est plus efficace que la machine réversible. »

La Figure 7 ci-dessous montre le système des deux machines opposées, dimensionnées de manière à respecter l’hypothèse.

Fig. 7

Comme le montre la Figure 7, si la machine irréversible (Irr) avait une efficacité supérieure à celle réversible (Rév), la combinaison de ces deux machines serait en mesure de produire un travail mécanique utile (Lu) au détriment de la chaleur extraite (attention ! non cédée) par le dissipateur (le plus froid des objets environnants), lequel refroidirait donc encore plus.

En effet, comme nous pouvons le voir sur la Figure, la quantité de chaleur +Qb que la machine Rév extrairait de la source froide T₁ (le dissipateur de chaleur) serait supérieure (en valeur absolue) à la quantité de chaleur –Qa que la machine Irr céderait à ce même dissipateur. Dans l’ensemble, le dissipateur thermique serait soumis à une extraction continue de la chaleur et refroidirait toujours plus.

Ce refroidissement constant du dissipateur serait (selon les théoriciens) une absurdité, car il représenterait précisément ce que l’axiome interdit.

Par conséquent, ce type de raisonnement conduit les théoriciens à conclure que cette machine complexe ne peut pas exister, sachant qu’elle permettrait de violer cet axiome sacré.

Mais puisque l’existence d’une machine aussi complexe ne serait permise que par l’existence d’une machine irréversible plus efficace qu’une machine réversible, alors le raisonnement se conclut en disant que la machine irréversible ne peut pas être plus efficace que la machine réversible.

Attention ! Une fois parvenus à cette conclusion, la démonstration par l’absurde est terminée.

Mais pour les théoriciens, cette conclusion ne suffit pas ! En effet, si le raisonnement illustré jusqu’à présent était acceptable (mais nous verrons qu’il ne l’est pas pour certaines raisons), il aurait été uniquement démontré qu’une machine irréversible ne peut pas être plus efficace qu’une machine réversible (dans une même plage de températures de fonctionnement), mais ceci ne pourrait exclure que la machine irréversible puisse être tout aussi efficace que la machine réversible.

Toutefois, comme déjà mentionné, les théoriciens ne peuvent accepter cette possibilité, car cela les obligerait à renoncer au concept fondamental qu’ils partagent sur le Deuxième principe de la thermodynamique, à savoir que la présence d’irréversibilité dans un moteur thermique implique toujours la diminution de ses performances.

Pour parvenir dans tous les cas à la conclusion souhaitée, les théoriciens doivent prétendre que la démonstration par l’absurde n’est pas déjà terminée, ils ajoutent donc que l’égalité du rendement n’est valable que lorsque la machine irréversible devient réversible.

Ces arguments ne sont pas acceptables pour les raisons suivantes.

Chapitre 7.2 – La deuxième erreur logique de configuration 

Nous avons dit plus tôt que les Pères fondateurs ont fait une première erreur de logique lorsqu’ils ont décidé que la technologie de la seconde moitié du XIX^e siècle aurait dû conditionner la deuxième partie de la Théorie de la chaleur pour tous les siècles à venir.

Une seconde erreur de logique commise par les Pères fondateurs a été de dériver le concept que certains phénomènes naturels (ou certaines transformations) sont irréversibles de l’axiome.

Cette erreur dans l’établissement de la théorie relative au Deuxième principe de la thermodynamique fut introduite par KELVIN dans un mémoire publié en 1852, intitulé « On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy » [NdT : Sur une tendance universelle de la Nature à la dissipation de l’énergie mécanique], où il modifiait et perfectionnait son idée du concept d’« irréversibilité ».

Cette publication est disponible à la lecture, à titre gratuit, en accédant au lien suivant :

https://www3.nd.edu/~powers/ame.20231/kelvin1852.pdf

Dans ce mémoire, KELVIN fournit une indication claire de ce que seraient les transformations irréversibles ou dissipatives comme conséquence nécessaire de l’axiome. En effet, KELVIN écrit (p. 511-512) :

« Les propositions suivantes sont élaborées en référence à la dissipation d’énergie mécanique depuis une réserve donnée, et à la restauration de son état primitif. Il s’agit des conséquences nécessaires [veuillez noter – ndr] de l’axiome : « Il est impossible, au moyen d’agents matériels inanimés, d’obtenir un effet mécanique d’une portion de matière en la refroidissant en dessous du plus froid des objets environnants. »  

Lorsque la chaleur est créée par un processus réversible (afin que l’énergie mécanique ainsi dépensée puisse être restaurée à son état primitif), on assiste également au transfert, d’un corps froid à un corps chaud, d’une quantité de chaleur connectée à la quantité créée, proportion définie en fonction des deux corps.

1. Lorsque la chaleur est créée par un processus irréversible (comme le frottement), on assiste à une dissipation de l’énergie mécanique et une restauration complète à l’état primitif est impossible.

III. Lorsque la chaleur est diffusée par conduction, on assiste à une dissipation de l’énergie mécanique et une restauration parfaite est impossible. »

Cette erreur de réglage figure également dans les manuels de thermodynamique modernes, ce qui fournit une première preuve de la façon dont les erreurs des Pères fondateurs sont encore aujourd’hui partagées par la communauté scientifique.

Il est facile d’expliquer pourquoi dériver le concept d’irréversibilité de certaines transformations naturelles de l’axiome est une erreur logique : l’axiome est le point de départ d’une nouvelle théorie (remplaçant la Théorie du calorique aujourd’hui obsolète) concernant un certain comportement de la chaleur, mais il faut tenir compte du fait que l’axiome choisi ne concerne pas le comportement de la chaleur dans la nature, mais impose une limite aux technologies que l’Humanité peut développer.

Donc, si certaines transformations naturelles sont définies comme irréversibles comme conséquence nécessaire d’un tel axiome, alors deux entités conceptuelles non homogènes se mélangent : des transformations irréversibles pour ce que la nature ne pourra jamais faire et des transformations que l’Humanité ne peut inverser en utilisant les technologies permises par les connaissances scientifiques du moment.

L’acceptation de ce mélange de concepts non homogènes contribue encore aujourd’hui au maintien de la confusion dans la théorie basée sur l’axiome, ceci car les capacités technologiques de l’Homme relatives à l’axiome sont restées celles de la seconde moitié du XIXe siècle, tandis qu’au cours des 160 années suivantes, les progrès de la science ont permis la réalisation de technologies hautement raffinées.

Cette distinction n’a jamais été exprimée dans la théorie relative au Deuxième principe de la thermodynamique, sachant que toutes les transformations ayant réellement lieu (à la fois naturelles et provoquées par l’homme) ont été considérées comme irréversibles, conduction thermique incluse.

Ce qui suit nous fait comprendre à quel point il fut nécessaire d’introduire cette distinction : il ne fait aucun doute que la nature n’est pas en mesure d’inverser la conduction de la chaleur, sur la base de la définition de l’irréversibilité aujourd’hui partagée, mais s’il existait une machine à mouvement perpétuel de deuxième espèce, alors un physicien ou un ingénieur pourrait utiliser ce type de machine pour inverser cette transformation sans produire de changement dans le reste de l’univers.

Comme nous le verrons dans le chapitre suivant, cette erreur de configuration détermine une des raisons pour lesquelles la thèse que les théoriciens voudraient démontrer face au Théorème de Carnot n’est pas effectivement réalisable.

Chapitre 7.3 – Première raison d’inacceptabilité de la démonstration du théorème de Carnot : L’utilisation multiple de l’axiome  

En référence au contenu du paragraphe précédent, nous observons que l’axiome est utilisé plusieurs fois dans la démonstration du Théorème de Carnot : une première fois (implicitement) pour établir que les transformations qui composent une première machine sont réversibles ; une seconde fois (implicitement) pour définir que les transformations qui composent la deuxième machine sont irréversibles ; une troisième fois (explicitement) pour déclarer que la machine complexe décrite ne peut pas exister car elle impliquerait la violation de l’axiome.

Toutefois, il n’est pas permis, dans un raisonnement donné, d’invoquer plusieurs fois le même axiome pour tirer des déductions ultérieures. L’application multiple d’un axiome dans un même raisonnement permet la démonstration tautologique de n’importe quelle proposition.

Chapitre 7.4 – Deuxième raison d’inacceptabilité de la démonstration du théorème de Carnot : L’impossibilité d’utiliser la démonstration par l’absurde

On commence à observer que la démonstration du Théorème de Carnot présente une utilisation non autorisée de la démonstration par l’absurde. Ce type de démonstration est basé sur le principe (aristotélicien) du Tiers exclu (en latin : Tertium non datur).

L’utilisation de ce principe n’a pas été contestée par les mathématiciens de la seconde moitié du XIX^e siècle, lorsque les Pères fondateurs ont développé la Théorie de la chaleur. Cette contestation fut avancée plus tard, au début des années 1900, par des mathématiciens constructifs, tels que les mathématiciens intuitionnistes, dont Luitzen Egbertus Jan Brouwer (1881-1966) fut l’ancêtre, après que la communauté scientifique ait désormais accepté la Théorie de la chaleur créée par les Pères fondateurs.

Voir, par exemple, l’ouvrage d’Arend Heyting « Intuitionism ; an Introduction », North Holland Publishing Company – Amsterdam-Londres, 1966 [NdT : intuitionnisme, une introduction].

Le principe du Tiers exclu ne peut être appliqué qu’en présence de deux (et seulement deux) cas en apposition réciproque dans le système donné. S’il est reconnu que l’un des deux cas est absurde ou impossible, la seule possibilité restante (tertium non datur !) est que le cas contraire est vrai.

En réalité, dans le système physique lié au Théorème de Carnot, il existe trois cas possibles. En effet, l’efficacité d’une machine thermique peut être supérieure, égale ou inférieure à une autre.

En conclusion, en présence de trois cas possibles, les théoriciens ne peuvent pas utiliser le principe du Tiers exclu pour tirer la conclusion souhaitée du Théorème de Carnot, car il n’est pas logiquement possible de concevoir un unique opposé de deux cas différents.

Chapitre 7.5 – Troisième raison d’inacceptabilité de la démonstration du théorème de Carnot : L’hypothèse réductrice

 Comme nous l’avons noté précédemment, les théoriciens ont adopté l’hypothèse « réductrice » suivante pour continuer à utiliser le principe du Tiers exclu dans la preuve du Théorème de Carnot : il existe une machine thermique irréversible qui est plus efficace qu’une machine réversible fonctionnant dans la même plage de températures.

Les théoriciens ont adopté cette hypothèse réductrice pour forcer la démonstration du Théorème de Carnot vers la conclusion qu’ils souhaitaient.

Toutefois, en raisonnant correctement, on peut comprendre que cette hypothèse réductrice ne puisse permettre de parvenir à la conclusion souhaitée par les théoriciens, soit celle qui serait parfaitement cohérente avec le concept fondamental sous-entendu par la version actuellement partagée du Deuxième principe de la thermodynamique, à savoir que la présence d’irréversibilité dans les transformations se produisant dans un moteur thermique implique la diminution de son efficacité, par rapport au cas où les transformations sont réversibles.

La proposition que les théoriciens voudraient pouvoir affirmer, afin de rester fidèles au concept tant convoité mentionné ci-dessus, est la suivante :

« Aucune machine thermique ne peut être plus efficace ou aussi efficace qu’une machine réversible. »

Comme cela a été dit, l’hypothèse réductrice a permis aux théoriciens d’utiliser le principe du Tiers exclu pour démontrer le Théorème de Carnot, et d’éliminer (momentanément) le troisième cas : celui dans lequel le moteur thermique irréversible a une efficacité égale à celle d’un moteur thermique réversible.

En réalité, ce troisième cas ne peut pas être éliminé pour toujours s’il on veut démontrer la thèse souhaitée par les théoriciens. Ainsi, afin de pouvoir affirmer que cette thèse est vraie, il est soutenu, tardivement, que l’égalité des performances n’est pas uniquement obtenue lorsque le moteur thermique irréversible devient réversible.

Cette argumentation, outre son caractère tardif, est tautologique et donc insoutenable. En effet, après que l’hypothèse ait produit la contradiction dans la démonstration par l’absurde, celle-ci est terminée. Et le fait que l’égalité en termes d’efficacité ne soit valable que lorsque le moteur thermique irréversible devient réversible est une tautologie qui n’est pas en mesure de transformer la conclusion qui pourrait apparemment être tiré de ce raisonnement :

« La machine (n’importe laquelle) irréversible ne peut pas être plus efficace que la machine réversible. »

dans la conclusion que les théoriciens souhaiteraient :

« Aucune machine thermique ne peut être plus efficace ou aussi efficace qu’une machine réversible. »

Chapitre 7.6 – Quatrième raison d’inacceptabilité de la démonstration du théorème de Carnot : Le raisonnement est incomplet

Revenons à la Figure 7, reportée ici pour plus de commodité.

(Fig.7)

En regardant la Figure, gardons à l’esprit que les théoriciens pensent que les deux machines thermiques opposées ne peuvent commencer à fonctionner qu’en présence de deux sources de chaleur, c’est-à-dire de deux corps idéaux capables de maintenir leurs températures respectives constantes même s’ils sont soumis à des échanges de chaleur : la source (source) à la température T₂ et le dissipateur thermique (heat sink) à la température T₁.

Rappelons plus particulièrement que les théoriciens pensent que la condition représentée par la Figure soit physiquement impossible, car le système des deux machines opposées produirait un travail mécanique utile (Lu) absorbant la quantité équivalente de chaleur (-Qa +Qb) du dissipateur de chaleur (le plus froid des objets environnants), violant ainsi l’axiome.

Il est maintenant possible d’objecter que les théoriciens utilisant le schéma de KELVIN ont prématurément interrompu la démonstration du Théorème de Carnot sachant qu’il est possible d’introduire une « résistance thermique » entre la source chaude et le dissipateur de chaleur. Avec ce changement, l’absurdité consistant en la violation de l’axiome de KELVIN disparaît, comme mis en évidence par la Figure 8 suivante.

Fig. 8

Sur la Figure 8, une résistance thermique (thermal resistance) a été introduite entre la source chaude (source) et le dissipateur thermique (heat sink). La résistance thermique est calibrée et maintenue sur site de manière à éliminer la quantité exacte de chaleur +Q_L = –Qa + Qb, et à la transférer vers le dissipateur de chaleur, où cette quantité de chaleur change de signe algébrique (s’agissant de chaleur cédée) devenant –Q_L = –Qb + Qa. Cette quantité de chaleur annule le bilan thermique du dissipateur.

L’introduction de la résistance thermique n’empêche pas les deux machines opposées de continuer à fonctionner comme avant.

Mais désormais, ce n’est plus le dissipateur de chaleur qui doit fournir la chaleur nécessaire à la production du travail mécanique utile Lu (événement constituant l’absurdité), et donc la violation de l’axiome de KELVIN n’est plus violé.

Avec cette variante, la démonstration par l’absurde du Théorème de Carnot avec le schéma et l’axiome de KELVIN ne peut plus être achevée (car l’absurdité fait défaut).

Les théoriciens pourraient opposer un premier argument pour soutenir qu’une résistance thermique ne peut pas être introduite : l’introduction ultérieure de la résistance thermique équivaudrait à « changer les cartes pendant le jeu ».

Mais cet argument n’est pas possible, étant donné que la chaleur qui traverse la résistance thermique ne modifie pas les transformations ayant lieu dans les deux machines.

Les théoriciens pourraient avancer un deuxième argument : la résistance thermique introduit un phénomène irréversible (conduction thermique) dans le système. Mais cette objection ne tient pas pour deux raisons :

1) Si l’on considère le cas où la résistance thermique est introduite « après » achèvement de la démonstration par l’absurde, les théoriciens ne peuvent pas avancer cet argument dans la mesure où ils ont établi que la conduction de chaleur est irréversible comme conséquence immédiate de l’axiome. Ils invoqueraient ainsi l’axiome pour la deuxième fois, sachant qu’ils l’ont déjà utilisé une première fois pour achever la démonstration.

2) Si nous considérons le cas où la résistance thermique est incluse dans le système au début, alors l’axiome ne peut jamais être invoqué car l’équilibre thermique du dissipateur thermique reste définitivement nul.

En fin de compte, en « achevant » la démonstration laissée incomplète par les théoriciens, le Théorème de Carnot n’est plus démontrable.

Chapitre 7.7 – Conclusions sur la version classique du théorème de Carnot

En conclusion, les théoriciens « croient » avoir démontré la thèse du Théorème de Carnot qu’ils désiraient, mais ce n’est qu’une illusion.

Si, en revanche, le Théorème de Carnot avait été traité par les mathématiciens constructifs, je suis prêt à parier qu’ils auraient été d’accord sur le fait que les diverses erreurs de logiques contenues dans le raisonnement rendent la démonstration des théoriciens inacceptable, et que ces derniers n’ont rien démontré sur les performances maximums théoriques possibles d’un moteur thermique fonctionnant entre deux températures.

Chapitre 8 – La réversibilité de la conduite de chaleur pour la race humaine

Comme mentionné précédemment, l’axiome s’est vu attribuer une double signification : il a été considéré comme interdisant l’existence d’une machine à mouvement perpétuel de deuxième espèce, et a également indiqué que la conduction thermique était un phénomène naturel irréversible, conséquence immédiate de ce même axiome.

La conduction thermique est certes toujours irréversible pour la nature, mais ce n’est pas forcément vrai pour l’homme.

En effet, s’il existait une machine thermique fonctionnant sans dissipateur thermique (une machine à mouvement perpétuel de deuxième espèce), un ingénieur ou un physicien pourrait l’utiliser pour inverser le phénomène naturel de conduction de chaleur, tout en respectant la définition de réversibilité actuellement partagée.

La Figure 9 suivante illustre la séquence d’opérations qui pourraient être effectuées avec une machine à mouvement perpétuel de deuxième espèce, pour inverser le phénomène de conduction thermique.

Fig. 9

Sur la Figure 9 (SEC I), le corps C est initialement en contact avec la source chaude, puis le corps est brusquement déplacé dans le dissipateur thermique (SEC II) avec réalisation du phénomène de conduction thermique.

Puis une machine à mouvement perpétuel de deuxième espèce réchauffe à nouveau le corps C par le biais d’un convertisseur qui transforme le travail en chaleur (SEC III), lequel fonctionne par friction visqueuse (VFC). Ce type de friction transforme intégralement le travail en chaleur.

Lorsque le corps C atteint à nouveau la température de la source chaude, il peut être remis en contact avec elle (SEC IV), et l’inversion se fait sans rien altérer dans le reste de l’univers.

Seul l’homme pourrait ainsi réaliser l’inversion du phénomène de conduction thermique. En effet, la nature n’est pas en mesure de créer l’opposition exacte de deux machines thermiques opposées, de manière à créer, dans l’ensemble, une machine à mouvement perpétuel de deuxième espèce.

Chapitre 9 – La version moderne du deuxième principe de la thermodynamique

Certains des auteurs de manuels de thermodynamique les plus qualifiés suivent une méthode beaucoup plus élaborée que celle classique des Pères fondateurs pour expliquer aux étudiants le principe de l’augmentation de l’entropie.

Ces auteurs utilisent probablement ce système sophistiqué car ils ont pris conscience de certains des aspects illogiques contenus dans les différentes démonstrations classiques du Théorème de Carnot.

Nous suivons, par exemple, la procédure utilisée par Mark W. Zemansky et Richard H. Dittman dans leur texte universitaire intitulé « Heat and Thermodynamics », Mc. Graw Hill Publishing Company, 1981 [NdT : Chaleur et thermodynamique].

La méthode adoptée par ces auteurs pour introduire et expliquer le principe de l’augmentation de l’entropie est conçue comme suit :

L’axiome de Kelvin-Planck (p. 147) fut le premier à être présenté :

« Aucun processus n’est possible avec pour seul résultat d’absorber la chaleur d’une source et de transformer cette chaleur en travail. »

Puis un axiome attribué à Clausius a été introduit (p. 153) :

« Aucun processus n’est possible avec pour seul résultat de transférer la chaleur d’un corps froid à un corps plus chaud. »

Nous prêtons attention au fait que ce n’est pas exactement l’axiome initialement adopté par Clausius, lequel était plutôt :

« La chaleur ne peut jamais passer d’un corps plus froid à un corps plus chaud sans que d’autres   changements y soient en même temps associés ».

Ci-dessous (p. 153), les auteurs présentent un raisonnement qui voudrait démontrer que l’axiome de Kelvin-Planck est équivalent à celui de Clausius.

Dans le paragraphe 7-1 suivant (p. 158), les auteurs exposent le concept « d’environnement local » d’un système, soit l’environnement constitué de mécanismes et de sources de chaleur qui interagissent directement avec le système. Ils essaient, ci-dessous, de donner la définition d’une entité connue comme « le reste de l’univers », lequel comprendrait :

« D’autres dispositifs mécaniques et réserves de chaleur accessibles qui pourraient interagir avec le système composé de l’environnement local du système – ou, en d’autres termes, le reste de l’univers ».

Toujours au Chapitre 7-1 (p. 159), la définition du phénomène réversible est présentée :

« Un processus réversible est un processus qui se déroule d’une manière telle que, à la fin du processus, le système et l’environnement local peuvent être restaurés à leur état initial, sans produire aucun changement dans le reste l’univers »

Pour plus de clarté, nous pouvons expliciter cette proposition comme suit :

« Un processus réversible est un processus qui se déroule de manière telle que, à la fin du processus, le système et l’environnement local peuvent être restaurés à leur état initial, sans modifier aucun dispositif mécanique ni source de chaleur. »

En analysant soigneusement la séquence des définitions ci-dessus, il est clair que même pour ces auteurs, la définition de la réversibilité apparaît comme une conséquence immédiate de l’axiome.

En effet, ces auteurs n’obtiennent pas la définition de processus réversible comme conséquence des développements théoriques dérivant de l’axiome, mais introduisent cette définition avant de développer cette théorie.

Enfin, les auteurs présentent (p. 167) la démonstration par l’absurde d’un théorème qui, s’il était valide, serait préparatoire à la définition de la fonction entropie.

Étant donné que l’objection sur le point d’être soulevée contre cette démonstration est d’ordre logique, il n’est pas très important que le lecteur de cette synthèse comprenne tous les détails et la signification des variables mathématiques impliquées dans le raisonnement des auteurs. Il lui suffira de constater que l’axiome est utilisé deux fois de suite dans la démonstration.

Les auteurs voudraient démontrer la thèse suivante :

« Les deux états f₁ et f₂ ne peuvent pas être atteints, en partant du point i, par le biais de processus réversibles adiabatiques. »

Pour démontrer cette thèse en utilisant le principe du Tiers exclu, les auteurs formulent l’hypothèse inverse de la thèse : « Les deux états f₁ et f₂ peuvent être atteints, à partir du point i, par des processus adiabatiques réversibles. »

Puis ils élaborent le raisonnement par l’absurde qui s’achève avec l’observation que l’hypothèse avancée conduit à une condition qui « […] viole l’énoncé de Kelvin-Planck ».

Puisque, selon les auteurs, il s’agit d’une « absurdité », ces derniers concluent que l’hypothèse avancée est impossible, impliquant donc que l’opposé de l’hypothèse est vrai. La thèse doit donc être vraie.

Si nous analysons maintenant la séquence de ces raisonnements, nous nous rendons compte que l’axiome a été utilisé deux fois de suite. Il a été utilisé (implicitement) une première fois pour définir le processus adiabatique réversible, et une deuxième fois (explicitement) pour invoquer l’absurdité. Il n’est donc pas licite de poursuivre selon ce raisonnement en invoquant à nouveau le même axiome pour tirer une déduction ultérieure.

Il s’agit là d’une première raison pour laquelle la démonstration ci-dessus ne peut être considérée comme satisfaisante.

Toutefois, notre analyse critique de la démonstration n’est pas encore terminée, car il est clair que le raisonnement présenté par les auteurs n’est pas satisfaisant pour une deuxième raison : il est incomplet.

Il est vrai que si l’hypothèse était vraie, alors l’axiome de Kelvin-Planck serait violé, mais les auteurs ont montré que cet axiome est équivalent à l’axiome de CLAUSIUS.

Par conséquent, l’hypothèse conduirait au final à violer l’axiome de CLAUSIUS : 

« La chaleur ne peut jamais passer d’un corps plus froid à un corps plus chaud sans que d’autres   changements y soient en même temps associés ».

En fin de compte, l’hypothèse déterminerait le passage de la chaleur d’un corps froid à un corps plus chaud sans aucune compensation.

Mais on peut affirmer que les auteurs n’ont pas envisagé toutes les possibilités et que leur raisonnement peut être complété comme suit :

Si une quantité de chaleur est passée d’un corps froid à un corps chaud, il est possible de restituer toute cette chaleur au corps froid par elle-même, au moyen du phénomène naturel de conduction thermique.

En insérant une « résistance thermique » entre un corps chaud et un corps froid pendant un certain temps, toute la chaleur transmise du corps froid au corps chaud retournerait d’elle-même au corps froid, et la situation reviendrait exactement à celle de départ, « sans que d’autres changements qui y soient associés se vérifient en même temps » – l’axiome de CLAUSIUS ne serait plus violé.

Les théoriciens ne peuvent pas affirmer que la résistance thermique ne puisse pas être introduite car cela équivaudrait à introduire une transformation irréversible dans le système : ils utiliseraient l’axiome pour la deuxième fois.

L’axiome, en effet, a été utilisé une première fois pour mettre fin à la démonstration, et il n’est donc pas licite de poursuivre ce raisonnement en invoquant à nouveau le même axiome pour tirer une déduction ultérieure. Utiliser plusieurs fois un même axiome dans le raisonnement permet la démonstration tautologique de toute proposition.

En conclusion, on ne peut pas considérer qu’avec des raisonnements similaires à ceux utilisés par les auteurs il soit possible de démontrer, avec une certitude absolue, la thèse d’un théorème fondamental pour l’intégralité de la théorie du Deuxième principe de la thermodynamique – théorème qui, s’il était valable, serait préparatoire à la démonstration de l’existence d’une fonction appelée entropie, et au Principe d’augmentation de l’entropie successif.

Chapitre 10 – Considérations générales

En résumant les concepts ci-dessus, nous arrivons à la conclusion que la théorie classique du Deuxième principe de la thermodynamique n’est rien de plus qu’une construction tautologique bien camouflée ayant induit en erreur des générations de scientifiques.

Nous pouvons tirer au moins une considération générale de tout ce qui précède :

Étant donné que l’axiome s’est vu attribuer une double valeur – il interdit non seulement l’existence d’une machine thermique à mouvement perpétuel de deuxième espèce, mais il déclare également que la conduction thermique est une transformation « irréversible » – alors cet axiome ne peut être utilisé dans aucune démonstration par l’absurde des théorèmes liés au Deuxième principe de la thermodynamique.

En effet, ces démonstrations sont toutes essentiellement basées sur la conception d’un système dans lequel la chaleur passe d’un corps froid à un corps chaud sans aucune compensation, afin de pouvoir invoquer l’axiome pour établir qu’un tel système ne puisse pas exister.

L’idée d’introduire une résistance thermique dans le système pour ramener d’elle-même toute la chaleur vers le corps froid a jusqu’à présent été rejetée par les théoriciens avec l’argument que l’introduction de la résistance thermique introduirait un phénomène irréversible dans le système.

En réalité, cette motivation n’a plus lieu d’être à la lumière des critiques exprimées précédemment.

Puisqu’il n’y a pas d’autres obstacles à l’introduction d’une résistance thermique, l’axiome reste en toutes circonstances une pétition de principe vide, toujours inutile dans n’importe quelle démonstration par l’absurde se rapportant au Deuxième principe de la thermodynamique.

Les conséquences que l’on peut tirer de ces réflexions sont dramatiques pour la physique, ou plutôt elles le seraient si la communauté scientifique manifestait son intention d’en tenir compte.

Ce n’est que lorsque cela se produira que la nécessité d’abandonner la théorie classique du Deuxième principe de la thermodynamique sera reconnue. Cela impliquerait l’ouverture d’un vide qui ne pourrait être comblé que par un physicien-mathématicien rationaliste, un théoricien courageux, capable de rétablir le « vrai » Deuxième principe de la thermodynamique sur la base de nombreux autres axiomes.

La conséquence la plus importante pour l’Humanité résulterait de l’impossibilité que les théoriciens rencontreraient en continuant à affirmer qu’il est impossible de fabriquer une machine thermique capable de fonctionner sans dissipateur de chaleur (une machine à mouvement perpétuel de deuxième espèce).

Mais la majorité de la communauté scientifique ne semble pas avoir l’intention d’admettre avoir soutenu, pendant plus de 160 ans, un principe physique aussi dévastateur pour l’Humanité, sans se rendre compte des erreurs de logique insignifiantes contenues dans la théorie de ce principe.

Nous pouvons avoir une preuve évidente de cette attitude conservative par le fait que ces dernières années (1988, 2000, 2004 et 2012), certains scientifiques ont conçu, construit, breveté et publié des études relatives aux machines à mouvement perpétuel de deuxième espèce, ou dans tous les cas des dispositifs mettant en évidence l’erreur de l’axiome – des études dont la communauté scientifique n’a pas souhaité prendre connaissance.

En réalité, la communauté scientifique, à elle seule, a créé les conditions pour ne pas être en mesure de prendre immédiatement acte de ces publications scientifiques extraordinaires.

Examinons précisément le comportement de la communauté scientifique à l’occasion des publications mentionnées ci-dessus, en prenant comme exemple la publication de 1988 : l’étude théorique et expérimentale que le physicien chinois Xu Yelin a menée à l’Institut de biophysique de l’Académie chinoise des Sciences à Pékin – institut qui a publié ses mémoires en 1988 sous le titre :

 « Expérience et étude pour obtenir de l’énergie à partir d’une seule réserve de chaleur à température ambiante »

Figure 10 Couverture du mémoire du physicien Xu Yelin

lien vers le livre de Xu Yelin:

https://www.worldcat.org/title/cong-dan-yi-shi-wen-huan-jing-huo-de-neng-liang-de-shi-yan-yu-yan-jiu-trial-and-study-on-obtaining-energy-from-a-single-heat-reservoir-at-ambient-temperature/oclc/818931876

Le fait qu’une étude aussi choquante ait été publiée par l’Académie chinoise aurait dû être un gage de fiabilité pour la communauté scientifique, mais ce ne fut pas le cas.

La nouvelle qu’un scientifique chinois avait inventé et construit un dispositif capable de produire de l’électricité en utilisant la chaleur de l’environnement a fait le tour du monde et fut également rapportée par les journaux et autres programmes d’information.

Heureusement, je réussis à obtenir une copie de la publication et à la faire examiner par un professeur d’université connu pour sa connaissance approfondie du Deuxième principe de la thermodynamique, lequel a immédiatement classé l’étude de Xu Yelin parmi les canulars.

Peu convaincu par le jugement de ce distingué professeur, j’écris un livre intitulé « Riflessioni sulla Potenza Motrice del Calore Ambientale – e sulle macchine idonee a sviluppare questa potenza » [NdT : Réflexions sur la puissance motrice de la chaleur environnementale – et sur les machines adaptées au développement de cette puissance] dans lequel j’ai rapporté, entre autres, de grands extraits du mémoire de Xu Yelin.

Aucune maison d’édition n’a voulu publier ce livre, sur la base de rapports non signés de la main d’« experts », lesquels ont rejeté mon travail sur la base de considérations risibles.

En 1993, j’ouvris une activité éditoriale appelée Astrolabium, dans le seul but de publier (en italien) ce livre au format papier.

Astrolabium envoya une copie gratuite du livre à toutes les bibliothèques universitaires d’Italie.

Au cours des années suivantes, de nombreux exemplaires de ce livre ont été vendus aux participants de diverses conférences sur les énergies alternatives auxquelles j’ai été invité en tant que conférencier. Au total, environ 300 exemplaires du livre ont été vendus.

Le magazine américain « Infinite Energy » a publié l’intégralité de l’étude Xu Yelin dans son numéro 37, volume 7, 2001.

Plusieurs années plus tard, je décidais de résumer le contenu essentiel de mon étude sur le Deuxième principe de la thermodynamique, incluant l’étude de Xu Yelin, en les exprimant dans le rapport introductif de la conférence : « Controversie su Termodinamica e Vita » [NdT : Controverses sur la thermodynamique et la Vie »], tenue le 15 décembre 2008 à l’Université de Rome-Trois.

L’organisateur de la conférence, Vincenzo Valenzi, a également encouragé la publication de mon rapport (traduit en anglais) sur le site du CIFA-ICEF (Comité International de Recherche et d’Étude de Facteurs de l’Ambiance).

Par conséquent, mon rapport est disponible (depuis 2011) sur le site internet www.cifafondation.org   sous le bouton Actualités CIFA (n° 44, janvier-juin 2011) avec le titre : « Reflections on the Second Principle of Thermodynamics » [NdT : Réflexions sur le Deuxième principe de la thermodynamique].

À l’occasion de cette conférence, je distribuais gratuitement un disque compact contenant mon rapport d’introduction et d’autres fichiers de support, ainsi que le rapport de Xu Yelin, à toutes les personnes présentes dans la salle.  

En mars 2013, le magazine Nexus New Times (édition italienne) publiait, à la rubrique SCIENCE NEWS (p. 49), la nouvelle que Philip Hardcastle avait mené une expérience très similaire à celle de Xu Yelin, laquelle démontrait le caractère erroné de l’axiome de KELVIN. Cette expérience pouvait être répétée par n’importe qui car elle utilisait un tube thermoïonique disponible dans le commerce.

En mars 2019, je publiais de nouveau sous forme d’e-Book sur la plate-forme internationale d’Amazon ce même livre publié sous forme papier en 1993, mais cette fois-ci en anglais, sous le titre « Reflections on the Motive Power of the Environmental Heat – and on the engines suitable for producing this power » [NdT : Réflexions sur la puissance motrice de la chaleur environnementale – et les moteurs adaptés à produire cette puissance »] lequel comprend également l’étude de Xu Yelin.

En avril 2019, je publiais un autre livre électronique dans deux langues différentes, lequel contenait, entre autres, un rapport sur une expérience que menée par moi sur le modèle de celle de HARDACASTLE (mentionnée précédemment), en confirmation de la violation de l’axiome de KELVIN.

Les titres de ces deux livres sont « Libro Incompiuto sull’Energia dell’Ambiente » et « Unfinished Book on the Energy of the Evironment » [NdT : Libre inachevé sur l’énergie environnementale].

Cela dit, quelle fut la réaction de la communauté scientifique face à ces faits concernant le mémoire de Xu Yelin ?

La réponse peut être résumée en quelques mots : aucune réaction, à une seule exception représentée par un mémoire du physicien Leonardo Chiatti intitulé :

« Has the second Law of Thermodynamics really been violated ? » [NdT : Le Deuxième principe de la thermodynamique a-t-il été violé ?].

Ce mémoire a été publié par la bibliothèque de l’Université Cornell et peut être consulté à l’adresse internet suivante :

https://arxiv.org/abs/physics/0702150

Avec ce mémoire, cet auteur n’a pas contesté le résultat de l’expérience de Xu Yelin, à savoir que le courant électrique traverse la résistance de charge, mais a classé l’expérience dans la catégorie de phénomènes en « équilibre thermique ».

En réalité, dans l’expérience de Xu Yelin, il n’y a pas d’équilibre thermique car la chaleur s’écoule par conduction (due à une différence de température) de l’environnement vers la partie interne du dispositif, sachant que cette dernière se refroidit d’elle-même produisant de l’électricité.

Le fait que le courant électrique passe à travers la résistance de charge ne violerait pas l’axiome, selon CHIATTI, car le système serait en équilibre thermique. Le Deuxième principe de la thermodynamique ne serait violé, selon CHIATTI, que si le système était en équilibre thermodynamique !

Comme cela est évident, l’interprétation de CHIATTI n’explique pas d’où vient l’énergie qui chauffe la résistance de charge !

Mais quelles sont les raisons pour lesquelles la communauté scientifique n’a pas pu comprendre le message qui l’inondait concernant l’expérience de Xu Yelin ?

À cette occasion, la communauté scientifique s’est comportée comme les philosophes péripatéticiens lesquels, face à des expériences ayant montré que la nature ne se comportait pas selon la philosophie aristotélicienne, ont rejeté la valeur de l’expérience.

Ces faits nous incitent à n’avoir que très peu l’espoir que la communauté scientifique prendra spontanément note des éléments figurant dans cette synthèse. Même si l’un de ses membres le lisait et partageait les critiques exprimées ici, il ne les externaliserait pas à d’autres collègues et prétendrait que ce document n’existe pas.

Il a été précédemment dit que ce fut la communauté scientifique elle-même à créer les conditions qui auraient impliqué de se priver de l’occasion de prendre immédiatement acte des travaux scientifiques remettant en question les théories consolidées.

En effet, la communauté scientifique a pris l’habitude de ne pas lire, mais surtout de ne pas prendre au sérieux, les articles ou mémoires non soumis au processus d’examen par les pairs, comme c’est le cas de celui que vous êtes en train de lire !

Cette attitude retarde les avantages que de tels travaux pourraient apporter à la science et à l’Humanité d’années, et dans certains cas de siècles.

Chapitre 11 – Le processus d’examen par les pairs

Les éditeurs scientifiques appréciés par les scientifiques sont ceux qui soumettent les travaux reçus avec demande de publication au processus d’examen par les pairs.

Ce processus a été mis en place pour éviter la publication d’ouvrages contenant des erreurs commises par les auteurs, ou d’articles contenant des fraudes scientifiques.

La tâche d’évaluer les travaux scientifiques est confiée à certains examinateurs, soit des membres de la communauté scientifique considérés comme hautement experts et appréciés dans le domaine scientifique des travaux soumis à examen.

Ils sont donc considérés comme des « pairs » (d’un point de vue scientifique) par rapport aux auteurs souhaitant obtenir la publication d’une œuvre. C’est pour cette raison que ce processus de sélection des articles dignes de publication est appelé « Processus d’examen par les pairs ».

Par conséquent, ces grands experts d’un domaine scientifique donné, dans lequel ils sont devenus si célèbres qu’ils sont payés comme examinateurs, doivent déterminer si un nouveau travail scientifique peut être publié ou non.

Cependant, depuis un certain temps, un débat existe sur l’efficacité du processus d’examen par les pairs, étant donné que de nombreux scientifiques ne sont pas du tout satisfaits du fonctionnement de ce système.

À ce sujet, un article remarquable a récemment été publié par le magazine Nexus New Times (édition italienne n° 135 – Vol. 4 septembre-octobre 2018). L’article est intitulé « The failure of peer review – Especially in medicine » [NdT : L’échec de l’examen par les pairs en médecine], signé Brendan D. Murphy

THE FAILURE OF PEER REVIEW—ESPECIALLY IN MEDICINE

L’article de MURPHY rapporte une série de faits incroyables, étayés par 25 citations bibliographiques concernant le dysfonctionnement du système actuellement en vigueur du processus d’examen par les pairs. Nous n’en rapportons qu’un seul à titre d’exemple : (Richard Horton, « Genetically modified food; Consternation, confusion and crack-up » [NdT : Aliments génétiquement modifiés ; Consternation, confusion et crack-up », éditorial invité dans The Medical Journal of Australia, 172 (4), 2000).

La citation de MURPHY par Richard Horton, rédacteur au magazine The Lancet, est la suivante :

« L’erreur est bien entendu d’avoir pensé que l’examen par les pairs n’était rien de plus qu’un outil grossier pour découvrir l’acceptabilité – non la validité – d’une nouvelle découverte… Nous présentons l’examen par les pairs au public comme un processus presque sacré contribuant à faire de la science notre oracle de vérité le plus objectif. Mais nous savons que le système d’examen par les pairs est quelque peu anticipé, injuste, peu fiable, incomplet, facile, souvent offensant, normalement ignorant, parfois fou et souvent erroné. »

Face à tout cela, il est légitime de se demander : que se passe-t-il si les nouveaux travaux à évaluer viennent bouleverser le secteur scientifique dans lequel ces examinateurs excellent ?

Il arrive que ces grands experts entrent en conflit d’intérêts : si les nouveaux et choquants travaux étaient publiés, ils risqueraient de perdre leur statut, et avec lui leurs postes rémunérés d’examinateurs scientifiques.

Si nous ajoutons à cela que les examinateurs peuvent être soumis à des pressions visant à orienter la science dans une certaine direction, et que leur jugement est protégé par l’anonymat, on peut comprendre comment il devient hautement probable que ce nouveau et choquant travail ne soit pas réputé valide, ni publié par le prestigieux éditeur. Même s’il était publié par des éditeurs non qualifiés, la communauté scientifique n’en tiendrait pas compte, étant donné l’habitude des scientifiques de ne prendre au sérieux que ce qui a fait l’objet du processus d’examen par les pairs.

Les nouveaux et choquants travaux scientifiques seraient ainsi considérés comme « non scientifiques » par la communauté scientifique, et donc d’autant plus par tous, tout comme le seraient des travaux erronés ou frauduleux.

Avec tous ces éléments, vous qui lisez cette synthèse, pensez-vous par hasard qu’elle pourrait être publiée par un éditeur qualifié ?

Si vous le pensez, alors soyez sûrs que la communauté scientifique lira, tôt ou tard, un travail écrit par l’auteur sur l’erreur du Deuxième principe de la thermodynamique, et changera rapidement son opinion, avec toutes les conséquences positives que cela aura pour tout le monde.

En revanche, si vous ne pensez pas que tout cela puisse se produire, alors vous pourriez faire quelque chose afin que les conséquences positives décrites ci-dessus se produisent.

Chapitre 12 – Mais que pouvez-vous faire ? 

Au début de cette synthèse, il a été dit qu’une communauté de citoyens désireux de lutter contre le réchauffement climatique devrait prendre note de l’erreur de la version actuelle du Deuxième principe de la thermodynamique.

Mais alors, si les arguments ci-dessus ont réussi à convaincre des groupes de citoyens de cette erreur, que pourraient-ils faire pour contrer le réchauffement climatique ?

Il n’y a pratiquement qu’une seule façon d’obtenir ce résultat : chercher un moyen de convaincre la communauté scientifique de prendre note de l’erreur de la version actuelle du Deuxième principe de la thermodynamique. Une tâche difficile (mais pas impossible) étant donné que presque tous les hommes de science sont fermement convaincus de la validité de ce principe.

Ce qu’une communauté citoyenne pourrait faire dépend du niveau et du rôle que ses membres jouent dans la société. Certaines communautés peuvent compter des membres appartenant au monde de la politique, des sciences ou encore des membres de deuxième niveau ou des universitaires (enseignants et étudiants), etc.

Par exemple, les étudiants de lycée ou d’université peuvent demander aux professeurs de physique de répéter l’expérience décrite ci-dessus dans les laboratoires de l’école pour vérifier la non-généralité de l’axiome de KELVIN.

Dans tous les cas, toute initiative devrait viser à obtenir cet unique résultat :

Créer les conditions pour qu’une autorité étatique demande à un ou plusieurs membres de la communauté scientifique de se prononcer sur les critiques faites au Deuxième principe de la thermodynamique exprimées par l’auteur de cette synthèse, à travers un rapport signé qui pourrait être utilisé dans n’importe quel lieu institutionnel.

C’est ainsi que commencerait un débat qui pourrait conduire la communauté scientifique à la décision de faire ce qui n’a jamais été fait en 160 ans : soumettre le Deuxième principe de la thermodynamique à une expérience cruciale, une Experimentum Crucis.

En effet, il est vrai qu’il existe un Deuxième principe de la thermodynamique, mais celui que la communauté scientifique partage aujourd’hui n’est pas le bon !