Thermodynamique et économie
Envoyé par François Roddier le 12 oct 2011 dans Economie et Ecologie en Pratique

1) Historique :

Le physico-chimiste anglais Frederick Soddy (1926) semble avoir été le premier à appliquer les lois de la thermodynamique à l’économie. Dans ses écrits sur l’économie, il critique la mesure de la richesse en termes de monnaie. Selon lui, la richesse doit être mesurée en termes d’énergie utilisée pour produire des services et des biens matériels (énergie libre). Il montre la nécessité d’adapter les flux monétaires mis en circulation à la capacité de production d’énergie libre de la société. Lorsque cette capacité croit, on peut créer de la monnaie et s’enrichir. Si elle décroît, il faut limiter les crédits en conséquence, sinon les dettes s’accumulent.

Soddy prédit ainsi la crise de 1929. Ses considérations sont aujourd’hui particulièrement d’actualité.

Kenneth Boulding (1966) et surtout Nicholas Georgescu-Roegen (1971) furent les premiers économistes à introduire les lois de la thermodynamique en économie. Pour Nicholas Georgescu Roegen « La thermodynamique et la biologie sont les flambeaux indispensables pour éclairer le processus économique. » Malheureusement, son ouvrage, écrit en 1971, repose entièrement sur la thermodynamique du XIXe siècle. Bien qu’apparemment au courant des travaux de Prigogine et de la relation entre l’information et l’entropie, il ne semble pas en avoir compris le sens ni apprécié la portée.
De nos jours, quelques économistes comme Robert U. Ayres (1994), ou Reiner Kummel (2011) continuent à proclamer l’importance des concepts de la thermodynamique en économie, mais ils ignorent les travaux de Per Bak sur la criticalité auto-organisée (SOC) et les avancées récentes concernant la loi de production maximale d’entropie (MEP).

2) L’économie et MEP :

Alfred Lotka fut le premier à remarquer que les organismes vivants « maximisent le flux d’énergie qui les traverse ». Dans un article au PNAS intitulé Natural Selection as a Physical Principle (1922), il affirme que la sélection naturelle fonctionne comme une nouvelle loi de la thermodynamique.
En favorisant les organismes les plus aptes à survivre et à se reproduire, elle maximise le taux de dissipation de l’énergie. Lotka a donc anticipé la loi MEP.
Cette loi s’applique à toutes les structures dissipatives. Elle s’applique donc à l’Homme et aux sociétés humaines. MEP implique que l’auto-organisation des sociétés humaines a pour effet de maximiser le taux de dissipation d’énergie.
Bien sûr, les humains ne cherchent pas consciemment à dissiper de l’énergie. Ils cherchent à améliorer leur bien-être. Comme tous les organismes vivants, ils tendent à maximiser leurs chances de survivre et de se reproduire. Cela a cependant pour résultat de maximiser le taux de dissipation d’énergie.
La science économique a pour but d’optimiser le fonctionnement de la société, mais les économistes ignorent la grandeur à optimiser. Certains ont proposé l’utilité, c’est-à-dire le profit pour le producteur et le bien-être pour le consommateur, mais on ne sait mesurer ni l’utilité, ni le bien être.
La modélisation du comportement humain a toujours été la pierre d’achoppement de l’économie. La loi MEP résout ce problème. Elle nous apprend que les sociétés humaines s’auto-organisent de façon à maximiser leur taux de production d’énergie libre (notamment pour produire des biens et des services). Ce faisant, elles maximisent la quantité d’énergie qu’elles dissipent.
MEP permet donc de bâtir une véritable science économique.

3) La monnaie :

Les structures dissipatives mémorisent de l’information sur leur environnement. Chez les organismes vivants, cette information est essentiellement mémorisée dans les gènes et transmise génétiquement. Chez les humains, elle est principalement mémorisée dans le cerveau et transmise par le langage. Les sociétés humaines ont pu se développer grâce à une nouvelle forme de mémorisation et de transmission de l’information: l’écriture, avec pour sous produit la monnaie.
Il est tentant de mettre en parallèle les différents supports d’information d’une société humaine avec ceux utilisés par les organismes vivants, et de comparer leur rôles respectifs.

Je propose l’équivalence suivante :
- ADN : la culture.
Ensemble des informations mémorisées dans les livres et transmises de générations en générations.
- ARN : le savoir.
Information culturelle mémorisée dans les cerveaux.
- ARN messager : l’instruction.
Savoir transmis par l’enseignement.
- ARN ribosomique : le savoir-faire.
Permet d’appliquer le savoir à des besoins particuliers.
- ARN de transfert : l’instruction technique.
Transmission du savoir-faire.
- Hormone : média.
Information diffusée à toute la société.
- Enzyme : investissement monétaire.
Il catalyse la production. Comme tout catalyseur, la monnaie empruntée au départ est rendue au prêteur à la fin du contrat. Une structure autocatalytique génère son propre financement.
- ATP : monnaie étalon .
Les biologistes comparent eux-mêmes l’ATP à de la monnaie. Dans chaque cellule l’ATP est générée par les mitochondries qui jouent le rôle des banques.
L’analogie entre les organismes vivant et les sociétés humaines est frappante. Tous les organismes vivants utilisent le même type de « monnaie », l’adénosine triphosphate ou ATP, générée par le mécanisme dit de « respiration cellulaire ». La quantité de combustible (sucres) que nos cellules peuvent brûler pour générer l’ATP est régulée par une hormone, l’insuline, qui agit en fonction des besoins de l’organisme. Cette « monnaie » est donc « indexée » au métabolisme de l’organisme, c’est-à-dire au taux d’énergie libre que nous produisons.
Comme l’a dit Georgescu-Roegen, la biologie éclaire le processus économique. On en a là un exemple. Il renforce l’affirmation de Soddy que, dans une société, la création de la monnaie doit être liée à sa production d’énergie libre. Cela permettrait d’éviter les crises financières (dettes).


4) L’auto-organisation de l’économie :

On sait aujourd’hui que le processus d’auto-organisation des structures dissipatives est comparable à celui des transitions de phase continues.
Les structures dissipatives tendent vers un état critique dans lequel une fluctuation aléatoire peut déclencher une avalanche d’événements. L’amplitude des avalanches est inversement proportionnelle à leur fréquence. C’est le processus de criticalité auto-organisée. Il est invariant par changement d’échelle.
Dans une économie de marché, un capital permet d’investir. Lorsqu’un investissement est rentable, il améliore le profit. On peut alors investir davantage, ce qui peut conduire à de nouveaux profits, et ainsi de suite. C’est bien un processus d’avalanches. Les avalanches s’arrêtent lorsque les investissements ne sont plus rentables.
C’est un processus de criticalité auto-organisée. Une caractéristique de ce processus est de produire des fluctuations dites en 1/f, dont l’amplitude est inversement proportionnelle à la fréquence f (voir plus haut). Il y a beaucoup de petites avalanches, de temps en temps des plus grosses, exceptionnellement des très grosses.
Ce comportement des fluctuations économiques a été mis en évidence en 1962 par le mathématicien Benoît Mandelbrot dans son analyse bien connue du prix du coton. Aujourd’hui, il est toujours ignoré par les économistes parce qu’il engendre des fluctuations dont la variance est infinie, et celles-ci se prêtent mal aux analyses classiques des marchés.


5) Les crises économiques :

On peut analyser l’origine des fluctuations économiques de la façon suivante. Initialement un environnement stable favorise la croissance économique avec formation de grosses entreprises. Dû à une économie d’échelle, ces entreprises deviennent de plus en plus productives. Elles maximisent l’efficacité de l’économie. Plus elle produisent, plus vite elles affectent leur environnement, par exemple en suscitant la concurrence ou en saturant le marché. Elles subissent la loi des rendements décroissants de David Ricardo.
Ces entreprises sont alors contraintes d’évoluer et de s’adapter aux changements. Plus vite elles se réadaptent, plus vite l’environnement va changer et plus vite elles devront à nouveau évoluer.

Les biologistes, appellent ce processus « l’effet de la reine rouge » (En référence à la reine rouge de Lewis Carroll qui dit à Alice: ici il faut courir le plus vite possible pour rester sur place).
Ayant du mal à s’adapter à un environnement qui évolue de plus en plus vite, les grosses entreprises tendent à se diviser en entreprises plus petites et plus adaptables. Celles-ci n’optimisent plus leur efficacité économique mais leur résilience, c’est-à-dire leur faculté d’adaptation. L’économie ralentit. Cela permet à certaines de ces entreprises de grossir à nouveau et de devenir plus efficaces. L’économie oscille ainsi constamment autour d’un point critique pour lequel la taille des structures est distribuée suivant une loi de puissance(invariante par changement d’échelle).
Ceci montre que l’économie de marché est, de façon inhérente, instable. À cause du phénomène de criticalité auto-organisée, la croissance économique fluctue avec une amplitude qui varie selon une loi en 1/f.
Cela signifie que des fluctuations de très grande amplitude peuvent se produire. Lorsqu’une telle fluctuation se produit, elle affecte l’ensemble de la société. Un fort ralentissement de l’économie est perçu comme une crise. Les crises économiques sont une conséquence du processus de criticalité auto-organisée.


6) Les inégalités de richesses :

Si l’énergie se dissipe en avalanches de biens matériels, la monnaie suit le chemin inverse. Elle se concentre sur un nombre d’individus de plus en plus réduit. C’est le phénomène de condensation au point critique. Il implique que la plupart des gens restent plutôt pauvres, certains deviennent aisés (la classe moyenne) et quelques uns deviennent très riches. Dans une économie de marché, la croissance économique engendre automatiquement des inégalités de richesse.
Le phénomène de criticalité auto-organisée implique qu’au point critique la distribution des richesses est invariante par changement d’échelle. Elle suit une loi de puissance. C’est bien ce qu’on observe. Mise en évidence au XIXe siècle par l’économiste italien Vilfredo Pareto, cette loi est connue sous le nom loi de Pareto ou loi 80-20. Elle implique qu’environ 80% des richesses sont possédées par 20% de la population.
Au delà du point critique, il y a séparation des richesses en deux phases: une phase « gazeuse » constituée d’un petit nombre d’individus très riches, et une phase « liquide » dans laquelle se concentre un grand nombre de gens pauvre. Comme les molécules d’un gaz, les riches jouissent d’une grande liberté et disposent de beaucoup d’énergie.
Prisonniers dans leur phase liquide, les pauvres ont perdu toute liberté d’action.
Entre les deux, la classe moyenne s’est effondrée.

François Roddier

 


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