Thermodynamique et économie

Thermodynamique et économie

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 : linstruction.
Savoir transmis par l’enseignement.

– ARN ribosomique : le savoir-faire.
Permet d’appliquer le savoir à des besoins particuliers.

– ARN de transfert : linstruction 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 dénergie 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 déchelle. 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

Ce texte fera partie d’un livre à paraître prochainement.

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Bibliographie :

 

Frederick Soddy, Wealth, Virtual Wealth and Debt, 1926.

Kenneth Boulding, The Economics of the Coming Spaceship Earth, 1966.

Nicholas Georgescu-Roegen, The Entropy Law and the Economic Process, 1971.

Robert U. Ayres, Information, Entropy, and Progress. A New Evolutionary Paradigm, 1994.

Reiner Kummel, The Second Law of Economics: Energy, Entropy, and the Origins of Wealth, 2011.

3 Commentaires

  1. Bonjour,
    La poétique image de la Reine Rouge exploitée par Van Valen comme illustration de la nécessité pour les sociétés humaines de s’adapter sans cesse ds un monde mouvant ,pourrait aussi s’interpreter comme symptome d’une incapacité à maitriser son destin et son organisme …car en fait ds le texte de Caroll le paysage est immobile !!!…. alors pourquoi cette furie à vouloir avancer et vers où ?? Donc ,c’est effectivement une belle image mais pour traduire la folie ..pas un fonctionnement « normal » de controle et de calme..
    je vous conseille la lecture du dernier thriller de F.Thilliez Agaca
    qui parle aussi p 378 de la Reine rouge …
    bon dans ce schéma du donctionnement des sociétés humaines ,il me semble manquer le flux vital ( qui est aussi en valeur d’avalanche/séquence parfois) de l’inventivité ,de l’imaginaire ….qui est le facteur « sexuel’ dans l’Evolution économique puisqu’il féconde et fait communier des opérateurs contraires (finance/industrie,consommateur )…au 19 siecle on a bien sous estimer cette faculté de renouvellement des flux et on a pensé que les groupes sociaux seuls auraient le levier de mutation …la révolution des réseaux sociaux et les avalanches d’innovations actuelles nous apporte une note optimlste pour courir avec modestie et au rythme de chacun vers une société de partage et non de prédation..
    bravo pour vos Travaux

  2. Il est bien certain que les incidences sociales et environnementales qui s’exercent à l’heure actuelle sur notre planète ressortissent indéniablement aux lacunes de notre appréhension de l’économie et de son fonctionnement. En effet, il est toujours fait référence à la redistribution de la richesse ou de son partage mais jamais à sa création. Il est donc indispensable de comprendre comment et par quels moyens est-on passé :

    – d’une société de subsistance,
    – à une société d’abondance.

    Les Eléments ci-dessous ne servent que d’assise, de socle, de fondation, à une approche dynamique des échanges économiques.

    ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

    ELEMENTS DE BASE – PRESENTATION SIMPLIFIEE

    – PRINCIPES –

    Il est absolument incontestable que tout agent économique, aussi bien dans le temps que dans l’espace (conformément au Principe d’Homogénéité), économise :

    1. son Travail lorsqu’il agit (élabore un Produit, un bien, un service, etc.),
    2. sa Monnaie lorsqu’il acquiert (achète un Produit, un bien, un service, etc.),

    MAIS TOUJOURS SOUS RESERVE DES CONTRAINTES EXTERIEURES AUXQUELLES IL EST SOUMIS.

    En conséquence, il est pertinent de poser que :

    ● l’économie de Travail augmente naturellement toujours,
    ● elle est donc toujours maximale, n’étant limitée que par les contraintes extérieures,

    ainsi que :

    ● l’économie de Monnaie augmente naturellement toujours,
    ● elle est donc toujours maximale, n’étant limitée que par les contraintes extérieures.

    Ces énoncés sont strictement de même nature que celui du DEUXIEME PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE spécifiant que :

    ● l’entropie augmente naturellement toujours,
    ● elle est donc toujours maximale, n’étant limitée que par les contraintes extérieures.

    De plus, il est absolument incontestable que :

    1. lors d’un troc, il n’existe pas de Monnaie échangée.
    L’échange a lieu car les Utilités des Produits échangés sont égales,
    2. lors d’un change, il n’existe pas de Travail échangé.
    L’échange a lieu car les Utilités des Argents échangés sont égales.

    En conséquence, il est pertinent de poser que :

    ● il ne peut exister de Monnaie sans différence d’Utilité des Produits échangés,
    ● il ne peut exister de Travail économique sans différence d’Utilité des Argents échangés.

    Ces énoncés sont strictement de même nature que celui du PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE spécifiant que :

    ● il ne peut exister de travail mécanique sans différence de température.

    ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

    – PREMISSES –

    Il est absolument incontestable que lorsque le prix d’un Produit (bien ou service) décroît le consommateur de ce Pro-duit garde par devers lui une quantité de Monnaie égale à la diminution de prix. Cependant, pour diminuer un prix, il est obligatoire d’accroître la productivité et par conséquent le Travail effectué (par n’importe quel moyen – individus, esclaves, salariés, animaux, moteurs et machines). Donc, en considérant ce Travail avec une finalité économique et non plus physique, il est pertinent de poser que :

    ● le Travail économique supplémentaire effectué par le fournisseur est TRANSFORME en Monnaie supplémen-taire détenue par le consommateur.

    Donc :

    ● la Monnaie ne doit pas être considérée comme celle circulant du consommateur au fournisseur mais comme celle que le consommateur détient en sus après une baisse de prix.

    Il est donc raisonnable de considérer cette TRANSFORMATION ECONOMIQUE comme similaire, mais non identique, à une TRANSFORMATION ENERGETIQUE où la chaleur est transformée en travail mécanique. Toutefois, il est possible d’aller plus loin dans cette analogie. En effet, l’offre d’un Produit peut être définie comme étant le nombre de fois qu’est réalisé le cycle de FABRICATION par unité de temps. Par exemple, il est possible de dire que :

    ● L’offre est de 888 paires de charentaises FABRIQUEES par jour.

    Cette définition est rigoureusement analogue à celle de la vitesse de rotation d’un moteur. En effet, la vitesse de rota-tion est le nombre de fois qu’est réalisé le cycle de FABRICATION de travail mécanique par unité de temps. Le cycle économique peut être séquencé comme suit, avec en concordance les étapes du cycle thermodynamique :

    1. Tractation d’achat de matières brutes et Transformation isotherme
    2. Fabrication et Transformation adiabatique
    3. Tractation de vente du Produit élaboré et Transformation isotherme
    4. Utilisation et Transformation adiabatique

    Il est patent, remarquable et très important de constater que, pour les deux cycles :

    ● les étapes 1 et 3 s’effectuent AVEC CONTACT avec l’extérieur et SANS MODIFICATION du Produit et de la température,
    ● les étapes 2 et 4 s’effectuent SANS CONTACT avec l’extérieur et AVEC MODIFICATION du Produit et de la température.

    De toute évidence, ceci amène à rechercher les explications des phénomènes économiques au niveau du cycle de fabrication et non plus dans la « loi de l’offre et de la demande », comme il est de coutume. En effet, à revenus cons-tants, chaque fois que le cycle est parcouru avec une plus grande célérité, c’est-à-dire que le Produit est fabriqué plus rapidement, le prix d’un Produit peut être diminué, ce qui procure l’enrichissement du consommateur. C’est bien ainsi que, tout au moins dans les pays « occidentaux », nous sommes passés :

    ● d’une société de subsistance, sinon de disette,
    ● à une société d’abondance, sinon de déchets.

    En effet, peu importe si un consommateur choisit entre deux Produits X ou Y, comme recherché en microéconomie classique. Ce qui est fondamental est de savoir comment il peut disposer des deux Produits X et Y, et si possible de bien d’autres choses en sus, ce qui implique nécessairement une autre approche.

    ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

    – CONCLUSION –

    A ce stade, où seulement quelques idées sont exhibées, il est hors de question de les approfondir en quelques lignes, il faut donc admettre, a priori et sans contestation, que :

    ● le Travail est considéré ici comme un Travail économique (à finalité économique) et non plus physique, susceptible de provoquer une baisse du prix du Produit. Ce Travail n’a pas la même définition analytique que le travail physique, malgré sa ressemblance,
    ● le Travail économique et la Monnaie sont logiquement considérés comme deux formes différentes d’Ener-gie économique, au même titre que la chaleur et le travail mécanique sont considérés comme deux formes différentes d’énergie physique,
    ● le Travail à effectuer doit seul être pris en compte et non pas le Travail effectué. En effet, le Travail éco-nomiquement intéressant est bien le premier car c’est celui qui définira l’emploi, le deuxième n’ayant pas d’utilité car les machines seront à l’arrêt et les salariés au chômage.

    De plus, il faut considérer :

    ● le Produit comme le vecteur-support du Travail économique,
    ● l’Argent comme le vecteur-support de la Monnaie,

    identiquement à la thermodynamique où :

    ● le gaz est le vecteur-support de la chaleur.

    Comme déjà stipulé dans les prémisses, il ressort que :

    LE TRAVAIL ECONOMIQUE SUPPLEMENTAIRE EFFECTUE PAR LE FOURNISSEUR EST TRANSFORME EN MONNAIE SUPPLEMENTAIRE POSSEDEE PAR LE CONSOMMATEUR.

    De ce fait :

    LA MONNAIE NE DOIT PAS ETRE CONSIDEREE COMME CELLE CIRCULANT ENTRE UN CONSOMMATEUR ET UN FOURNISSEUR, MAIS COMME CELLE QUE LE CONSOMMATEUR DETIENT EN SUS APRES UNE BAISSE DE PRIX.

    Le fait que l’exécution d’un Travail économique ait pour corollaire la création de Monnaie exhorte à considérer ce phénomène comme une TRANSFORMATION.

    L’analyse mathématique, n’ayant jamais été prise en défaut quant à l’explication des phénomènes de la Nature, indique donc la voie à suivre. Par conséquent, les similitudes formelles et normalement irrécusables présentées ci-avant inci-tent donc à :

    L’APPLICATION EXCLUSIVE DU FORMALISME, DU RAISONNEMENT, DE LA METHODOLOGIE DE LA THERMOMECANIQUE AUX ECHANGES ECONOMIQUES, MAIS EN PROHIBANT L’UTILI-SATION DES CONCEPTS, CARACTERISTIQUES, VARIABLES ET FONCTIONS DE LA PHYSIQUE.

    Par conséquent, en posant :

    M = Monnaie
    T = Travail économique à effectuer
    g = coefficient de Transformation

    il est toujours possible d’écrire :

    M = g T

    que l’on peut considérer comme le PRINCIPE D’EQUIVALENCE et que l’on peut comparer à celui de la thermodynamique, à savoir :

    W = J Q

    Cependant, il est logique de penser que le coefficient de Transformation g doit être une constante, ce qui n’est pas forcément le cas en Economie, mais ceci sort du cadre de cette présentation sommaire et abrégée.

    En considérant le Travail à effectuer (et non pas le Travail effectué), il tombe sous le sens qu’il diminue au fur et à mesure de son exécution, tandis que la Monnaie réalisée s’accroît d’autant (sous réserve que g soit constant), de la même manière qu’en physique, la quantité de chaleur diminue tandis que le travail mécanique augmente d’autant au cours de la transformation. Par conséquent (dans un système isolé), il est logique de poser que :

    dT + dM = 0

    que l’on peut considérer comme le PREMIER PRINCIPE (Conservation de l’Energie) et que l’on peut comparer à celui de la thermodynamique, à savoir :

    dQ + dW = 0

    Une fois ces Principes et Prémisses présentés analytiquement, leur développement mathématique entraîne, par l’appli-cation du formalisme de la thermomécanique, à définir en Science économique les cycles équivalents à ceux de Carnot et de Clapeyron en Science physique. Par conséquent, cette approche permet de saisir et de comprendre comment la Richese peut être créée et comment il est ainsi possible d’accroître le niveau de vie (pouvoir d’achat).

    Ceci constitue donc un nouveau point de départ pour l’appréhension des échanges économiques car il est :

    ABSOLUMENT ET TOTALEMENT SANS AUCUN RAPPORT AVEC UN QUELCONQUE EQUILIBRE DES THEORIES CONVENTIONNELLES DE LA MICROECONOMIE.

  3. Voir aussi :
    Jeremy England, a 31-year-old physicist at MIT, thinks he has found the underlying physics driving the origin and evolution of life.
    (Qui oublie de citer les travaux de Dewar, Swenson, Per Bak et autres, voire Lotka ou Prigogine… )

    http://www.businessinsider.com/groundbreaking-idea-of-lifes-origin-2014-12?IR=T

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