Systèmes ouverts et systèmes fermés, une frontière pas toujours évidente.

Les concepts de systèmes ouverts et fermés sont des notions qui éclairent de façon particulièrement intéressante la théorie de la complexité à laquelle je me réfère fréquemment. Comme par ailleurs il m’est arrivé d’y faire référence, j’ai trouvé intéressant d’en expliquer les principes dans cet article.

Selon Wikipédia, Un système ouvert est « un système qui interagit en permanence avec son environnement. L’interaction peut se faire via des informations, de l’énergie ou des matières transférées vers ou depuis les frontières du système, en fonction de la discipline qui définit le concept. La notion de système ouvert s’oppose à celle de système isolé (ou fermé) qui n’échange ni énergie, ni matière, ni information avec son environnement ».

Les systèmes ouverts, contrairement aux systèmes fermés soumis au lois de l’entropie, ont tendance à évoluer vers de plus en plus de complexité. Ils sont en effet régis par une force contraire à l’entropie poussant le système à sa régénération et à sa réorganisation pour assurer sa pérennité : la néguentropie[1]. Joël de Rosnay (De Rosnay, 1975)  nous l’explique de la façon suivante ;

« Toute acquisition de connaissance reposant sur une observation ou une mesure physique effectuée à l’aide d’un instrument consomme l’énergie du laboratoire et donc de l’univers. Par exemple, la lecture de cette page met en jeu plusieurs éléments : le texte, imprimé en noir sur le papier, une source de lumière (soleil ou lampe électrique), l’oeil et le cerveau. La lampe est la source de néguentropie. Elle émet un flux lumineux qui se réfracte sur la succession des segments noirs et blancs des mots imprimés et module le faisceau lumineux qui frappe l’oeil. L’oeil décode ce message et le cerveau l’interprète. Le cerveau du lecteur a donc acquis des informations. Mais il lui a fallu les payer en énergie : les watts de la lampe contre les quelque 24000 bits d’information de la page imprimée ».

Cet exemple démontre la nécessité d’une source énergétique pour permettre l’acquisition de l’information à partir de laquelle le système va se régénérer.  Ces mêmes informations vont engendrer de l’activité au sein du système ; qui sera elle-même transformée en ordre et en l’organisation. Les connaissances issues de ces informations vont jouer un rôle fondamental dans cet ordre, car elles en constituent les principes organisateurs, voire les « lumières » d’un ordre nouveau (l’analogie du terme avec la période du même nom n’est pas fortuite). Toutes les entités du vivant s’appuient sur des connaissances pour interagir avec leur environnement et tout changement fondamental dans un système a donc pour corollaire une évolution de la connaissance à la base de son organisation. C’est vrai pour les systèmes les plus évolués, mais ça l’est également pour les plus simples comme les bactéries. Ces dernières vont en effet forcément échanger des informations avec leur environnement, et ces informations comme nous l’avons expliqué seront transformées en connaissances par le biais de la néguentropie. Ces apprentissages peuvent être provoqués, chez l’homme, de diverses manières : par un nouveau problème mettant en échec les stratégies habituelles, l’acquisition d’une nouvelle connaissance produite par une source externe au système, un changement interne ou externe au système ouvrant à de nouveaux possibles, les questions posées par la complexité du réel, etc. Cette évolution des connaissances s’opérera selon le principe d’assimilation/accommodation des représentations en place et se stabilisera lorsque le système aura retrouvé un équilibre satisfaisant.

Une fois ce nouvel équilibre atteint, un système aura ensuite tendance à fonctionner à nouveau en mode fermé pour stabiliser et protéger ce nouvel équilibre. Il ne s’arrêtera pas pour autant de produire des connaissances, mais ces dernières seront orientées vers la consolidation de cet équilibre et donc du système. En corollaire, il se coupera de la possibilité d’acquérir de nouvelles connaissances susceptibles de le féconder en bousculant et questionnant cet équilibre. On trouve donc dans le processus organisationnel, sous-jacent à la néguentropie, le double principe de fermeture et d’ouverture d’un système.

Nous noterons que les représentations constituent également des systèmes ouverts (plus ou moins complexes selon leur nature) dont les composants sont les connaissances. Elles se forment et évoluent selon les principes de la complexité[2]. En effet, comme nous l’avons vu au travers de paradigmes scientifiques, ils évoluent et meurent de la même façon que le vivant, en alternant périodes de fermeture et périodes d’ouverture. Cette particularité leur confère, à l’instar d’autres productions de l’esprit comme les idées, une autonomie relative (car elles restent néanmoins dépendantes des « cerveaux » qui les perpétuent), mais réelle.

[1] Selon E. Morin « en terme statique toute organisation est un îlot de néguentropie. En termes dynamiques, une organisation est néguentropique, si elle est dotée de vertus organisatrices actives, lesquelles, en dernier ressort, nécessitent une boucle récursive productrice-de-soi » Morin Edgar, 1977, La Méthode, (t.1). La Nature de la Nature, Paris, Le Seuil)

[2] Selon E. Morin les trois principes à la base du réel (dialogique, récursif, hologrammatique)  fondent également le processus de la perception qui produit une représentation. Les représentations, en tant que produit du vivant évoluent se forment et selon les principes de la complexité

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3 réponses à Systèmes ouverts et systèmes fermés, une frontière pas toujours évidente.

  1. Ping : Et si l’avenir de notre économie était l’économie du lien ? | C9consulting

  2. Vincent GERBAUD dit :

    Si je souscris à ce discours intéressant au sujet de l’organisation des systèmes ouverts et de la production de connaissance, je vous invite à une lecture thermodynamique plus précise, afin de lever quelques ambiguïtés. Elle pourrait être ponctuée de lectures abordables telles que « introduction à la thermodynamique des processus irréversibles » (Dunod) de Ilya Prigogine (prix nobel de chimie 1977 « pour ses contributions à la thermodynamique hors équilibre, particulièrement la théorie des structures dissipatives ») et « Quand la nature s’organise. Avalanches, tremblements de terre et autres cataclysmes » (trad. Française Flammarion) de Per Bak, qui démontre brillamment le processus de criticalité auto organisée, et enfin « thermodynamique de l’évolution. « Un essai de thermo-bio-sociologie ». » (Editions paroles) de François Roddier.
    La néguentropie que vous décrivez est en quelque sorte un écart à l’état d’équilibre du système [fermé (pas d’échange de matière) et isolé (pas d’échange de chaleur δQ=0) !] pour lequel le potentiel thermodynamique qu’est la fonction d’état Entropie S est maximale. Dans le cas d’un système fermé, on écrit dS = diS+deS avec diS ≥ 0 (lié aux irréversibilités internes) et deS = ∑ δQ/Tp (somme sur tous les échanges de chaleur avec p éléments du système de température Tp).
    Dans le système ouvert, l’échange de matière provoque une génération d’entropie (dès qu’il est le siège de phénomènes irréversibles). Cette entropie produite est évacuée, soit par les débits de matière, soit en cédant de la chaleur avec l’extérieur. La génération d’entropie peut être positive ou négative.
    Dans votre blog, l’apport d’énergie provoque l’organisation du système (cf per bak). Vous utilisez maladroitement le terme « nouvel équilibre atteint » alors qu’il faut selon la lecture thermodynamique réserver « équilibre » à l’état du système fermé isolé. Il s‘agit en fait d’un état stationnaire (Cf Prigogine). Certains états stationnaires auxquels on fournit de l’énergie peuvent évoluer vers un état d’auto-organisation qui leur permet de dissiper de la façon la plus efficace cette énergie fournie. Cela va dans le sens de votre phrase « un système aura ensuite tendance à fonctionner à nouveau en mode fermé pour stabiliser et protéger ce nouvel équilibre ». Prigogine fournit les éléments scientifiques. Per Bak démontre les conditions pour lesquelles un système s’auto-organise. François Roddier discute aussi de la façon dont les systèmes se maintienne dans un état auto-organisé.

    • Jean-Pascal dit :

      Merci pour toutes ces précisions qui seront certainement fort utiles qui s’intéressent d’un peu plus près à la théorie de systèmes.
      Pour ma part, je ne suis pas un spécialiste ces théories ce qui explique les approximations que vous avez relevées. Mon intention était de partager la compréhension que j’avais du le concept de néguentroprie et, au travers de lui, le rôle que pouvait jouer la connaissance dans la dynamique d’un système ouvert (sachant que toutes les organisation humaines sont assimilables à des systèmes ouverts)

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