Les analogies et leurs limites (1/2)

Nous avons déjà vu précédemment Descartes et plus tard Maxwell, peupler de tourbillons et de divers mécanismes les espaces laissés vacants par la matière. Ces analogies sont des aides visuelles pour la pensée. Elles permettent la prédiction du comportement des éléments étudiés, mais en aucun cas, elles ne pourront apporter une explication aux processus. L’aspect explicatif des théories n’est pas toujours nécessaire à l'avancée de la science (la nature fondamentale de la gravitation reste toujours inexpliquée malgré les beaux efforts du XXème siècle), mais il reste néanmoins plus satisfaisant pour l'esprit qu'une simple prédiction, principal reproche qu'Einstein énonçait à l'encontre de la mécanique quantique.

L'analyse de la démarche de Carnot va nous donner quelques points de repère. L'objectif de Carnot était de mener une réflexion pratique sur le rôle de la chaleur dans les machines à vapeur pour en augmenter le rendement car à cette époque (1820) l'industrie anglaise était fort en avance grâce à la maîtrise de la vapeur. Carnot énonça ainsi l'un des principes fondamentaux de la thermodynamique qui émane de la liaison travail ‑ échanges de chaleur. Il partit de l'idée admise en son temps que la chaleur était transportée par un fluide indestructible, le calorique et, par analogie avec la chute d'eau, il en conclut que le paramètre fondamental essentiel à la caractérisation du travail fourni est la différence des températures entre corps chauds et froids et non les valeurs absolues de ces températures. L'analogie trouve ses limites dans une proposition non démontrée par Carnot : le rendement est bien proportionnel à T1 ‑ T2, mais il baisse quand T1 augmente. Cette notion ne peut être extraite de l'hydraulique. Cette discipline ne fournira pas non plus l'inspiration pour la découverte des processus fondamentaux des échanges de chaleur. Les phénomènes de diffusion, de convection et de rayonnement ne s'expliqueront, que bien plus tard, par l'agitation moléculaire et la mécanique quantique. La notion de fluide calorique aura alors été abandonnée depuis longtemps.