Jodoin_Doctorat_MANUSCRIT FINAL_v5

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL ! UNIVERSITÉ PARIS 1 PANTHÉON-SORBONNE
Émergence et entropie
par
Laurent Jodoin
Thèse effectuée en cotutelle
présentée à la Faculté des études supérieures et postdoctorales de
l’Université de Montréal en vue de l’obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph.D)
et à
l’Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne pour l'obtention du grade de Docteur.
Directeurs de thèse :
Anouk Barberousse, professeur des universités à Lille III
Frédéric Bouchard, professeur à l’université de Montréal
Composition du jury :
Olivier Darrigol, François Duchesneau, Philippe Huneman
17 janvier 2015
©Laurent Jodoin, 2015

ÉMERGENCE ET ENTROPIE
©Laurent Jodoin, 2015
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ÉMERGENCE ET ENTROPIE
©Laurent Jodoin, 2015
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Émergence et entropie
Une analyse critique des stratégies explicatives émergentistes
basées sur le concept d’entropie
par
Laurent Jodoin

ÉMERGENCE ET ENTROPIE
©Laurent Jodoin, 2015
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RÉSUMÉ
L’entropie est généralement considérée comme une propriété émergente, tandis que l’émergence de
certaines structures organisées serait le résultat d’une dissipation d’entropie. Ainsi, l’émergence est
parfois présentée comme ce qui expliquerait l’entropie alors que l’entropie expliquerait l’émergence.
Tels quels, ces deux énoncés ne peuvent être tous deux vrais. Face à la polysémie déconcertante des
concepts d’émergence, d’entropie et d’explication, je soutiens que cet apparent paradoxe peut être
résolu formellement ainsi : l’émergence (en un sens A) explique (en un sens B) l’entropie (en un sens C)
et l’entropie (en un sens D) explique (en un sens E) l’émergence (en un sens F). La solution revient donc
à préciser A, B, C, D, E, et F. Pour ce faire, je propose un modèle pluraliste (restreint) de l’explication et
un examen critique du concept d’entropie.
Dans le cas de l’entropie comme explanandum de l’émergence (A, B et C), ce qui émerge est
l’irréversibilité comme propriété essentielle de l’entropie thermodynamique, mais l’émergence ne peut
être synonyme de non-explicabilité. Je montre alors trois possibilités où l’émergence peut expliquer
l’entropie thermodynamique : selon (i) un sens fort, comme une modalité ontologique, (ii) selon un sens
intermédiaire d’après ce que j’appelle l’émergence méthodologique (où il y a possibilité d’explication
réductive sans réduction dérivationnelle), et (iii) selon un sens faible, comme sa désignation comme
membre d’une classe d’émergents.
Dans le cas de l’entropie comme explanans de l’émergence (D, E, et F), il faut distinguer l’approche
substantielle de l’approche analogique. Dans le premier cas, l’entropie renvoie à une propriété
macroscopique robuste et autonome pouvant être mobilisée au sein d’un explanans de l’émergence de
nouvelles structures complexes. Dans le second cas, l’entropie exemplifie la réalisabilité multiple et
peut être mobilisée, modulo une justification, au sein d’un explanans de l’émergence de propriétés à
des niveaux supérieurs. En définitive, la polysémie de ces concepts peut être fructueuse au sein de ce
cadre explicatif de phénomènes divers et complexes, de la physique à la biologie.
Mots-clés : entropie, émergence, explication, complexité, physique statistique, génétique des
populations.

ÉMERGENCE ET ENTROPIE
©Laurent Jodoin, 2015
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ABSTRACT
Entropy is generally considered as an emergent property, while the emergence of certain organized
structures is supposed to be the result of entropy dissipation. Thus, emergence is sometimes seen as
explaining entropy, whereas sometimes the explanation is the other way around, as entropy would
explain emergence. As such both statements cannot be true. Faced with the daunting polysemy of these
concepts of emergence, entropy and explanation, I argue that this apparent paradox can be formally
solved as follows: the emergence (in a sense A) explains (in a sense B) entropy (in a sense, C) and entropy
(in a sense D) explains (in a sense E) emergence (in a sense F). The solution is therefore to specify A, B,
C, D, E, and F. To do this, I suggest a (restricted) pluralistic model of explanation and a critical
examination of the concept of entropy.
In the case of entropy as explanandum of emergence (A, B and C), what is emerging is irreversibility
as an essential property of thermodynamic entropy, but it cannot be emergence of synonymous of non-
explicability. I then show three possibilities that can explain the emergence of thermodynamic entropy:
(i) in a strong sense, as an ontological modality, (ii) in an intermediate sense, from what I call
‘methodological emergence’ (where there is a possibility of reductive explanation but no derivational
reduction), or (iii) in a weak sense, as its designation as a member of an emergence class.
In the case of entropy as explanans of emergence (D, E, and F), one must distinguish the substantive
approach from the analogical approach. In the first case, entropy refers to a robust and autonomous
macroscopic property that can be mobilized in an explanans of the emergence of new complex
structures. In the second case, the entropy exemplifies multiple realizability and can be mobilized, with
a proper justification, within an explanans of the emergence of properties at higher levels. Ultimately,
the polysemy of these concepts can be fruitful in this explanatory framework for various complex
phenomena, from physics to biology.
Keywords: entropy, emergence, explanation, complexity, statistical physics, population genetics.