Loin de l'équilibre

Le monde du vivant paraît justiciable des mêmes lois thermodynamiques que le monde inanimé, l'organisation du temps et de l'espace n'étant pas le privilège de la matière vivante. Un mélange de produits chimiques judicieusement choisis peut créer spontanément des structures spatiales. De même des réactions chimiques peuvent évoluer périodiquement dans le temps.
Après une présentation des notions de base de la thermodynamique, des expériences montrent d'abord des exemples de phénomènes pour lesquels flux et force généralisée sont proportionnels (thermodynamique linéaire) : diffusion de la matière, conduction de la chaleur, thermodiffusion, colonne de Clusius et Dickel. Mais ce sont les phénomènes non linéaires irréversibles, plus complexes, qui peuvent donner lieu à des comportements présentant des analogies avec la matière vivante. C'est le cas de la réaction de BR qui peut présenter des variations périodiques du potentiel d'oxydoréduction. Cette évolution périodique chimique permet de matérialiser le temps thermodynamique (horloge chimique). L'oscillation chimique est comparable à certaines oscillations écologiques (populations de bactéries : cas de l'ensemble proie-prédateur Escherichia coli et Bdello bacteriovorius). La réaction de BR connaît également deux états stables (l'un oscillant, l'autre non oscillant) et on passe de l'un à l'autre sous l'effet d'une perturbation. Des réactions chimiques voisines créent une répartition non uniforme des composants dans l'espace (cas des ondes spirales).