L’eau chaude gèle parfois plus vite que l’eau froide. De l’eau bouillante, la glace se forme plus rapidement. Ce paradoxe, découvert par l’écolier Erasto Mpemba, a longtemps intrigué les physiciens. Il s’est avéré que plus un système est éloigné de l’équilibre, plus vite il y revient.

Un paradoxe similaire a été découvert à l’intérieur des cellules vivantes. Il est mis en évidence par la kinésine, une protéine marcheuse — un coursier moléculaire. Elle progresse le long des microtubules, livrant des cargaisons vitales. Un pas de 8 nanomètres consomme une molécule d’ATP, le carburant cellulaire.

Des chercheurs ont construit un modèle du moteur à six états. Ils ont testé son comportement sans carburant et avec carburant. Même au repos, la modélisation stochastique obéit à l’effet Mpemba : partir d’un état « chaud » accélère la transition vers une marche régulière. Le secret réside dans la façon dont l’entropie (mesure du désordre) évolue sur le chemin de l’équilibre. Le système sort plus vite du chaos pour prendre la grand-route vers le calme. L’apport de carburant ou la charge n’ont pas perturbé le tableau — ils ont seulement déplacé les frontières de l’accélération. Il est intéressant de noter que la vitesse de progression révèle aussi l’anomalie. On peut la mesurer en laboratoire.

Ainsi, dans le nanomonde, le chemin le plus court n’est pas toujours le plus rapide. Un moteur qui part de loin atteint souvent son but plus tôt — tout comme l’eau chaude se transforme en glace plus vite que l’eau glacée.