La capacité d'un matériau à revenir à son état initial après qu'un stimulus a été supprimé.La réversibilité est la propriété d'un système de revenir à son état initial après que la cause d'un changement a été supprimée. En physique, c'est un concept central pour comprendre l'élasticité, la thermodynamique et la théorie de l'information. Un processus parfaitement réversible ne laisse aucune trace de son déroulement, comme un ressort qui revient à sa longueur initiale exacte après avoir été étiré et relâché. En revanche, les processus irréversibles, tels que la déformation plastique ou le flux de chaleur, modifient le système de manière permanente et augmentent l'entropie.
Le concept a été formalisé au XIXe siècle par Rudolf Clausius et William Thomson (Lord Kelvin) dans le cadre de la thermodynamique, où ils ont défini les processus réversibles comme des limites idéalisées. Plus tôt, Robert Hooke a décrit la réversibilité élastique en 1678 avec sa loi d'élasticité.
Au niveau microscopique, la réversibilité apparaît lorsque les forces qui maintiennent un matériau ensemble sont conservatives — l'énergie stockée lors de la déformation est entièrement récupérée lorsque le stimulus est supprimé. Par exemple, dans un polymère élastique, les longues chaînes se déroulent sous contrainte puis se réenroulent, entraînées par l'entropie, pour retrouver leur configuration d'origine. Dans les systèmes quantiques, la réversibilité est liée à l'évolution unitaire, où la fonction d'onde évolue sans perte d'information, permettant ainsi la symétrie par renversement du temps.
La réversibilité est exploitée dans les alliages à mémoire de forme, qui retrouvent une forme prédéfinie lorsqu'ils sont chauffés, et dans l'élasticité du caoutchouc utilisée dans les pneus et les joints. En informatique, les portes logiques réversibles sont étudiées pour réduire la dissipation d'énergie.
En mécanique quantique, un processus parfaitement réversible est décrit par un opérateur unitaire, ce qui explique pourquoi les ordinateurs quantiques peuvent en principe effacer des informations sans générer de chaleur, contrairement aux ordinateurs classiques.
