25. Понятие времени в термодинамике и эволюция систем. Равновесие и неравновесность.

Классическая термодинамика 19 века изучала механистическое действие теплоты, причём предметом её исследований были закрытые системы, стремящиеся к состоянию равновесия. Термодинамика 20 в. изучает открытые системы в состояниях, далёких от равновесия (синергетика). Для количественного изучения неравновесных процессов (диффузия, вязкое течение жидкости, термоэлектрические явления и др.), в частности определения их скоростей в зависимости от внешних условий, составляются уравнения баланса массы, импульса, энергии, а также энтропии для элементарных объемов системы, и эти уравнения исследуются совместно с уравнениями рассматриваемых процессов. Отличия неравновесной структуры от равновесной: 1) Сис. реагирует на внешние условия (напр. гравитационное поле), 2) Поведение случайно и не зависит от начальных условий, но зависит от предыстории, 3)Приток энергии создаёт в сис. порядок => энтропия её уменьшается, 4) Наличие бифуркации – переломной точки в развитии сис. 5) Когерентность: сис. ведёт себя как единое целое; При отсутствии доступа энергии извне, сис. стремится к состоянию равновесия – наиболее вероятному состоянию, достигаемому при энтропии, равной нулю.

Условия формирования новых структур: 1) открытость сис., 2) неравновесность сис., 3) наличие флуктуаций (случайных отклонений сис. от среднего состояния). Порог устойчивости сис. зависит от исхода борьбы межу устойчивостью сис, которая обеспечивается связью,. и неустойчивостью из-за флуктуаций. Превзойдя этот порог, сис. попадает в состояние, называемое точкой бифуркации. В ней сис. становится неустойчивой относительно флуктуаций и может перейти к новой области устойчивости, т.е. к образованию нового вещества. Сис. как бы колеблется перед выбором одного из нескольких путей эволюции. Небольшая флуктуация может послужить в этй точке началом эволюции в совершенно новом направлении, которое может изменить всё её поведение. После того, как один возможных путей развития выбран, вновь вступает в силу детерминизм – так до следующей токи бифуркации. В судьбе сис. случайность и необходимость взаимно дополняют друг друга.

«Если устойчивые сис. ассоциируются с понятием детерминистического, симметричного времени, то неустойчивые хаотические сис. ассоциируются с понятием вероятностного времени». Время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления; оно универсально.