Универсальный критерий эволюции Гленсдорфа-Пригожина

Для стационарных необратимых процессов Онзагером и Пригожиным установлена физическая величина, которая имеет экстремальное значение, подобно тому как равновесное состояние характеризуется максимальной энтропией. Стационарное слабо неравновесное состояние системы, в которой происходит необратимый процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния. При внешнем воздействии на систему, достаточно близкую к равновесию, она снова возвращается в первоначальное стационарное состояние. Это указывает на устойчивость стационарного состояния. Причина такого поведения заключается в том, что при внешнем воздействии на систему в стационарном состоянии в ней возникают внутренние потоки, ослабляющие результаты этого воздействия (принцип Ле Шателье в линейной термодинамике необратимых процессов).

При отсутствии внешних полей близкие к равновесию стационарные состояния однородны в пространстве. Из устойчивости этих состояний следует, что спонтанное возникновение упорядоченности в виде пространственных или временных распределений, качественно отличных от равновесных, невозможно. Однако, положение может резко измениться для систем, далеких от равновесия.

Обобщением принципа минимального производства энтропии на нелинейные процессы является универсальный критерий эволюции. Под нелинейными процессами в термодинамике понимают такие процессы, в которых связь между потоками (тепла, вещества, заряда) - с одной стороны, и величинами, переносимыми этими потоками (температурой, концентрацией молекул, электрическим потенциалом) - с другой, нелинейна. Именно в сильнонеравновесных состояниях отклонения от линейных связей становятся наиболее ощутимыми.

Скорость изменения энтропии S' (штрих означает производную по времени) в открытых системах обусловлена потоковым слагаемым (S)'_e и внутрисистемным производством энтропии со скоростью (S)'_i:

S'=(S)'_e + (S)'_i

Для изолированной системы (S)'_e =0 и с учетом Второго начала термодинамики (S)'_i ≥0. Тогда, обобщая последнее неравенство на случай открытых систем, но полагая, также, что (S)'_e < 0, и, кроме того,

|(S)'_e | > |(S)'_i|

можем придти к ситуации, когда полная энтропия в открытой системе уменьшается. Неравенство (S)"_e < 0 получило название универсального критерия эволюции Гленсдорфа - Пригожина.