熵增原理与熵增率最小原理：辩证统一与热力学反思

"熵增原理和熵增率极小原理的辩证统一——20世纪‘非平衡态热力学’形式逻辑反思之一" 文章作者杨本洛深入探讨了热力学中的两个核心概念：熵增原理和熵增率极小原理，它们在非平衡态热力学中的辩证关系。熵增原理，源于克劳修斯的第二定律，指出在自发过程中系统的熵总是增加，直至达到热力学平衡。而熵增率极小原理则是在动态过程中，系统倾向于以最小的熵增速率变化，这与最大熵原理在静态状态下的应用相辅相成。 作者指出，长期以来，热力学领域存在一个争议，即Gibbs-Duhem方程是否适用于非平衡态的动力过程。Gibbs-Duhem方程是热力学中描述系统内能、压力、体积和成分之间关系的基本方程，但其适用性在非平衡态下并未得到充分明确。杨本洛认为，应当从形式语言的角度严格界定热力学的有限论域，以便更准确地理解这些基本概念。 文章进一步阐述，动力学过程熵增率最小定理与恒定状态下的最大熵原理是两个独立但逻辑相容的变分原理。这两个原理的辩证统一为理解和描述复杂宏观物质现象提供了理论基础。它们相互制约，共同决定了系统的演化方向，从而揭示了物质系统从有序到无序，以及在特定条件下出现局部有序（如耗散结构）的现象。 文章还提到了J.Serrin等学者试图以微分流形为基础进行热力学的“理性重建”，以及I.Prigogine的耗散结构理论。尽管Prigogine的理论在多个科学领域产生了深远影响，但它并未得到广泛接受，至少在物理学界仍存在争议。作者通过对这些问题的反思，强调了热力学基础问题的重要性，特别是对于非平衡态热力学的理解。 总结来说，该文通过深入分析熵增原理和熵增率极小原理的关系，试图为非平衡态热力学提供一个更为坚实的理论框架，这对于理解和预测复杂系统的行为，包括自然界和工程领域的各种动态过程，具有重要意义。