Beyond the Second Law: Entropy Production and Non-equilibrium Systems

قانون دوم، سنگ بنای ترمودینامیک، جهت متوسط ​​فرآیندهای اتلاف کننده و غیرتعادلی را کنترل می کند. اما در مورد نرخ واقعی آنها یا احتمال نوسانات در مورد میانگین چیزی نمی گوید. این کتاب میان رشته‌ای، نوشته شده و توسط کارشناسان بین‌المللی بررسی شده است، پیشرفت‌های اخیر در جستجوی اصول جدید غیرتعادلی فراتر از قانون دوم، و کاربردهای آن‌ها در طیف وسیعی از سیستم‌ها در فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی را ارائه می‌کند. فراتر از قانون دوم، مناطق جدا شده سنتی از تحقیقات غیرتعادلی را گرد هم می آورد و ارتباطات بالقوه مثمر ثمر بین آنها را برجسته می کند و تولید آنتروپی نقش یکپارچه را ایفا می کند. مفاهیم نظری کلیدی شامل اصل تولید حداکثر آنتروپی، قضیه نوسانات و روش استنتاج آماری حداکثر آنتروپی است. کاربردهای این اصول در زمینه های مختلفی مانند اقلیم شناسی، کیهان شناسی، مورفولوژی رشد کریستال، علم سیستم زمین، فیزیک محیطی، زیست شناسی و فناوری تکاملی، آشفتگی سیالات، بیوژئوشیمی میکروبی، فیزیک پلاسما، و انتقال تشعشعی با استفاده از طیف گسترده ای از روش های تحلیلی نشان داده شده است. و تکنیک های تجربی فراتر از قانون دوم برای دانشجویان و محققینی که مایلند درک درستی از تولید آنتروپی و جایگاه اصلی آن در علم سیستم‌های غیرتعادلی کسب کنند - هم از نظر جزئیات و هم از نظر تصویر بزرگ‌تر، جذاب خواهد بود.

The Second Law, a cornerstone of thermodynamics, governs the average direction of dissipative, non-equilibrium processes. But it says nothing about their actual rates or the probability of fluctuations about the average. This interdisciplinary book, written and peer-reviewed by international experts, presents recent advances in the search for new non-equilibrium principles beyond the Second Law, and their applications to a wide range of systems across physics, chemistry and biology. Beyond The Second Law brings together traditionally isolated areas of non-equilibrium research and highlights potentially fruitful connections between them, with entropy production playing the unifying role. Key theoretical concepts include the Maximum Entropy Production principle, the Fluctuation Theorem, and the Maximum Entropy method of statistical inference. Applications of these principles are illustrated in such diverse fields as climatology, cosmology, crystal growth morphology, Earth system science, environmental physics, evolutionary biology and technology, fluid turbulence, microbial biogeochemistry, plasma physics, and radiative transport, using a wide variety of analytical and experimental techniques. Beyond The Second Law will appeal to students and researchers wishing to gain an understanding of entropy production and its central place in the science of non-equilibrium systems – both in detail and in terms of the bigger picture.