Рассмотрим теперь поведение неравновесной системы вдали от положения равновесия. Очевидно, что энтропия не может нарастать до бесконечности. В конце концов ее нарастание ограничится переходом системы в новое равновесное или квазиравновесное состояние. Достигается оно либо формированием новых структур или же подбором граничных условий. Первые, как правило, всегда являются результатом неустойчивости и возникают из флуктуаций, нарастающих в точке образования новой структуры. С макроскопической точки зрения различают два типа структур: равновесные и диссипативные. Равновесные структуры образуются и существуют при обратимых превращениях; диссипативные возникают лишь при неравновесных переходах. Выяснение начала формирования и природы последних ставит целый ряд общих проблем, которые правомочны и для жидких кристаллов, а именно: 1) выяснение процессов переноса в таких системах; 2) устойчивость стационарных состояний в них; 3) взаимодействие диссипативных и гидродинамических процессов; 4) зависимость развития диссипативных структур от граничных условий; 5) возможность формирования пространственных диссипативных структур.

При исследовании динамического поведения систем, далеких от своего равновесного состояния, возникает важный и интересный вопрос: какое состояние неравновесной среды реализуется при конечном превышении порога устойчивости тривиального равновесия? Еще недавно считалось, что наиболее типично установление либо полностью упорядоченных, либо полностью неупорядоченных состояний в неравновесных средах. В первом случае различные элементарные возбуждения в процессе нелинейного взаимодействия самосогласуются друг с другом, и в результате рождается регулярное (в пространстве и времени) нетривиальное образование - структура, устойчиво существующая в конечной области параметров. Во втором - любая определенная комбинация элементарных возбуждений оказывается неустойчивой, и устанавливается пространственно-временной беспорядок. Например, в жидкостях это приводит к турбулентности. До недавнего времени теория нелинейных структур и теория турбулентности сосуществовали в значительной степени независимо. Только в последние годы замечательные успехи нелинейной динамики и принципиально новые подходы к экспериментальным исследованиям турбулентности позволили вплотную приблизиться к пониманию проблемы взаимосвязи структур и турбулентности. Выяснилось, что даже при весьма больших надкритичностях, когда по всем представлениям должен реализоваться беспорядок, возможно существование упорядоченных структур. Спонтанное образование таких упорядоченных структур можно рассматривать как пример самоорганизации. Для гидродинамических течений соответствующий процесс был впервые проанализирован в общем виде Л.Д. Ландау в 40-х годах. В модели зарождения турбулентности, которая была предложена Ландау, спонтанное образование и усложнение структур течения связывалось с появлением новых эффективных степеней свободы, благодаря чему течение жидкости приобретало все большую автономию от внешних условий. Несмотря на большое разнообразие путей разрушения и изменения пространственной симметрии диссипативных структур, имеющиеся к настоящему времени экспериментальные и теоретические результаты позволяют увидеть некоторую общую картину. Так, уже предложено несколько сценариев развития турбулентности в гидродинамических системах. Это переходы к турбулентности через последовательность бифуркаций удвоение периода, переход от режима биений, возникновение турбулентности при разрушении трехчастотного квазипериодического режима и переход через перемежаемость.

Интернет-магазин