Teorias preditivas quantitativas através da integração da termodinâmica quântica, estatística, de equilíbrio e não equilíbrio

Resumo A termodinâmica atual baseia-se amplamente na lei combinada para sistemas em equilíbrio e na mecânica estatística derivada por Gibbs em 1873 e 1901, respectivamente, enquanto a termodinâmica irreversível para sistemas em não equilíbrio reside essencialmente no Teorema de Onsager como um ramo separado da termodinâmica desenvolvido na década de 1930. Entre eles, a mecânica quântica foi inventada e resolvida quantitativamente em termos da teoria do funcional da densidade (DFT) na década de 1960. Esses três domínios científicos operam com base em princípios diferentes e estão bastante separados entre si. Em analogia à parábola dos homens cegos e o elefante articulada por Perdew, eles representam individualmente diferentes porções de um sistema complexo e, portanto, são incompletos por si só, resultando na falta de concordância quantitativa entre suas previsões e as observações experimentais. Nas últimas duas décadas, o grupo do autor desenvolveu uma abordagem multiescala de entropia (recentemente denominada teoria da zentropia) que integra a mecânica quântica baseada em DFT e a mecânica estatística de Gibbs, sendo capaz de prever com precisão a entropia e a energia livre de sistemas complexos. Além disso, em combinação com a lei combinada para sistemas em não equilíbrio apresentada por Hillert, o autor desenvolveu a teoria dos fenômenos cruzados além do Teorema de Onsager fenomenológico. A teoria da zentropia e a teoria dos fenômenos cruzados fornecem conjuntamente teorias preditivas quantitativas para sistemas desde a escala eletrônica até quaisquer escalas observáveis, conforme revisado no presente trabalho.