Cuando dos sistemas a diferentes temperaturas entran en contacto, la energía fluye del más caliente al más frío hasta que se alcanza el equilibrio. La tendencia al equilibrio es fundamental en la física. Pero por supuesto que hay más termodinámica que la tradicional que estudia sistemas en equilibrio. La termodinámica de no equilibrio estudia sistemas abiertos al intercambio de energía y de materia con el exterior. Un sistema abierto puede mantenerse indefinidamente fuera del equilibrio en un estado estacionario que supone una prolongación del concepto de equilibrio.

Lars Onsager (1903-1976), químico físico noruego nacionalizado estadounidense, premio Nobel en 1968 por el estudio de los procesos irreversibles en regiones próximas al equilibrio, definió las ‘fuerzas’ que describen la magnitud del desequilibrio, y los ‘flujos’ asociados que representan la tendencia a restablecer el equilibrio.

Ilya Prigogine (1917-2003), químico físico belga nacido en Rusia y premio Nobel en 1977 por ampliar la perspectiva de la Termodinámica, estudió los procesos irreversibles en regiones alejadas del equilibrio. Dice Prigogine: «El no equilibrio es el origen de toda coherencia. Tanto la dinámica como la termodinámica de equilibrio niegan cualquier ‘creatividad’ del sistema. La ley del aumento de entropía postula que toda fluctuación próxima al equilibrio está condenada a desaparecer. Pero en los sistemas en los que se producen constantemente intercambios de energía y de materia con el medio, el equilibrio no es posible, por darse procesos disipativos que producen entropía continuamente. No obstante, a partir de cierta distancia del equilibrio, el segundo principio ya no sirve para garantizar la estabilidad del estado estacionario. Una fluctuación puede no remitir, sino aumentar. El sistema adopta un modo de funcionamiento completamente distinto: aparece un proceso de auto organización que llamamos ‘estructura disipativa’ (una fluctuación amplificada). Los procesos disipativos tienden a reforzar la fluctuación y los intercambios con el medio a amortiguarla. Cuanto más grande es la fluctuación, más puede desarrollarse. Todos los sistemas son metaestables, sobreviven porque pocas perturbaciones pueden destruirlos».

De acuerdo con estas definiciones, el desarrollo de la termodinámica puede establecerse en tres pasos: 1.-Equilibrio: desaparecen tanto las fuerzas como los flujos. 2.-Cuasi equilibrio: los flujos son proporcionales a las fuerzas. 3.-Situación alejada del equilibrio: las fluctuaciones se amplifican.

Con la termodinámica de no equilibrio se estudia la vida, que es un proceso disipativo metaestable, una lucha evolutiva por la entropía disponible. En los sistemas vivientes se crea orden a partir del desorden. En el primer nivel de la escala trófica se encuentran los vegetales, que reciben energía electromagnética del Sol, y esos fotones, excitando electrones, provocan la fotosíntesis produciendo, por ejemplo, hidratos de carbono. Aunque solo aproximadamente el uno por ciento de la energía que incide sobre la planta se convierte en materia viva, ha habido una disminución de entropía, un aumento del orden, a costa del aumento de entropía en el exterior del sistema.