热力学广泛应用于热机和化学反应，并主导着我们的日常生活。尤其重要的热力学第二定律，就是熵增定律。例如，如果热咖啡在室温下留在空气中，它会冷却，但相反，冷咖啡不能加热本身，代表着不可逆转的变化。

　另一方面，构成这种宏观现象的原子、分子等微观成分的基本定律（如量子力学的薛定谔方程）具有时间倒置对称的性质。也就是说，根据量子力学，如果可以改变咖啡冷却的时间，也可以改变冷咖啡自己加热的时间，这就产生了矛盾。因此，如何理解宏观不可逆世界与微观可逆规律的一致性，一直是19世纪以来物理学的一大挑战。

　近年来，对于这个老难题，利用量子力学和统计力学推导出热力学第二定律的理论已经成为可能，但在这项研究中，多系统的量子力学没有利用统计力学的概念。定律是在此基础上推导出来的，它的一大特点是它直接连接了两个广泛分离的系统，即支配微观世界的量子力学和支配我们日常生活的热力学。此外，我们成功地证明了热力学第二定律的推广，称为波动定理。

　预计这一结果将是理解不可逆性起源的重要一步，也称为“时间之箭”，完全基于量子力学。

纸张信息：【物理评论快报】多体纯量子态的涨落定理