열기관이나 화학반응 등 다양하게 응용되어 우리의 일상을 지배하는 열역학.그 중에서도 특히 중요한 열역학 제 XNUMX 법칙은 엔트로피 증대칙이며, 예를 들어 실온의 공기 중에 뜨거운 커피를 떠나면 식어 버리지만, 반대로 식은 커피가 혼자서 뜨거워지는 것은 불가능하도록 , 돌이킬 수없는 변화를 나타냅니다.

　한편, 이러한 매크로 현상을 구성하는 원자나 분자와 같은 미세한 구성 요소의 기본 법칙(양자역학의 슈레딩거 방정식 등)에는 시간 반전에 관해서 대칭적이라는 성질이 있다.즉, 양자 역학에 의하면, 커피가 식는 시간 변화가 가능하다면, 차가운 커피가 혼자서 뜨거워지는 시간 변화도 가능하다는 것이 되어, 모순이 생긴다.그러므로 매크로에서 돌이킬 수 없는 세계와 미세하고 가역적인 법칙의 무결성을 어떻게 이해하는지는 19세기 이후 물리학의 큰 난문이었다.

　이 오래된 난문에 대해 최근 양자역학과 통계역학을 이용한 열역학 제XNUMX법칙의 이론도출이 가능해졌지만, 본 연구에서는 통계역학의 개념을 사용하지 않고 다체계의 양자역학 에 근거하여 제XNUMX법칙을 도출하고 극미한 세계를 지배하는 양자역학과 우리의 일상을 지배하는 열역학이라는 두 개의 크게 분리된 체계를 직접 연결한 것에 큰 특징이 있다.게다가 변동의 정리라고 불리는 열역학 제 XNUMX 법칙의 일반화를 유사한 설정으로 증명하는데도 성공했다.

　본 성과는 '시간의 화살'이라고도 불리는 돌이킬 수 없는 기원을 양자역학만을 바탕으로 이해하는 큰 단계가 될 것으로 기대된다.

논문 정보:【PHYSICAL REVIEW LETTERS】Fluctuation Theorem for Many-Body Pure Quantum States