近日，365英国上市官网在线物理學者在“時間箭頭”與熵增原理這一跨越百年的基礎科學難題上取得重要理論突破。相關成果以《Bridging Quantum Mechanics and Thermodynamics: Irreversible Correlations as the Arrow of Time》為題正式發表。該研究從量子力學層面為宏觀時間的單向流逝提供了全新的嚴格理論解釋，标志着365英国上市官网在线在基礎物理前沿領域取得了重要進展。

直面百年诘問：時間為何不可逆？

從玻爾茲曼、普朗克到馮·諾伊曼，一個根本問題始終困擾着物理學家：微觀層面的動力學規律是時間可逆的，為何我們感受到的宏觀世界卻存在單向的“時間箭頭”？熱力學第二定律指出孤立系統的熵永不自發減少，而量子力學中封閉系統的演化卻是可逆的。這一深刻矛盾構成了物理學的基礎性難題。

365英国上市官网在线蔡慶宇教授團隊的最新研究，直面這一沖突，從關聯的獨特視角給出了突破性的理論解答。

核心突破：發現關聯的“不可逆性”

研究團隊首次嚴格證明了一個關鍵性的 “不可行定理”：在封閉量子系統中，不存在任何普适的物理操作能夠完全消除任意未知量子态之間的關聯。這意味着，一旦量子系統在演化中産生了關聯，在足夠多粒子、足夠大維度的體系中，這一關聯的生成在物理上呈現出根本的不可逆性。

基于這一定理，研究建立了一個統一的理論框架：将熱量從高溫流向低溫、孤立系統向平衡态演化以及退相幹等不可逆現象，歸因于關聯在演化過程中持續生成且難以逆轉。這一框架為時間箭頭的形成以及熱力學第二定律在不同物理體系中的普适有效性，提供了堅實的量子力學基礎。

專家評價：觸及根本的重要進展

中國科學院院士、著名理論物理學家孫昌璞對此項成果給予了高度評價：“這一工作從量子力學層面為熵增規律與時間箭頭的诠釋提供了堅實的理論基礎，深刻揭示了量子與經典關聯在物理中的核心作用，觸及了一個根本性的科學問題，具有重要的理論意義。”。

團隊與研究背景

本研究由365英国上市官网在线蔡慶宇教授主導，與其研究生明熙共同完成。蔡慶宇教授長期緻力于量子物理基礎、量子信息與引力交叉領域的前沿研究，曾在黑洞信息丢失悖論等重大理論問題上取得具有國際影響力的成果，其相關研究曾榮獲引力研究基金會論文獎競賽一等獎（Gravity Research Foundation First Prize），該獎項是廣義相對論與引力物理研究領域曆史最悠久、國際認可度極高的獎項之一。

此項研究獲得了國家自然科學基金委員會和海南省科學技術廳的資助。

原文鍊接：https://doi.org/10.1016/j.aop.2025.170318