ในวิชาฟิสิกส์ การเข้าสู่สมดุล ทางความร้อน (หรือthermalization ) คือกระบวนการที่วัตถุทางกายภาพเข้าสู่สมดุลทางความร้อนผ่านการปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน โดยทั่วไปแล้ว แนวโน้มตามธรรมชาติของระบบคือการเข้าสู่สภาวะที่มีการกระจายพลังงานอย่างเท่าเทียมกันและอุณหภูมิ สม่ำเสมอ ซึ่งจะทำให้ เอนโทรปีของระบบสูงสุดดังนั้น การเข้าสู่สมดุลทางความร้อน สมดุลทางความร้อน และอุณหภูมิ จึงเป็นแนวคิดพื้นฐานที่สำคัญในฟิสิกส์เชิงสถิติกลศาสตร์เชิงสถิติและอุณหพลศาสตร์ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นพื้นฐานสำหรับสาขาเฉพาะทางอื่นๆ อีกมากมายของความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์และ การประยุกต์ใช้ ทาง วิศวกรรม

ตัวอย่างของการเกิดสมดุลทางความร้อน ได้แก่:

• การบรรลุสมดุลในพลาสมา^{[ 1 ]}
• กระบวนการที่นิวตรอน พลังงานสูงประสบ เมื่อสูญเสียพลังงานจากการชนกับตัวลดความเร็ว^{[ 2 ]}
• กระบวนการปล่อยความร้อนหรือโฟนอนโดยตัวนำประจุในเซลล์แสงอาทิตย์หลังจากที่โฟตอนที่มีพลังงานเกินช่องว่างแถบของสารกึ่งตัวนำ ถูกดูดซับ^{[ 3 ]}

สมมติฐานพื้นฐานในตำราเบื้องต้นส่วนใหญ่ที่กล่าวถึงกลศาสตร์สถิติควอนตัม [ ^{4 ] ถือว่า}ระบบจะเข้าสู่สมดุลทางความร้อน (thermalisation) กระบวนการ thermalisation จะลบความทรงจำเฉพาะที่ของเงื่อนไขเริ่มต้นสมมติฐาน eigenstate thermalisationเป็นสมมติฐานเกี่ยวกับเวลาที่สถานะควอนตัมจะเกิด thermalisation และเหตุผล

ไม่ใช่ทุกสถานะควอนตัมที่จะเกิดสมดุลทางความร้อน มีการค้นพบสถานะบางสถานะที่ไม่เกิดสมดุลทางความร้อน (ดูด้านล่าง) และสาเหตุที่สถานะเหล่านั้นไม่เข้าสู่สมดุลทางความร้อนยังไม่เป็นที่แน่ชัด ณ เดือนมีนาคม 2562

กระบวนการปรับสมดุลสามารถอธิบายได้โดยใช้ทฤษฎีบท Hหรือทฤษฎีบทการผ่อนคลาย [ ^{5 ]}ดูเพิ่มเติมที่^การผลิตเอนโทรปี

โดยทั่วไปแล้ว ระบบคลาสสิกที่มีพฤติกรรมไม่โกลาหลจะไม่เกิดภาวะสมดุลทางความร้อน ระบบที่มีองค์ประกอบที่โต้ตอบกันจำนวนมากมักจะคาดว่าจะมี พฤติกรรม โกลาหลแต่สมมติฐานนี้บางครั้งก็ล้มเหลว ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือปัญหา Fermi–Pasta–Ulam–Tsingouซึ่งแสดงการเกิดซ้ำที่ไม่คาดคิดและจะเกิดภาวะสมดุลทางความร้อนได้ก็ต่อเมื่อใช้เวลานานมากเท่านั้น^{[ 6 ]}ระบบที่ไม่โกลาหลซึ่งถูกรบกวนด้วยความไม่เป็นเชิงเส้นที่อ่อนแอจะไม่เกิดภาวะสมดุลทางความร้อนสำหรับชุดเงื่อนไขเริ่มต้นที่มีปริมาตรไม่เป็นศูนย์ในปริภูมิเฟส ตามที่ระบุไว้ในทฤษฎีบท KAMแม้ว่าขนาดของชุดนี้จะลดลงแบบเลขชี้กำลังตามจำนวนองศาอิสระก็ตาม^{[ 7 ]}ระบบอินทิกรัลหลายตัวซึ่งมีปริมาณอนุรักษ์จำนวนมากจะไม่เกิดภาวะสมดุลทางความร้อนในความหมายปกติ แต่จะสมดุลตามกลุ่ม Gibbsทั่วไป^{[ 8 ] [ 9 ]}

ปรากฏการณ์บางอย่างที่ต่อต้านแนวโน้มที่จะเกิดความร้อน ได้แก่ (ดูตัวอย่างเช่นรอยแผลเป็นควอนตัม ): ^{[ 10 ]}

• รอยแผลเป็นควอนตัมแบบดั้งเดิม^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}ซึ่งหมายถึงสถานะไอเกนที่มีความหนาแน่นของความน่าจะเป็นที่เพิ่มขึ้นตามวงโคจรคาบที่ไม่เสถียรซึ่งสูงกว่าที่คาดการณ์ได้โดยสัญชาตญาณจากกลศาสตร์คลาสสิก
• รอยแผลเป็นควอนตัมที่เกิดจากการรบกวน: ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}แม้จะมีลักษณะคล้ายคลึงกับรอยแผลเป็นทั่วไป แต่รอยแผลเป็นเหล่านี้มีกลไกพื้นฐานใหม่ที่เกิดจากผลรวมของสถานะที่เกือบจะเสื่อมสภาพและการรบกวนที่จำกัดอยู่ในพื้นที่^{[ 15 ] [ 19 ]}และสามารถนำมาใช้เพื่อแพร่กระจายแพ็กเก็ตคลื่นควอนตัมในจุดควอนตัมที่ไม่เป็นระเบียบด้วยความแม่นยำสูง^{[ 16 ]}
• รอยแผลควอนตัมหลายอนุภาค
• การแปลตำแหน่งหลายอนุภาค (MBL) ^{[ 20 ]}ระบบควอนตัมหลายอนุภาคที่เก็บรักษาความทรงจำของเงื่อนไขเริ่มต้นในตัวแปรสังเกตการณ์เฉพาะที่เป็นระยะเวลานานเท่าใดก็ได้^{[ 21 ] [ 22 ]}

ระบบอื่นๆ ที่ต้านทานการทำให้เกิดความร้อนและเข้าใจได้ดีกว่าคือระบบที่สามารถบูรณาการ ควอนตัมได้ ^{[ 23 ]}และระบบที่มีสมมาตรแบบไดนามิก^{[ 24 ]}