قوانین ترمودینامیک کلاسیک توسط سعدی کارنو، کلاوسیوس و ماکس پلانک پایه ریزی شده اند. این قوانین کمک می کنند تا جهت تحول فرایندها (به تعبیری دیگر جهت زمان) و بیشترین بازده یک ماشین گرمایی را مشخص کنیم. کارنو، با استفاده از مفاهیم کار و گرما، در تحقیقات خود ثابت کرد که یک ماشین گرمایی نمی تواند بازدهی برابر با صد در صد داشته باشد و بیشینه این بازده به دمای حمام گرم و سردی بستگی دارد که ماشین با آنها برهمکنش می کند. کلاوسیوس نیز با معرفی مفهوم آنتروپی، علم ترمودینامیک را به نظریه اطلاعات مرتبط ساخت. وی نشان داد یک سیستم کلاسیکی همواره، بطور خودبخودی، در جهتی تمایل به تحول دارد که بیشترین اطلاعات را از دست بدهد. پلانک نیز آنتروپی را به تعداد حالات میکروسکوپی که سیستم می تواند در آنها باشد، مرتبط کرد. در این رساله، سعی بر آن است این مفاهیم ذکر شده به حوزه سیستم های میکروسکوپی کوانتومی به درستی تعمیم داده شود. در این راه، تلاش بر این است که از همان منطقی استفاده شود که بنیانگذاران این علم، در ابتدا، از آن برای پایه گذاری این علم سودمند استفاده کردند. نشان خواهیم داد که سهل انگاری هایی در تعمیم متغیرهای ترمودینامیکی کلاسیکی به حوزه کوانتومی صورت گرفته که در موارد بسیاری منجر به تناقضاتی می شوند. با معرفی متغیرهای مناسب تر، خواهیم دید که این تناقضات رفع شده و همچنین قادر به تعریف یک دمای تعمیم یافته خواهیم شد که می تواند معیار مناسبی برای پیش بینی جهت تحولات کوانتومی باشد.
