可逆与不可逆是标志自然过程方向性的物理概念。某一物质系统经过某一过程，由某一状态变到另一状态，如果存在另一过程，它能使物质系统和环境完全复原，即物质复原到原来状态，同时消除了原来过程对环境所产生的影响，则原来的过程称为可逆过程。反之，如果用任何方法都不可能使系统和环境完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。在经典力学和量子力学中，牛顿运动方程和薛定谔方程表现的是可逆性。即它们都包含有时间，但不包含时间的箭头，时间仅仅是运动的一个几何参量，取正或取负都有相同的功能。在热学中，热总是自发地从高温部分传向低温部分，最后达到热平衡状态，描述这类热传导过程的是傅立叶方程，它刻画的是不可逆性。热力学第二定律揭示了过程的单向性，描述了时间的不可逆性。它指出，对于一个孤立系统中的不可逆过程，熵会随着时间的流逝而增大，从而把演化的概念引进了物理学。现代自然科学越来越多地揭示了自然界发展的方向性和时间的不可逆性，如天体的演化，地壳的变迁，生物的进化等等。