החוק השני של התרמודינמיקה, קובע כי כמות אי הסדר (האנטרופיה) במערכת סגורה יכולה רק לגדול במהלך הזמן. בעוד שעלייה בכמות אי הסדר היא הכיוון ה״טבעי״ של המערכת, כדי להגדיל את הסדר במערכת נתונה עלינו להשקיע אנרגיה ועבודה. חוק זה מסביר הרבה מאוד תופעות יומיומיות, כמו למשל מדוע חלב מתערבב בקפה בקלות אבל קשה מאוד להפריד את החלב מהקפה לאחר שהם התערבבו. התרמודינמיקה אינה נחשבת לתיאוריה פיזיקלית יסודית ולכן הדעה הרווחת בפיזיקה היא שיש להסביר את חוקי התרמודינמיקה מתוך חוקי המכניקה, שנחשבת תיאוריה יסודית יותר. פרויקט זה של הסברת חוקי התרמודינמיקה מתוך העקרונות היסודיים של המכניקה נקרא המכניקה הסטטיסטית, והוא נולד בערך באמצע המאה ה-19. הפרויקט מציב בעיה משמעותית בפני החוקרים, שכן לחוק השני של התרמודינמיקה יש תכונה ייחודית: מכיוון שהחוק קובע כי כמות האנטרופיה, כלומר אי הסדר, במערכת סגורה לא יכולה לקטון במהלך הזמן, פירוש הדבר שהתנהגות האנטרופיה תלויה בצורה כזו או אחרת בכיוון הזמן: ככל שנלך אחורה בזמן, כך תקטן האנטרופיה במערכת הנתונה. אם כן, אימרו לי מהי האנטרופיה של מערכת סגורה בשני רגעי זמן שונים, ואומר לכם איזה מהרגעים מוקדם יותר! תלות מסוג זה אמנם מתאימה לניסיוננו היומיומי, אבל נראית מוזרה מאוד למדענים מכיוון שכמעט כל חוקי הפיזיקה היסודיים אדישים לכיוון הזמן: כל תהליך שתחילתו במצב מוקדם א' וסופו במצב מאוחר יותר ב', אפשרי גם בכיוון זמן הפוך. אם כן, אחת השאלות הגדולות בפיזיקה מאז המאה ה-19 ועד זמננו היא השאלה כיצד ייתכן שמצד אחד האנטרופיה של מערכת סגורה לא יכולה אף פעם לקטון במהלך הזמן, ומצד שני כל מערכת תרמודינמית סגורה אינה אלא אוסף של חלקיקים שמצייתים לחוקי המכניקה, שהינם ״אדישים״ לכיוון הזמן? התשובה הרווחת במכניקה הסטטיסטית היא כי ירידת אנטרופיה במערכת סגורה אפשרית, אבל ההסתברות לכך היא מאד קטנה. אלא שבמחקר קודם שערכנו הראנו שגם את החוק השני בניסוחו ההסתברותי אי אפשר להוכיח באופן כללי מתוך חוקי המכניקה הקלאסית, כולל ההנחות ההסתברותיות הרגילות. במחקר הנוכחי התמקדנו בשאלה האם ניתן לבסס הוכחה אוניברסלית של החוק השני ההסתברותי של התרמודינמיקה על בסיס המכניקה הקוואנטית, שבראשית המאה העשרים החליפה את המכניקה הקלאסית (הניוטונית) בכל הנוגע לתיאור המבנה החלקיקי של החומר. המחקר שלנו הראה שהמעבר מהמכניקה הקלאסית למכניקה הקוואנטית לא משפר את מצבנו מכיוון שגם במסגרת המכניקה הקוואנטית, כולל ההנחות ההסתברותיות הרגילות, לא ניתן להוכיח באופן אוניברסלי את החוק השני של התרמודינמיקה. מבחינה זו החזרנו את המחקר בתחום למשבצת הראשונה.