Suivant l’échelle à laquelle on observe un objet physique, on peut en faire une description très différente. Par exemple l’air est constitué d’un nombre gigantesque de molécules qui s’agitent en permanence en suivant les lois de la mécanique classique (comme des boules de billard), mais cette description microscopique est souvent moins utile d’un point de vue pratique que la description macroscopique de l’évolution dans le temps et dans l’espace de sa température, sa vitesse etc. La question de concilier ces deux descriptions, microscopique et macroscopique, est un problème mathématique identifié comme une question fondamentale depuis le début du 20e siècle par le mathématicien D. Hilbert. Liée à cette question est la compréhension de l’apparition de l’irréversibilité : chaque molécule a un mouvement parfaitement réversible dans le temps, mais observé à grande échelle le comportement d’un gaz ne l’est pas en général. Isabelle Gallagher explique que ce paradoxe apparent est lié à ce que notre description des objets physiques qui nous entourent est en fait de nature probabiliste.