Su aplicación permite describir una amplia variedad de problemas con una naturaleza inherentemente estocástica en diversas áreas, pero principalmente en el área de la física.
Así, se incluyen muchos problemas en los campos de la física, la biología, la química, la neurociencia, entre otras ramas de la ciencia y el conocimiento.
Su objetivo principal es aclarar las propiedades de la materia en conjunto, en términos de la experimentación y las leyes físicas que rigen el movimiento atómico.
En la física del estado sólido, la física estadística ayuda al estudio de los cristales líquidos, las transiciones de fase y los fenómenos críticos.
Estos incluyen la dispersión de neutrones fríos, rayos X, luz visible y más.
La mecánica estadística proporciona un marco para relacionar las propiedades microscópicas de átomos y moléculas individuales con las propiedades macroscópicas de los materiales que se pueden observar en la vida cotidiana, por lo que explica la termodinámica como un resultado natural de la estadística, la mecánica clásica y la mecánica cuántica a nivel microscópico.
[note 1] Los inicios de la física estadística y la termodinámica pueden trazarse hasta los avances introducidos por Carnot (Lazare) durante la revolución industrial, aunque estos avances eran aplicaciones con uso directo en la producción de energía.
, que es esencialmente una suma ponderada de todos los estados posibles
Un enfoque estadístico puede funcionar bien en sistemas clásicos cuando el número de grados de libertad (y, por lo tanto, el número de variables) es tan grande que la solución exacta no es posible o no es realmente útil.
Esto se puede mostrar bajo varios formalismos matemáticos para la mecánica cuántica.