统计热力学配合量子力学(quantum mechanics)是利用微观的角度，也就是由分子之观点来探讨热力学之问题。根据量子力学的分析结果，分子的能量是以能阶分布而非连续分布；在同一能阶上，能量相同，但可有不同之「状态」，此状态之个数称为简并（参见degeneracy）。对任何一个系统其分子在各能阶上之个数，可有许多种方式之分布，波兹曼分布即是其中一种。波兹曼分布是指一个含有N个分子，体积为V，温度为T的热力学平衡系统中，其分子在各能阶分布情形，在各能阶上分子个数为 其中 即为在能阶j之分子个数，gj为能阶j之简并，εj为能阶j之能量，k为波兹曼常数。