Термодинамическое описание состояний физической системы состоит в задании некоторых макроскопических параметров. Число этих параметров не слишком велико. Например, описание термодинамического состояние идеального газа состоит в задании всего трех параметров: объема, давления и температуры. Как известно, физическая система, состоящая из N молекул, имеет 3N степеней свободы. Полное классическое описание состояния такой системы состоит в задании 6N параметров (3N координат молекул и 3N скоростей). Полное квантовое описание требует задания 3N квантовых чисел. Полностью определенные состояния принято называть микросостояниями. В отличие от точного описания микросостояний термодинамическое описание состояния не является полным. Находясь в каком-либо термодинамическом состоянии, физическая система может побывать в огромном множестве микросостояний.
Физический объект - микросостояние - в вероятностном смысле представляет собой элементарное событие. Термодинамическое состояние в вероятностном смысле является сложным событием, представляющим собой множество микросостояний.
В результате беспорядочного движения молекул газ проходит через множество разных микросостояний. Те термодинамические состояния, которые могут быть созданы наибольшим числом способов, являются наиболее вероятными. Они посещаются газом наиболее часто. Например, газ, состоящий из 10 молекул, чаще всего бывает в состоянии, в котором в правой и левой половинах сосуда содержится по 5 молекул. Немного реже газ бывает в состоянии, когда в левой половине содержится 4 молекулы, а в правой – 6. Очень редко газ бывает в состоянии, в котором в левой половине вообще нет молекул - все в правой (все эти состояния, конечно, также являются сложными). Случайные колебания числа молекул в какой-либо части сосуда называются флуктуациями числа молекул или плотности (если колеблется число молекул DN в объеме DV, то колеблется и плотность n=DN/DV). Количественная мера флуктуации физической величины F - разность между случившимся и средним значениями этой величины, DF=F- á F ñ. Флуктуация - случайная величина, она может быть как положительной, так и отрицательной. Мерой флуктуаций является среднее значение квадрата á(DF) 2 ñ = á F2 ñ - á F ñ 2.
