La física estadística se encarga de unir las teorías microscópicas (física clásica, cuántica, relatividad, electromagnetismo,...) con las teorías macroscópicas ( termodinámica , medios continuos,...).

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La física estadística se divide en:
- Física estadística de equilibrio bien fundamentada y comúnmente aceptada.
- Física estadística de no equilibrio diferentes fundamentaciones según los problemas a tratar.
Otra clasificación se refiere a si la formulación tiene en cuenta la coherencia cuántica (física estadística cuántica) o no (física estadística clásica).
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Existen dos formulaciones diferentes de la física estadística:
- La teoría argódica (iniciada por Einstein) según la cual el sistema físico explora todos sus estados microscópicos posibles, mientras que el estado macroscópico viene descrito mediante promedios temporales, si bien esta teoría es de poco interés práctico para la comprensión de los sistemas físicos.
- La teoría de colectividades de Gibbs en la que se tienen una colección infinita de copias del sistema, cada una en un estado microscópico diferente.