Et system av partikler kan være i mange forskjellige mikrotilstander selv om det makroskopisk ser ut til å være det samme. For å kunne beregne sannsynligheten for at systemet kunne befinne seg i en slik bestemt mikrotilstand, betraktet Josiah Willard Gibbs en samling av identiske systemer som alle oppfylte de ytre, makroskopiske kravene man kunne tillegge det. En slik samling av et stort antall identiske system kalte han et . Sannsynligheten for at det ene systemet man betrakter, befinner seg i en bestemt mikrotilstand i, postulerte Gibbs skulle være proporsjonale med antall systemer i ensemblet som befant seg i denne tilstanden. Dette antallet var igjen avhengig av hastighetene og vekselvirkningene mellom partiklene i systemet. Dermed tillot denne beskrivelsen at systemet ikke lenger besto av frie partikler som i en ideell gass, men kunne også beskrive et reelt system med partikler som påvirket hverandre eller ble holdt sammen av hverandre.