Mekanika statistika
Perumusan modern mekanika statistik didasarkan pada deskripsi dari sistem fisik oleh sebuah ensemble yang mewakili semua konfigurasi yang mungkin dari sistem dan probabilitas untuk mewujudkan konfigurasi masing-masing.
Kimia kuantum
Langkah lebih jauh dapat mencakup penyelesaian persamaan Schrödinger dengan Hamiltonian molekul total untuk mengkaji gerakan molekul. Penyelesaian langsung persamaan Schrödinger disebut "dinamika molekul kuantum", dengan hampiran semiklasik disebut "dinamika molekul semiklasik", dan dalam kerangka mekanika klasik disebut dinamika molekul (MD). Pendekatan statistik juga mungkin, misalnya dengan menggunakan metode Monte Carlo.