能態布居數

在一個寒冷的夜晚走進體育場，便宜的低層座位先坐滿，而高處、暴露在外的幾排幾乎一直空著。能態布居數對分子來說是同樣的道理：在一整群分子中，有多大比例坐在每個可用的能階上。低能階擠得滿滿當當；高能階則坐得稀稀落落。

更確切地說，一個狀態的布居數，是系統處於熱平衡時佔據該狀態的分子數目或比例。波茲曼分布定下這些比例：一個狀態的布居數，等於它的簡併度乘以它的波茲曼因子，再除以配分函數。提高溫度，分子就鋪展到更高的能階；降低溫度，它們又被擠回基態附近。

它為什麼重要：布居數才是實驗真正測量的東西。一條譜線的亮度、一個反應的快慢、一份樣品的磁性——都能追溯到有多少分子坐在哪裡。誠實的提醒是：這幅整潔的圖像假定了平衡；比如雷射，恰恰是靠強行製造一種波茲曼規則所禁止的「反轉」布居來工作的。