Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » المجموعات الإحصائية

المجموعات الإحصائية

1902
  • J. Willard Gibbs
Laboratory scene depicting computational simulations of statistical ensembles in thermodynamics.

(صورة توضيحية فقط)

المجموعة الإحصائية هي أداة مفاهيمية تتكون من عدد كبير من النسخ الافتراضية لنظام ما، تُمثل كل منها حالة مجهرية محتملة. بحساب متوسط ​​خصائص جميع الأنظمة في المجموعة، يُمكن حساب المُلاحظات العيانية. الأنواع الرئيسية هي: الميكروكانونية (نظام معزول ذو قيم ثابتة N, V, E)، والكانونية (نظام مغلق ذو قيم ثابتة N, V, T)، والكانونية الكبرى (نظام مفتوح ذو قيم ثابتة µ, V, T).

يُوفر مفهوم المجموعة، الذي صاغه ج. ويلارد جيبس، الإطار الرياضي الدقيق للميكانيكا الإحصائية. فبدلاً من تتبع نظام واحد على مدار الزمن (وهو أمرٌ غالبًا ما يكون مستحيلًا)، ندرس مجموعةً من الأنظمة المتطابقة في لحظة واحدة. ينص الافتراض الأساسي، المعروف باسم فرضية الإرجوديك، على أن المتوسط ​​الزمني لخاصية في نظام واحد يُعادل متوسط ​​المجموعة.

كل مجموعة تتوافق مع حالة جسدية محددة. مجموعة ميكروكانونيكال يمثل نظامًا معزولًا تمامًا حيث يكون العدد الإجمالي للجسيمات (نيوتن)، والحجم (فولت)، والطاقة (إيه) ثابتًا. يُفترض أن جميع الحالات الدقيقة التي تحمل تلك الطاقة متساوية الاحتمالية. الفرقة الكنسية يصف نظامًا على تماس حراري مع حمام حراري كبير، مما يسمح بتبادل الطاقة. هنا، تكون قيمة N وV ثابتة، لكن درجة الحرارة (T) ثابتة بدلًا من الطاقة. يُعطى احتمال وجود حالة دقيقة بمعامل بولتزمان. المجموعة الكنسية الكبرى نظام مفتوح يُمكّن من تبادل الطاقة والجسيمات مع خزان. يتميز هذا النظام بثبات الجهد الكيميائي (µ)، والحجم (V)، ودرجة الحرارة (T). يعتمد اختيار المجموعة على القيود الفيزيائية للمسألة، وتُعدّ المجموعة القياسية الأكثر استخدامًا في الحسابات.

UNESCO Nomenclature: 2211
– Thermodynamics

يكتب

نظام مجرد

خلل

أساسيات

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • Ludwig Boltzmann’s statistical interpretation of thermodynamics
  • The development of Hamiltonian mechanics, which defines the phase space of a system
  • الديناميكا الحرارية الكلاسيكية التي طورها كارنو وكلاوسيوس وكلفن
  • إحصاءات ماكسويل-بولتزمان للغازات المثالية

التطبيقات

  • condensed matter physics to model solids and liquids
  • محاكاة الكيمياء الحسابية (على سبيل المثال، الديناميكيات الجزيئية)
  • astrophysics for modeling stellar interiors and atmospheres
  • الفيزياء الحيوية لدراسة طي البروتين والتفاعلات الجزيئية
  • الفيزياء الاقتصادية لنمذجة الأسواق المالية

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • أنظمة التحكم التكيفية في الوقت الفعلي للمفاعلات الكيميائية التي تقوم بالتبديل بين نماذج المجموعة بناءً على ظروف التشغيل
  • ensemble-based machine learning for climate modeling, where each ‘system’ is a climate simulation with slightly different initial conditions
  • نماذج المخاطر المالية التي تستخدم مجموعات قياسية كبرى لتفسير تدفق رأس المال (الجسيمات) داخل وخارج الأسواق
  • personalized medicine algorithms that model a patient’s cellular environment as a canonical ensemble to predict drug response
  • عمارة الحوسبة الموزعة حيث يتم التعامل مع العقد كجسيمات في مجموعة أساسية كبيرة لإدارة عبء العمل وتخصيص الموارد
  • منصات اكتشاف المواد التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي والتي تحاكي مجموعات من التكوينات الذرية للتنبؤ بخصائص جديدة
  • خوارزميات الحوسبة الكمومية التي تستفيد من متوسط ​​المجموعة للتخفيف من تأثيرات عدم التماسك
  • تحسين تدفق حركة المرور في المدن الذكية باستخدام أساليب المجموعة للتنبؤ بأنماط الازدحام
Related to: ensemble, Gibbs, microcanonical, canonical, grand canonical, phase space, statistical physics, thermodynamics.

السياق التاريخي

المجموعات الإحصائية

1900
1900
1900-12-14
1902
1904
1907
1909
1900
1900
1900
1902
1902
1907
1909
1910

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.