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सांख्यिकीय समूह

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

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

सांख्यिकीय समूह एक वैचारिक उपकरण है जिसमें किसी प्रणाली की असंख्य आभासी प्रतियां होती हैं, जिनमें से प्रत्येक एक संभावित सूक्ष्म अवस्था का प्रतिनिधित्व करती है। समूह में सभी प्रणालियों के गुणों का औसत निकालकर, स्थूल प्रेक्षणीय मानों की गणना की जा सकती है। इसके मुख्य प्रकार हैं: सूक्ष्म-कैनोनिकल (स्थिर N, V, E वाली पृथक प्रणाली), कैनोनिकल (स्थिर N, V, T वाली बंद प्रणाली) और ग्रैंड कैनोनिकल (स्थिर µ, V, T वाली खुली प्रणाली)।

जे. विलार्ड गिब्स द्वारा प्रतिपादित समूह की अवधारणा, सांख्यिकीय यांत्रिकी के लिए कठोर गणितीय ढांचा प्रदान करती है। समय के साथ किसी एक प्रणाली का अध्ययन करने के बजाय (जो अक्सर असंभव होता है), हम एक ही क्षण में समान प्रणालियों के संग्रह पर विचार करते हैं। मूलभूत मान्यता, जिसे एर्गोडिक परिकल्पना के रूप में जाना जाता है, यह मानती है कि किसी एक प्रणाली में किसी गुण का समय औसत, समूह औसत के समतुल्य होता है।

प्रत्येक समूह एक विशिष्ट भौतिक स्थिति से मेल खाता है। माइक्रोकैनोनिकल एन्सेम्बल यह एक पूर्णतः पृथक प्रणाली का प्रतिनिधित्व करता है जहाँ कणों की कुल संख्या (N), आयतन (V) और ऊर्जा (E) स्थिर हैं। उस ऊर्जा वाले सभी सूक्ष्म अवस्थाओं को समान रूप से संभावित माना जाता है। कैनोनिकल एन्सेम्बल यह समीकरण एक ऐसे तंत्र का वर्णन करता है जो एक बड़े ऊष्मा स्रोत के साथ ऊष्मीय संपर्क में है, जिससे ऊर्जा का आदान-प्रदान संभव होता है। यहाँ, N और V स्थिर हैं, लेकिन ऊर्जा के स्थान पर तापमान (T) स्थिर है। सूक्ष्म अवस्था की प्रायिकता बोल्ट्ज़मैन गुणांक द्वारा दी जाती है। ग्रैंड कैनोनिकल एन्सेम्बल यह एक खुली प्रणाली के लिए है जो एक जलाशय के साथ ऊर्जा और कणों दोनों का आदान-प्रदान कर सकती है। इसकी विशेषता स्थिर रासायनिक क्षमता (µ), आयतन (V) और तापमान (T) है। समूह का चुनाव समस्या की भौतिक बाधाओं पर निर्भर करता है, और गणनाओं के लिए मानक समूह सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

UNESCO Nomenclature: 2211
ऊष्मागतिकी

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • लुडविग बोल्ट्जमैन की ऊष्मागतिकी की सांख्यिकीय व्याख्या
  • विकास हैमिल्टोनियन यांत्रिकी, जो किसी प्रणाली के चरण स्थान को परिभाषित करती है
  • शास्त्रीय ऊष्मागतिकी का विकास कार्नोट, क्लॉसियस और केल्विन ने किया था।
  • आदर्श गैसों के लिए मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन सांख्यिकी

आवेदन

  • condensed matter physics to model solids and liquids
  • कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान सिमुलेशन (जैसे, आणविक गतिशीलता)
  • astrophysics for modeling stellar interiors and atmospheres
  • प्रोटीन तह और आणविक अंतःक्रियाओं के अध्ययन के लिए जैवभौतिकी
  • वित्तीय बाजारों के मॉडलिंग के लिए अर्थशास्त्र भौतिकी

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • रासायनिक रिएक्टरों के लिए वास्तविक समय अनुकूली नियंत्रण प्रणाली जो परिचालन स्थितियों के आधार पर समूह मॉडल के बीच स्विच करती है
  • ensemble-based machine learning for climate modeling, where each ‘system’ is a climate simulation with slightly different initial conditions
  • वित्तीय जोखिम मॉडल जो बाजारों में पूंजी (कणों) के प्रवाह को ध्यान में रखने के लिए ग्रैंड कैनोनिकल एन्सेम्बल का उपयोग करते हैं।
  • personalized medicine algorithms that model a patient’s cellular environment as a canonical ensemble to predict drug response
  • वितरित कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर जहां नोड्स को एक ग्रैंड कैनोनिकल एन्सेम्बल में कणों के रूप में माना जाता है ताकि कार्यभार और संसाधन आवंटन का प्रबंधन किया जा सके।
  • कृत्रिम बुद्धिमत्ता द्वारा संचालित सामग्री खोज मंच जो परमाणु विन्यासों के समूहों का अनुकरण करके नए गुणों की भविष्यवाणी करते हैं
  • क्वांटम कंप्यूटिंग एल्गोरिदम जो डीकोहेरेंस प्रभावों को कम करने के लिए एन्सेम्बल एवरेजिंग का उपयोग करते हैं
  • भीड़भाड़ के पैटर्न की भविष्यवाणी करने के लिए समूह विधियों का उपयोग करके स्मार्ट शहरों में यातायात प्रवाह अनुकूलन
संबंधित विषय: एन्सेम्बल, गिब्स, माइक्रोकेनोनिकल, कैनोनिकल, ग्रैंड कैनोनिकल, फेज स्पेस, सांख्यिकीय भौतिकी, थर्मोडायनामिक्स।

ऐतिहासिक संदर्भ

सांख्यिकीय समूह

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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