fysica in een minuut: configuratieruimte

een configuratieruimte van een fysisch systeem geeft u alle mogelijke toestanden waarin het zich kan bevinden. Bijvoorbeeld, als het systeem bestaat uit een luchtmolecuul die zich in een kamer beweegt, dan kan de configuratieruimte bestaan uit alle punten in de kamer: dat zijn alle posities waar het deeltje zich kan bevinden, en het is een deel van de gewone 3D-ruimte zoals we die kennen. Elk punt in deze configuratieruimte kan met drie coördinaten worden gespeld.

waar zijn alle luchtmoleculen?

als je twee luchtmoleculen hebt, dan bestaat de configuratieruimte uit alle mogelijke configuraties van de twee moleculen, dus het bestaat uit paren punten uit de 3D-ruimte. Als deeltje 1 op punt en deeltje 2 op punt staat, dan komt die configuratie overeen met het punt in configuratieruimte. We kunnen die ruimte niet langer visualiseren omdat ze zesdimensionaal is. Dat is echter geen probleem, want we weten dat het staat voor twee deeltjes in de gewone 3D-ruimte.

als je veel luchtmoleculen in je kamer hebt (wat we hopen, anders zou je dood zijn), heeft de configuratieruimte veel dimensies: als er deeltjes zijn, dan heeft de configuratieruimte dimensies, drie voor elk deeltje.

u kunt ook wat informatie coderen over de beweging van de moleculen, bijvoorbeeld hun momentum, in de configuratieruimte. Momentum heeft drie componenten, één voor elke richting in de ruimte. Daarom, als we momentum opnemen, komt elk deeltje met zes stukjes informatie (drie voor positie en drie voor momentum). De configuratieruimte van een systeem met deeltjes heeft nu dimensies.

dit toont aan dat configuratieruimte, hoewel gebaseerd op onze gewone notie van 3D-ruimte, veel ingewikkelder kan zijn dan gewone 3D-ruimte. Het bovenstaande geldt voor de klassieke natuurkunde zoals we het leren op de middelbare school. In de kwantummechanica worden dingen echter veel complexer en subtieler. In dit geval configuratie ruimte kan nog exotischer zijn.