fysik på en minut: Konfigurationsutrymme

ett konfigurationsutrymme för ett fysiskt system ger dig alla möjliga tillstånd det kan vara i. Till exempel, om systemet består av en luftmolekyl som rör sig i ett rum, kan konfigurationsutrymmet bestå av alla punkter i rummet: det är alla positioner partikeln kan vara på, och det är en del av vanligt 3D-utrymme som vi känner till det. Varje punkt i detta konfigurationsutrymme kan spetsas med tre koordinater .

Var är alla luftmolekyler?

om du har två luftmolekyler består konfigurationsutrymmet av alla möjliga konfigurationer av de två molekylerna, så det består av par punkter från 3D-rymden. Om partikel 1 är vid punkt och partikel 2 är vid punkt , motsvarar den konfigurationen punkten i konfigurationsutrymme. Vi kan inte visualisera det utrymmet längre eftersom det är sexdimensionellt. Det är dock inte ett problem, eftersom vi vet att det står för två partiklar i vanligt 3D-utrymme.

om du har många luftmolekyler i ditt rum (vilket vi hoppas att du gör, annars skulle du vara död), har konfigurationsutrymmet massor av dimensioner: om det finns partiklar, har konfigurationsutrymmet dimensioner, tre för varje partikel.

du kanske också vill koda lite information om molekylernas rörelse, till exempel deras momentum, i konfigurationsutrymmet. Momentum har tre komponenter, en för varje riktning i rymden. Därför, om vi inkluderar momentum, kommer varje partikel med sex bitar av information (Tre för position och tre för momentum). Konfigurationsutrymmet för ett system medpartiklar har nu dimensioner.

detta visar att konfigurationsutrymme, men baserat på vår vanliga uppfattning om 3D-utrymme, kan vara mycket mer komplicerat än vanligt 3D-utrymme. Ovanstående gäller för klassisk fysik som vi lär oss det i gymnasiet. I kvantmekanik blir saker dock mycket mer komplexa och subtila. I detta fall kan konfigurationsutrymmet vara ännu mer exotiskt.