Ausgangszuständen

Ausgangszustände bezeichnet den Zustand eines Systems zu Beginn einer Beobachtung, eines Experiments oder eines Modells. Sie umfassen alle relevanten Größen, die das weitere Verhalten bestimmen, wie beispielsweise Position und Impuls in mechanischen Systemen oder Temperatur, Druck, Volumen und chemische Zusammensetzung in thermodynamischen Prozessen. In der Quantenmechanik werden Ausgangszustände durch die Wellenfunktion oder den Dichteoperator beschrieben.

Für deterministische Modelle liefert die Kenntnis der Ausgangszustände zusammen mit den Gesetzen der Dynamik eine eindeutige Vorhersage der zukünftigen Zustände; bei chaotischen Systemen kann jedoch schon eine geringe Abweichung im Ausgangszustand zu stark divergierenden Entwicklungen führen. Ausgangszustände werden typischerweise zu einem Startzeitpunkt t0 festgelegt, worauf das System nach bestimmten Gleichungen weiterentwickelt wird. In der Thermodynamik kann der Ausgangszustand zusätzlich durch Prozesspfad beschrieben sein (z. B. isotherm, adiabatisch).

Bei ungenau bekannten Größen werden Ausgangszustände statistisch beschrieben. Häufig verwendet man Wahrscheinlichkeitsverteilungen oder Ensemble-Beschreibungen, um Unsicherheiten zu modellieren. In der statistischen Physik oder bei Monte-Carlo-Simulationen dienen Ausgangszustände als Startpunkte für die Simulationen.

Im Bereich der Regelungstechnik und der Zustandsraummodellierung spielen Ausgangszustände eine zentrale Rolle: Der Anfangszustand eines Zustandvektors x(0) dient als Startpunkt der zeitlichen Entwicklung des Systems.

Ausgangspunkt und Randbedingungen unterscheiden sich: Ausgangszustände beziehen sich auf den Anfangspunkt der Zeit, während Randbedingungen zeit- oder raumbasierte Einschränkungen sind, die das Verhalten an Begrenzungen des Systems festlegen.