Ausgangszustands

Ausgangszustand (initial state) beschreibt den Zustand eines Systems zu Beginn eines Prozesses, einer Untersuchung oder einer Simulation. Der Begriff wird in vielen Bereichen verwendet, darunter Physik, Technik, Chemie, Informatik und Wirtschaftsmodelle. Er umfasst alle relevanten Zustandsgrößen und Umgebungsbedingungen, die das System vor seiner weiteren Evolution kennzeichnen.

In dynamischen Modellen dienen die Ausgangszustände als Anfangsbedingungen bei der Lösung von Gleichungen. Typische Größen hängen vom Anwendungsgebiet ab: Koordinaten und Geschwindigkeit in der Mechanik; Temperatur, Druck, Zusammensetzung in der Thermodynamik; Konzentrationen in der Chemie; Spannungen oder Ströme in elektrischen Systemen; oder allgemeine Zustandsvariablen in einem Zustandsvektor eines Computersimulators.

Die Ermittlung und Dokumentation des Ausgangszustands ist entscheidend für Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit. Er wird gemessen oder spezifiziert und oft mit Unsicherheiten angegeben. In einer Simulation wird der Ausgangszustand zusammen mit dem Modell, den Parametern und Randbedingungen festgehalten.

Der Ausgangszustand steht dem Endzustand (dem Zustand nach Ablauf des Prozesses) gegenüber; der Verlauf hängt von den Gesetzen des Systems und von den Eingangsparametern ab. In sensiblen oder chaotischen Systemen kann eine geringe Änderung des Ausgangszustands zu deutlich unterschiedlichen Ergebnissen führen, weshalb die Unsicherheiten oft analysiert werden.

Beispiele

- In der Mechanik: Anfangsposition und -geschwindigkeit

- In der Thermodynamik: Anfangstemperatur, Druck, chemische Zusammensetzung

- In der Chemie: Anfangskonzentrationen

- In der Informatik/Simulation: Anfangszustand eines Zustandsvektors

- In Experimenten: Anfangsdaten oder Baselines