Systemzuständen

Systemzustände bezeichnen in der Wissenschaft den vollständigen Satz von Eigenschaften eines Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt, der ausreicht, um seinen zukünftigen Verlauf eindeutig zu bestimmen, sofern die äußeren Bedingungen bekannt sind. In der Thermodynamik und Physik wird ein Systemzustand oft durch makroskopische Größen beschrieben, wie Temperatur T, Druck p, Volumen V oder Entropie S. Für einfache ideale Systeme genügt diese Menge, um Zustandsänderungen zu berechnen; der Zustand wird durch Zustandsgleichungen oder Zustandskurven beschrieben. Gleichzeitig gibt es Mikrozustände, die die feine Verteilung der Teilchen beschreiben. Viele Mikrozustände entsprechen demselben Makrozustand; die Anzahl dieser Mikrozustände bestimmt die Entropie.

In der klassischen Mechanik bildet der Systemzustand den Punkt im Phasenraum ab (Positionen und Impulse der Teilchen). In der Quantenmechanik wird der Zustand durch Wellenfunktion oder Dichteoperator beschrieben und entwickelt sich gemäß der Schrödingergleichung bzw. der Liouville-Gleichung.

In der Informatik bezeichnet der Systemzustand die aktuelle Konfiguration eines Computers oder Software-Systems: Werte von Variablen, Prozessstatus, Speicherinhalt, geöffnete Dateien. Zustandsautomaten und Zustandsräume verwenden endliche oder unendliche Mengen von Zuständen; Übergänge erfolgen durch Ereignisse oder Eingaben und definieren die Dynamik.

Systemzustände sind oft zeitabhängig und können zwischen stabilen, instationären oder metastablen Zuständen wechseln. Die Abgrenzung zwischen Zustand und Prozess, sowie zwischen makro- und mikroskopischem Bild, ist kontextabhängig und wichtig für Modellierung und Messung.