Στατιστικά Μαθηματικά και εφαρμογές τους στις Φυσικές επιστήμες: Μέρος Πρώτο : Στατιστική και Φυσικές Επιστήμες

Στατιστικά Μαθηματικά  και εφαρμογές τους στις Φυσικές επιστήμες: Μέρος Πρώτο : Στατιστική και Φυσικές Επιστήμες

της Δήμητρας Σπανού Χημικού καθηγήτριας στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης

υπό κατασκευή

 
Πότε στις Φυσικές Επιστήμες ειναι απαραίτητη η συμβολή της Στατιστικής Επιστήμης
Για την μελέτη της  μακροσκοπικής συμπεριφοράς των σωμάτων εκτός από την κλασσική θεώρηση με την βοήθεια των Φυσικών Νόμων, υπάρχει και ένας άλλος τρόπος που επικεντρώνεται στην μελέτη μεγάλου πλήθους σωματιδίων και φωτονίων. 
Επειδή ο προσδιορισμός της κατάστασής τους ξεχωριστά (πάντα στα όρια της αβεβαιότητας και της μη διακρισιμότητας) περιλαμβάνει πολύ περισσότερες  λεπτομέρειες από αυτές που χρειάζονται για να βγουν συμπεράσματα ή να επιβεβαιώσουν αποτελέσματα της κλασσικής Φυσικής, επιλέγονται  Στατιστικές μέθοδοι που οδηγούν ευκολότερα σε επιθυμητά αποτελέσματα.
 
 
 
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_fields_of_application_of_statistics
 
Η στατιστική φυσική είναι ένας κλάδος της φυσικής που χρησιμοποιεί μεθόδους θεωρίας και στατιστικών πιθανοτήτων και ιδιαίτερα τα μαθηματικά εργαλεία για την αντιμετώπιση μεγάλων πληθυσμών και προσεγγίσεων στην επίλυση των φυσικών προβλημάτων. Μπορεί να περιγράψει μια ευρεία ποικιλία πεδίων με εγγενή στοχαστική φύση.
Οι στατιστικές είναι η μαθηματική επιστήμη που περιλαμβάνει τη συλλογή, ανάλυση και ερμηνεία δεδομένων. Έχουν εξελιχθεί αρκετές ειδικότητες για την εφαρμογή στατιστικών και μεθόδων σε διάφορους κλάδους. Ορισμένα θέματα έχουν "στατιστικό" στο όνομά τους, αλλά αφορούν χειρισμούς κατανομών πιθανοτήτων παρά στατιστικής ανάλυσης.
 
 
Η αναλογιστική επιστήμη είναι η πειθαρχία που εφαρμόζει τις μαθηματικές και στατιστικές μεθόδους για την αξιολόγηση του κινδύνου στις ασφαλιστικές και χρηματοδοτικές βιομηχανίες.
Η αστροστατιστική είναι η πειθαρχία που εφαρμόζει στατιστική ανάλυση στην κατανόηση των αστρονομικών δεδομένων.
Η βιοστατιστική είναι ένας κλάδος της βιολογίας που μελετά βιολογικά φαινόμενα και παρατηρήσεις μέσω στατιστικής ανάλυσης και περιλαμβάνει ιατρικές στατιστικές.
Οι επιχειρηματικές αναλύσεις είναι μια ταχύτατα αναπτυσσόμενη επιχειρηματική διαδικασία που εφαρμόζει στατιστικές μεθόδους σε σύνολα δεδομένων (συχνά πολύ μεγάλες) για την ανάπτυξη νέων γνώσεων και κατανόησης των επιχειρηματικών επιδόσεων και ευκαιριών
Η χημεομετρία είναι η επιστήμη των σχετικών μετρήσεων που γίνονται σε ένα χημικό σύστημα ή διαδικασία με την κατάσταση του συστήματος μέσω της εφαρμογής μαθηματικών ή στατιστικών μεθόδων.
Η δημογραφία είναι η στατιστική μελέτη όλων των πληθυσμών. Μπορεί να είναι μια πολύ γενική επιστήμη που μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε είδος δυναμικού πληθυσμού, δηλαδή, που αλλάζει με το χρόνο ή το διάστημα.
Η οικονομετρία είναι κλάδος της οικονομίας που εφαρμόζει στατιστικές μεθόδους στην εμπειρική μελέτη οικονομικών θεωριών και σχέσεων.
Οι περιβαλλοντικές στατιστικές είναι η εφαρμογή στατιστικών μεθόδων στην περιβαλλοντική επιστήμη. Περιλαμβάνονται ο καιρός, το κλίμα, ο αέρας και η ποιότητα του νερού, όπως και οι μελέτες φυτικών και ζωικών πληθυσμών.
Η επιδημιολογία είναι η μελέτη των παραγόντων που επηρεάζουν την υγεία και την ασθένεια των πληθυσμών και χρησιμεύει ως θεμέλιο και λογική των παρεμβάσεων που γίνονται προς το συμφέρον της δημόσιας υγείας και της προληπτικής ιατρικής.
Η Γεωστατιστική είναι ένας κλάδος γεωγραφίας που ασχολείται με την ανάλυση δεδομένων από κλάδους όπως η γεωλογία πετρελαίου, η υδρογεωλογία, η υδρολογία, η μετεωρολογία, η ωκεανογραφία, η γεωχημεία, η γεωγραφία.
Η μηχανική μάθηση είναι ο υποτομέας της επιστήμης των υπολογιστών που διαμορφώνει αλγόριθμους για να κάνει προβλέψεις από τα δεδομένα.
Η ερευνητική δραστηριότητα (ή η επιχειρησιακή έρευνα) είναι ένας διεπιστημονικός κλάδος εφαρμοσμένων μαθηματικών και επίσημων επιστημών που χρησιμοποιεί μεθόδους όπως μαθηματικό μοντέλο, στατιστικές και αλγόριθμους για να φτάσει σε βέλτιστες ή σχεδόν βέλτιστες λύσεις σε πολύπλοκα προβλήματα.
Η οικολογία του πληθυσμού είναι υπο-πεδίο της οικολογίας που ασχολείται με τη δυναμική των πληθυσμών ειδών και με τον τρόπο με τον οποίο οι πληθυσμοί αυτοί αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον.
Η ψυχομετρική είναι η θεωρία και η τεχνική της εκπαιδευτικής και ψυχολογικής μέτρησης της γνώσης, των ικανοτήτων, των στάσεων και των χαρακτηριστικών της προσωπικότητας.
Ο έλεγχος ποιότητας εξετάζει τους παράγοντες που σχετίζονται με τη μεταποίηση και την παραγωγή. μπορεί να κάνει χρήση της στατιστικής δειγματοληψίας των στοιχείων του προϊόντος για να βοηθήσει τις αποφάσεις στον έλεγχο της διαδικασίας ή για την αποδοχή των παραδόσεων.
Η ποσοτική ψυχολογία είναι η επιστήμη της στατιστικής εξήγησης και αλλαγής πνευματικών διεργασιών και συμπεριφορών στον άνθρωπο.
Μηχανική αξιοπιστίας είναι η μελέτη της ικανότητας ενός συστήματος ή ενός στοιχείου να εκτελεί τις απαιτούμενες λειτουργίες του υπό καθορισμένες συνθήκες για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα
Η στατιστική χρηματοδότηση, ένας τομέας της οικονομολογίας, είναι μια εμπειρική προσπάθεια να μετατοπιστεί η χρηματοδότηση από τις κανονιστικές της ρίζες σε ένα θετικό πλαίσιο χρησιμοποιώντας παραδείγματα από τη στατιστική φυσική με έμφαση στις αναδυόμενες ή συλλογικές ιδιότητες των χρηματοπιστωτικών αγορών.
Η στατιστική μηχανική είναι η εφαρμογή της θεωρίας των πιθανοτήτων, η οποία περιλαμβάνει μαθηματικά εργαλεία για την αντιμετώπιση μεγάλων πληθυσμών, στον τομέα της μηχανικής, η οποία ασχολείται με την κίνηση σωματιδίων ή αντικειμένων όταν υπόκεινται σε δύναμη.
Η στατιστική φυσική είναι μία από τις θεμελιώδεις θεωρίες της φυσικής και χρησιμοποιεί μεθόδους της θεωρίας των πιθανοτήτων για την επίλυση των φυσικών προβλημάτων.
Η επεξεργασία στατιστικών σημάτων χρησιμοποιεί τις στατιστικές ιδιότητες των σημάτων για την εκτέλεση εργασιών επεξεργασίας σήματος.
Η στατιστική θερμοδυναμική είναι η μελέτη των μικροσκοπικών συμπεριφορών των θερμοδυναμικών συστημάτων χρησιμοποιώντας τη θεωρία πιθανοτήτων και παρέχει μια ερμηνεία μοριακού επιπέδου των θερμοδυναμικών ποσοτήτων όπως η εργασία, η θερμότητα, η ελεύθερη ενέργεια και η εντροπία.
Η στατιστική φυσική είναι ένας κλάδος της φυσικής που χρησιμοποιεί μεθόδους θεωρίας και στατιστικών πιθανοτήτων και ιδιαίτερα τα μαθηματικά εργαλεία για την αντιμετώπιση μεγάλων πληθυσμών και προσεγγίσεων στην επίλυση των φυσικών προβλημάτων. Μπορεί να περιγράψει μια ευρεία ποικιλία πεδίων με εγγενή στοχαστική φύση.
Οι στατιστικές είναι η μαθηματική επιστήμη που περιλαμβάνει τη συλλογή, ανάλυση και ερμηνεία δεδομένων. Έχουν εξελιχθεί αρκετές ειδικότητες για την εφαρμογή στατιστικών και μεθόδων σε διάφορους κλάδους. Ορισμένα θέματα έχουν "στατιστικό" στο όνομά τους, αλλά αφορούν χειρισμούς κατανομών πιθανοτήτων παρά στατιστικής ανάλυσης.
 
 
Η αναλογιστική επιστήμη είναι η πειθαρχία που εφαρμόζει τις μαθηματικές και στατιστικές μεθόδους για την αξιολόγηση του κινδύνου στις ασφαλιστικές και χρηματοδοτικές βιομηχανίες.
Η αστροστατιστική είναι η πειθαρχία που εφαρμόζει στατιστική ανάλυση στην κατανόηση των αστρονομικών δεδομένων.
Η βιοστατιστική είναι ένας κλάδος της βιολογίας που μελετά βιολογικά φαινόμενα και παρατηρήσεις μέσω στατιστικής ανάλυσης και περιλαμβάνει ιατρικές στατιστικές.
Οι επιχειρηματικές αναλύσεις είναι μια ταχύτατα αναπτυσσόμενη επιχειρηματική διαδικασία που εφαρμόζει στατιστικές μεθόδους σε σύνολα δεδομένων (συχνά πολύ μεγάλες) για την ανάπτυξη νέων γνώσεων και κατανόησης των επιχειρηματικών επιδόσεων και ευκαιριών
Η χημεομετρία είναι η επιστήμη των σχετικών μετρήσεων που γίνονται σε ένα χημικό σύστημα ή διαδικασία με την κατάσταση του συστήματος μέσω της εφαρμογής μαθηματικών ή στατιστικών μεθόδων.
Η δημογραφία είναι η στατιστική μελέτη όλων των πληθυσμών. Μπορεί να είναι μια πολύ γενική επιστήμη που μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε είδος δυναμικού πληθυσμού, δηλαδή, που αλλάζει με το χρόνο ή το διάστημα.
Η οικονομετρία είναι κλάδος της οικονομίας που εφαρμόζει στατιστικές μεθόδους στην εμπειρική μελέτη οικονομικών θεωριών και σχέσεων.
Οι περιβαλλοντικές στατιστικές είναι η εφαρμογή στατιστικών μεθόδων στην περιβαλλοντική επιστήμη. Περιλαμβάνονται ο καιρός, το κλίμα, ο αέρας και η ποιότητα του νερού, όπως και οι μελέτες φυτικών και ζωικών πληθυσμών.
Η επιδημιολογία είναι η μελέτη των παραγόντων που επηρεάζουν την υγεία και την ασθένεια των πληθυσμών και χρησιμεύει ως θεμέλιο και λογική των παρεμβάσεων που γίνονται προς το συμφέρον της δημόσιας υγείας και της προληπτικής ιατρικής.
Η Γεωστατιστική είναι ένας κλάδος γεωγραφίας που ασχολείται με την ανάλυση δεδομένων από κλάδους όπως η γεωλογία πετρελαίου, η υδρογεωλογία, η υδρολογία, η μετεωρολογία, η ωκεανογραφία, η γεωχημεία, η γεωγραφία.
Η μηχανική μάθηση είναι ο υποτομέας της επιστήμης των υπολογιστών που διαμορφώνει αλγόριθμους για να κάνει προβλέψεις από τα δεδομένα.
Η ερευνητική δραστηριότητα (ή η επιχειρησιακή έρευνα) είναι ένας διεπιστημονικός κλάδος εφαρμοσμένων μαθηματικών και επίσημων επιστημών που χρησιμοποιεί μεθόδους όπως μαθηματικό μοντέλο, στατιστικές και αλγόριθμους για να φτάσει σε βέλτιστες ή σχεδόν βέλτιστες λύσεις σε πολύπλοκα προβλήματα.
Η οικολογία του πληθυσμού είναι υπο-πεδίο της οικολογίας που ασχολείται με τη δυναμική των πληθυσμών ειδών και με τον τρόπο με τον οποίο οι πληθυσμοί αυτοί αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον.
Η ψυχομετρική είναι η θεωρία και η τεχνική της εκπαιδευτικής και ψυχολογικής μέτρησης της γνώσης, των ικανοτήτων, των στάσεων και των χαρακτηριστικών της προσωπικότητας.
Ο έλεγχος ποιότητας εξετάζει τους παράγοντες που σχετίζονται με τη μεταποίηση και την παραγωγή. μπορεί να κάνει χρήση της στατιστικής δειγματοληψίας των στοιχείων του προϊόντος για να βοηθήσει τις αποφάσεις στον έλεγχο της διαδικασίας ή για την αποδοχή των παραδόσεων.
Η ποσοτική ψυχολογία είναι η επιστήμη της στατιστικής εξήγησης και αλλαγής πνευματικών διεργασιών και συμπεριφορών στον άνθρωπο.
Μηχανική αξιοπιστίας είναι η μελέτη της ικανότητας ενός συστήματος ή ενός στοιχείου να εκτελεί τις απαιτούμενες λειτουργίες του υπό καθορισμένες συνθήκες για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα
Η στατιστική χρηματοδότηση, ένας τομέας της οικονομολογίας, είναι μια εμπειρική προσπάθεια να μετατοπιστεί η χρηματοδότηση από τις κανονιστικές της ρίζες σε ένα θετικό πλαίσιο χρησιμοποιώντας παραδείγματα από τη στατιστική φυσική με έμφαση στις αναδυόμενες ή συλλογικές ιδιότητες των χρηματοπιστωτικών αγορών.
Η στατιστική μηχανική είναι η εφαρμογή της θεωρίας των πιθανοτήτων, η οποία περιλαμβάνει μαθηματικά εργαλεία για την αντιμετώπιση μεγάλων πληθυσμών, στον τομέα της μηχανικής, η οποία ασχολείται με την κίνηση σωματιδίων ή αντικειμένων όταν υπόκεινται σε δύναμη.
Η στατιστική φυσική είναι μία από τις θεμελιώδεις θεωρίες της φυσικής και χρησιμοποιεί μεθόδους της θεωρίας των πιθανοτήτων για την επίλυση των φυσικών προβλημάτων.
Η επεξεργασία στατιστικών σημάτων χρησιμοποιεί τις στατιστικές ιδιότητες των σημάτων για την εκτέλεση εργασιών επεξεργασίας σήματος.
Η στατιστική θερμοδυναμική είναι η μελέτη των μικροσκοπικών συμπεριφορών των θερμοδυναμικών συστημάτων χρησιμοποιώντας τη θεωρία πιθανοτήτων και παρέχει μια ερμηνεία μοριακού επιπέδου των θερμοδυναμικών ποσοτήτων όπως η εργασία, η θερμότητα, η ελεύθερη ενέργεια και η εντροπία.
 
Πηγές:
Αστροφυσική Frank Shu
 
 
 
 
 
Εξίσωση Gibbs - Helmholtz
 
Είναι νόμοι της Θερμοδυναμικής
 
Είναι μια μη ομογενής εξίσωση σε 
2ψ + k2ψ=-f(r)
Η αντίστοιχη ομογενής είναι
2ψ + k2ψ=0