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分子動(dòng)力學(xué)模擬中有可能出現(xiàn)混沌現(xiàn)象嗎？
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我不是學(xué)物理的，甚至大學(xué)物理都沒有學(xué)過。關(guān)于混沌（CHAOS）我只是從一些科普書籍或是紀(jì)錄片中有所了解，我對它印象很深，因?yàn)檫@是個(gè)很“酷”的概念——完全決定性的系統(tǒng)也可以出現(xiàn)無法預(yù)測的現(xiàn)象。那么像分子動(dòng)力學(xué)這樣一個(gè)基于經(jīng)典力學(xué)的模擬過程，是否也可能出現(xiàn)結(jié)果迥異的混沌現(xiàn)象呢？ 之所以想起這個(gè)問題是因?yàn)槲以谀M過程中發(fā)現(xiàn)同樣一個(gè)體系，同樣的模擬參數(shù)，最后得出了完全不同的結(jié)果。我認(rèn)為這應(yīng)該是初始賦予的原子速度不一樣所致，但是會(huì)不會(huì)和混沌有什么關(guān)系呢？解答這個(gè)問題需要有很好的物理基礎(chǔ)，同時(shí)又理解分子動(dòng)力學(xué)的過程，希望板上有這樣的大牛！ [ 來自科研家族 化學(xué)生物學(xué) ] |
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
ValYu: 金幣+5, 好文章，多謝！ 2012-09-06 14:27:47
小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
ValYu: 金幣+5, 好文章，多謝！ 2012-09-06 14:27:47
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推薦一篇文章，http://dx.doi.org/10.1021/jp953409x 可能是第一篇講MD中的混沌現(xiàn)象。 MD中的混沌，比較接近于分叉現(xiàn)象 |
2樓2012-09-05 08:48:03
3樓2012-11-12 18:48:51
4樓2014-08-24 15:21:17
pigrass
專家顧問 (著名寫手)
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專家經(jīng)驗(yàn): +503 - 模擬EPI: 4
- 應(yīng)助: 377 (碩士)
- 金幣: 10371
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- 在線: 1968.4小時(shí)
- 蟲號(hào): 1463681
5樓2014-08-25 08:46:23
lsloneil
專家顧問 (正式寫手)
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專家經(jīng)驗(yàn): +49 - 模擬EPI: 2
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
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經(jīng)典力學(xué)中，只要是三體或者三體以上的問題，都是混沌(chaotic)的，也就是說沒有解析解，而數(shù)值解由于誤差的存在，求解的粒子的軌跡與粒子實(shí)際軌跡的誤差隨著時(shí)間的增加會(huì)指數(shù)級(jí)的增長(Lyapunov Instability，參見Understanding Molecular Simulation, Chapter 4.3.4)。所以對于MD，除非你只求解兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)，否則體系必然是混沌的。 但MD并不關(guān)心粒子在相空間中的單條軌跡的精確求解，MD求的是系綜平均，也就是能夠把系綜所包含的相空間的點(diǎn)都走遍，即ergodicity。對于平衡態(tài)的性質(zhì)，只要能實(shí)現(xiàn)ergodicity，所求的平均值就是準(zhǔn)確的，與你粒子軌跡算得準(zhǔn)確不準(zhǔn)確沒關(guān)系，所以對于平衡態(tài)的性質(zhì)，理論上講MD和MC的結(jié)果是沒區(qū)別的，區(qū)別在于采樣的過程。對于涉及動(dòng)力學(xué)的性質(zhì)（比如擴(kuò)散）的計(jì)算，由于MD計(jì)算得到的軌跡和真實(shí)情況下的軌跡是有誤差的，所以計(jì)算的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)也是有誤差的，但這個(gè)誤差并不是無限大，而是有界的，因而MD計(jì)算的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)還是有實(shí)際意義的。 |
6樓2014-08-25 09:37:35
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