RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 12, 2025
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2025

 / 

Сентябрь

←  →

Методические заметки


К вопросу о термодинамических флуктуациях в компьютерных экспериментах

†  а,  б,  а,  а
а Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук, Калужское шоссе 14, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация
б Институт ядерных исследований Российской академии наук, проспект 60-летия Октября 7а, Москва, 117312, Российская Федерация

В работе исследуются два подхода к изучению термодинамических флуктуаций в компьютерных симуляциях: один — основанный на теории, изложенной в учебнике Ландау—Лифшица, которая предполагает самосогласованное решение проблемы, и второй — развитый в работах Lebowitz—Percus—Verlet и др., предназначенный для ограниченного класса задач компьютерных симуляций методом классической молекулярной динамики. Исследование флуктуаций в молекулярно-динамической симуляции флюида гелия при комнатной температуре и давлении 2 кбар выявило, что они в несколько раз отличаются, в зависимости от типа ансамбля (NVE или NVT), использованного в вычислениях. Для NVT-ансамбля наилучший результат даёт подход Ландау—Лифшица, а для микроканонического NVE-ансамбля — подход Lebowitz—Percus—Verlet. Вместе с тем в этой системе в NVT-ансамбле было установлено отличие плотности распределения температурных флуктуаций от нормальной. Было показано, что такое отличие связано с присутствием так называемых алгоритмических флуктуаций, обусловленных компьютерной реализацией алгоритма вычислений: дискретностью времени, ограниченностью вычислений по времени и т.д. Продемонстрирована принципиальная возможность согласовать слабую консервативность законов движения частиц, где энергия сохраняется в среднем, с очевидной асимметрией эволюции системы в целом с течением времени.

Текст pdf (695 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2025.05.039902
Ключевые слова: термодинамические флуктуации, молекулярная динамика, объёмный модуль, теплоёмкость
PACS: 02.70.Ns, 05.40.−a, 05.70.−a (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.05.039902
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2025/9/e/
001606315700005
2-s2.0-105021829618
Цитата: Кондрин М В, Лебедь Ю Б, Фомин Ю Д, Бражкин В В "К вопросу о термодинамических флуктуациях в компьютерных экспериментах" УФН 195 1001–1007 (2025)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 17 декабря 2024, доработана: 11 апреля 2025, 13 мая 2025

English citation: Kondrin M V, Lebed’ Yu B, Fomin Yu D, Brazhkin V V “On the problem of thermodynamic fluctuations in computer simulations” Phys. Usp. 68 941–946 (2025); DOI: 10.3367/UFNe.2025.05.039902

Список литературы (26) Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (20) ↓

  1. Г.Н. Бочков, Ю.Е. Кузовлев «Флуктуационно-диссипационные соотношения: достижения и недоразумения» УФН 183 617–630 (2013)
  2. В.Л. Гинзбург, Л.П. Питаевский «О квантовой формуле Найквиста и области применимости формулы Каллена — Вельтона (замечания о статье Ю. Л. Климонтовича)» УФН 151 333–339 (1987)
  3. Г.С. Голицын «Работа А.Н. Колмогорова 1934 г. — основа для объяснения статистики природных явлений макромира» УФН 194 86–96 (2024)
  4. В.М. Розенбаум, И.В. Шапочкина, Л.И. Трахтенберг «Метод функций Грина в теории броуновских моторов» УФН 189 529–543 (2019)
  5. И.П. Базаров «Парадоксы смешения газов» УФН 118 539–543 (1976)
  6. В.В. Бражкин «Могут ли стеклообразующие жидкости быть "простыми"?» УФН 189 665–672 (2019)
  7. О.Г. Бакунин «Корреляционные и перколяционные свойства турбулентной диффузии» УФН 173 757–768 (2003)
  8. В.В. Попков, Е.В. Шипицин «Золотое сечение в цикле Карно» УФН 170 1253–1255 (2000)
  9. С.Н. Гордиенко «Необратимость и вероятностное описание динамики классических частиц.» УФН 169 653–672 (1999)
  10. В.И. Татарский «Пример описания диссипативных процессов на основе обратимых динамических уравнений и некоторые замечания относительно флуктуационно-диссипационной теоремы» УФН 151 273–307 (1987)
  11. В.М. Розенбаум, И.В. Шапочкина, Л.И. Трахтенберг «Квантовая частица в V-образной яме произвольной асимметрии. Броуновские моторы» УФН 194 1108–1117 (2024)
  12. В.И. Ритус «Конечное значение затравочного заряда и связь отношения постоянных тонкой структуры физического и затравочного зарядов с нулевыми колебаниями электромагнитного поля в вакууме» УФН 192 507–526 (2022)
  13. В.В. Бражкин «"Квантовые" значения экстремумов "классических" макроскопических величин» УФН 193 1227–1236 (2023)
  14. В.В. Бражкин «Почему статистическая механика "работает" в конденсированных средах?» УФН 191 1107–1116 (2021)
  15. В.И. Кляцкин «Статистическая топография и ляпуновские экспоненты в динамических стохастических системах» УФН 178 419–431 (2008)
  16. А.В. Буренин «Качественная внутримолекулярная квантовая динамика» УФН 169 673–685 (1999)
  17. Ю.Л. Климонтович «Флуктуационно-диссипационные соотношения. Роль конечности времени корреляции. Квантовое обобщение формулы Найквиста» УФН 151 309–332 (1987)
  18. В.К. Конюхов, А.М. Прохоров «Второе начало термодинамики и квантовые генераторы с тепловым возбуждением» УФН 119 541–550 (1976)
  19. Д.Е. Смайли, В.В. Бражкин, А. Палмер «Ответ на комментарий В.Н. Жаркова «Об оценке молекулярной вязкости внешнего ядра Земли»» УФН 179 108–108 (2009)
  20. В.В. Бражкин «Метастабильные фазы, фазовые превращения и фазовые диаграммы в физике и химии» УФН 176 745–750 (2006)

Список формируется автоматически.
© Успехи физических наук, 1918–2025
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение