Cтатьи, принятые к публикации

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 исследуется два подхода для изучения 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., предназначен 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 показывает, что они в разы отличаются, в зависимости от типа ансамбля (NVE или NVT), использованного в вычислениях. Для NVT ансамбля наилучший результат дает 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 это отличие связано с присутствием т.н. алгоритмических флуктуаций, обусловленных компьютерной реализацией алгоритма вычислений: дискретностью времени, ограниченностью вычислений по времени и т.д. Показана принципиальная возможность согласовать слабую консервативность законов движения частиц, где энергия сохраняется в среднем, с очевидной асимметрией эволюции системы в целом с течением времени.

Ключевые слова: термодинамические флуктуации, молекулярная динамика, объемный модуль, теплоемкость
DOI: 10.3367/UFNr.2025.05.039902
Цитата: Кондрин М В, Лебедь Ю Б, Фомин Ю Д, Бражкин В В "К вопросу о термодинамических флуктуациях в компьютерных экспериментах" УФН, принята к публикации

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 thermodynamic fluctuations in computer simulationsPhys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2025.05.039902

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