什么時(shí)候建議使用經(jīng)典力學(xué)模擬?我來簡單Say兩句


其實(shí)原子和分子體系的精確模擬就像是一場高級派對,邀請了量子力學(xué)理論這位大腕兒。不過,量子力學(xué)技術(shù)的計(jì)算成本就像是這場派對的門票,昂貴得讓人望而卻步。
所以,這種派對通常只歡迎那些小眾的、包含10至100個(gè)原子或小分子體系。想要把這場派對擴(kuò)大到成千上萬個(gè)單體的凝聚聚合物等大型體系?別想了,那簡直就是癡人說夢。即使勉強(qiáng)辦成了,也會(huì)發(fā)現(xiàn)許多珍貴的信息在派對過程中被遺失。因?yàn)樵谶@種大型派對中,大家關(guān)心的是整體氛圍,比如擴(kuò)散系數(shù)或楊氏模量,這些性質(zhì)取決于原子核的位置,或者更常見的是在一組原子核構(gòu)型上的平均值。
在這種情況下,電子們的獨(dú)舞表演會(huì)在平均過程中被忽略,就像是派對上的背景音樂一樣。所以,如果我們能找到一種方法,讓原子核們跳出一段優(yōu)美的舞蹈,雖然可能不是那么精確,但從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度來看,它們與量子力學(xué)理論的派對相差無幾。
這樣一來,我們就可以從這場盛大的派對中提取出整體性質(zhì),讓大家都能盡興而歸。

總之,雖然量子力學(xué)理論的派對門票昂貴,但我們還是有辦法通過其他途徑來了解原子和分子體系行為,我們可以嘗試使用經(jīng)典模擬方法。這就像是在經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的家庭聚會(huì)上,雖然沒有量子力學(xué)派對的奢華,但依然能讓我們獲得有價(jià)值的信息。經(jīng)典模擬方法就像是一位擅長舞蹈的老師,他們可以教導(dǎo)原子核們?nèi)绾卧诓煌耆裱孔恿W(xué)規(guī)則的情況下,依然能跳出一段優(yōu)美的舞蹈。
這樣,我們就可以在不花費(fèi)大量計(jì)算資源的情況下,獲取系統(tǒng)的整體性質(zhì)。當(dāng)然,這種方法并非完美無缺,但它為我們提供了一種在有限資源下研究原子和分子系統(tǒng)的途徑。就像是在家庭聚會(huì)上,我們依然能夠享受到美食和歡樂的時(shí)光,雖然沒有豪華派對的炫目,但卻更接地氣、更親切。經(jīng)典模擬方法的應(yīng)用范圍廣泛,從材料和結(jié)構(gòu)的行為預(yù)測,到流體和氣體動(dòng)力學(xué)的建模。
Materials Studio軟件已經(jīng)成為許多科學(xué)和工程領(lǐng)域的重要工具,幫助研究人員深入了解復(fù)雜系統(tǒng)的行為,并開發(fā)新技術(shù)。所以,下次當(dāng)你面臨原子和分子體系的挑戰(zhàn)時(shí),不妨考慮一下經(jīng)典模擬方法,它就安安靜靜的躺在Materials Studio軟件中(Forcite模塊),它可能不如量子力學(xué)理論的派對那么炫目,但它卻是一種實(shí)用、經(jīng)濟(jì)且富有成效的方法,讓我們在探索科學(xué)世界的道路上更加從容。
