Inherent noise present in molecular dynamics simulations and what can be learnt from it for 2D Lennard–Jones system

Мы исследовали влияние конечного числа частиц, используемых при моделировании методом молекулярной динамики, на флуктуации термодинамических свойств. В качестве примера была использована двумерная система Леннарда-Джонса. Двумерная система Леннарда-Джонса – это архетипическая система и предмет долгих споров о том, имеет ли она непрерывный (бесконечного порядка) или переход первого рода в точке плавления. Мы обнаружили, что аномалии в уравнении состояния (петли Ван-дер-Ваальса или Майера- Вуда), которые ранее считались отличительной чертой фазового перехода первого рода, в лучшем случае находятся на уровне шума, поскольку их величина совпадает с амплитудой флуктуаций давления. Таким образом, их можно рассматривать как статистически незначительный эффект. Кроме того, мы оценили характерный статистический шум, присутствующий в компьютерном моделировании, и пришли к выводу, что он больше, чем предсказывает статистическая физика, и разница между ними (называемая алгоритмическими флуктуациями) может быть вызвана проблемами, связанными с компьютерной реализацией вычислений.