Molekulaardünaamika
Molekulaardünaamika (MD) on aatomite ja molekulide füüsikalisi liikumisi kirjeldav arvutisimulatsioon. Tavaliselt vaadeldakse aatomite ja molekulide vastastoimet teatud aja jooksul, et saada pilti aatomite liikumisest ja leida molekulide ja aatomite trajektoorid. Kasutatakse Newtoni liikumisvõrrandite numbrilist lahendamist, kus osakestevahelised jõud ja potentsiaalne energia defineeritakse enamasti molekulaarmehaaniliste jõuväljadega. Meetodi töötasid 1950. aastate lõpus ja 1960. aastate alguses välja teoreetilised füüsikud, kuid tänapäeval kasutatakse seda põhiliselt materjaliteaduses ja biomolekulide modelleerimiseks. Molekulaarsüsteemid koosnevad suurest hulgast osakestest. Seetõttu ei ole nii keeruliste süsteemide omadusi võimalik analüütiliselt leida. MD-simulatsioon hiilib sellest takistusest kõrvale, kasutades numbrilisi meetodeid. Pikkade MD-simulatsioonidega kaasnevad aga süstemaatilised vead numbrilisel integreerimisel ja lõpptulemus võib väga palju sõltuda lähteväärtuste väikestest muutustest. Seda ei saa täielikult vältida, ent on võimalik vähendada, valides sobivaid algoritme või parameetrite lähteväärtusi. Molekulaardünaamilisi simulatsioone saab kasutada süsteemi makroskoopiliste termodünaamiliste suuruste kindlaksmääramisel lähtudes ergoodilisest hüpoteesist: süsteemi statistilise ansambli keskmised on võrdsed ajaliste keskmistega. MD-d on nimetatud ka "numbritel põhinevaks statistiliseks mehaanikaks" ning "Laplace’i nägemuseks Newtoni mehaanikast", kuna sellega saab ennustada tulevikku, kasutades selleks loodusjõude ja vaadates molekule aatomtasandilt.