基于大时间步长快切换轨迹的平衡自由能
统计力学
2009-11-11 v1
摘要
Jarzynski 恒等式关于两个平衡态之间的自由能差，可以被视为基于相空间映射的更一般程序的一个特例。通过近似方法求解系统的运动方程会生成一个完全适用于此目的的映射，无论该解在多大程度上逼近真实的时间演化。我们利用这一事实，使用粗糙的动力学轨迹来计算原理上精确的自由能差。数值模拟表明，牛顿方程可以在非常大的时间步长上离散化为低阶形式（仅受限于计算机表示动力学变量结果值的能力），而不牺牲热力学精度。对于计算使粒子穿过稠密液体所需的可逆功，这些计算的效率比常规快切换模拟高出一个数量级以上。我们还探讨了相空间映射视角对平衡系统的推论，推导出了模拟保守系统中能量涨落统计的精确表达式。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0507375,
title = {Equilibrium free energies from fast-switching trajectories with large time steps},
author = {Wolfgang Lechner and Harald Oberhofer and Christoph Dellago and Phillip L. Geissler},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0507375},
year = {2009}
}