宏观动力学研究方法

❶ 存在问题、研究方法与主要进展

1.存在问题

通过半个多世纪的地质研究，基本查明了南岭地区大地构造的基本特征，总结了花岗 岩的时空演化规律，对中生代构造-岩浆作用和成矿机制研究取得了突破性的认识，发现 了一大批铀矿矿床。然而，以往的研究工作多是孤立地研究花岗岩，或是孤立地研究沉积 盆地，尚未把盆地-山脉作为一个统一体来研究，因而，影响了人们对研究区构造演化的 认识。主要存在以下几个问题：

（1）对占南岭花岗岩2/3以上的过铝花岗岩的成因机制以及构造-岩浆演化未能给 予足够的重视；导致对晚中生代强过铝花岗岩的起源、成岩动力学机制、大地构造背景、 花岗岩与铀成矿的关系等基础问题，长期争论不休，认识分歧颇大。

（2）南岭地区花岗岩的研究程度相比较高，而沉积盆地研究薄弱，发表甚少。以往 盆地研究多属填图调查，处于几何学和岩石学描述阶段。尚未开展典型沉积盆地的精细解 剖，缺乏多学科的综合研究，缺乏现代定时定量数据，影响了该区地质研究的步伐。

（3）研究表明，南岭东段在早、中侏罗世经历了一次从EW向特提斯构造域向NE向 古太平洋构造域的体制转换（任纪舜等，1998；舒良树等，2002a，2004），导致早中生 代近EW向盆地被晚中生代NE向的盆地所置换和叠置。重力计算表明，研究区上地幔是 亏损的，指示区内壳-幔物质曾发生过大规模交换作用（陈培荣等，1998；陈跃辉等， 1998）。但是，许多与之关联的基础地质问题仍然没有解决。比如，盆地对构造体制转换 的响应方式如何？晚中生代岩石圈伸展的时间和原因如何？盆地与深部构造-岩浆活动的 关系如何？板块俯冲作用有无影响到南岭？ 至今尚未有人回答。

（4）赣江断裂和吴川-四会断裂是纵贯南岭的两条大型NNE向走滑断裂带（舒良树 等，2002；郑家仪，1996）。断裂带两侧重力场东高西低、地壳厚度东薄西厚；断裂两侧 盆地物质成分、沉积厚度差异明显；盆中多处发育基性岩、碱性玄武岩、双峰式火山岩及 复合岩流（廖群安等，1999；俞云文等，1993；董传万等，1997），表明赣江断裂和吴 川-四会断裂均属区域控盆断裂，深达上地幔岩浆房的超岩石圈断裂。但这两条断裂的控 盆机制如何、与盆-岭构造有何联系？ 目前尚不清楚。

（5）南岭东段是我国着名的花岗岩型铀矿大型矿集聚区。但其成矿物质来源、成矿 机制、成矿规律和控矿因素尚存在较大分歧。其深部构造、地幔流体和碱交代作用、伸展 构造在铀成矿过程中所起的作用等尚不十分清楚，值得深入研究。

2.研究方法

采用野外调查与室内研究相结合，点、线、面相结合，宏观与微观相结合，典型矿床 研究与区域成矿地质条件研究相结合，沉积学、矿物岩石学、构造地质学、地球物理学、 地球化学、矿床学、同位素地质学等多学科相结合的方法开展研究。重点加强野外调查、 室内测试和研究总结三方面工作。

野外调查包括区域地质路线踏勘、典型盆地剖面测制、盆-山边界断裂和构造要素产 状的系统测量和统计。对主要边界断裂的形成时代、力学性质、构造属性、变形期次进行 全面调查取证，对岩层中的火山岩夹层、岩墙进行系统采样和分析。

通过对特征岩石的薄片观察，对主元素、不相容元素、稀土元素定量数据的分析，进 行构造背景和物源属性的研究。应用电子探针、同位素测年等现代测试手段，获取必要的 基础数据。根据地球物理资料，进行莫霍面深度与起伏、岩石圈底面深度及形态、盆地基 底深度及起伏等正、反演计算，提供深部构造的数据。

跟踪掌握并应用国内外最新理论、方法和成果，进行多学科资料综合对比研究，以建 立盆岭构造地球动力学演化模型。根据铀矿成矿理论，分析探讨盆地构造、区域构造与铀 成矿的相互关系。

3.主要研究进展

（1）研究表明，赣江断裂带是纵贯江西全省的一条规模巨大的NNE向断裂带，与郯 庐断裂带和吴川-四会断裂带具有许多相似的特征。该断裂对研究区褶皱、盆地、沉积地 层、岩体和大地构造演化具有十分明显的控制作用。断裂带两侧盆地沉降中心不同，岩石 构造组合差异明显、空间展布迥然不同。

（2）通过对典型盆地的精细解剖，基本查明了盆地演化与板块运动的关系，认为区内 盆地受太平洋构造域的影响明显，具有NE向延伸、SN向分带、NE向雁列展布的特征。盆 地形成与演化先后经历了近EW向基底构造（AnMz）、陆相山前磨拉石盆地（T₃-J_1早）、裂 谷盆地（J_1晚-J₂）、火山断陷（K₁）、沉积断陷（K₂-E）和挤压抬升（N-Q）六个阶段。

（3）南岭东段闽西—赣南—粤北地区存在一个中侏罗世陆相裂谷盆地带。东起闽西 永定，经赣南寻乌、龙南到粤北始兴。受后期构造-岩浆的破坏和改造，现呈肢解散碎的 残留盆地面貌出现。区域应力场分析表明，区内盆地经历了一个从近SN向的水平挤压→ SN向的垂向挤压（近EW向水平伸展）→SE-NW方向挤压→EW向挤压（SN向伸展） 的复杂地球动力学演化过程。

（4）诸广山岩体是一个发育在前泥盆纪变质基底之上，以早中生代和晚中生代花岗 岩为主体的多期复式岩体。早-中三叠世南侧北越、北侧大别强烈的陆-陆碰撞可能是诱 发陆内岩浆活动的动力学原因。早白垩世太平洋板块俯冲产生的强大侧向挤压则诱发了花 岗岩浆的上涌，促进了盆岭构造的形成。南岭地区盆山格局的最终形成是晚白垩世—古近 纪陆内伸展作用的结果。

（5）南岭地区盆-山耦合机制与太平洋板块朝大陆的俯冲角度和速度变化具有密切 联系。从低角度到高角度的俯冲带角度变化和从快速到慢速的俯冲速度变化，致使南岭地 区从强烈挤压、挤压-剪切向伸展拉张转变，致使陆壳和岩石圈被拉张减薄，发生玄武岩 浆底侵和壳幔混合作用，形成独特的盆-岭构造和丰富的矿产资源。

（6）通过对代表性产铀岩体的主量元素、微量元素、稀土元素以及Nd、Sr、Pb、O 同位素地球化学特征的研究，确定南岭地区产铀岩体均为壳源型花岗岩，是由古-中元古 代地壳衍生的，是富铀古陆块部分熔融的产物。Pb、Sr、S、C等同位素示踪结果显示， 区内花岗岩型铀矿成矿物质来源于壳源；H、O同位素数据反映成矿前期和成矿期成矿流 体的δ¹⁸O_H2O为1.4‰～6.6‰，δD_H2O为65‰～-34‰，即成矿流体主要由地幔流体组 成。矿脉中方解石的δ¹³C＝-8.5‰～-3.1‰，反映矿化剂∑CO₂来自地幔，地幔流体 对区内铀成矿具有重要贡献。结果表明，富铀矿体集中分布在含铀岩体内；中-新生代盆- 山动力学演化、深部构造以及拉张型构造-岩浆活动背景，是导致南岭地区铀矿质大规模 富集的主导因素。南岭地区是铀成矿的有利地区，存在着寻找隐伏富大铀矿的巨大潜力。

❷ 地球化学动力学研究步骤和方法

图4.11 地球化学动力学研究的步骤和方法框图

地球化学动力学研究步骤如图4.11所示:首先根据研究的地质-地球化学问题,视问题的主次,忽略次要的、突出主要的,使问题合理简化,形成地球化学动力学的概念模型(conceptual modesl)。如在研究热液成矿系统的热流体对流迁移过程时可侧重热驱动流体的动力学过程,而忽略流体与围岩的化学反应;在研究矿物蚀变导致矿物自中心到边缘成分变化、矿物与流体同位素交换等过程时则主要考虑组分的扩散和离子交换反应;研究矽卡岩化过程除考虑流体的渗滤外,还要考虑流体中主要组分K、Na、Ca、Mg、Si、lA的扩散和流体与围岩的化学作用。对经历了多期次、多阶段、多物质来源的地球化学作用的地球化学系统要重点研究主要阶段和主要物质来源。对诸如区域地球化学演化这样复杂的动力学问题,应对所涉及的各个子系统和过程分别建立动力学模型,从各个侧面去把握复杂体系的动力学行为。

图4.12 典型的水-岩反应动力学实验装置示意图

建立地球化学动力学概念模型,主要有两条研究途径:一是应用化学动力学、流体动力学等原理及其相应的数学表述,建立地球化学动力学的数学模型,也称动力学模型(dynamic models),并在此基础上,应用有限元、有限差分等数值计算方法,通过计算机数值模拟,获得动力学系统的演化规律;另一途径是地球化学动力学实验。目前主要限于两类地球化学动力学实验:一类是高温高压水-岩反应动力学实验,典型的实验装置和原理见图4.12,侧重于开放体系中流体与矿物或岩石颗粒之间的化学反应机制和反应速率研究;另一类实验是在一个大的容器(称tank)内通过激光摄像和各种探头实时检测容器内流体的运动和成分变化,可以模拟宏观尺度的地球化学输运-反应动力学过程,但较难控制温、压条件,大多在常压下实验。

无论是数值模拟还是实验模拟,都需先确定模型所需的各种动力学参数如流体的密度、粘度系数、围岩的孔隙度和渗透率、颗粒比表面积等,还要根据实验研究对象确定边界条件和初始条件。

数值模拟和实验模拟各有其长,可以相互补充。计算机模拟的优势是可以模拟较复杂的地球化学体系,且可以方便地修改模型,或改变动力学参数和边界、初始条件,得到各种模拟结果,从而研究不同条件下地球化学体系的演化规律。但数值模拟的成果取决于所建立数学模型的合理性和计算机软件系统的正确性,受研究者主观判断和水平的影响。实验模拟能较为宏观地模拟地球化学过程,结果更为可信,但受实验设备和实验条件等限制,实验研究只限于比较简单的地球化学过程和简单的边界条件,且较费时费力,目前研究比较成熟的主要限于水-岩反应动力学实验。

❸ 怎样提出一个反应的动力学模型

反应动力学是研究化学反应速率以及各种因素对化学反应速率影响的学科。传统上属于物理化学的范围，但为了满足工程实践的需要，化学反应工程在其发展过程中，在这方面也进行了反应动力学大量的研究工作。绝大多数化学反应并不是按化学计量式一步完成的，而是由多个具有一定程序的基元反应（一种或几种反应组分经过一步直接转化为其他反应组分的反应，或称简单反应）所构成。反应进行的这种实际历程称反应机理。

一般说来，化学家着重研究的是反应机理，并力图根据基元反应速率的理论计算来预测整个反应的动力学规律。化学反应工程工作者则主要通过实验测定，来确定反应物系中各组分浓度和温度与反应速率之间的关系，以满足反应过程开发和反应器设计的需要。
按化学反应的不同特点和不同的应用要求，常用的动力学模型有：
基元反应模型根据对反应体系的了解，拟定若干个基元反应，以描述一个复杂反应

反应动力学
（由若干个基元反应组成的反应）。按照拟定的机理写出反应速率方程，然后通过实验来检验拟定的动力学模型，估计模型参数。这样得到的动力学模型称为基元反应模型。合成氨的链反应机理动力学模型即为一例。

分子反应模型根据有关反应系统的化学知识，假定若干分子反应，写出其化学计量方程式。所假设的反应必须足以反映反应系统的主要特征。然后按标准形式(幂函数型或双曲线型)写出每个反应的速率方程。再根据等温（或不等温）动力学实验的数据，估计模型参数。这种方法已被成功地用于某些比较复杂的反应过程，例如乙烷、丙烷等烃类裂解。
经验模型从实用角度出发，不涉及反应机理，以较简单的数学方程式对实验数据进行拟合，通常用幂函数式表示。

对于有成千上万种组分参加的复杂反应过程（如石油炼制中的催化裂化），建立反应动力学
描述每种组分在反应过程中的变化的分子反应模型是不可能的。近年来发展了集总动力学方法，将反应系统中的所有组分归并成数目有限的集总组分，然后建立集总组分的动力学模型。集总动力学模型已成功地用于催化裂化、催化重整、加氢裂化等石油炼制过程。

❹ 研究思路、方法及技术路线

本书的主要研究思路和方法大致包括以下几方面：

（1）系统收集、归纳整理黑龙江省小兴安岭东南地区的区域地质、专题、专项研究成果及论文和矿床勘探、物化探等方面的资料，重点收集早中生代花岗岩构造－岩浆组合图、区域地质构造图和与早中生代花岗有关的矿产系列图、文字总结等资料。

（2）研究中采用重点区重点解剖、重点问题重点解决，点、线、面上工作并重、协调调查，以及宏观与微观相结合、野外与室内综合分析研究相结合的研究思路和研究方法，选择早中生代花岗岩及其有关矿床出露的典型和重点地区（如伊春美溪—金山屯、汤旺河—新青、铁力兴安—鹿鸣—前进地区等）进行重点解剖，测制早中生代花岗岩代表性剖面，完善花岗岩类的划分和归属，建立一个比较完整的早中生代花岗岩演化的时空格架。同时在花岗岩岩石学、岩石－构造组合，地球化学、年代学及同位素地质学等研究基础上，讨论花岗岩岩石成因与基性岩浆的底侵作用关系、花岗岩形成与古亚洲洋构造域闭合、碰撞、碰撞后垮塌等大陆动力学演化关系等，进而探讨古亚洲洋和滨太平洋两大构造域演化历史，以及该地区早中生代花岗岩有关（超）大型矿床形成与碰撞后的大规模伸展体制下的大地构造背景关系等；进行与花岗岩有关矿床成因研究，如在矿体、矿化围岩等进行成矿元素、主微量元素、稳定同位素等样品的采集，来研究不同矿床的成岩成矿作用、赋矿构造、围岩蚀变和地球化学特点，以及与早中生代花岗岩有关成矿地质背景、矿床赋存条件、矿床（点）空间展布特征、成矿时空演化等，进行区域成矿系列的对比；要在进一步总结区域成矿条件和成矿规律的基础上，逐步完善本区与早中生代花岗岩类有关的矿床的成矿系列及其演化特征，利用矿床成矿系列上存在的成矿元素、成矿特征、矿床类型、矿化强度等的差异性、互补性和继承性、过渡性特征，来预测该地区找矿方向、矿床类型，使找矿工作多层位的飞跃；总结区域与早中生代花岗岩有关多金属成矿规律，根据控矿地质因素、物化遥因素、找矿标志分析来建立与早中生代花岗岩有关多金属找矿模型，划分成矿远景区等，从而进行找矿潜力分析。

（3）小兴安岭南部－张广才岭地区的部分早中生代花岗岩体，为高Sr低Y、低Yb花岗岩类，属于埃达克质岩（孙德有等，2001；张炯飞等，2005）。埃达克质岩与斑岩铜（钼）、金（银）矿之间具一定的成矿专属性（张旗等，2002,2003,2005,2009a，b；侯增谦，2004；芮宗瑶等，2006），那么，本选题的研究区是否存在“C”型埃达克岩？其代表的构造含义是什么？以及与斑岩型钼（金）或中温热液型多金属矿床之间有何内在联系？以及其时空分布如何？这些问题的解决，将会对探讨小兴安岭东南地区花岗岩（包括含矿花岗岩）成因、成矿预测以及成矿大地构造背景具有重要的意义。

❺ 通过宏观现象推断微观现象是什么物理方法

实验法

物理方法有观察法、实验法、类比法、分析法、图像法、比较法、综合法、变量控制法、图表法、归纳法等等
常用的物理方法
实验法
实验法就是利用有关的器材或设备，通过仔细的观察，收集相关的数据，对数据进行科学的处理，得出正确的结论或答案。我们科学研究，特别是物理研究的一种最基本的方法。很多伟大的发明和发现都是在实验中发现的。例如，影响感应电动势大小的因素，就是通过实验去探究。我们用条形磁铁、螺线管、电流表、导线等器材。实验时我们将两导线和螺线管两接线柱相连接，另一端与电流表接线柱连接。实验中先固定其中一个变量，观察另外一个变量，看看感应电动势的大小如何变化。
①先用1 根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，电流表指针偏转，但角度较小；再用2 根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，电流表也偏转，此时的角度比1 根时大得多。为什么会这样？这是因为当线圈的匝数一定时，两次都快速插入或拔出，可以认为两次的时间都相等；而第二次用两根磁铁，则可以认为磁感应强度B增加了，φ=BS ，磁通量φ增加了，这说明了感应电动势的大小与磁通量有直接的关系。
②我们始终用1 根条形磁铁。实验时，我们先将条形磁铁缓慢插入螺线管中，看到电流表指针偏转，角度较小；再用相同的条形磁铁快速插入螺线管中，我们发现此时电流表指针的偏转角度比慢速插入时更大。当其它条件都相同时，快插入时间短，慢插入时间长。这就说明了时间T 也是直接影响了感应电动势大小的因素。
因此，通过这个实验我们很容易地归纳总结得出结论：电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。
分析法
分析法就是研究者用眼睛仔细观察物体的运动情况、状态和过程等表面现象，通过运用大脑的抽象思维能力、逻辑推理能力等，深入揭示物体间，各部分之间内在的、本质的必然的联系，即规律性。并通过定律、定理等，找到解决问题的一种方法。物理学上的分析包括物理量的分析、物理对象的分析和物理过程的分析。
物理对象的分析出现在以下情况：若研究对象是由几个相互联系的物体组成，则可以将其中的一个或几个物体划分出来，单独研究。例如，静力学中研究一个物体的受力情况时，先将物体假想与周围物体隔离开来，按重力、弹力、摩擦力、电场力、分子力或磁场力的顺序分析受力；在动力学问题中，先分析受力后，列出ΣF=ma 再求出a 或其中某个力；在较为复杂的运动中使用动能定理或动量定理时，先将物体隔离，分析出每个力的做功或冲量。
类比法
类比法是人类认识客观世界的一种基本思维方法。所谓类比法是根据两个或两类对象之间在某些方面有相同或相似的属性，从而推出他们在其他方面也可能具有相同或相似的属性的一种推理方法，它不同于归纳、演绎，它是从特殊到特殊的推理方法。历史上，开普勒、麦克斯韦、爱因斯坦等许多着名科学家都曾经对类比法作出过很高的评价。类比法是一种物理学的研究方法，也是一种科学方法论，还是一种非常好的教学和学习方法，在物理学的教学中具有极为重要的地位。
在物理学的研究和发展中，无论是对单个问题的解决，还是某些新概念的建立，乃至未知领域的探究，都渗透着类比思想与方法。类比法的独特性，使它对科学的发展起到积极推动作用，在物理学的研究的发展中占重要的地位。类比法是物理学研究中的一种重要方法。物理学研究没有固定的模式，只能在已有认识的基础上一步一步摸索前进。在科学观测和实验手段缺乏，理论指导和感性认识不足，归纳推理和演绎推理不适用的情况下，类比法则可以充分发挥优势，启发思路，提供线索，指明科学研究的方向，使研究工作少走弯路。例如，1935 年日本物理学家汤川秀树把核力与电磁力相类比，提出了核子通过核力场，由一方放出粒子，另一方吸收粒子而相互作用，并且估算出这种粒子的质量。1974 年，鲍威尔发现了这种粒子的存在，使陷入困境的核力研究又充满了生机。又例如，法国科学家库仑用扭秤测定两带电球间的作用力时，发现两带电球间的作用力的定量关系与牛顿万有引力定律F=G 的数学关系相似，他大胆地把静电力的定量关系类比于万有引力公式而得出静电力F=k，后来被许多科学实验所证实，于1785 年确定为库仑定律。在高中的物理教学和物理研究中，还有替换法、等效法、图像法等方法也是高中物理教学、物理学习中常用的方法。

❻ 化工动力学的研究意义有哪些

化学动力学的研究方法有：①唯象动力学研究方法，也称经典化学动力学研究方法，它是从化学动力学的原始实验数据──浓度c与时间t的关系──出发，经过分析获得某些反应动力学参数──反应速率常数k、活化能Ea、指前因子A。用这些参数可以表征反应体系的。

❼ 物理学的研究方法有哪些

一、控制变量法：通过固定某几个因素转化为多个单因素影响某一量大小的问题.

二、等效法：将一个物理量,一种物理装置或一个物理状态（过程）,用另一个相应量来替代,得到同样的结论的方法.

三、模型法：以理想化的办法再现原型的本质联系和内在特性的一种简化模型.

四、转换法（间接推断法）把不能观察到的效应（现象）通过自身的积累成为可观测的宏观物或宏观效应.

五、类比法：根据两个对象之间在某些方面的相似或相同,把其中某一对象的有关知识、结论推移到另一个对象中去的一种逻辑方法.

六、比较法：找出研究对象之间的相同点或相异点的一种逻辑方法.

七、归纳法：从一系列个别现象的判断概括出一般性判断的逻辑的方法.

(7)宏观动力学研究方法扩展阅读：

物理学的本质：物理学并不研究自然界现象的机制（或者根本不能研究），我们只能在某些现象中感受自然界的规则，并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然，并试图改变自然，这是物理学，甚至是所有自然科学共同追求的目标。

六大性质

1.真理性：物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘，反映出物质运动的客观规律。

2.和谐统一性：神秘的太空中天体的运动，在开普勒三定律的描绘下，显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一，也显示出美的感觉。

牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。麦克斯韦电磁理论的建立，又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。

3.简洁性：物理规律的数学语言，体现了物理的简洁明快性。如：牛顿第二定律，爱因斯坦的质能方程，法拉第电磁感应定律。

4.对称性：对称一般指物体形状的对称性，深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。如：物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。

5.预测性：正确的物理理论，不仅能解释当时已发现的物理现象，更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在，卢瑟福预言中子的存在，菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑，狄拉克预言电子的存在。

6.精巧性：物理实验具有精巧性，设计方法的巧妙，使得物理现象更加明显。

对于物理学理论和实验来说，物理量的定义和测量的假设选择，理论的数学展开，理论与实验的比较是与实验定律一致，是物理学理论的唯一目标。

人们能通过这样的结合解决问题，就是预言指导科学实践这不是大唯物主义思想，其实是物理学理论的目的和结构。

在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上，物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不用依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质，其它性质则是群聚的想象和组合。

通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应，但一个实验不能对应多种关系。也就是说，一个规律可以体现在多个实验中，但多个实验不一定只反映一个规律。

❽ 什么是斑图动力学 主要研究方法是什么

斑图(pattern)是在空间或时间上具有某种规律性的非均匀宏观结构.它普遍存在于自然界中,形形色色的斑图结构,构成了多姿多彩、千媚百态的世界.因而了解斑图形成的原因及机制,对于揭开自然界形成之谜具有重大意义.
我就知道这么多少了

❾ 微观和宏观在分子动力学模拟中是什么意思

微观和宏观在分子动力学模拟中是什么意思
分子动力学模拟是从经典力学出发,把系统看成为微观粒子的集合,通过研究微观状态下的粒子在不同系综的运动方程,计算体系的构型积分,并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量,从而得到体系的宏观特征和基本运动规律.
由于分子动力学模拟是基于原子间相互作用势,因此它运用非常灵活,可以应用在多种不同体系中.
分子动力学模拟普遍采用的相互作用势为二体对势：Buckingham 势和 Lennard-Jones势

❿ 什么是动力学研究

动力学是理论力学的一个分支学科，它主要研究作用于物体的力与物体运动的关系。动力学的研究对象是运动速度远小于光速的宏观物体。动力学是物理学和天文学的基础，也是许多工程学科的基础。许多数学上的进展也常与解决动力学问题有关，所以数学家对动力学有着浓厚的兴趣。

动力学的研究以牛顿运动定律为基础；牛顿运动定律的建立则以实验为依据。动力学是牛顿力学或经典力学的一部分，但自20世纪以来，动力学又常被人们理解为侧重于工程技术应用方面的一个力学分支。

动力学的发展简史

力学的发展，从阐述最简单的物体平衡规律，到建立运动的一般规律，经历了大约二十个世纪。前人积累的大量力学知识，对后来动力学的研究工作有着重要的作用，尤其是天文学家哥白尼和开普勒的宇宙观。

17世纪初期，意大利物理学家和天文学家伽利略用实验揭示了物质的惯性原理，用物体在光滑斜面上的加速下滑实验，揭示了等加速运动规律，并认识到地面附近的重力加速度值不因物体的质量而异，它近似一个常量，进而研究了抛射运动和质点运动的普遍规律。伽利略的研究开创了为后人所普遍使用的，从实验出发又用实验验证理论结果的治学方法。

17世纪，英国大科学家牛顿和德国数学家莱布尼兹建立了的微积分学，使动力学研究进入了一个崭新的时代。牛顿在1687年出版的巨着《自然哲学的数学原理》中，明确地提出了惯性定律、质点运动定律、作用和反作用定律、力的独立作用定律。他在寻找落体运动和天体运动的原因时，发现了万有引力定律，并根据它导出了开普勒定律，验证了月球绕地球转动的向心加速度同重力加速度的关系，说明了地球上的潮汐现象，建立了十分严格而完善的力学定律体系。

动力学以牛顿第二定律为核心，这个定律指出了力、加速度、质量三者间的关系。牛顿首先引入了质量的概念，而把它和物体的重力区分开来，说明物体的重力只是地球对物体的引力。作用和反作用定律建立以后，人们开展了质点动力学的研究。

牛顿的力学工作和微积分工作是不可分的。从此，动力学就成为一门建立在实验、观察和数学分析之上的严密科学，从而奠定现代力学的基础。

17世纪荷兰科学家惠更斯通过对摆的观察，得到了地球重力加速度，建立了摆的运动方程。惠更斯又在研究锥摆时确立了离心力的概念；此外，他还提出了转动惯量的概念。

牛顿定律发表100年后，法国数学家拉格朗日建立了能应用于完整系统的拉格朗日方程。这组方程式不同于牛顿第二定律的力和加速度的形式，而是用广义坐标为自变量通过拉格朗日函数来表示的。拉格朗日体系对某些类型问题(例如小振荡理论和刚体动力学)的研究比牛顿定律更为方便。

刚体的概念是由欧拉引入的。18世纪瑞士学者欧拉把牛顿第二定律推广到刚体，他应用三个欧拉角来表示刚体绕定点的角位移，又定义转动惯量，并导得了刚体定点转动的运动微分方程。这样就完整地建立了描述具有六个自由度的刚体普遍运动方程。对于刚体来说，内力所做的功之和为零。因此，刚体动力学就成为研究一般固体运动的近似理论。

1755年欧拉又建立了理想流体的动力学方程；1758年伯努利得到关于沿流线的能量积分(称为伯努利方程)；1822年纳维得到了不可压缩性流体的动力学方程；1855年许贡纽研究了连续介质中的激波。这样动力学就渗透到各种形态物质的领域中去了。例如，在弹性力学中，由于研究碰撞、振动、弹性波传播等问题的需要而建立了弹性动力学，它可以应用于研究地震波的传动。

19世纪英国数学家汉密尔顿用变分原理推导出汉密尔顿正则方程，此方程是以广义坐标和广义动量为变量，用汉密尔顿函数来表示的一阶方程组，其形式是对称的。用正则方程描述运动所形成的体系，称为汉密尔顿体系或汉密尔顿动力学，它是经典统计力学的基础，又是量子力学借鉴的范例。汉密尔顿体系适用于摄动理论，例如天体力学的摄动问题，并对理解复杂力学系统运动的一般性质起重要作用。

拉格朗日动力学和汉密尔顿动力学所依据的力学原理与牛顿的力学原理，在经典力学的范畴内是等价的，但它们研究的途径或方法则不相同。直接运用牛顿方程的力学体系有时称为矢量力学；拉格朗日和汉密尔顿的动力学则称为分析力学。

动力学的基本内容

动力学的基本内容包括质点动力学、质点系动力学、刚体动力学、达朗贝尔原理等。以动力学为基础而发展出来的应用学科有天体力学、振动理论、运动稳定性理论，陀螺力学、外弹道学、变质量力学，以及正在发展中的多刚体系统动力学等。

质点动力学有两类基本问题：一是已知质点的运动，求作用于质点上的力；二是已知作用于质点上的力，求质点的运动。求解第一类问题时只要对质点的运动方程取二阶导数，得到质点的加速度，代入牛顿第二定律，即可求得力；求解第二类问题时需要求解质点运动微分方程或求积分。

动力学普遍定理是质点系动力学的基本定理，它包括动量定理、动量矩定理、动能定理以及由这三个基本定理推导出来的其他一些定理。动量、动量矩和动能是描述质点、质点系和刚体运动的基本物理量。作用于力学模型上的力或力矩，与这些物理量之间的关系构成了动力学普遍定理。

刚体的特点是其质点之间距离的不变性。欧拉动力学方程是刚体动力学的基本方程，刚体定点转动动力学则是动力学中的经典理论。陀螺力学的形成说明刚体动力学在工程技术中的应用具有重要意义。多刚体系统动力学是20世纪60年代以来，由于新技术发展而形成的新分支，其研究方法与经典理论的研究方法有所不同。

达朗贝尔原理是研究非自由质点系动力学的一个普遍而有效的方法。这种方法是在牛顿运动定律的基础上引入惯性力的概念，从而用静力学中研究平衡问题的方法来研究动力学中不平衡的问题，所以又称为动静法。

动力学的应用

对动力学的研究使人们掌握了物体的运动规律，并能够为人类进行更好的服务。例如，牛顿发现了万有引力定律，解释了开普勒定律，为近代星际航行，发射飞行器考察月球、火星、金星等等开辟了道路。

自20世纪初相对论问世以后，牛顿力学的时空概念和其他一些力学量的基本概念有了重大改变。实验结果也说明：当物体速度接近于光速时，经典动力学就完全不适用了。但是，在工程等实际问题中，所接触到的宏观物体的运动速度都远小于光速，用牛顿力学进行研究不但足够精确，而且远比相对论计算简单。因此，经典动力学仍是解决实际工程问题的基础。

在目前所研究的力学系统中，需要考虑的因素逐渐增多，例如，变质量、非整、非线性、非保守还加上反馈控制、随机因素等，使运动微分方程越来越复杂，可正确求解的问题越来越少，许多动力学问题都需要用数值计算法近似地求解，微型、高速、大容量的电子计算机的应用，解决了计算复杂的困难。

目前动力学系统的研究领域还在不断扩大，例如增加热和电等成为系统动力学；增加生命系统的活动成为生物动力学等，这都使得动力学在深度和广度两个方面有了进一步的发展。