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(举一个特别棘手的例子),不能希望仅用笔和纸来求得精确解。 在计算机模拟出现之前,权有一种预测分子性质的方法,即采 用作为物质近似表述的一种理论。由于仅有很少体系的平衡性质可 以精确计算(例如理想气体,单谐晶体,一些格子模型,如铁磁体 的Ising模型),因此这种近似是完全钶避免的。所以绝大多数真 实物质的性质是根据近似理论来预测的(例如稠密气体的范德华方 程,电解质的Debye-Hiickel理论,用玻尔兹曼方程描述稀薄气体 的输运性质)。徜若具有分子间相互作用的足够信息,这些理论将 给出有关性质的估算。遗憾的是除了最简单的分子外,对于所有的 分子间相互作用的了解十分有限,如果要通过直接与实验比较来检 验一种特定的理论的真实性,这就会出问题。如果发现理论与实际 不一致,这可能意味着理论是错误的,或分子间的相互作用的估算 不正确,或两者兼有之。 显然,如果能不依靠近似理论求得一个给定模型体系的基本上 精确的结果,这将是非常美妙的。计算机模拟允许我们真正做到这 一点。一方面,可以将模型体系性质的计算结果与实际体系的结果 相比较,如果两者不一致;则认为模型是不合适的,必须改进分子 间相互作用的估算。另÷方面,可以将某一给定模型体系的模拟与 适用同一体系的计算解析预测相比较。如果此时发现理论与模拟不 一致,则认为理论有缺陆。因此,在这种情形下计算机模拟起的作 用可视为种用来检验理论而设计的实验。这种在将理论应用子客 親世界之前面以筛选的方法称之为计算机实验。计算机模拟的这 种应用核为重要。它已导致了一些非常重要的理论修正,其中一些 可以追潮到玻尔兹曼时代。而且它也改变了人们构筑新理论的方 法。如今已很少有理论在计算机模拟检验之前就应用子客观世界。 模拟具有双重目的:它给理论家一种问题的物理感受,它也产生一 些精确的结果,用于检难所构筑的理论的质量。就其广泛用于新理 论结果的最初(通常还是最终)检验的程度面言,计算机模拟已成 为标准手段。 然面应予注意,计算机只向我们提供数字而不是解释。此外, 2
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