1樓：Legend
模擬盒子通常要和週期性邊界條件（PBC）聯用，維持系統的粒子數守恆; 在一定大小的盒子中，也方便實現不同系綜需要的等體，等壓的條件；模擬盒子也為容納構型提供空間。
之前的幾位答主提到了PBC。PBC的使用帶來的artificial問題（最常見的就是finite size effect），需要具體問題具體分析。比如（1）研究介面的親疏水性，如果盒子的尺度比平衡態液滴在介面的橫向尺度大4-5個nm（最好能大2倍的cutoff），可以認為主盒子內和映象內液滴之間的相互作用已經不構成影響。
這樣之後，審稿人通常不會對結果有任何質疑。但是要（2）研究溶液中的相變，就要注意和盒子尺度的依賴關係：如典型的相變，nucleation, 相變時的臨界漲落和關聯長度對於較小的體系和PBC可能會變得不能忽略；再如水的liquid-liquid transition中，需要確認是一階相變而不是finite size effect, 就要做finite size scaling, 即不同盒子尺度/粒子數下自由能壘和N的關係圖。
特別是一些新的相變，你不做審稿人也會讓你做，不過是很耗時的。簡單的系統可以通過選擇較大的盒子尺寸（不過計算開銷會隨著尺度的增大迅速增加）來最大程度減小PBC帶來的artificial, 複雜的問題就得查閱文獻了。
2樓：ted1472
真實情況下的分子運動相對於分子而言是在乙個接近於無限大的相裡。試想如果在電腦裡完全真實地模擬某一試管內蛋白如何運動其所需的算力將會多麼驚人。
最好的方式就是放在乙個PBC的模擬盒子裡，設定大小適中的盒子，其演算所需的時間將可以接受同時滿足模擬分子在無邊界條件下的運動的條件，從而接近現實情況。
盒子太大會浪費算力。盒子太小，裡面的大分子會頭尾自我影響，這樣就大大偏離了現實情況。所以才總結起來就盒子是對算力的妥協，而大部分情況下這種妥協造成的誤差是很小的。
舉個例子，有些時候做蛋白模擬的會用非正立方體盒子從而進一步減少所模擬的分子總量。從而在更短的時間內拿到模擬的結果。
3樓：steven
在MD中應用了週期邊界條件（PBC）的box是會影響到最終計算結果的！所以非常重要！
1.先舉個最為直觀的例子：
在這個圖中只畫出了1個x-y方向的週期重複，Lx，Ly和Lz是box的三個邊長，r是跨越盒子的兩個原子之間的距離，此時右邊綠色原子的x座標等於左邊綠色原子的x座標+Lx。
接著執行MD解牛頓方程，此時分子受力運動以達到結構優化態，即能量最低態。注意這時候box就要分為2種模式了！即固定模式和運動模式，沒錯，盒子也需要運動，如果在固定模式下，盒子的邊長不變，是允許分子溢位盒子的，假如左邊的紅色原子跑到了右邊的盒子裡，那麼同時就有另乙個紅色原子從左邊進入，維持了盒子內原子的密度始終保持不變。
但計算出的能量就是最低能量嗎？答案是NO，因為我們在計算r的時候，要用G2的座標減去R1的座標開方，而xG2=xG1+LX，可見Lx在這裡參與到了我們的MD程序中！Lx就彷彿乙個無形的力硬生生把r給拉扯了一下，這就是盒子對我們結果的影響，在某些文獻中，也可以把這種影響抽象等效於是施加在盒子上的壓力。
如果是在運動模式下呢？我們允許盒子自由運動，Lx，Ly和Lz的大小可變，那麼最終的優化結構可能就是這樣的：
盒子的大小縮小了，顯而易見r也變小了，最終的勢能E會更低。
2.進一步，不僅是盒子的邊長會影響結構優化，複雜一些，盒子邊長間的角度也會影響E，這種情況下盒子就不再是乙個標準的長方體結構了，而是某些面變成了平行四邊形，由於三維情況下過於複雜，下面舉乙個2D石墨烯的例子：
此為二維結構，不再考慮z方向，N個原子的（x，y）座標加盒子的Lx，Ly， ，總共2N+3個自由度。
它的勢能函式：
此處方便起見簡化勢能函式為：
只有乙個ri為分子間距離，d是常數，然後計算碳分子間受力：
當我們計算盒子邊界上的原子的受力的時候，有如下計算：
因為此時的C-C鍵跨越的了盒子邊界，要進行特別處理，以便得出x，y方向的差：
0.5*Lx)}\\ \\ \end " eeimg="1"/>
最後將處理過的dx和dy帶入計算r：
因為我們還改變了盒子的角度 ，那麼 也會參與到r的計算中：此時的dx也發生了變化：
至此我們發現了Lx，Ly和都參與到了MD中，它們通過影響r而影響受力F，從而影響了最終的能量E！
具體如何讓盒子動起來呢？我們需要將額外的三個自由度也放到我們的MD演算法中，作為乙個「虛擬」原子，這樣盒子也可以弛豫，所得到的最終能量才是最低穩定態。
3.LAMMPS中的盒子弛豫命令：
我一般都是自己寫MD程式和設計演算法，有很多同學會直接用LAMMPS這些開源軟體，我也是正在學習中，據我所知，LAMMPS中也有盒子的兩種模式的切換方法，即固定模式，和盒子運動模式：
以下內容引用自LAMMPS官網：
fix ID group-ID box/relax keyword value ...
ID, group-ID are documented in fix command
box/relax = style name of this fix command
EXAMPLES：
fix 1 all box/relax iso 0.0 vmax 0.001
fix 2 water box/relax aniso 0.0 dilate partial
fix 2 ice box/relax tri 0.0 couple xy nreset 100
它這裡也是可以做到將盒子的每個邊，還有角度都進行改變的，並且這種改變時不互相干涉的。
4樓：
加box是為了用週期性邊界條件（periodic boundary condition）來算bulk性質，如果不加盒子就是算的氣態團簇。
分子動力學模擬是化學嗎？
首先化學並不只是包含化學反應才叫化學，有機化學在講有機反應，介面化學呢？膠體化學呢？等等。你看看物理化學裡面有多少內容是講反應的呢？而同樣地，分子動力學模擬也是乙個很大的東西，做化學反應有關的模擬只是很小的一部分，而且也不是分子動力學最擅長的。捕捉過渡態，研究反應機理是量化擅長的。分子動力學模擬更多...
獨立的分子動力學模擬的trajectory怎麼樣合理的取其平均的資料？
最近剛剛理解了初始速度的含義 指定初始的速度時會有乙個引數叫seed 這個seed是乙個自己指定的正整數，下一次重跑的時候用這個seed，這樣模擬就是可重複的 不過這個問題下大多數的術語還看不懂啊嗚嗚 G Jessie 我接著JimKarrey的答案補充幾點 1.在模擬達到平衡的前提下，進行簡單的算...
有哪些值得推薦的分子動力學模擬入門書籍？
EoMD Elements of Molecular Dynamics,技術大全。看了能寫出code。本來是配合DL POLY的，但是單拿出來也十分有用。另外有一本Jurg Hutter的從頭算分子動力學和另一本材料模擬的書 19年更新 我同事Mark Tuckerman寫的Statistical ...