Monikomponenttijärjestelmien

Monikomponenttijärjestelmien eli monen komponentin järjestelmien tarkastelu on keskeinen osa tilastollista fysiikkaa ja statistista mekaniikkaa. Se käsittelee järjestelmiä, jotka koostuvat suuresta määrästä vuorovaikuttavia partikkeleita, kuten atomeja, molekyylejä tai elektroneja. Tällaisia järjestelmiä löytyy luonnosta laajasti, aina yksinkertaisista kaasuista monimutkaisiin biologisiin systeemeihin. Monikomponenttijärjestelmien käyttäytymisen ymmärtäminen vaatii usein tilastollisten menetelmien käyttöä, sillä yksittäisten partikkelien liikeratojen seuraaminen on mahdotonta. Sen sijaan tarkastellaan järjestelmän makroskooppisia ominaisuuksia, kuten lämpötilaa, painetta ja entropiaa. Tärkeä käsite on tasapainotila, jossa järjestelmän makroskooppiset ominaisuudet eivät muutu ajan myötä. Myös tasapainosta poikkeavien tilojen tutkiminen on merkittävää, sillä monet mielenkiintoiset ilmiöt, kuten virtaustilat tai faasimuutokset, tapahtuvat juuri näissä tiloissa. Simulointimenetelmät, kuten Monte Carlo -simulaatiot ja molekyylidynamiikka, ovat nykyään välttämättömiä työkaluja monimutkaisten monikomponenttijärjestelmien tutkimisessa, sillä ne mahdollistavat todellisten tai idealisoitujen järjestelmien käyttäytymisen mallintamisen laskennallisesti.