Ett fast eller flytande ämnes egenskaper är fullständigt bestämda av de ingående molekylernas eller atomernas växelverkan. Med hjälp av teoretiska samband från den statistiska mekaniken kan man beräkna ett ämnes fysikaliska egenskaper som statistiska rums- eller tidsmedelvärden. Grunden för en molekyldynamisk simulering är Newtons ekvationF=ma, där