单位制¶
Frame 里存的只有裸数字。UnitSystem 给这些数字使用的约定命名，当两种约定相遇时负责显式转换。
坐标本身无量纲，是约定赋予其意义¶
Frame 里的x/y/z、mass、charge 都是不带单位的普通数组。MolPy 既不关心你用什么长度单位，也不强制你选哪一种——真正给这些数字赋予物理意义的是你采用的约定，以及你加载的力场。用纳米写的 TIP3P 力场要求输入纳米坐标；用埃写的 OPLS 力场则要求埃坐标。混着用，结果就是静默地出错，物理上完全不对。
UnitSystem 就是干这个的：它命名一种约定，然后在不同约定之间做转换。
它本质上是预装了 MolPy/LAMMPS 预设的 pint.UnitRegistry，所以你可以直接用 pint 的量值和转换功能，基本单位都已经配好。
使用预设¶
UnitSystem 把 LAMMPS 的 units 约定做成命名好的预设，直接拿来用：
from molpy.core.unit import UnitSystem
print(UnitSystem.preset_names())
# ('real', 'metal', 'si', 'cgs', 'electron', 'micro', 'nano')
u = UnitSystem.preset("real") # LAMMPS 'real'：埃、飞秒、kcal/mol、原子质量单位、e
length = 3.0 * u.angstrom
print(length.to(u.nanometer)) # 0.3 nanometer
| 预设 | 约定（LAMMPS units） |
|---|---|
real |
埃、fs、kcal/mol、amu、e——OPLS/AMBER 的默认单位。 |
metal |
埃、ps、eV、amu、e。 |
si / cgs |
SI / CGS 基本单位。 |
electron |
原子（Hartree）单位。 |
micro / nano |
微尺度和纳米尺度预设。 |
定义自己的预设¶
注册一个自定义约定后，后续可以按名称重复使用：
UnitSystem.register_preset(
"my_units",
base_units={"length": "nm", "time": "ps", "energy": "kJ/mol", "mass": "amu"},
overwrite=False,
)
u = UnitSystem.preset("my_units")
base_units把每个物理维度映射到一个单位字符串。overwrite=False拒绝覆盖已有预设（设成True就可以替换）。
做粗粒化工作时，UnitSystem.lj(mass=..., sigma=..., epsilon=...) 能用你提供的参考 pint 量值构建一套约化（Lennard-Jones）单位制。
转换量¶
UnitSystem 就是 pint 注册表，所以完整的 pint API 全都可用——加单位、做转换、检查量纲，都没问题：
u = UnitSystem.preset("metal")
e = 2.5 * u.eV
print(e.to("J")) # 转换能量（每个粒子）
print((5 * u.angstrom).to("nm")) # 转换长度
# eV 是每个粒子；乘以阿伏伽德罗常数得到摩尔能量
print((e * u.avogadro_constant).to("kJ/mol")) # -> 241.2 kJ/mol
注意事项¶
Frame里的数字仍然不带单位。UnitSystem转换的是你构造出来的量，它不会去标记你的坐标数组。输入数据时自己确保单位与力场约定一致。- 和力场匹配。 力场用
real（埃）写的，就别给它喂纳米坐标。 register_preset(..., overwrite=False)如果名字已存在会抛异常——确定要替换就传overwrite=True。