MSD（Mean Square Displacement，均方位移）是统计力学中衡量粒子随机运动空间范围的指标，定义为粒子位移平方的系综平均值，用于表征原子或分子的扩散行为，其数值与扩散系数直接相关。该概念源于爱因斯坦对布朗运动的研究，提出位移平方平均值与时间呈线性关系（公式⟨r2⟩=6Dt），区分了固态受限振动与液态线性扩散的特征差异。

Mean Squared Displacement,即均方位移。其定义如下：

其中是对组内所有原子平均。

如果只计算一个原子，MSD公式可以简化为：

这是一个基本事实，否则它们不会具有流体的性质。举个很显然的例子：把一滴墨水滴入一杯清水中，过一会儿，墨水的颜色会均匀地分布开来。明显地，墨水分子分散到了整杯水中。这个过程就叫做扩散，它很自然地发生在平衡态的流体中。

稠密流体中单一分子的运动并非沿着一个简单的路径。在它的移动过程中，它不断和其它分子发生碰撞并被推离原本的方向。如果进一步仔细观察它的路径，就会发现，这非常近似于数学上随机漫步(random walk)。这种路径由爱因斯坦在对布朗运动的研究中进行了著名的分析，他发现：做随机漫步的粒子的移动距离的平方的平均数与时间成正比。这个关系式可以表示为：

其中，是位移平方的平均，t是时间，D和C是常数。D是其中最重要的参数，又叫做扩散系数(diffusion coefficient)。

当体系是固态时，即体系的温度处于熔点以下，均方位移存在上限值；当体系处于液态时，均方位移与时间呈线性关系，而且其斜率与与原子扩散系数存在下列关系：

在立方晶格中，原子扩散在6个方向上等价，因此系数为1/6，但在其他晶系中，各晶向原子排列不同，对称性不同，不能用这个系数。

在分子动力学中的典型结果如图《典型流体MSD曲线》所示：

图线斜率就是扩散系数D的六倍(三维空间布朗运动下，仅限于立方晶系)。