第一原理(First Principle)
冒牌老師註:2009物理年會遇到以前管樂團吹小號的學長, 現在南部景色很美的知名國立大學物理系任助理教授, 他說現在正做第一原理, 我對這領域印象模模糊糊, 所以看了一些入門內容....
引自百度百科
第一原理通常是跟計算聯繫在一起的，是指在進行計算的時候除了告訴程式你所使用的原子和他們的位置外，沒有其他的實驗的，經驗的或者半經驗的參量，且具有很好的移植性。作為評價事物的依據，第一原理和經驗參數是兩個極端。第一原理是某些硬性規定或推演得出的結論，而經驗參數則是通過大量實例得出的 規律性的資料，這些資料可以來自第一原理(稱為理論統計資料)，也可以來自實驗(稱為實驗統計資料)。
但是就某個特定的問題，第一原理和經驗參數沒有明顯的界限，必須特別界定。如果某些原理或資料來源於第一原理，但推演過程中加入了一些假設(這些假設當然是很有說服力的)，那麼這些原理或資料就稱為“半經驗的”。
其他解釋：
第一原理，英文First Principle，是一個計算物理或計算化學專業名詞，廣義的第一原理計算指的是一切基於量子力學原理的計算。
我們知道物質由分子組成，分子由原子組成，原子由原子核和電子組成。量子力學計算就是根據原子核和電子的相互作用原理去計算分子結構和分子能量（或離子），然後就能計算物質的各種性質。
從頭算（ab initio）是狹義的第一原理計算，它是指不使用經驗參數，只用電子品質，光速，質子中子品質等少數實驗資料去做量子計算。但是這個計算很慢，所以就加入一些經驗參數，可以大大加快計算速度，當然也會不可避免的犧牲計算結果精度。
那為什麼使用“第一原理”這個字眼呢？據說這是來源於“第一推動力”這個宗教辭彙。第一推動力是牛頓創立的，因為牛頓第一定律說明了物質在不受外力的作用下保持靜止或勻速直線運動。如果宇宙誕生之初萬事萬物應該是靜止的，後來卻都在運動，是怎麼 動起來的呢？牛頓相信這是由於上帝推了一把，並且牛頓晚年致力於神學研究。現代科學認為宇宙起源於大爆炸，那麼大爆炸也是有原因的吧。所有這些說不清的東 西，都歸結為宇宙“第一推動力”問題。
科學不相信上帝，我們不清楚“第一推動力”問題只是因為我們科學知識不完善。第一推動一定由某 種原理決定。這個可以成為“第一原理”。愛因斯坦晚年致力與“大統一場理論”研究，也是希望找到統概一切物理定律的“第一原理”，可惜，這是當時科學水準 所不能及的。現在也遠沒有答案。
但是為什麼稱量子力學計算為第一原理計算？大概是因為這種計算能夠從根本上計算出來分子結構和物質的性質，這樣的理論很接近於反映宇宙本質的原理，就稱為第一原理了。
廣義的第一原理包括兩大類，以Hartree-Fork自洽場計算為基礎的ab initio從頭算，和密度泛函理論（DFT）計算。也有人主張，ab initio專指從頭算，而第一原理和所謂量子化學計算特指密度泛函理論計算。
引自成功大學
廿一世紀是尖端材料科技與生物科技的時代，於是對尖端材料與有機分子微觀結構的瞭解就顯得 愈來愈重要，這包括了其電子結構、光學性質、溫度的影響、磁的特性、機械的特性等等。二十世紀初期由於量子力學的發現，使我們有機會從微觀的角度去探討以 上的問題，人們希望尋找一個第一原理的材料計算方法。所謂「第一原理」是指在計算過程中不需要由實驗提供的參數，只要知道材料組成的元素便可直接從解其對 應的薛丁格方程，求出其所有的物性。但由於這是一個多電子的問題，處理起來非常困難，直到六十年代W. Kohn 提出局部密度泛函近似理論(LDA)才使這個沉潛多年的問題重露曙光，經過多年電腦模擬計算的驗證，LDA能對非強關性系統提供一個非常好的基態描述，而 隨著高速電腦效能的日新月異，使第一原理材料計算方法穩步成長。
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