第一性原理和第二性原理
第一性原理是一种基于自然哲学的理论，由普朗克·马克斯·爱因斯坦提出，它表明物理定律和规律都可以用紧凑而整洁的计算机语言来表达。它说，所有涉及物理系统的假设，无论多么复杂，都可以归结为一些简单的几何变量和函数，并可用数学语言表达出来，从而能够用计算机计算出物理系统的运动规律、性质和行为。
第二性原理也是一种基于自然哲学的理论，最早由卢梭提出，它指出，物理现象可以通过基于概率的方法来表达和描述。它后来被爱因斯坦更正，根据它，物理定律和规律是由数学表达式定义的，但这些表达式不一定是完全确定的，有时也需要使用概率才能精确描述系统的性质和行为。因此，第二性原理突出了随机的物理量的存在，它认为系统的物理现象可通过基于概率的方法来表达和描述。
第一性原理计算的原理和应用随着计算机技术的不断发展和物理化学科学的深入研究，人们 发现可以使用计算机模拟复杂的现象和过程，这就是第一性原理 计算。本文将介绍第一性原理计算的原理和应用。 一、第一性原理计算的原理 所谓第一性原理计算，是指基于量子力学的原理和公式推导出 固体、液体和气体内部物理化学现象的计算方法。其中最基本的 公式是薛定谔方程式： HΨ = EΨ 其中H是系统的哈密顿算符，Ψ是波函数，E是系统状态的能量。这个方程可用来计算电子运动的态函数和能量。 但这个方程式无法直接解出来，因为它涉及到太多的变量。因此，研究者们发明了一种数值算法，称为密度泛函理论（DFT）。 密度泛函理论中的密度泛函表述的是体系中全部粒子的费米分 布函数，它是电子密度的函数。通过求解密度泛函，就可以推算 出化学反应、材料表面的反应、气态中的自由基反应等等。 二、第一性原理计算的应用
第一性原理计算是基于量子力学的计算方法，也可以称为第一原理分析计算。它可以帮助我们理解物理和化学的基本原理，对于材料和化学的设计也有很大帮助。 1、材料设计 组成纳米和宏观物质的原子是复杂的物理系统，它们的内部结构和外部特性带有很多未知因素。第一性原理计算可以让我们更好地理解原子和分子之间的物理作用原理，通过模拟构建物质结构，预测材料的性质，帮助科学家们设计新的材料。 2、化学反应 在化学反应中，基本的机理是原子之间的结构、强度和电性互相作用并且相互作用引入新的物质。为了利用化学反应进行新的合成，我们需要在原子和分子层面上理解化学反应机理。第一性原理计算可以揭示反应的原则，为我们提供了在计算机上模拟和预测化学反应的能力。 3、超导研究 超导指的是电流在特定材料中不受电阻的限制传导。探索超导的机制和原理，以及发现可以用此技术制造的材料，可以为能源和电子技术领域带来重大发展机会。第一性原理计算是超导研究中必不可少的工具，可以预测和评估新材料的超导行为。 三、结论
1什么是第一性原理？ 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，称为第一性原理。广义的第一原理包括两大类，以Hartree-Fock自洽场计算为基础的从头算和密度泛函理论（DFT）计算。 从定义可以看出第一性原理涉及到量子力学、薛定谔方程、Hartree-Fock自洽场、密度泛函理论等许多对我来说很陌生的物理化学定义。因此我通过向师兄请教和上网查资料一点点的了解并学习这些知识。 2第一性原理的作用 以密度泛函理论(DFT)为基础以及在此基础上发展起来的简单而具有一定精度的局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)的第一性原理电子结构计算方法,与传统的解析方法一样,不但能够给出描述体系微观电子特性的物理量如波函数、态密度、费米面、电子间互作用势等,以及在此基础上所得到的体现体系宏观物理特性的参量如结合能、电离能、比热、电导、光电子谱、穆斯堡尔谱等等,而且它还可以帮助人们预言许多新的物理现象和物理规律。密度泛函计算的一些
结果能够与实验直接进行比较,一些应用程序的发展乃至商业软件的发布,导致了基于密度泛函理论的第一原理计算方法的广泛应用。 密度泛函理论(DFT)为第一性原理中的一类，在物理系、化学、材料科学以及其他工程领域中，密度泛函理论（DFT）及其计算已经快速发展成为材料建模模拟的一种“标准工具”。 密度泛函理论可以计算预测固体的晶体结构、晶格参数、能带结构、态密度（DOS）、光学性能、磁性能以及原子集合的总能等等。 3第一性原理怎么用？ 目前我所学到的利用第一性原理的软件为Material Studio、V ASP软件。其中Materials Studio（简称MS）是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型，并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。 模块简介 Materials Studio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面，允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。目前，Materials Studio软件包括如下功能模块： Materials Visualizer: 提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio的其他产品。是Materials Studio产品系列的核心模块。 Discover: Materials Studio的分子力学计算引擎。使用多种分子力学和动力学方法，以仔细推导的力场作为基础，可准确地计算出最低能量构型、分子体系的结构和动力学轨迹等。
1什么是第一性原理 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解的算法，称为第一性原理。广义的第一原理包括两大类，以Hartree-Fock 自洽场计算为基础的从头算和（DFT ）计算。 从定义可以看出第一性原理涉及到量子力学、、Hartree-Fock 自洽场、等许多对我来说很陌生的物理化学定义。因此我通过向师兄请教和上网查资料一点点的了解并学习这些知识。 2第一性原理的作用 以密度泛函理论(DFT)为基础以及在此基础上发展起来的简单而具有一定精度的局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)的第一性原理电子结构计算方法,与传统的解析方法一样,不但能够给出描述体系微观电子特性的物理量如波函数、态密度、费米面、电子间互作用势等,以及在此基础上所得到的体现体系宏观物理特性的参量如结合能、电离能、比热、电导、光电子谱、穆斯堡尔谱等等 ,而且它还可以帮助人们预言许多新的
物理现象和物理规律。密度泛函计算的一些结果能够与实验直接进行比较,一些应用程序的发展乃至商业软件的发布,导致了基于密度泛函理论的第一原理计算方法的广泛应用。 密度泛函理论(DFT)为第一性原理中的一类，在物理系、化学、材料科学以及其他工程领域中，密度泛函理论（DFT）及其计算已经快速发展成为材料建模模拟的一种“标准工具”。 密度泛函理论可以计算预测固体的晶体结构、晶格参数、能带结构、态密度（DOS）、光学性能、磁性能以及原子集合的总能等等。 3第一性原理怎么用 目前我所学到的利用第一性原理的软件为Material Studio、VASP软件。其中Materials Studio（简称MS）是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型，并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。 模块简介 Materials Studio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面，允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。目前，Materials Studio软件包括如下功能模块： Materials Visualizer: 提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio的其他产品。是Materials Studio产品系列的核心模块。 Discover:
第一性原理计算的基本原理 引言 第一性原理计算是一种基于量子力学和原子核运动的计算方法，被广泛应用于 材料科学、化学、物理学等领域。它通过解决薛定谔方程来预测和解释物质的性质和行为，具有高度的准确性和预测能力。本文将介绍第一性原理计算的基本原理和关键概念，并探讨其在不同领域中的应用。 基本原理 第一性原理计算的基本原理可以概括为以下几个方面： 多体问题和薛定谔方程 物质的性质和行为可以通过原子和分子的相互作用来描述，其中相互作用的力 可以用薛定谔方程表示。薛定谔方程是一个描述量子体系演化的微分方程，它包含了物体的波函数和哈密顿算符。通过求解薛定谔方程，可以得到物质的能量、电子结构、几何结构等信息。 哈密顿算符和能量表达 哈密顿算符是薛定谔方程中的一个核心概念，它描述了体系的总能量。在第一 性原理计算中，哈密顿算符可分解为动能和势能的和。动能项与电子的运动有关，势能项则与几何结构、原子核的相互作用以及外界的影响有关。 波函数和电子结构 波函数是薛定谔方程的解，它描述了电子在不同位置和状态下的概率分布。通 过求解薛定谔方程，可以得到材料的电子结构，包括能级、能带和费米能级等信息。电子结构是理解和预测材料性质的关键，例如导电性、磁性等。 密度泛函理论 密度泛函理论是第一性原理计算中一种重要的方法。它基于电子密度的概念， 将电子-电子相互作用表示为电子密度的函数。通过密度泛函理论，可以大大简化 计算复杂度，并对大分子系统和固体材料提供可靠的计算结果。 应用领域 第一性原理计算在许多领域有着广泛的应用，下面列举几个典型的应用领域：
材料科学 第一性原理计算在材料科学中被广泛应用于材料的设计、合成和性能预测。它可以通过计算材料的能带结构、晶格常数和缺陷形成能量等参数，来评估材料的导电性、光学特性、力学性质等。这对于开发新型材料和改善现有材料的性能非常重要。 化学 第一性原理计算在化学领域中也有着重要的应用。它可以帮助研究化学反应的机理、分子间相互作用和化学键的强度等。通过计算化学反应的活化能、反应路径和平衡常数等参数，可以预测反应速率和选择性，为设计新型催化剂和理解复杂化学现象提供支持。 凝聚态物理 第一性原理计算在凝聚态物理中具有重要的应用。它可以研究晶体的结构、磁性、电子输运和光学性质等。通过计算材料的能带结构、声子谱和磁性对比度等参数，可以预测材料的相变温度、磁共振频率和介电常数等。这对于理解材料的宏观性质和开发新型电子器件具有重要意义。 总结 第一性原理计算是一种基于量子力学原理的计算方法，通过解决薛定谔方程来预测和解释物质的性质和行为。它的基本原理包括多体问题和薛定谔方程、哈密顿算符和能量表达、波函数和电子结构，以及密度泛函理论。第一性原理计算在材料科学、化学和凝聚态物理等领域有着广泛的应用，并为这些领域的研究和发展提供了重要的支持。
物理第一性原理 以物理第一性原理为标题，写一篇3000字的中文文章 近代物理学发展至今，已经形成了一套完整的理论体系，其中有一类理论尤为重要，人们将它称作“物理第一性原理”，它是物理学的基础理论，物理规律的最基本表达形式。概括的说，物理第一性原理是研究物理规律的根本方法。 物理第一性原理是指以物体本身的特性为基础，提出各种客观实物的运动规律和变化规律，从而推导出各种物理规律。物理第一性原理是将物理规律归纳为一个基本的、客观可测的理论体系，它提出了基础理论与实验结果的关系，形成了一个基本的理论体系，它的内容可以包括宏观力学、微观力学、电磁学、热学及量子力学等几大主题。 物理第一性原理揭示了物理世界的本质，因为它是以物理客观实物的特性为基础推导出关系，而不是以定义和实验推断出来，它所归纳的物理规律更能体现物理规律的本质，它可以把复杂的物理过程归纳到简单的规律中，从而推导出物理规律。物理第一性原理至今仍然是客观观察和理解物理规律的根本方法，它的理论体系已经在实践中得到了证实，为物理科学的发展提供了基础。 物理第一性原理是物理学的基础理论，从上世纪以来，物理第一性原理理论体系，已经被广泛地应用在物理科学的实践中。比如说，由于量子力学的推广，人们可以用它来描述物质的性质和变化，它是研究原子和分子结构、性质及相互作用的基础理论。此外，物理第一性原理还被应用在热力学、电磁学和天文学领域，它推导出了许多物
理现象的定量关系，为物理学的发展起到了重要的作用。 物理第一性原理是研究物理规律的基本方法，它提出了客观实物的本质关系，形成了一个完整的理论体系，提供了物理科学实践的基础。物理第一性原理的理论体系至今仍然是客观观察和理解物理规律的根本方法，它推导出了物理规律，为物理科学的发展提供了支撑，在物理科学领域有着不可磨灭的地位。 由此可以看出，物理第一性原理是构成现代物理学理论体系的基石，不仅可以揭示物理客观实物的本质，而且还可以把复杂的物理规律归纳到简单的规律中，它是不可或缺的理论体系，它的理论体系为物理科学的学习和实践提供了基础。
学习心得——“第一性原理” 近期，我深入学习了“第一性原理”的概念和应用。第一性原理是一 种基础的思维工具，帮助我思考问题、解决难题，并且深化了我对世界的 理解。在这篇学习心得中，我将分享我对第一性原理的理解和体会。 首先，第一性原理是什么？第一性原理，也称为基本原理或根本原理，指的是不需要依赖他人经验、不做任何假设的最基本、最根本的原理或事实。它是从最基本的事实推导出的，不依赖于其他任何事物。例如，牛顿 的第一性原理是质量和力的关系，F = ma。无论多么复杂的物理问题，都 可以通过这个基本原理来推导和解决。 其次，第一性原理还可以帮助我打破传统的思维定势。在面对问题时，我们可能会受到传统观念和固有思维的束缚，难以进行创新和突破。然而，通过运用第一性原理的思维方式，我可以摆脱既定的限制，从全新的角度 审视问题。这样的思考方式有助于我发现问题的新解决方案，甚至颠覆过 去的惯性思维。 第三，第一性原理也教会了我如何做出更准确的判断和决策。在现实 生活中，我们经常会遇到各种各样的情况和问题，需要做出决策。然而， 由于信息不完全或不确定性因素的存在，我们常常无法做出准确的判断。 通过采用第一性原理的思维方式，我学会了追根溯源，寻找事物、问题的 根本原理。这样可以帮助我理清事物的逻辑和关系，从而作出更准确、更 可靠的判断和决策。 此外，我还发现在应用第一性原理时，需要有良好的逻辑和分析能力。由于第一性原理是从最基本的事实推导出的，因此在应用时，我需要深入 思考，并运用逻辑和分析能力进行推导和分析。这需要我具备系统思维和
批判性思维的能力，能够从不同的角度分析问题，找到其中的逻辑关系， 并提出合理的结论。 总结起来，第一性原理是一种宝贵的思维工具，对个人的学习和思考 都能够产生积极的影响。通过运用第一性原理，我不仅能够更深入地了解 问题的本质和原理，还能够打破传统思维定势，做出更准确的判断和决策。然而，虽然第一性原理能够提供理论支持和思考方法，但在具体应用中， 还需要我自己的努力和实践。只有通过不断的学习和思考，才能够熟练运 用第一性原理，丰富自己的思维和判断能力。 通过这段时间的学习，我深感第一性原理的重要性，相信它将继续对 我的学习和思考产生积极的影响。我将继续加强对第一性原理的理解和应用，并运用它来解决问题和做出决策。相信通过持续的学习和实践，我将 进一步提升自己的思维能力，拥有更为全面和准确的认知水平。
第一性原理 第一性原理是指在自然科学和工程技术中，用于解决问题和设计新材料、新技 术的一种基本方法。它是指通过对系统的基本物理和化学规律进行分析，从而获得系统的基本特性和行为规律。第一性原理方法的核心是建立系统的基本物理和化学规律的数学模型，通过计算机模拟和数值计算，来预测系统的性质和行为。 第一性原理方法的应用范围非常广泛，涉及材料科学、物理学、化学、生物学、环境科学、地球科学等多个领域。在材料科学中，第一性原理方法可以用于预测新材料的性能和稳定性，设计新型材料；在物理学和化学领域，可以用于研究分子和凝聚态系统的性质和行为；在生物学领域，可以用于模拟生物分子的结构和功能，设计新药物；在环境科学和地球科学领域，可以用于研究大气、海洋、地球内部等复杂系统的性质和行为。 第一性原理方法的优势在于它能够从基本原理出发，不依赖于实验数据，可以 对系统的性质和行为进行准确的预测。同时，第一性原理方法还可以帮助科学家和工程师理解系统的基本规律，指导实验设计和工程应用。因此，第一性原理方法在科学研究和工程技术中具有重要的意义。 然而，第一性原理方法也存在一些挑战和限制。首先，由于计算资源和算法的 限制，目前只能对相对简单的系统进行第一性原理计算，对于复杂的系统，往往需要进行近似处理。其次，第一性原理计算的结果往往需要与实验数据进行对比验证，因此需要有丰富的实验数据作为支撑。此外，第一性原理方法的计算成本较高，需要大量的计算资源和时间。 总的来说，第一性原理方法是一种非常重要的科学方法，它可以帮助科学家和 工程师理解系统的基本规律，预测系统的性质和行为，指导新材料和新技术的设计与开发。随着计算机技术的不断发展和计算资源的不断增加，第一性原理方法将会发挥越来越重要的作用，推动科学研究和工程技术的发展。
物理学第一性原理 物理学第一性原理是指物理学在科学认识的实践中的基本原理，也称为基本定律或基本法则。它是物理学研究的核心要素。它概括了物理学规律，体现了物理学实践对客观物质世界精确描述和解释的能力。 第一性原理最具挑战性的特点是，它描述和解释客观物质世界的宏观层面的实质性规律，而不仅仅是实验测量结果的可观性规律。它们通常形成了一个完整的理论结构，能够很好地描述物理现象，从而把物理学的观点置于实际的实验现象之上。 例如，热力学的第一性原理热力学第二定律，以及力学的第一性原理牛顿定律是第一性原理中最重要的定律。热力学第二定律指出，在无定转移的热力学过程中，系统总的熵值不变，也就是说，热力学系统的热能总量不变。牛顿定律则指出，受到力的物体会受到力的作用，力的大小取决于物体的质量和加速度。 物理学第一性原理不仅仅是科学家们试图弄清楚自然界现象的 指导方针，而且也是物理工程师用来制定设计发动机、控制机器人等高科技产品的最基础的原理。因此，研究和理解第一性原理对于掌握物理学，以及发展新技术和服务客户都至关重要。 物理学第一性原理也是在推断研究中至关重要的要素，它可以帮助我们在复杂的实际问题中深入地探求真理，从而更好地解释实际现象。如果我们知道物理学的第一性原理是怎么回事，我们就能够利用这些原理来解释物理学的实验结果，从而建立出一个完整的物理模型。
另外，物理学第一性原理也可以帮助我们阐释特定的现象，以及它们背后暗藏的特殊性质。它们能够帮助我们理解客观物质世界的内在机制，也使我们能够更有效地沟通物理知识。 总之，物理学第一性原理是物理学解释实验结果和调和理论模型的基础。它可以用来推断现象和机制，也可以帮助我们利用科学知识更有效地沟通科学思想。它的研究和理解是现今物理学家的最基础的任务。
第一性原理 根据原子核和电子相互作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，习惯上称为第一性原理。 第一性原理通常是跟计算联系在一起的，是指在进行计算的时候除了告诉程序你所使用的原子和他们的位置外，没有其它的实验的，经验的或者半经验的参量，且具有很好的移植性。作为评价事物的依据，第一性原理和经验参数是两个极端。第一性原理是某些硬性规定或推演得出的结论，而经验参数则是通过大量实例得出的规律性的数据，这些数据可以来自第一性原理（称为理论统计数据），也可以来自实验（称为实验统计数据）。 但是就某个特定的问题，第一性原理和经验参数没有明显的界限，必须特别界定。如果某些原理或数据来源于第一性原理，但推演过程中加入了一些假设（这些假设当然是很有说服力的），那么这些原理或数据就称为“半经验的”。 第一性原理，英文First Principle，是一个计算物理或计算化学专业名词，广义的第一性原理计算指的是一切基于量子力学原理的计算。 我们知道物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成。量子力学计算就是根据原子核和电子的相
互作用原理去计算分子结构和分子能量（或离子），然后就能计算物质的各种性质。 从头算（ab initio）是狭义的第一性原理计算，它是指不使用经验参数，只用电子质量，光速，质子中子质量等少数实验数据去做量子计算。但是这个计算很慢，所以就加入一些经验参数，可以大大加快计算速度，当然也会不可避免的牺牲计算结果精度。 那为什么使用“第一性原理”这个字眼呢？据说这是，来源于“第一推动力”这个宗教词汇。第一推动力是牛顿创立的，因为牛顿第一定律说明了物质在不受外力的作用下保持静止或匀速直线运动。如果宇宙诞生之初万事万物应该是静止的，后来却都在运动，是怎么动起来的呢？牛顿选择相信这是由于上帝推了一把。现代科学认为宇宙起源于大爆炸，那么大爆炸也是有原因的吧。所有这些说不清的东西，都归结为宇宙“第一推动力”问题，它可能由某种原理决定，这个原理可以称为“第一原理”。爱因斯坦晚年致力于“大统一场理论”研究，也是希望找到统概一切物理定律的“第一原理”，可惜，这是当时科学水平所不能及的。也远没有答案。 但是为什么称量子力学计算为第一性原理计算？大概 是因为这种计算能够从根本上计算出来分子结构和物质的
第一性原理 你好，欢迎进入专栏：《让你受益一生的30个思维》，我是倪云华。 看问题要看到最本质最根本的部分，否则就容易错失机会，浪费时间。这一理念就是第一性原理思维。 第一性原理又称“第一原理”，其实英文更好理解，叫First Principle。其实是古希腊哲学家亚里士多德提出的一个哲学术语，他认为每个系统中存在一个最基本的命题，它不能被违背或删除。 怎么理解这个概念呢？ 在一个正式的逻辑系统中，即一组彼此一致的命题，很可能某些陈述可以相互推导出来。例如，在三段论中，“所有人都是凡人，苏格拉底是一个人，所以苏格拉底是凡人”，最后一个主张可以从前两个推断出来。 而第一个原则是不能从任何其他原则推导出的原则。 第一性原理是决定事物的最本质的的不变法则。 举一个第一性原理的例子，比如，我们中学学的欧几里得的几何学是一个非常庞大的体系。但最初只是从五条公理推导出来的。这五条公理是 1.任意两个点可以通过一条直线连接； 2.任意线段能无限延伸成一条直线； 3.给定任意线段，可以以其一个端点作为圆心，该线段作为半径作一个圆； 4.所有直角都全等； 5.若两条直线都与第三条直线相交，并且在同一边的内角之和小于两个直角，则这两条直线在这一边必定相交。
我们几何学的所有体系都是基于这五条法则推导出来的，这就是几何学的第一性原理。 这个名词被炒的很火主要得益于“钢铁侠”埃隆·马斯克（特斯拉汽车CEO）。马斯克几个为人们所熟知的公司包括： 1.特斯拉，目前全球最炙手可热的电动车公司； 2.SpaceX，在载人航天领域有划时代的壮举； 3.太阳城，能源公司，去年被特斯拉收购。 对于他的成功，他在采访中提到自己特别推崇“第一原理”思考法，他说： “通过第一性原理，我把事情升华到最根本的真理，然后从最核心处开始推理……” “我们运用第一性原理，而不是用比较思维去思考问题。我们在生活中总是倾向于比较，对别人已经做过或者正在做的事情我们也都去做，这样发展的结果只能产生细小的迭代发展。 第一性原理的思想方式是用物理学的角度看待世界，也就是说一层层拨开事物表象，看到里面的本质，再从本质一层层往上走。” 这就是他眼中的“第一性原理思维模型”——回溯事物的本质，重新思考怎么做。 在国内，混沌大学的李善友教授对于第一性原理也是推崇备至，认为这是企业跨越非连续性的不二法则。
物理学第一性原理 物理学是一门探索宇宙规律的科学，而物理学第一性原理更是不可分割的基础和支柱。第一性原理可以理解为，理解物理和宇宙规律的基础上，以认识和把握它们为主要目标，将最小化或简化到表达所有宇宙力学作用和运动规律的最小几种假设，并以此进行探索与分析。 第一性原则的研究，始于古希腊哲学家亚里士多德在其《物理》中的探讨，它以“自然会朝着自身最大利益而努力”为基础，以希腊哲学家朱拉祖第的“天道自觉”为灵感，探索宇宙自然规律。古代更是以此肩负起探索宇宙规律的重任，比如阿基米德、欧几里得、爱贝可克等哲学家和数学家，都曾使用第一性原理的观点探索宇宙现象。 现代物理学第一性原理的提出，是法国物理学家和数学家莱布尼茨的功劳。1687年，他把“物理的全部内容缩影到三种力的假设之上”，提出了三个“原则”，即质点力学的三大假设：一力学。质点力学将古典物理学进行了重大突破，开启了现代物理学研究历史，它以简单的数学公式和假设，可以正确地推导出千古流传的宇宙规律，其发现拓展了宇宙及宇宙中运动物体的认识，引发物理学家去探索宇宙更深层次的结构。 今天，第一性原理在无数物理过程中仍然起着重要的作用，比如生物、化学、高能物理、电磁学等等，它们都与第一性原理有着密切的联系。例如，现代电磁学的理论和实践，都严重依赖第一性原理的原理，比如引力的影响力、电磁波的影响力，以及更复杂的原子粒子运动、分子结构、核结构等等，都离不开第一性原理。
另外，第一性原理也被应用于量子力学，可以揭示宇宙中隐藏的奥秘。例如，通过量子力学，科学家们可以用第一性原理解释量子纠缠、薛定谔方程、准瞬态等重要的量子现象。这些具有开创性的发现，推动了量子物理学的发展，也改变了我们对宇宙规律的理解。 总结而言，物理学第一性原理是最基本、最根本的理论，是影响宇宙规律的最重要的理论，它不仅影响古典物理学的发展，也颠覆了对宇宙规律的思维模式，促使科学家去探索自然界更深层次的结构。当今，它在无数物理过程中继续发挥着重要作用，并不失其发现以来的重要地位。
常见的第一性原理 第一性原理是一种基本原则和思维方式，指的是将问题分解为最基本、最不可分解的元素或事实，并从头开始构建知识和理解的过程。它是科学和哲学思维的基础，也是推理和创新的关键。 常见的第一性原理包括： 1. 存在性原理：存在即是真实的。这个原理认为，只有当一个事物被证明存在时，才能被认为是真实的。这个原理是科学方法的基础，通过实验证明事物的存在与否。 2. 因果性原理：任何事件都有一个原因。这个原理认为，任何事件的发生都是有原因的，存在着因果关系。理解事物之间的因果关系有助于我们解释和预测事物的发展和演变。 3. 统一性原理：自然界存在的事物和现象都遵循普遍的规律。这个原理认为，尽管世界上的事物各不相同，但它们都受到共同的、普遍的规律支配。通过发现和理解这些规律，我们可以更好地认识世界。 4. 总量守恒性原理：在封闭系统中，能量、质量和动量等总量是守恒的。这个原理认为，一个封闭系统的总量不会发生改变，只会在不同的形式之间转化。这个原理适用于各种科学领域，从物理学到化学和生物学。
5. 合成性原理：复杂的事物可以通过组合简单的事物来构建。这个原理认为，复杂的事物可以由更基本、更简单的元素组合而成。通过分解事物并了解其基本组成部分，我们可以更好地理解和控制事物。 6. 不可割性原理：事物的最基本元素是不可分割的。这个原理认为，存在一些最基本的元素，它们无法再分解为更小的部分。了解和研究这些基本元素将有助于我们更好地理解事物的本质。 7. 可信性原理：信念只有在有足够的证据支持时才是可信的。这个原理认为，我们应该以有根据、可重复的实验证据为基础来形成信念，并持续追求更多的证据和验证。 8. 归纳性原理：通过观察和实验推断出普遍规律。这个原理认为，通过观察和实验来收集数据，并基于这些数据推断出普遍规律。归纳性原理是科学研究和发现的基本方法之一。 9. 分离性原理：把问题分解为更简单的部分来解决。这个原理认为，将一个复杂的问题分解为更小、更简单的部分，可以使问题更容易理解和解决。 10. 实用性原理：理论的实用性是评估其价值的关键。这个原理认为，理论或观点的价值应该通过其实际应用和效果来评估。理论必须能够带来实际效益才能被
量子力学第一性原理概述 量子力学第一性原理：仅需五个物理基本常数——电子质量、电子电量、普郎克常数、光速和玻耳兹曼常数，通过求薛定谔方程得到材料的电子结构，而不依赖于任何经验常数即可以预测微观体系的状态和性质，预测材料的组分、结构、性能之间的关系，进一步设计具有特定性能的新材料。 作为评价事物的依据，第一性原理和经验参数是两个极端。第一性原理是某些硬性规定或推演得出的结论，而经验参数则是通过大量实例得出的规律性的数据，这些数据可以来自第一性原理(称为理论统计数据)，也可以来自实验(称为实验统计数据)。如果某些原理或数据来源于第一性原理，但推演过程中加入了一些假设(这些假设当然是很有说服力的)，那么这些原理或数据就称为“半经验的”。 量子化学的第一性原理是指多电子体系的Schr?dinger方程，但是光有这个方程是无法解决任何问题的，量子力学能够准确的解决的问题很少很少，绝大多数都是有各种各样的近似，为此计算量子力学提出一个称为“从头计算”的原理作为第一性原理，除了Schr?dinger 方程外还允许使用下列参数和原理： (1) 物理常数，包括光速c、Planck常数h、电子电量e、电子质量me以及原子的各种同位素的质量，尽管这些常数也是通过实验获得的。(在国际单位值中，光速是定义值，Planck 常数是测量值，在原子单位制中则相反。) (2) 各种数学和物理的近似，最基本的近似是“非相对论近似”(Schr?dinger方程本来就是非相对论的原理)、“绝热近似”(由于原子核质量比电子大得多，而把原子核当成静止的点处理)和“轨道近似”(用一个独立函数来描述一个独立电子的运动)。 量子化学的从头计算方法就是在各种近似上作的研究。如果只考虑一个电子，而把其他电子对它的作用近似的处理成某种形式的势场，这样就可以把多电子问题简化成单电子问题，这种近似称为单电子近似，也称为平均场近似，例如最基本的从头计算方法哈特里－富克