基础定义

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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。

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。

“第一性原理”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性质，这样的理论很接近于反映宇宙本质的原理，就称为第一性原理了。

广义的第一原理包括两大类，以Hartree-Fock自洽场计算为基础的ab initio从头算，和密度泛函理论（DFT）计算。也有人主张，ab initio专指从头算，而第一性原理和所谓量子化学计算特指密度泛函理论计算。

第一性原理是从头计算，不需要任何参数，只需要一些基本的物理常量，就可以得到体系基态的基本性质的原理。

演变历程

通常人类对事物的认知有两种逻辑形式，第一种叫作归纳法，是对感性经验的归纳，第二种叫作演绎法，演绎法是对理性思维的演绎。例如，马蒂亚斯·雅各布·施莱登观察了部分植物细胞，发现它们都具有细胞核，于是得出“所有的植物细胞都具有细胞核”的结论，这就运用了归纳法（属于不完全归纳法）。而格雷戈尔·孟德尔通过豌豆杂交实验，提出了假说，从假说出发进行推理，得到了孟德尔第一定律（分离定律）和孟德尔第二定律（自由组合定律），并利用测交实验进行验证，就利用了演绎法（假说演绎法）。演绎法是基于理性进行推论的最主要的逻辑形式——从事实或假说出发进行推理，得到结论。第一性原理就是演绎法的体现。

公元前4世纪，亚里士多德在哲学著作《形而上学》中提出了第一性原理——每个系统中存在一个最基本的命题，它不能被违背或删除。也就是说，每个领域或每个系统中都存在一个本质上正确，无需证明的最底层的真理。以欧几里得几何为例。五条公设和五条公理是欧几里得几何的第一性原理，是欧几里得几何的基石。之后所有的定理和推论都是在其基础之上通过逻辑推理得出的。与之相对的便是“经验参数”，通过大量实例得到的结论。例如化学上的“相似相溶”原理。

经历两千多年的发展，第一性原理已经有了更广泛的含义。19世纪，马克思主义哲学诞生，其中的“透过现象看本质”与第一性原理有相似之处。“本质”可以简单地理解为第一性原理。但该原理相比马克思主义哲学，有比较重的系统学思维。20世纪中后期，随着量子力学、电子信息的发展，计算材料学诞生，第一性原理的应用范围拓宽，在密度泛函理论有着重要作用。在21世纪，第一性原理由于埃隆·马斯克的推崇而被大众所了解，其适用范围得到了进一步的拓宽——思考和行动时，从最基本的原理和常识展开推理。又或是将假设倒至源头，去除噪音，以寻求洞察本质。此外，由于第一性原理重视归纳，可以提升思维质量、优化决策，对刑法学研究具有重要意义；在教育学上，它也有着一定的应用。

如今的第一性原理，已经不只是哲学概念，在物理、数学、化学、商学、法学等领域都有着广泛应用。

具体体现

物理领域

在物理学上，第一性原理的涵义更加丰富，广义上指的是一切基于量子力学基本原理的计算。从开始计算，不需要任何参数，只需要基本的物理常量，就可以得到体系基态的基本性质的原理。

在解决有关原子的问题，利用第一性原理方法，只需要知道构成该体系的元素的原子序数，然后基于薛定谔方程来求解体系的电子运动，得到系统的波函数以及本征值，继而得到系统的物理性质。

商业领域