Ab initio ( latinból - "a kezdetektől") - bármely jelenség igazolása a természet természetes törvényei alapján további empirikus feltételezések vagy speciális modellek bevonása nélkül.
Ab initio az irodalomban - olvasni, mesélni a kezdetektől fogva; szemben az in medias res-sel (ami azt jelenti, hogy "középen", egy bizonyos köztes ponttól kezdeni elmesélni a történetet).
A fizikában az ab initio egy probléma megoldása az első alapelvekből, anélkül, hogy további empirikus feltevésekhez folyamodna . Általában a kvantummechanika egyenletek közvetlen megoldására utalnak . A név ellenére gyakran előfordul néhány feltételezés és egyszerűsítés. Az ilyen egyszerűsítések lehetővé teszik a nagyszámú atomot tartalmazó rendszerek vagy a nagyszámú elektront tartalmazó atomok kiszámítását. Ilyen egyszerűsítésre példa a PAW potenciálok használata.
Az ab initio kifejezés a kvantumfizikából származik, és először Robert Parr és David Craig használta a benzolmolekula gerjesztett állapotainak tanulmányozásakor .
A kifejezés tulajdonképpen a modern elméleti szilárdtestfizika egyik területét nevezi meg . Fizikai közelítések, számítási és optimalizálási eljárások halmaza, amelyeket az elektronikus és fononspektrumok kiszámításához használnak egy anyag termodinamikai és kinetikai jellemzőinek, például a hőtágulási együtthatónak , az elektromos vezetőképességnek és egyebeknek a megtalálása érdekében . Például az atomonkénti szublimációs energia kiszámításához egy kristályos állapotú atom és egy nagy cellában elhelyezett izolált atom (amely hasonló a szabad atomhoz) energiái közötti különbséget használják. Az ebben az irányban elért jelentősebb eredmények közül az elsőnek az önkonzisztens mező fogalma és a Hartree - egyenlet és ezek közvetlen finomításai, a Hartree- Fock egyenletek tekinthetők . Ezek az egyenletek, különféle változatokkal, képezik a kvantumkémia számítási módszereinek alapját .
Az utóbbi időben a szilárdtestfizikában egyre szélesebb körben elterjedtek a sűrűségfunkcionális módszeren alapuló ab initio számítási módszerek .
Az első elvű számítások előnye az atomi kölcsönhatás pontos leírása, a kvantumhatások figyelembevételével. Hátránya, hogy nem lehet ésszerű időn belül kiszámítani a kellően nagy számú részecskét, például atomokat (majdnem ritkán több mint 100-at) tartalmazó mikroszkopikus rendszereket.
Ha a fizikában alkalmazott modern modellezési módszereket a modellezendő rendszerek méretének és a szimulációs idő növelésének sorrendjében rendezzük, akkor a kép a következő lesz:
Hasonlóképpen, az 1-5. bekezdésekben az egyszerűsítések és közelítések száma nő, ami befolyásolhatja az eredmény helyességét.
A titán jellemzőinek kiszámításakor az ABINIT és a VASP hasonló értékeket ad.