第一性原理计算还有前途吗? 如果单从入门的难易程度来看, 似乎门槛很低, 但其实通过第一性原理计算每年还不断出现新的惊喜. 诚然, 实验手段在物理领域是不可替代的. 第一性原理计算是否有用应当相对于纯理论来评比, 因为无论理论还是计算都代替不了实验上的, 令人信服的检验. 当然实验方法本身的不足和局限性是另外一个问题.

对于凝聚态体系, 无疑第一性原理计算是非常有效的分析手段. 使用现成软件的确很容易, 但软件本身依赖于20世纪量子力学的建立, 密度泛函等有效的计算手段的发展, 交换关联泛函的改进, 甚至细化到赝势的改进. 每一步都有无数牛人的心血. 只是最后得来显得比较容易一些, 这也是物理作为基础学科和非功利性研究的优点.

但与解析或者近似求解哈密顿量的理论方法相比, 第一性原理无疑对各种体系有更好的适应性. 除了极少数的强关联体系, 稀有气体, 或者一些很难计算的稀土元素以外, 第一性原理一般都可以适用. 相对而言, 理论模型 (比如 Hubbard, Anderson 等近似模型) 难以刻画原胞内部的细节, 而只突出最关心的那部分, 比如 Hubbard 模型中的电子关联. 在这些模型中, 反映固体结构的电子动能和势能项往往只能忽略, 不能不说是一大遗憾.

第一性原理计算的成功反映了量子力学本身的成功. 狄拉克公早就雄心勃勃地以为: (通过建立量子力学) 我们已经掌握了全部的化学, 只是方程太难解. 可见, 有效的计算手段无非是真正地把量子力学的威力发挥出来, 所以计算不可能没有前途. 当量子力学刚建立起来的时候, Hartree, Slater 等一些人马上就致力于将其投入化学体系的计算. 至今, 由于计算的限制我们尚远远未能完全挖掘量子力学的潜力.

所以继续研究各种统计模型, 近似的模型始终是解决困难问题的关键工作. 但作为大多数研究材料和化学的人而言, 第一性原理计算就像数学中的微积分一样, 有可能成为必备的一种基本技能和手段. 计算的成功就是量子力学的成功. 开发更精确以及更有效的计算手段也势在必行. 由此看来, APS 引用率最高的许多文章都是关于计算方面的, 也有它的一个必然道理.