Ab initio (z latiny - "od počátku") - ospravedlnění jakéhokoli jevu z přírodních zákonů přírody bez použití dalších empirických předpokladů nebo speciálních modelů.
Ab initio v literatuře - číst, vyprávět od samého začátku; na rozdíl od in medias res (což znamená „uprostřed“, začít vyprávět příběh od určitého mezibodu).
Ab initio ve fyzice je řešení problému od prvních základních principů bez uchylování se k dalším empirickým předpokladům . Obvykle se předpokládá přímé řešení rovnic kvantové mechaniky . Navzdory názvu se často objevují určité domněnky a zjednodušení. Taková zjednodušení umožňují vypočítat systémy s velkým počtem atomů nebo atomy s velkým počtem elektronů. Příkladem takového zjednodušení je využití potenciálů PAW.
Termín ab initio pochází z kvantové fyziky a poprvé jej použili Robert Parr a David Craig při studiu excitovaných stavů molekuly benzenu .
Termín vlastně pojmenovává jednu z oblastí moderní teoretické fyziky pevných látek . Znamená soubor fyzikálních aproximací, výpočetních a optimalizačních postupů používaných k výpočtu elektronických a fononových spekter za účelem nalezení termodynamických a kinetických charakteristik materiálu, jako je koeficient tepelné roztažnosti , elektrická vodivost a další. Například pro výpočet energie sublimace na atom se používá rozdíl mezi energiemi atomu v krystalickém stavu a izolovaného atomu umístěného ve velké buňce (která je podobná volnému atomu). Za první z hlavních úspěchů v tomto směru lze považovat koncept samokonzistentního pole a Hartreeovy rovnice a jejich přímé upřesnění, Hartree-Fockovy rovnice . Tyto rovnice jsou s různými variacemi základem výpočetních metod v kvantové chemii .
V poslední době se ve fyzice pevných látek stále více rozšiřují metody ab initio výpočtů založené na použití metody hustotního funkcionálu .
Výhodou výpočtů prvních principů je přesný popis atomové interakce s přihlédnutím ke kvantovým efektům. Nevýhodou je nemožnost vypočítat mikroskopické soustavy s dostatečně velkým počtem částic, například atomů (téměř zřídka více než 100) v rozumném čase.
Pokud seřadíme moderní metody modelování používané ve fyzice tak, aby se zvětšila velikost modelovaných systémů a doba simulace, pak bude obrázek následující:
Podobně v odstavcích 1 - 5 narůstá počet zjednodušení a přiblížení, což může ovlivnit správnost výsledku.
Při výpočtu charakteristik titanu dávají ABINIT a VASP podobné hodnoty.