[转载] 怎样入门计算化学？

beyond

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问: 即将赴美读博，打算学计算化学，之前研究背景是电化学，对计算化学一窍不通。在这里向前辈们请教，如何入门计算化学，应该买哪些书看？拜谢了！

作者：蘭一
链接：https://www.zhihu.com/question/39588464/answer/82098958
来源：知乎
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泻药。
原则上先做劝退。
计算毁一生，量化穷三代。
劝退一人，胜发nature。
如果还有兴趣那么剩下的坑等下填……
计算化学是一门永远要不停学习的科目。
量子力学，统计力学是最基本的科目
根据你研究的尺度不同，大致有用量子力学（Ab-initio or DFT）去算的，也有用力场(Force field)去算的。
从研究方向上分，有算化学反应的，有算性质的。计算化学反应的有算有机反应的，有solid state的表面反应的。
学习计算化学最好先从简单的计算化学软件学起，首先比较简单容易入门，要求理论知识不太多。
如果计算非周期性体系：Gaussian, Orca, ADF 都是新手比较好入门的软件，其中Gaussian和ADF是比较User Friendly的
计算周期性体系，尤其是固体：VASP, quantum espresso, SIESTA 都是比较优秀的软件
学习软件有很多种方式，网上有大量的实例训练，遇到不会的多读说明书。
随着你学习的深入，你会发现，软件看起来不难啊，但是基础知识是越来越不够了啊。总不能让DFT (B3LYP, PBE)这些无脑泛函坑一辈子吧，不能一味着调泛函，增大Basis set吧。这个时候你就需要重新学习两方面的知识： 1. 计算化学    2. 量子力学
计算化学有十分多比较不错的教材 https://www.quora.com/What-are-the-best-computational-chemistry-textbooks
光学习计算化学还是不够的，里面很多物理的知识不懂啊，这时候你该学习量子力学了，搞清楚你所需要的hamiltonian是怎么来的，干什么用的，怎么分析。至于量子力学的数目，中文的我推荐：曾谨言的，英文的Coen的略难，太过于物理，但是很详细，其他书目自己想想办法，很多推荐量子力学的。
当学会了这两门课程，你开始慢慢有了些心得。但是你发现你做计算实验的速度真是慢的不得了啊，每次都要手动修改数据。这时候你需要着手开始学习脚本编程，例如Bash，Python这些语言。
会写脚本了，你原来一下午弄完的东西，现在不到一个小时就搞完了，该干什么呢？
你又觉得，光做模拟还不行，得做方法。这时候你开始学习FORTRAN或者C，当然Python还是很有用。你开始搞不清楚矩阵怎么运作，你又要恶补线性代数。当你搞定了线性代数，又发现算法上搞不懂啊，很多方法没办法实现。
你又要开始学习numerical methods这些东西（numerical recipes 有很多书籍），然后你开始沉醉于各种算法的精妙之中，认真钻研不同算法的优劣。这时候你发现只是算法精妙不好使啊，并行计算也十分重要的，你开始学习MPI的相关只是，切换与C, FORTRAN, Python各个语言之中。当别人问起你哪个语言最好用的时候，你头头是道的讲了出来。
偶然间，你发现程序猿工资好高啊，当你投出了几个薪水诱人的position的时候，人家看你用FORTRAN写程序，笑掉了大牙，你开始学习了JAVA，C++等等economic language，然后你发现，不是科班出身真是不好使啊。
你quit了chemistry，重新申请了CS的项目，学完后，你获得了无数的高薪offer，然后直呼，计算毁一生，量化穷三代。
这是你想起来某天知乎上那位劝退你的网友，默默留下了感激的泪水。

steven

所以楼主打算quit了么{

wangyj

这个问题，应该好好看看这个博文。
谈谈学量子化学如何正确地入门http://sobereva.com/355

ABetaCarw

去年对计算化学有神秘憧憬，然后看到了这个帖子，虽然早已经接触了计算化学公社 但还是被这个帖子成功劝退。
今年又不死心再回来看看 然后我记得卢老师讲关于量化入门的帖子update上线了，然后我就初级班---->基础班  这么过来了。无法客观评价，只能说我觉得现在的自己挺开心的。
PS
百度搜索 计算化学+入门      量子化学+入门    都搜不到卢老师的入门指导
谷歌搜索 计算化学+入门      量子化学+入门    都搜得到卢老师的入门指导

sobereva

那篇文章后一半纯属瞎捣乱，新人、外行人别看，省得被这作者误导。看什么曾谨言之类的书，经典的Levine量化书前一半全都是量子力学，写得深入浅出不去看却去看那些物理专业的书。
写那篇文章的人一看就不是那种能踏实搞研究、对科研有真正兴趣和热情的人，没什么高尚觉悟，只想着高薪，和本论坛的学风完全相违背。
仔细阅读前面提到的《谈谈学量子化学如何正确地入门》是入门正途。
很多东西原本没有想象的难，而之所以难学，很大程度上都是没有很好的学习资源（文中说什么“网上有大量的实例训练，遇到不会的多读说明书”这种说辞对于初学者并不适合，网上乱看一堆一知半解的人写的坑爹、以讹传讹的东西越学越糊涂，而且没有基础知识哪看得懂说明书）。我写的大量博文以及北京科音办的培训致力于摧毁这些门槛，把复杂的问题搞简单，抽象的问题说明白，make computational chemistry simple.

2019-May-16补充：“ADF 都是新手比较好入门的软件”这种说法很容易令初学者误入歧途。ADF是我最瞧不起的程序之一，严重非主流，双杂化泛函这种非常常用的较高精度的计算级别都不支持，常用的杂化泛函下很多常用功能都不支持，卖得还贼贵。在我来看初学者要是从ADF入门，就没救了。Gaussian结合免费的量化程序ORCA和波函数分析程序Multiwfn，基本上各个方面都能彻底吊打ADF，不仅好用得多，买程序上花得钱还少得多，发文章还明显容易得多得多。ADF用户数也只有Gaussian的零头，用ADF遇到问题网上问别人通常都没人理。

airyang

知乎很多抖（并不）机灵的，手动白眼

beyond

steven 发表于 2017-9-13 07:11
所以楼主打算quit了么{

没有呢，只是觉得有些说的，比较符合我现在的情况，正在恶补各种知识，越学越觉得有更多的东西需要学！

beyond

sobereva 发表于 2017-9-13 11:31
那篇文章后一半纯属瞎捣乱，新人、外行人别看，省得被这作者误导。看什么曾谨言之类的书，经典的Levine量化 ...

谢谢SOB指正！ 我转发这个文章，并不是后悔进入了计算化学这个领域，相反，现在还蛮享受这个学习的过程的，虽然比较慢！ 只是觉得作者后半部分半调侃地写的状态与我现在的状况有些相近，觉得有意思，就转发了。

如果觉得不合适，或者会误导一些人，SOB请删贴哈

小妮子

我学习到迷糊阶段，还在努力前行，希望有一天会柳暗花明！

beyond

小妮子 发表于 2017-10-29 12:50
我学习到迷糊阶段，还在努力前行，希望有一天会柳暗花明！

努力就会！

1376530603@qq

我想知道楼主现在学的怎样了啊，怎么学习的，我也是零基础的人

孟不获

说起来惭愧，大一的时候加入了实验室，跟着老师，感觉自己有点电脑基础就选了计算方向。开门学的就是ADF，且不是正版（后来才知道），什么泛函什么全都不懂，（还没学过量子力学），老师有关计算方面的文章都是以前她的师兄弟留给她的，理论方面的东西一塌糊涂。只能自己照着文献上有的参数设计计算，捣鼓捣鼓一年半，蛮强写了一篇稍微看的顺眼的文章，改稿改了半学期，最后准备投的时候说，没版权只能先放着，然后就没有消息了。现在又找了一个新方向给我做，涉及实验的，心里感觉舒服多了，起码不会有所谓的版权问题了

biogon

孟不获 发表于 2019-5-16 16:21
说起来惭愧，大一的时候加入了实验室，跟着老师，感觉自己有点电脑基础就选了计算方向。开门学的就是ADF， ...

adf这破玩意还要把免费的东西捆进去卖

hdmd

孟不获 发表于 2019-5-16 16:21
说起来惭愧，大一的时候加入了实验室，跟着老师，感觉自己有点电脑基础就选了计算方向。开门学的就是ADF， ...

建议用orca重新算一遍，一样可以发

luchg2007

楼主现在学的怎样了？