量子化学の基礎

Part I では qc-rs の動かし方を見ました。この Part では、それが実際に何を計算しているのかを説明します。 マニュアルの理論的な心臓部で、物理的な問題から、qc-rs のようなプログラムが解く方程式まで、短い教科書のように 読めるよう書かれています。計算を回すのに必要ではありませんが、結果を理解し、妥当な手法を選び、いつ数値を 信じてよいかを知るには必要です。

物語を 4 段階で組み立てます。それぞれが 1 つの章です:

1. 多電子問題と Born–Oppenheimer — 分子のシュレディンガー方程式、なぜ厳密に 解けないのか、そして最初の大きな簡略化（核を凍結する）。

2. 変分原理・LCAO・基底関数 — 解けない微分方程式を有限の行列問題に変える方法: 未知の軌道を基底で展開し、エネルギーを最小化する。

3. Hartree–Fock — 基礎となる近似:1 つの Slater 行列式、自己無撞着場の方程式、そして 何を正しく捉え何を外すか。

4. 密度汎関数理論と Kohn–Sham — 問題を電子密度で捉え直す、現代量子化学の主力。

注釈

この Part の読み方 各章は理論を数式とともに述べ、それを qc-rs であなたが行うこと（ao= 基底、ref="r"、xc="b3lyp" など）に つなげます。最初は通しで読み、あとで ユーザーガイド の用語を紐解きたく なったら、その 1 章に戻ってください。全体を通して原子単位を使います — 次章で導入します。

準備はいいですか？ 多電子問題 から始めましょう。