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由物理学、材料学和计算机技术交叉结合产生的材料模拟设计科学是目前世界上高速发展的新兴学科，在美、日、欧等各发达国家21世纪科技发展规划中都占有重要地位。众所周知，现代材料制备，材料测试，材料的结构与性能关系的分析都离不开原子理论和量子力学。但从实践经验来看，原子相互作用势仍然是其中一个经久不衰的核心的共性问题。原子相互作用势的应用已有上百年的历史，不管对气体材料，液体材料还是固体材料，都取得了许多的成功经验。势的新模型在近年来不断发展层出不穷,
这就大大推进了半导体超晶格，表面和界面，纳米管等低维材料的原子级模拟设计的新应用。但是，事实上存在着许许多多的可能导致原子相互作用势的失败。其实，人们在开始构造一个原子相互作用势的第一步就是很有问题的，因为此中含有对相互作用势函数形式的主观选择。一方面，势函数可能包括二体项，三体项，或者多体相互作用；另一方面，还存在着长程势和短程势之间以及二者混合等的选择。因此，原子相互作用势的研究一方面不断帮助人们增加了对材料的认识的确定性，另一方面又不断帮助人们揭示了对材料的认识的不确定性。这是一个“认识->清楚，创造->新的不清楚，再创造->。。。”的过程。
如果我们真的掌握了一种材料中各原子之间的精确的相互作用势，那就可用来精确计算该材料的许多方面的性质与性能；反过来，从有限的实验数据（材料性质与性能）或从有限的所谓的量子力学从头计算结果去推演（或猜测）原子间相互作用势那就很困难,
甚至于对于解是否存在，解有没有唯一性，解有没有稳定性等问题会感到很困惑。如果把前面这个教科书中都有的问题称作正问题，则后面的问题就称作是前面的问题的反问题，而且上是一个典型的反问题。一般说来,
正问题的发展早一些成熟一些,
解的存在，解的唯一性和解的稳定性等都不成问题。而在上述这个反问题中，在“无限性”中挑选的“有限性”可以不断发展，但必尽仍然有限；相对丰富多彩的“无限”来说，我们在某种条件下选择的“有限”往往是十分片面的。这种片面有时显得荒唐，有时表现有效。因此，这个反问题的提法是一直可以随着实验和理论的发展而发展和改变的，也是永远解决不完的。如果这种反问题提得不太合适或者是不合时宜，例如条件欠缺（欠定问题）或者条件过多且自相矛盾（超定问题），那就会使问题进展滞缓不得要领。如果这种反问题随着实验和理论的发展提得比较合适，它将一直推动着材料科学和技术的发展，有新的发现，新的发明。从不合适或不太合适到比较合适是要依靠积极的实践和清醒的分析的。举例来说，我们不应该奢望用原子相互作用势去解决和电子激发态有关的或与自旋有关的问题；不应该奢望用简单的二体三体原子相互作用势去解决硅表面的7×7重构问题。再例如，对稀土金属间化合物而言，简单的二体势可出乎意料地同时反映从四方，菱方，六角到单斜等各种复杂材料的结构性质；对闪锌矿结构材料如砷化镓而言，二体势有可能近似反映材料的静态结构性质如弹性模量，但不可能反映材料的动态结构性质，可是对NaCl结构材料，简单的二体势几乎可同时解决静态和动态的问题。再比方，在第一原理计算大量开展后，原子相互作用势的提取中演绎的成分就明显有所增加；而在此前，经验的试错法几乎占有主导地位。
综上所述，原子相互作用势的研究来自科学，它的命题方法和追求要顺着科学技术的多样性变化发展而发展和开拓，这将是一个无穷无尽的重要课题。而且，由于原子相互作用势的研究本质上是个反问题，它的发展和开拓就更具有多样性，创新的空间很大，加上对硬件条件要求相对不太高，这对发展中国家的科技工作者无疑是一个很好的机遇与挑战。 |
