不同学科方法的渗透

主要表现是化学移植了许多不同学科的方法，形成了数学-化学法（如计算化学法）、物理-化学法（如量子化学法）、生物-化学法（如仿生化学法）、历史-化学法（以历史观点阐述化学体系和内容的方法）、哲学-化学法（以哲学方法探讨的化学认识论和方法论）和科学学-化学法（以科学学的观点研究化学总体规律的化学学方法）等。现代化学方法呈现出不同学科方法广泛交叉的特征。这里，首先应当强调的是物理化学方法所引起的化学方法的重大变革。关于这一点，当我们沿着现代化学家的足迹去探寻时，就会得到深刻的印象。因为它将提供给我们以丰富的例证。首先是路易斯（G·N·Lewis）和朗格缪尔（I·Langmuir）倡导“一种关于化学现象的新观点”——从电子角度来看原子概念，用量子的观点（尽管当时还是旧量子论）来处理分子光谱问题；进而运用该观点为现代化学键理论的建立奠定了基础。其中，朗格缪尔的贡献是采用玻尔的原子模型来阐明各元素原子的电子结构；路易斯的贡献则是汲取汤姆逊（J·J·Thomson）的电子概念，提出了两个原子之间结合在一起的共享电子对和共价键概念。接着，在 1927年海特勒和伦敦开创性地把量子力学处理原子结构的方法应用于解决氢分子结构问题，定量地阐释了两个中性原子形成共价键的原因，成功地开始了量子力学和化学的结合，从而把路易斯-朗格缪尔那种既重视物理学理论成果又注意化学经验的研究方法推进到一个新的阶段。
     从 30年代开始，鲍林又从量子跃迁和轨道重组引出杂化概念，并以量子力学线性变分法导出共振论，进而推动了价键理论的发展。50年代以来，福井谦一借用量子力学轨道概念替代电子密度概念提出了前沿轨道理论；伍德瓦德（R·B·Woodward）和霍夫曼（R·Hoffmann）基于对轨道对称性的分析并吸取了能量相关概念。他们都为发展分子轨道理论作出了重大贡献。到了70年代，李远哲在化学动力学研究中也十分注意吸收量子力学关于量子状态、光谱、构型的分析和计算成果。此外，斯陶丁格（H·Staudinger）等用x射线衍射法来证实关于高分子长链结构的设想；李远哲等用激光和分子束实现对反应途径和轨道对称性相关的观察。这些，表明了现代化学家对物理学实验手段的移植和运用，从而使现代化学的实验研究达到了仪器化、自动化和精密化的水平。其次，也应当看到生物-化学方法在化学发展中举足轻重的地位。当前，尽管生物学方法向化学的移植还没有达到像物理学方法向化学移植那样的深度与广度。但是，生物学方法向化学的移植仍然是十分引人注目的方向，并具有深远意义。
     例如，生物有机体的“整体”概念引入化学后，对反应体系的研究和化学工程的设计颇有启迪。又如，通过对生命运动中基础物质的研究（如蛋白质、核酸等）而得到的规律性认识，又可以进一步加深对化学运动自身（尤其是高分子物质的化学运动）的认识。再如，借助模拟法将生物体系内的结构功能的原理及机制移入化学，从而加深对化学组成、结构和性能以及化学反应中物质、能量转化规律的认识，进而丰富和发展了有关化学结构理论及化学反应原理。这一点突出地体现在模拟酶催化上，它既可以上亿倍地提高化学催化剂的效率，同时又促进了化学键理论的发展，化学模拟生物固氮就是典型的一例；此外，模拟生物膜则可以使化学实验和化工生产中的一切分离手段相形见绌；模拟光合作用机制，可以实现用化学方法进行最有效的能量贮存转化等。可见，在化学的不少领域中都留下了生物学方法渗透的痕迹，化学从生物学汲取了不少新概念和新方法。