系统方法的应用

主要是指40年代以后兴起的横断学科所提供的系统、信息和控制论的方法。其特点是把化学研究的对象作为一个系统来考察，以整体、动态和信息的传输及处理的观点来研究系统的整体与部分、系统与环境之间相互制约的规律，并以最佳方案解决所提出的课题。在50年代后对于DNA结构的揭示，遗传信息从 DNA→RNA→蛋白质流动的中心法则的发现和三联体遗传密码的破译等，都“非常生动地说明了信息论方法的作用。”①系统方法的应用，对于化学方法的影响决不亚于量子力学方法对化学方法的影响。这一点将随着时间的推移越来越被人们认识到。信息方法向化学的渗透和运用，要求化学工作者把物质化学运动变化的过程看作是一个信息传递和转换的过程，并用一定的方式把收集到的信息加以研究和处理，从而找出规律性的东西。在这里，信息是指标志客观物质系统存在和运动的基本属性。任何化学物质和化学过程都会发送信息，并以此标志它们的存在。如指示剂的变色，催化剂对化学反应速度的改变，化学过程所伴随发生的光、热、电、气味、颜色、状态等的变化等。可见，我们可以通过接收这些信息来判定化学运动的变化。可以这样认为：信息是化学工作者研究和控制化学物质及其变化过程的手段；不掌握信息，就无法认识、变革和控制物质及其变化过程。
     目前，在计算化学、分子设计、反应控制、化工工程等领域，信息方法的运用已经变得日益重要，以至不可缺少。控制论方法向化学的渗透和运用，要求化学工作者十分重视化学研究对象的整体性，力求从整体上去掌握物质化学运动内部之间的联系规律；从整体的关系与逻辑合理性来判断或估计局部的关系和结构。该方法是把一个复杂化学反应体系看作为一个复杂结构的“黑箱”，然后通过施加影响，从整体到局部、从局部到整体，二者互相反馈调整，从而较快地认识这个体系。例如，多相催化反应机理很复杂，然而我们并不能等待机理搞清后才去确定优良催化剂的结构及其制备。此时若用控制论方法指导，实际上只要列出各种可能机理的可能性空间，并借用筛选催化剂的经验及有关信息，也就可以判断、估计出概率较大的机理是什么；反过来再用此估计的机理来设计催化剂。如此经过几次反馈，就会使偏差缩小而较快达到目的。整个化学方法的发展过程表明，随着化学的发展，原有的化学方法将不断得到补充和完善，并与不断涌现出的新的化学方法结合在一起，相互配合，以不断改善化学研究的可能途径，获得最佳效果。