“分析化學”——“考質求數(shù)之學”

　　“分析化學”較早的中文名稱即是“考質求數(shù)之學”。

　　徐壽(1818-1884)在譯述《化學考質》(定性分析)與《化學求數(shù)》(定量分析)時寫到，“考質求數(shù)之學，乃格物之大端，而為化學之極致也”。

　　“化學求數(shù)”在化學發(fā)展歷史上起著至關重要的作用。

　　對于任何化學物質，以最簡單的化學元素為例，歷史上化學家首先關心、要“求”的“數(shù)”當推其原子量。周期表的構建是化學數(shù)據(jù)累集到一定程度對其進行分析挖掘的成果。

　　我國分析化學奠基人梁樹權先生用化學法測定的鐵原子量(55.850)為國家原子量委員會長年沿用，是中國分析化學家的一項重要貢獻。

　　化學計量學——解決“數(shù)據(jù)海嘯”問題的重要手段

　　20世紀中后期分析化學的進步，尤其是現(xiàn)代儀器分析的發(fā)展及其大量取代化學分析，分析化學面臨“數(shù)據(jù)爆炸”，這是信息時代來臨的標志，它對分析化學產生了深刻的影響。隨著計算機的普及使用，化學與分析化學信息化的產物——化學計量學興起并快速發(fā)展，是化學與分析化學家面臨“數(shù)據(jù)爆炸”解決問題的重要手段。

　　原子量的測定和元素周期律的發(fā)現(xiàn)就是一個突出的例子�；瘜W家早期“求”的“數(shù)”基本上是標量，或稱零階張量。這就存在一個問題：我們實際上被局限在低維空間內考察客觀世界。在一維空間，當我們試圖區(qū)分不同樣本時，例如牛奶與羊奶，僅測量一種變量(組分，例如蛋白質)往往無法達到目的，即一維空間存在一定的局限性。而從一維空間轉向二維空間、二維空間再轉向三維空間時，在三維空間，每個點代表了三個變量(組分，例如蛋白質與另外兩種化學組分)，當我們試圖區(qū)分牛奶與羊奶時，情況又有所改善，因為這時我們利用的是測量三種組分來達到目的。

　　分析化學家對從低維空間向高維空間過渡會產生什么變化，經歷了一個認識過程。一維空間轉向二維乃至三維空間將提高我們辨別對象的能力。從三維空間再轉向更高維空間情況如何?我們的肉眼適應的是二維(最多三維)空間，我們希望測量多組分來辨別對象，又希望在低維(最好是二維)空間進行觀察。

　　為解決此問題，在化學數(shù)據(jù)處理中引入了“因子分析”的方法，“因子分析”是化學計量學早期發(fā)展的一個亮點，代表了化學計量學經典思路�！耙蜃臃治觥币噪p線性數(shù)據(jù)陣的主成份分解(雙線性分解)為基礎的基于潛變量的建模方法，奠定了多元校正與化學模式識別的基礎。而伴隨高階數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)的三線性分解等新型算法及其二階優(yōu)勢的發(fā)現(xiàn)，進而為解決更復雜的現(xiàn)代分析課題提供了新的手段。

　　分析化學為生命科學服務并與之融合

　　Euroanalysis多次提出與生命相關的motto，如“The impact of analytical chemistry on the Quality of life”等。為生命科學服務并與之融合是分析化學發(fā)展的一個重要趨勢。

　　生命科學的特征之一是其研究對象包括人類自身是極其復雜的體系，這種對象的研究帶來十分龐大的數(shù)據(jù)量，用“數(shù)據(jù)爆炸”似乎還不能加以表達，化學計量學家用了“數(shù)據(jù)海嘯”這樣的名詞來形容。

　　蛋白質組研究中，常采用“鳥槍法”，即先將蛋白質化合物降解為肽段的混合物，利用質譜進行分析，繪出肽段在蛋白質上的位置譜圖，以確定混合物中的蛋白質成分。

　　化學計量學的思路是將從混合物獲得的混合信號以數(shù)學方法分離，只要找出與混合物中各單一組份對應的信號，就等同于所尋求的質譜分析前徹底的物理化學分離，而數(shù)學分離比徹底的物理化學分離容易實現(xiàn)，成本低，是真正意義的“綠色”分離方法。這可能顯著簡化“鳥槍法”蛋白質組研究。

　　分析化學要借力學科交叉、雜交、融合

　　發(fā)展分析化學，特別是加強分析化學基礎研究，要借力學科交叉、雜交、融合。運用數(shù)學表述是構建學科基礎理論的基本手段，這方面要多向物理學、物理化學等學科學習。

　　另外，我們還要思考的一個問題就是“跟風成為時尚，模仿成為職業(yè)”。我們在做科研的時候創(chuàng)新的程度有多大?我們在基礎研究中友沒有跟風這類問題?

　　“未及前賢更勿疑，遞相祖述復先誰?別裁偽體親風雅，轉益多師是汝師”(杜甫)。

　　“遞相祖述”是指模仿因襲成風，恰恰”是“未及前賢”的原因�！皠e裁偽體”，強調創(chuàng)造；“轉益多師”講的是繼承。“轉益多師是汝師”，即無所不師而無定師。要兼取眾長，要有所繼承、借鑒。要善于從不同的角度向別的學科包括人文社會學科，西方與東方一切先進的東西學習，在吸取的同時進行自己的創(chuàng)造。