主题：【推荐】一个人的化学日记《化学DIY》的部分篇章

（3）要考虑的几个方面

　面对一个化学反应，或者一个复杂的化学过程，或者一个物质，如果你要解释，往往很难找到头绪，因为任何一个反应本身涉及到的知识面就很广泛。我不太提倡一开始解释就从结构的角度或者十分数学的角度来解释问题，我从北大的物理化学课本上看到了这么一篇文章，关于物质在某些条件下自发有序排列的现象，比如说有某种化合物在薄膜状态下，改变外界温度，是薄膜两边瞬间形成较大的温差，会观察到薄膜上有漩涡状或蜂窝状花纹，书上的解释文字很说得通，吉布斯自由能在某种情况下，物质自身焓值变化较大会引起熵值减小，然后的解释我就不理解了，他用了吉布斯函数对温度的偏微分方程，并且就这个方程做了一个图，图中表示系统弛豫后瞬间稳态的形成，并且说偏微分方程中的无数中不定解可以代表各种物质状态，解释未免过于抽象了。自己查了一些资料，有一本书在我们院的图书馆可以借到，叫《协同学》，我认为解释的比用偏微分方程的解释更有说服力，协同学中考虑了反应发生的各种外界条件，以及熵本身的定义，用概率的方法，探讨或然性与必然性之间随条件变化的转化过程，当然也是一些数学处理，可是每一步都说得通。记得在上高中的时候，听过一个北大无机化学教授的讲课，他说：不要把化学单单看成一种数学现象，的确要有数学表达式，可是每个数学表达本身都存在一个化学过程，这个过程才是真正化学工作人员要接触的东西。用庄子的话说，就是得鱼而忘筌。如果你在化学公式的数学推导中，在推导过程中遇到一个无法用现象或者理论解释的数学表达的时候，你就要问问自己，这个公式我到底理解了吗？每一个化学方程本身都具有它本身的化学意义，在北大学习物理化学的时候，曾经有一位教授提出公式推倒得到新的参数上的关系，然后他在推倒的过程中写出每一步都在向学生说明这个表达式的化学意义何在。如此学习化学，才发现化学中的数学是如此得心应手。探讨公式背后的化学意义，对于自己去研究化学是很有帮助的。
我提出的要考虑的几个方面也是从化学意义上说的，如果你看到在试验过程中一个参数值的化学意义没有完全的表现出来，就要考虑一下自己的这个实验是否还需要补充了。
　　第一：不管是什么样的反应，我认为都要把他首先定位为一个动态的过程，动态平衡是研究静态理论的一个前提，我读到诺贝尔化学奖中有一段研究弛豫现象的论文，中间说瞬间发生的反应宏观上可以认为是静态的，可是如果把其中的条件当作动态看待，改变这个条件，整个反应就会向宏观动态过程转变，这在研究反应机理上很有用处。在观察试验的过程中，对于系统的所有参数，什么在变化，什么没有变化心中有数，了解一些宏观的反应条件，如大气压，空气湿度，室温，溶液的pH，溶液粘度，反应过程中样品的折光率变化，沸石的孔度，孔密度，油浴或水浴的传热介质的比热容……在说明反应现象的时候会很有用处。做到整个试验的每个步骤都在自己掌握之中，方能够让化学物品在你的手中服服帖帖。这是物质的动态过程。

　　第二：能量的动态过程，化学反应中的能量转换可以说是化学反应的基本，反应前输入能量是怎样的，在哪些步骤出现了不可避免的能量损失，涉及到反应物的能量是怎么工作的，比如说破络反应，有些络合物的形成是放热反应，有些络合物的形成是吸热反应，先探讨络合物形成本身的能量转化，是否存在光反应，是否存在放射化学反应，弄明白了，破络就是这个能量转化过程的逆过程，如果从体系中释放能量，比如加入介质，使络和物处于低能级的激发态，这个介质可以是催化剂，也可以直接或间接参加反应，当络合物的能量处于较低能级的时候，对于释放能量就比较容易了，比如加入还原剂，使高价金属离子变为低价金属离子，使它的晶体场配位能降低，或加入能提供p空轨道的反应物，取代d或f空轨道，降低配位能，都是在破络中的经常使用的方法。如果要引入能量才能破络，如果引入能量是一个有趣味性的问题，通常的方法是加热，可能加热本身就是宽域值的能量供给方法，很难准确的得到所想要的反应产物，使用电流，声能，紫外线，红外线等等能量的输入方式，有的时候会更高一些。在有机化学分析中，兰州大学的陈耀祖院士曾经做出核磁质谱法合成化合物的试验，通过核磁激活有机物中特定的键位，然后用质谱达到铜板上，只使局部的反应基团发生特定的反应，后来我认为如果用红外光谱进行化学合成反应可能会更有效，特定激活已知基团，使它的反应活性增强，然后进行反应，可能会形成通常的有机化学反应要经过很多步骤才能形成的化合物，众所周知，有机化学合成过程中，反应步骤越多，最后的产物产率就越少，我的这个想法一直没有机会应用，我想可能现在已经有人捷足先登了。 分析化学论坛
　　第三：对于放射化学来说，我比较感兴趣的是辐射化学，它在化学反应的同时加入了放射性键共振的思想，不过我看到的资料很少应用这个现象，放射化学的研究大多处于核物理和核化学的阶段，在我认为并不能完全是化学领域的东西。所以我提出要注意现象，在明白现象是怎么回事情之后，应当积极运用这个现象，来做别人做不到的事情。在试验中有很多现象被认为是实验失败了，或者是出现了操作误差或者系统误差，并没有深刻的探讨，在我看来这种马马虎虎的作风实际上是个化学的研究提供了更多的遗憾。原来在大学的时候做过这么一个无机试验，当然我做失败了，在分离锌和铜的时候，出现了大量的蓝色沉淀，在布氏漏斗上形成了一块很大的蓝色滤饼，质量衡算后，发现除了形成了氢氧化铜，氢氧化锌之外，还有大量的质量不知道从哪里来的。可能是水合物，助教建议去分析，当时我没有注意，就错过了一个机会，如果当时用X光分析一下，也许会从这个无定型的沉淀中得到什么有意思的结构理论，后来才知道水合物沉淀出来的现象并不多见。如果有时间，就刨根问底，看看到底是怎么回事儿，重复试验是必要的，看看自己的反应条件是怎么影响化学反应过程的。可能一个事故的后面隐藏的大量的我们未知的东西，我们就这么错过了。
　第四：对于化学反应中的数学关系是化学研究多少世纪以来人们不断的探讨的课题，质量守恒，能量守恒，物料守恒，这些最基本的数学关系，在化学反应中是肯定要探讨的。在化工设计中，要考虑的数学关系就更多了，不一一举例。面对已经有的化学数据，数学健模的方法是很有用的，可能自己就能够得出一个经验公式。我感到概率与统计确实十分有用，它能够让你在一些很没有联系的化学数据中比较容易的找到反应的真相。说到数学，就涉及到举一反三，一个反应结果出来了，根据反应物本身的化学性质，如果键能，电离势，生成焓等等，可以推导出如果其他的化学物质代替这个化学物质，能够出现什么现象，当然认为有必要就做试验验证一下，如果认为十拿九稳，这对于化学知识的积累是很有用处的。数学在化学中作为一个工具，目前已经引进了数学中的图论，群论，拓扑学，偏微分方程，数值分析，线性代数等等，用新的数学工具来考虑化学问题，可能会给你打开一片化学上的新天地。我在一本书上看到有用集合论解决化学反应的例子，整个过程十分令人振奋。面对工具就要利用它，多一个生产工具，就多一个化学战斗的武器，呵呵。做化学，已经不仅仅是平瓶罐罐了，有很多人们想象不到的东西，其实都有可能存在于一个小小的公式里面。 　　
还有其他的要考虑的方面，我还没有想到，还需大家补充。
    　我认为当这些都考虑周全了，面对纷杂的物质世界也就所向披靡了。

（5）化学中相对论的一些想法
　　看了相对论的一些简介——民国六十三年五月初台湾中华印书局出版的《什么是相对论》，感到里面涉及到了大量的计算，从普通的自然现象和迈克生等伟大的物理学家的一些精确的实验结果，最后能够推导出如此惊人的与人们的常规思想相悖的结论，继而拓展了人们认识世界的思维方式，并且给宇宙理论，原子理论等等都奠定十分坚实的理论基础。空间是相对的，时间是相对的，速度有绝对的最大值，功和质量可以互变，度量是相对，虽然在很久以前曾经想过这方面的问题，可是终没有想透彻，看了这本书才发现是我的思考方式不太对头。书中不断的提出一个例子，就是以时速240,000公里/秒行驶的火车，书中叫做爱因斯坦火车，然后就是在这个火车上发生的一些现象，火车和月台上的时钟，火车和月台的长度对比等等，有一个模型一样的东西存在来供大家研究，自然就比空想要省力气得多，并且便于计算。记得数学上有一种论证的方法叫做归纳法，先确认第一个点符合数学表达的关系，然后假定第n个点也符合是数学表达关系，进而确认第n+1个点符合数学表达关系，进而得到论证。可以不可以认为书中列举的普通的试验现象即是第一个点，爱因斯坦火车为第n个点，在火车这个体系中发生的现象就是第n+1个点呢？很明显我的这个想法就脱离了数学中原有的序列性，我是把现象这个单元当作可操作点来处理了。
　　有很多东西在化学里面就是很抽象的，最简单的就是速度，化学中的反应速度不能使用米/秒等这样的单位，但也并不是绝对，在研究液体的表面张力的时候，比如说氚的爬壁现象，毛细作用，等等涉及到物理测量的时候，还有化工中研究流量、流速的时候，还是要用得到这些单位，可是浓度/秒，则不一定能够明显的测量出来，需要通过一些仪器如分光光度计，电导仪，旋光仪等等定时间间接测量化学反应中所发生的现象的程度来确定反应速度。我们是以观察者的角度来看待试验的，相对来说如果我是正在反应的溶液呢？一边做着热运动，自己身体的某个部位随之改变，与周围的人们摩肩接踵，这或许就是社会化学的基本原理了，呵呵。进而想到如果我们是那一颗带电的微粒，以近于光速的速度旋转自转在某一个区域中震动，形成了自己的质量，进而对原子核或者其他分子上的电子产生的压力，产生的能级跃迁使自己本身的质量的改变，造成对原子核压力的不同，这里面我首先假设的是有原子核的存在，我更偏向于原子核的自传以及核内的粒子运动要比电子的运动速度大，否则就不能达到相应的质量比了，我们测量到的质子质量是静态质子质量吗？肯定是静态的吗？坐地日行八万里，绝对零度能够达到吗？这里面应当提到运动与状态熵值是不是可以分开来看，我们的参照系在地球上，在地球上的绝对零度是-273摄氏度，如果放在绝对静止的空间里，会是对少度呢？这个绝对零度是不是就该有所改变呢？就如迈克生的试验的结论光的速度是恒定的，300,000公里/秒，相对论的所有理论基础都是建立在这个实验基础上的，如果这个试验所得到的结果也是相对的，后果就不太好解释了。我们利用这个结果来衡量原子以及化学反应，首先确定一点就是物质中的所有粒子的运动都小于这个速度，与光共振只是频率的相当，而不是速度上的相当，共振本身的造成的光吸收，与物质本身除了它的运动状态外没有任何的影响。曾经看过这么一个试验，在原来的动画片《聪明的一休》里面也提及过，就是一个在表面上画了不同长度和黑线的陀螺，黑线的长度与黑线到圆心的距离成正比，旋转的时候，你会看到陀螺变幻着不同的颜色，直到陀螺停止，这就可以理解为陀螺的角频率是上面的对光吸收的不同的两种色块以一定频率进行的运动，黑线的角频率当达到相应可见光的震动频率的时候，就会对这个波长的光有所吸收，从而显出与这个波长相互补的波长的光线，由于陀螺底部阻力的影响，使陀螺的角速度渐渐变小，从而是黑线的角频率变小，吸收光的波长变大，陀螺的颜色变化即为赤橙黄绿青蓝紫，直到最后停下。这个试验我认为可以证明物质显现出来的颜色是物质运动本身的造成的，而不是物质固有的性质，除非相应的运动是物质的性质。那么黑色和白色是怎么回事儿呢？可不可认为它们所吸收的光并不是可见光范围，或者说吸收光的范围并不是点吸收而是区域吸收，黑色可能是吸收的光的范围在可见光之外，白色可能是吸收的吸收的范围的较大，覆盖了可见光的区域。这里面的区域吸收和原子光谱好像对立，不过如果认为它是在区域中并非单独的点吸收，而是几个点的吸收就可以理解了。汞灯的吸收光谱就是如此。我想正是因为我们是人，我们在用人的眼睛来观察世界，所以在面对认识世界的时候我们总是因为我们本身的生理原因而造成了局限性。设想如果我们具有鲨鱼的感觉系统，鲨鱼对地磁的感觉较人们的要灵敏得多，这也是进化的原因了，如果我们对磁的感觉很敏感，可能核磁共振要早发现很久了，也就没有80十年代的那个关于核磁共振理论的诺贝尔奖了。从相对论里面我看出的最多的就是由于我们的生理原因而造成的观察局限性。再回到绝对零度，当时的实验是这么做的，从水的温升曲线线性反推到x轴，得到了-273.5摄氏度的结论，后来由于热容公式有所修改，变成了一个向下凹的曲线，不过这个结论是否正确呢？我认为还不够正确，热力学第三定律中说到熵值为零是不可能达到的，在熵值为零的时候物质的混乱度相应为零，电子停止自转，相对论效应消失，恢复到电子原本的质量，那么就是说可能物质的质量就不存在了，会是什么样子？物体没有任何震动发生，对光不发生吸收，正好与物理中黑体效应相对，只不过一个是因为热辐射，一个是因为对光不发生吸收了，是巧合吗？

接上


还有，光能够激发一部分反应，是由于光给予物体激发态，如果在爱因斯坦的火车里面这个反应速度是不是就会有所改变呢？因为电子跃迁速度较电子本身的运动速度小，在还没有跃迁的时候，电子的质量已经达到了质子或者中子的质量了，电子的跃迁能就会很高，跃迁能高了，没有相对论效应是的特定波长作用就要打破，需要能量更高的震动频率更大的光来激发，x射线可能会给出这样的能量，也说不准，可能这种在没有相对论状态下激发原子内层电子产生的射线在此是也只能激发大原子的外层电子了。反过来说，在爱因斯坦火车上原子外围电子运动就能够发射出x射线，那么原子内层电子跃迁不是就能够发射出能量大得惊人的射线来了吗？就像波粒二相性中说到的，当射线的能量越高的时候，射线的性质越趋向于粒子性，当物质以很大的速度运动的时候，所发射出来的射线的粒子性就越强，会不会由此产生新的粒子呢？电子对撞试验在中科院已经进行了一段时间了，他们或许就是利用这种相对论效应来发现新的高能粒子吧。那么在此时会发生什么样的化学反应呢？电子的转移需要很高的能量，并且如果爱因斯坦火车的运动速度是恒定的并且比电子运动速度快的话，电子的熵值将会大大减小，先不考虑温度，温度是由于粒子热运动产生的，只考虑熵值，在一个极限点上，电子的熵值会变为零，注意因为速度是恒定的，当这个速度远大于电子的速度的时候，电子的运动速度被忽略，那么所有的电子都是向一个方向运动，此时电子的熵值就会为零，电子与原子核的相对位置就会固定不变，原子核内部的粒子运动如果也相应停止，整个质量的变化暂不考虑，于是就形成了一个中性不显电性的运动波，如果爱因斯坦火车是以光速运动的，就会发生这种现象，相对静止的化合物，分子键断裂，核内力就会崩溃，也就是说在此时存在只是一些基本粒子，已经知道衰变是不受外界条件影响的物质本身的现象，那么此时发生就是基本粒子的衰变，衰变的电磁波在火车的运动方向上不会有经向扩散，只会是纬向扩散。
不知道各位看出什么矛盾来没有，按照经典相对论的理论，随着物质的运动能量变大，物质的质量会随之变大，以致形成为无穷大，而通过电子的熵值的讨论，粒子的运动速度又会变小，也同样是经典相对论中推导出来的，粒子的质量变小，怎么会达到无穷大的质量呢？这里面我认为是电磁波压力造成的质量变大，电子定向运动形成的电磁波颗粒性显著，造成的压力变大。应当说是粒子的运动自由度变小，而不是实际速度变小了。进而可以考虑这么一种思想，光中本身就存在着各种物质，只不过由于相对论效应而让人从生理感官上觉察不出来。想到了中国古代先哲庄子的一句话：大象无形，大响无声。看来对物质的极端性质的探讨在久远以前就已经有人思考过了。
　我们通常考虑的化学问题都是在非相对论的体系中讨论的，并且我这里只提到了相对论中对光的一些探讨索引伸出来的化学效应，还有空间相对性。我认为相对论的起始思想来源是对参照系的讨论，一个运动的参照系中会有什么样的现象，我们在探讨化学反应的时候也是以室温，水的比重，海拔压力等等这些参照系来探讨物质的变化的，如果参照系改变了呢？物质的变化可能是一成不变的，可是我们观察到的现象是不是就有所改变了呢？就像刚才我所说的，我们是以一个相对静止的眼光看待相对运动爱因斯坦火车的，能够发生如此如此的现象，如果我在爱因斯坦火车里面做试验，也就是说我们与爱因斯坦火车是相对静止的，可能看到化学反应现象与我们平时看到的并没有太大的区别。如果转变一个参照系来看待我们习以为常的化学反应，我想能够看到更多的更有趣味性的现象吧。 　　
我的这篇文章也是为了拓展我们化学工作者的一些思路，可能会创造出更多的化学反应条件来，进而拓宽我们的化学领域，这些可能在研究核反应和宇宙的化学反应中会有所用处。
　我引用《什么是相对论》一书中最后一的一段话来结束吧： 　　不过，任何是光速的非瞬时性与旧的时空观念融会为一致的尝试将会是我们的处境如下述这个人的一样：他一方面小的地球是圆的，但另一方面却深信他本乡的“铅直”方向是绝对的。为了恐怕跌入虚无的太空里，他竟因此而寸步难移！

（6）设计中的CI思想
　　CI思想，在美术设计中是很常见的，就是系列性产品的设计，房间内外环境的全设计。我这里面所提到的CI，就是在设计一个化学试验中，同时设计出一系列的反应方式，反应条件，这是之一，之二是在设计试验和工程时，应当考虑周到，这个周到的程度是什么？ 分析化学论坛        ]"X+S        u&n-O
　　先说之一。如果一个化学反应并不能带来什么明显的废物以及环境污染，操作人员安全问题，如果仅仅是为了寻找到最优值，最优化的反应条件，那么用正交的方法就能够解决问题了，并且这种减少试验次数的方法在高等教育出版社的《化学信息学导论》中已经列举了很多，我这里不在多说了。如果要寻找类似于合金相图或者电价对pH的变化这样的参数时，设计一系列的试验就很有帮助了。改变一组试验条件中的一个或两个项，这里面的操作很像数学中的坐标处理，那么我们就把坐标的概念引进来。以上我们提到的改变方法只是改变了坐标系中的点的（X，Y，Z……）诸值中的一个值。好，现在我们变化一下，提到了坐标就要引入解析几何的概念。比如说我要改变两个值，（X，Y），这里面就提供了一个自由度，我把它命名为条件自由度，那么就可以使用自己已经假设出来的或者经验中有的，或者理论推导出来的公式来确定两个条件值的关系了，比如说X=aY，我改变了温度，同时改变了压力，这在等容体系中经常见到的，如果我规定了这个条件，同时改变了两个条件，就可以在一个体系中连续的测量两个值，并且能够保证这个值在一定范围内时可信的。然后，我们把这个公式变复杂一点儿，X=Y的a次方，这种条件在阿莱尼乌斯方程中遇到过，也是说得通的。那么我们在这种连续的体系中测量到的值有什么意义呢？我们平时所接触到的化学，我给一个名字，叫线性化学，就是在一个坐标系中改变单个条件后发现的化学反应规律，如果改变两个以上的条件呢？比如说，X=aY，就等于我把X=aY这条直线当作一个坐标轴，来考察反应参数随着这个坐标轴上点的变化而变化的规律了。如果把X=Y的a次方当作变量条件呢？就是那一个曲线做坐标轴来探讨化学反应了。我把这个叫做非线性化学。化学反应是一样的，只是为了研究方便，或者工程需要，用另一种眼光看问题往往能够快的掌握问题要领。这是二维的，三维，四维……的一些思想可以通过指代替换等数学方法化简为维数较小的研究参数来试验。反过来想，在化学中早已出现了利用偏微分方程确定反应参数关系的计算方法，如果认为偏微分方程比较难以理解，而想用试验的方法来确定化学反应中两个制约条件的关系，就可以认为是把一个非线性的化学坐标给拉平整了，也就是说，所得的所求的反应条件矩阵是试验结果矩阵和试验中调整条件矩阵的商。坐标之中还有坐标原点，原点相当于是所有反应都归于零的那个点，首先应当承认一点，如果反应的所测量或者所求参数与所规定的制约条件之间的关系是运动的，就有可能出现负值，就有可能出现零点，当然对于很多反应曲线并不是通过零点的，那么这里面的零点就是人们假设的，或者说按照坐标条件推导出来的。现在我们把这个零点用反应中的一个点代替，就可以改变初始反应预定的值。比如说比重，原点就是水的比重，1，这也会给试验代来很多方便。比如说有些反应中在某个条件组合的时候会出现稳定态，如果以零作原点的话，研究特定点周围的性质的工作就会遇到大量的坐标变换，使用研究点作坐标原点，相比之下就更方便了。再变化一下，如果我所要研究的点是运动的（这个运动可以是随机有限的，也可以是无限的，也可以是有规律的），所谓运动，就是化学反应在所规定的反应条件下反应参数不确定，我在看文献的时候就看到了这么一个例子。LANL和ORNL两个试验室同时测量电声对土壤中癸烷的去污作用，所得到的结果相差很多，但是有一定规律性，如果按照不确定坐标的方法来研究反应条件参数的话，就会很有帮助了。我们引入一个参照系的概念，我们在研究一个运动的物体的时候，我们总是假定我们处于的是相对静止的，这就是我们选择的参照系。如果我们选择变动的点作参照系，那么相应的其他反应参数值就能固定，相对的条件参数值就是运动的了，如果我们选择不运动的条件参数，那么整个坐标就是静止的了，这个时候呈现在我们面前的就是真正的试验参数关系，然后加上相应的运动参数，就是固定条件下的试验参数了，这样的试验参数比较容易处理了。那么我们能假设一个运动点呢？这个运动点是我们怀疑这个反应可能会遵循的一个规律性点，假设出来了，并没有必要去证实这个点的真实性，而是通过这个运动的坐标来观察反应，看看能不能把一个非线性的反应运动成为一个线性的反应，那么我们假设的参数点在试验线性的同时，就被赋予了意义——线性拟和试验条件。坐标轴上的刻度本身的定义为固定长度的标度值，在化工中已经引入了指数坐标，对数坐标，在一些化工用表中也引入了非均匀坐标。如果坐标值的变化本身就一定的规律，同样也是对我们研究有很多方便之处的。然后就是点本身的东西了，点构成的图形通过上面的变换可以变化成很多型式了，那么就有一个拓扑学上问题，封闭与开放，内空间外空间，临界值等等，然后就可以利用集合论、极限论等等数学上面的问题来从新的角度来解释化学反应，我想肯定会有新的发现的，这个发现可能会导致一些通常难以想象的化学反应发生。

接上

一系列中还有一个连续能级问题，就是在连续能级的反应物中，确定化学周期表上的或者有机化学中的类似规律的反应规律，催化规律，反应各个参数规律，还有放射化学中放射计量与化学反应等等关系。系列的思考方法能够使人们很容易就创造出多种化学上的可能。老子的《道德经》在这方面是很有思想指导作用的，不是门外话，搞化学首先要有一个哲学，看来看去这个哲学我推荐的就是《道德经》。
　　下面讨论之二。系列试验可以认为是很多个试验样品大体相同，或者说试验方法大体相同，或者说试验思路大体相同。系列工程也如是。那么就可以考虑相同的一部分了。万变不离其宗，相同部分一块一块的设计出来，像模块一样，剩下的设计执行试验或工程就像是搭积木了。最简单的，看到研究所的老同志在配溶剂，试剂的时候自己都有一本试剂配制手册，这就是积木了。有了现成的，直接拿来用就行了。不用到时候再翻书本。那么就出现这么一个问题了，有人说对待不同的东西要求的工艺是不同的，不过我认为最基本的组合条件是不会变的，比如说高位槽，让我做工程，我就喜欢把高位槽方到这个位置，习惯了，然后泵什么的也就用我用惯的了，一套方案很快就能够拿出来。说现场没有这么一个高位槽，需要另行安装呢？还是使用现场的呢？那简单，改变泵的位置就行了。同样，搅拌装置与槽体的连接方法，自己储备它几个方案，在什么黏度下用什么搅拌方法，这种方案只能自己编制了。这里面就像是音响的发烧友，先通过调研自己组合出几种可行的方案，到时候用了，直接一拼拼凑凑，拿上台来，方便了很多。不少试验设备化工设备公司都有它们公司的产品明细，还有不少化工手册，看着书本就能够作到的事情，尽量就在操作之前作到。这种方案可以按照化学反应物和生成物量身定做，也可以把一套工具组合成一个大模块。由于有选择性，于是就不失模块的灵活性。除了设计设备本身，还要设计反应设备周边环境，如三废的处理，用料来源可持续性的保证，循环节点的指定，控制装置的模块等，这些也可以定义为模块来使用。另外，化学反应中本身就存在一个阶段性，如果把化学动力学中反应速度慢的速度当作决定速度，就可以认为在这个速度以前的一部分是一个模块，以后的部分是一个模块了。应当认为，反应生成物的产生与反应中的能量交换到一定等级之间的关系是不大的，在某些简单的反应中能量交换可能会与反应生成物的产生发生关系，可是到了复杂的反应，关系就复杂了，索性我们就认为无关。这种认为当然是错误的了，不过对于设计反应节点，处理模块及子系统关系就有很大帮助。提供一个模糊能量，在这个能量的方式中，一定范围后能够通过检测分析判断的方法得到反应物的产生值，这在大多数化工设计中很常用，作出的东西由于模糊反而灵活性强。模块的灵活性通过模糊来定义，功能确定了，边界模糊，在设计不同设备时重新在几个模糊的模块中划定边界，就相当有效果了。确定了模块和备用模块，模糊模块，反应流程，试验工艺路线，当然模块本身的性质、作用首先作为设计者要清楚了，这个方案设计才算是周到。
　　当然，以上这些还是例子，冰山一角，九牛一毛，CI思想的最起码的是需要或者说能够让你对一个反应，一个试验，工程的方方面面，边边角角，每一个地方都作得明明白白。如果大家感觉到工作中那些类似于CI设计的感受，也来补充补充，我的工作面决定我在这方面不能有广泛的思考。加强交流啊！

thank you

8）用系统在分配的方法看问题
分析化学论坛我想我的这个想法最基本的还是能量守恒，质量守恒。　　化学动力学里面有一个弛豫现象，对系统条件做一个小量干扰之后，对浓度等数据进行测量，从而得到反应速度较快的化学动力学数值，比如说反应速率常熟。这个弛豫现象算不算是一个系统的再分配呢？溶液开始的平衡中，各组分浓度，条件变化后的各组分浓度，能不能看成由于反应而使各个可逆反应的两边的反应物的浓度得到了再分配呢？我想这是一个利用系统再分配的一个例子。 　　有很多这样的例子，不仅仅是在化学上面。前几天看了《协同学》里面提到了很多熵减小的反应，物理生物化学的例子举到了不少，因为里面涉及到了很多概率问题，只是我并没有很明白的理解协同学最后说明了什么，给我一种感觉就是这些熵减小的反应都是很多很复杂的偶然性最后导致出来的必然性，我感觉到它可能并没有说到点上。我觉得这些物理化学生物上面的自组合现象会不会是一种系统再分配的现象？这里面的系统看你怎么认为了，可以认为是已经存在的物质，也可以认为是可以得到想要存在物质的反应，就像“1+1”和“x+y”和“x+y”与“F(x，y)”之间的关系，看你取得的参照系是什么，不同的参照系分配与再分配的对象是不一样的。
　举一个例子，槽子里面一群混乱度比较大的沙子，可以认为是任意堆积的，然后我们用水冲击它，等于加了一个外在压力和一个外在介质，使沙子在这个介质中进行再分配，一开始是混乱都很高的体系，颗粒密度大小不等的沙子混杂在一起，等到冲击过一段时间然后再用一段时间来进行沉淀后，这些沙子会按照颗粒密度大小或许还能够按照颗粒尺寸大小在系统中再分配，使沙子群分层，外能认为是重力和介质的浮力做的功，也就是说在这个过程中是有能量交换的，重力和浮力提供的能量减少了体系熵。熵减了。从另一个角度看，熵减了吗？如果认为槽子里面沙子的总体密度原来是均匀的，也就是说原来体系中的每一个单位体积中含有各种密度的颗粒的百分比是一定的，那么可不可以认为原来的系统上是最小的呢？因为我们把每一个单位体积无限缩小到一个沙粒上，那么就可以认为每一个沙粒都是一样的，他们转动移动都是相同的，他们具有相同的内能，热容也是一样，而通过系统再分配之后，原来的一个沙粒变成了更小的五个或者更多，并且分了层次，存在一个密度梯度，粒径梯度，熵扩大了五倍或更多倍数，这么看就是熵增反应了。把不同的子体系看成所研究系统的单元，他们的反应结果是变化的。       
　　这几天设计了一个土壤堆浸的试验模型，也就是让我们研究出来的去污剂流经土壤，看看去污效果如何。设计了两个，一个是从上面向下面淋洗到土壤上，一个是从下面向上一点点地输送去污剂。这就是两个过程。第一种是简单的分配过程，利用重力，去污剂直接在土壤中分配，然后通过内部搅拌，达到二次分配过程，这里面有一个搅拌做功，提供能量，如果没有搅拌，完全静态，就涉及到一个土壤中冲击沟渠的形成，致使土壤中的水分分配不均匀。第二种就不一样了，它不用搅拌，利用水的重力直接就进行了再分配，水从出水口向上面冒出来的时候，与土壤接触，可能会产生冲击沟渠，不过由于重力，水更多的向下流到堆浸罐的地步，然后再分配的时候就像当时把土壤泡在土壤中了，这中间其实进行了三次分配，从出口出来是一次，向下流是一次，浸没底层土壤是均匀反应是一次。这里面做功的是水的势能，抵抗水的势能可以是水位差，可以是泵的扬程，总之它要比搅拌划算得多了，省了很多能量。搅拌中出现的热消耗部分也可以避免了，这也是再分配作用应用的另外一个例子吧。
　看了一个资料，俄罗斯的废水处理过程中，发现把泥浆冷冻后，然后加热，能缩小泥浆体积80%，有点儿意思。我想这也是一个系统再分配的过程。在冷冻的过程中，泥浆颗粒与水分子因为极性（水中存在离子）的差异很大，再加上水在低温下体积膨胀（从颗粒空穴中逃逸出），使原来的颗粒与水的混合物趋向于分离，原来处在颗粒空穴中的水分因为张力难以蒸发出来，在冷冻的过程中系统发生再分配作用，加热过程中水蒸发，留下了单纯较干燥的颗粒。这如果从弛豫方面考虑考虑的通，那么也可以认为是一个系统再分配的应用实例了。
　　如果从系统的角度来考虑化学反应，就可以认为化学反应是一种系统再分配过程，这中间可能熵增，可能熵减，要看你所选择的系统参照物是什么了，这里面的熵随着就成了广义熵，而不是仅局限于原子分子分布体系的狭义熵了。扩展为广义熵之后，泛化出一个系统再分配的模型，对解决一些反应机理方面的问题的时候就很有用处了。提供能量是广义熵减小，比如说蔗糖的分解反应，加热之后，左旋的增加，右旋的减少，以左旋葡萄糖为系统参照物，那么系统上减小，如果以整体体系为参照，系统熵增加。
　　我这里就是给大家提供一个看待事物的一个新的方法。仅考虑系统中物质的分配状况，焓简化成为能量的转移，从这里可能会得出很多有意思的新的现象出来，一些我们平时认为可能比较给大家添麻烦的化学现象，可能在某些时候就能够成为帮助我们做好工作的一个有力的工具了。如果达到统计上的混乱，就像腐蚀学的中讨论如何能够加快系统的腐蚀速率一样，寻找不同的参照系统，得到的结果可能有助于大家寻找到解决问题的方法。

（9）从解构主义到化学气象学
这两天晚上懒得看书，懒得出去练长跑，索性就把我前几天的一个想法写出来吧。 　　这俩天看了一本书，里面把很多艺术史上经常出现的概念都解释得很明白，比如说什么叫做“超现实主义”，什么叫做“后现代主义”，在这主义那主义中间，总是穿插两个动词——“解构”与“重排”。 　　从字面意义上说，我们对解构并不陌生。最明显的例子就是可以说是质谱，然后就是色谱，像有机反应的一些机理式，像我们在物化中遇到的熵焓问题，乃至我们在分析一个现象的时候，也会把某些现象是由于什么产生的，而其他现象则是由其他的原因产生的，等等，化学周期表，明显的物质解构主义，在设计化学试验的时候，也是分几步，一个反应装置也是这个瓶子做什么用的，那个阀门需要保持什么样的状态等等等等。我感觉到我们在思考化学问题的时候往往是把一个问题解构了，分解成一段段一块块的小问题来解决，然后把这些小问题通过某相互之间的联系在联系成一个大问题，于是那个大问题就得到了答案。 　　从化学发展史上可以看出，化学本身就是在不断的把自然界分繁杂绕的物质给一一的分离出来，单独研究，创造出了各种各样的理想状态，很多单质，很多非自然的产物。我们甚至通过一些物理方法分离出了电子、夸克。前几个月有一个同学给我推荐了一本书叫《组合化学》，是指把一些列的有机反应组合在一套反应容器中，在一个化学反应中同时得到多种产物，我觉得这简直是化学史上在哲学上的一个伟大的突破！因为在人们不断的解构之后，终于有一个专门的学科来把这些零七八岁的东西重排了。不过我认为这也是很基本的想法。就想再配位化学里面的能级分裂，两个物质靠的比较近，互相能级受到了影响，怎么办？总要找到一个能量较低的状态存在吧，一天到晚的打仗也不是个事儿。于是两方将领出来谈判了，一个说我把我所有的兵力都拿出来，你也把你所用的兵力都拿出来，我们周围尽是强敌，我们联起手不就不会受别人欺负了吗？另一个说，啊，有道理呀！我正有此意。于是两拨人都各自打散了他们原来的军队编制，合到了一起，从新算你是新三军，它是新四军。这样，一个化合物就形成了。奇妙吧，我感觉我们的社会就是一天到晚的在进行化学反应，如果把咱们的化学学好了，出来怎么要也算是一个社会学家了，呵呵。解构既是把原来的自然的天然的结构解体，按照一定的规律，一定的能量分配进行解体，形成一个个的单体，这个单体在某种意义上有其自己的性质、功能和行为，比如说化学本身一个笼统的东西了，还要分成理论化学和应用化学，然后理论化学又分成有机化学和无机化学，结构化学，物理化学，有机化学中又产生出了高分子化学，生物化学等，无机化学又解构为硼烷化学，稀土化学，等等各种小的分支，物理化学里面包括了化学热力学，化学动力学等，结构化学中还有磁化学，群化学，固体化学等。还有非线性化学什么的。应用化学里面有化工，放射化学等等。总之，学科分的越来越细了，人们把这个比喻成一棵树，树干上面长了很多分支，分支上又长了很多分支。化学工作者往往就是在这棵树上的某一个叶子上工作了一辈子，为的是能够让这个叶子能够发展壮大，将来能够有更多的分支。不过万变不离其宗，是一棵树它就终归是有树干的，可是往往一滴露水在一片叶子上呆时间久了，反而忘掉了树干的存在，这就值得一悲哀了。后来人们开重视了树干的作用，于是化学信息学应运而生，它提供了一些很具有哲学味道的思维方式，不过我想这还离树干远得很。 　　我们的化学教育一开始就不像物理那样有章法，上来就给大家讲已经解构完了的化学知识，而不是解构以前的化学哲学化学思想。当然了这和化学一开始发展是有关的，一开始的时候人们就是星星点点的从各种现象寻找化学的本原，我想能不能这么说，化学本身就是人们在不断的从树叶去寻找树干的过程呢？物理的发展好像更是这样，不过因为物理中人们很重视理论，所以他们很自觉的去寻找自己的树干，出现了想爱因斯坦这样的把几个场都给统一了的学问家。而化学，好像从一开始就蒙上了一层商业色彩，从巫师神汉的骗钱到现在的纳米技术，人们在不断的把化学当作一个宝藏来挖掘，化学也就这样默默无闻的让大家来挖，结果到现在各种各样的经验公式，被物理所统治了的理论界，人们好像从来不为化学本身去着想，去为化学这个孤儿找到它的妈妈。可以说在化学理论方面七十还有很多东西我们根本就没有认识到，有人会说既是我们认识到了又有什么用呢？看着自己的同事随随便便的就可以合成出一个洗发膏，随随便便的就能够的一个专利，你在这边一个人死抠那点机理，有什么用呢？我又想起以前我在化学DIY中说的那个例子，就算是为了人类心智的荣耀。当我在写那个实验原理的时候，我发现要考虑的因素太多了，可以说我觉得我的那种思维方式根本就没有效率，肯定有一种比较快解简便的思维方式的。这里面我特别羡慕数学，因为不管数学怎么出现一个新领域，都会是一棵新的树，而不是简单的成为别的树上的枝桠。他们在不断的形成一个森林。 　　我想化学的解构主义思维是化学能够发展到今天这种发达的程度，但同时也抑制了化学的更多的生命力。 　　我提出一个化学气象学的概念，是想给大家提供一个新的思考标准来看到我们周围的事物。前一段时间我在思考土壤的分散系的时候，曾经想锅巴土壤解构成为不同的层面，从各个区间来一个个的分析，这样来说应该是很清楚的了，可是很繁琐，并且到最后会发现所有的涉及到土壤的反应都要去解构的一一推导，那将是一个很大的工程。

接上

正好前一段时间北京刮大风，我这个时候就感到如果我把土壤理解为地球，而我们所添加的化学试剂是那股风的话会不会就相对简单一些呢？从而我感觉到把气象学种的一些思维方式转移到化学里面来，在你的眼前就不再是某个分子在和某个分子发生碰撞了，而是像我们这个世界一样多姿多彩了，他们本身就是化学试剂，或者说在一个系统中刮起了电子风，风的性质随着化学试剂的配方浓度物理运动等等不一而同。虽然每个原子核的能量是不同的，电子的能也不尽相同，不过这就形成了一种复杂多样的风，不同能量的电子之间形成了微观的比较小的势力团，就如同旋风，势力团的存在可以增强化学反应，这就像我们经常说的色散力一样，不过随着风的加剧，这种小的势力团所起到的作用就越来越小，以至于到最后根本就不存在这种势力集团了，于是能不能这么认为如果有什么方法能够加强一种化学试剂的作用能力，那么那种随机的效应就会减小为零，所有的全是非随机效应，减小了或然性，增加了必然性。可逆的反应是不是就是说它的随机效应比较大呢？用英文说就是magnificent了。那就会出现其他的天气状况了，比如说雨，雪，极光什么的。这可以认为是非随机效应的程度，或者说携带反应，如果我们把溶液想成是一个固体，这不是不可能的，如果重力加速度加大的话，它们就相当于是固体了，那么就可以从固体分散系的角度来分析溶液了，同样如果把固体分散系看成是溶液的话，那么其中的反应就不仅仅是风了，可能就是暴风骤雨什么的。这样来考虑开放体系问题，天气状况可就复杂了，不难想象此时的凝固相中间会形成一个类似于大气层的结构，不同的大气层对化学反应的反应也就随之不同，我们搅拌也好，加热也好，只是使凝固相能够均匀反应，可是还会有边界，有边界就存在不同的大气层，就会有不同的反应。好像催化化学就是利用这种不同的大气层来创造催化的奇迹的。 　　不过，原本很解构的体系本我这么一个大笼统的想法一说，原来明白的现在就又糊涂了，没什么，只是思考的方面不一样。大家考虑的是原子是能级是轨道，而我只是把整个体系当作一个基本的事物来考虑的。就像一杯桔子汁，解构之后考虑就是这个酸那个碱，什么有机物，加水，抑或是这个性质那个性质，然后具有了这样的状态，而我认为这就是一杯桔子汁，它虽然是混合物，但混合之后是一个全新的物质，它有自己的性质，有自己的味道，完全可以当作一个单个的物质来考虑。或者如果桔子汁是放在玻璃杯里面的，杯子又放在桌子上，桌子放在屋里，这间屋建在这幢楼中，这幢楼存在与地球上，地球存在与宇宙中，宇宙还在不断的变化，喏，这就是把整个宇宙看成一个体系了。找参照系，如果要真正的辨别出一个事物来就一定要有一个参照系，否则的话我可认为我只在研究宇宙，别的什么都是次要的。比如说这个时候你向这杯桔子汁中加入水，那么这杯桔子汁就找到了参照系，相对于你加入的水来说，这杯桔子汁证明了自己的存在。你加入的水分子和这杯桔子之发生了一场为时不很长的战斗，最后占领了这个杯子空间的一部分，或者说成了这个杯子里的一部分居民，和桔子汁同化。两个民族之间发生了文化交流——哦，我到更觉得这是一种化学社会学，呵呵。不过都差不多，哲学这东西只要能够应用到物质上，那么它就能够应用到所有物质上，它本来就是一种形而上之学。我觉得化学是所有学科中离哲学最近的一门学科。不过，我觉得我现在还是没有想出一个新的思维方式。 　　用气象学的观点来解释化学，我也只是初步从分散系的角度来思考的，如果说一个分散系能够说得通，那么在非分散系中也是一定能够说得通的。承认系统，或者说只把系统当作一个化学反应的单位，而不是从原子分子的角度来看待化学，我在工作实践中感觉到我重视了很多原来不曾想到的事情和现象。详细的，还请看我贴的那篇《放射性土壤中确定去污剂流速最优值的实验原理》一文吧。 　　肯定还有其他的看待事物的思维方式，而不仅仅是“解构”与“重排”，虽然解构与重排的思路确实现在已经发展的很成熟了，不过就当是一种挑战自己智力的游戏也不错。想出一个新思路来有什么重要性呢？我想就是它将给你展示出一个全新的世界和带给人类对自然的更多的理解和发现吧，呵呵，也算是为人类的心智的荣耀做了自己的一份贡献了。

智慧弟弟的文章对化学的理解很透彻和独辟蹊径! 我认为值得大家好好学习参考下！