一、前言（略）
二、化学中的分析
分析本身不仅是任何哲学学院组成的一部分，而且对我们的日常需要来讲也比较重要O分析的首要和主要责任，在用两分法分析一些已知或希望的性质时，总是区别优劣、真伪、正确和错误。
1. 哲学中的分析：哲学中的分析有时被叫做“逻辑分析”。德国哲学家康德说它是“清楚而又明确地阐明已经包含，甚至是隐藏在我们概念中的那些事物的过程”。一般地讲，当今所说和思考的分析乃是那些使&们确信会知道的事物搞清楚以及排除疑难、澄清混乱和清除误解的活动。从我们早上迈开第一步到晚上关灯睡觉，我们总是在分析我们周围的和远离的环境。我们的日常活动是在选择信息中并在作出是或否决定的基础上进行的。这类分析以及决策领导人、政治家、经理等人所用的一类分析甚至是很有趣的，但不是我要谈的主题。
2. 科学中的分析：它比哲学中的分析更抽象和客观。例如，分析是数学三个主要部分之一，这三部分是几何和拓扑学、代数算术、数学分析。古埃及的数学家和建筑家曾大大推动过几何学的发展，他们建造了世界闻名的金字塔、方尖碑和圣堂，从他们的工作可以清楚地看出分析的含义。科技方面的第一个有名的人物是英荷特普（Imhotep），他的生涯能说明更多的问题。
4000年前的阿卜杜拉 - 奎那（Abd-el-Qurna）的画展示了最早的分析形式之一，看看这些画我们就会立即意识到，计数、测量、精选、记录和根据元素典型特征进行判断并报出它们的量，都是分析的一些古老原则。直到现在这些原则大体上也没变。
但从那时直接进到当今时代，我们一下子就跳过了6000年，而且明天分析化学的前景也正激励着我们的心。在不久的将来，明天的分析家将坐在自己的TV屏幕前，他们一方面观看和挑选装在离他数千公里之遥或几千米之深海洋中的探测器的信号，一方面操纵着采集机。这时，亚尔古（Argo）船上的英雄们随同伊阿宋（Jason）到海外觅取金羊毛的古老故事会再次浮现在我们的眼前，但古希腊英雄伊阿宋和他的“Argo”船寻觅的是另一种“金羊毛”。这一诱人的情景现正由Lockheed公司在变为现实。如果我们光是想想太平洋中沉积着高达约1.5×1010吨高品位锰矿石或红海中同样多的铁矿石，我们就会高度重视这些“黄金般的宝藏”。这类分析就是分析化学中的远距分析或远距测量（遥测术）分支。现在这类分析已远不是什么神话。即使我们只是稍稍意识到分析化学对国际公约的巨大影响，我们就会花时间学习它。
三、分析化学的基本原理
首先，一切分析活动的最古老法则都是找出真理。
1. 真理是什么？我们最好还是不谈哲学上含义深的真理，只谈谈科学上的真理。摆在我们面前的有三个要点：（1）如果真理的确存在，寻求和探索真理才是可能和值得的，（2）真理的定义是什么，（3）我们如何能找到真理。在科学上，我们只有能够给某个问题下出定义才能解决它。对于第一个要点，让我们先看以下一个例子，它能告诉我们许多的复杂程式。大约在100年以前，Hittorf、Lenad和卢瑟福用他们的偏转实验表明，化学中的原子是一种带有特定电荷的正、负粒子的复合体。不久又证明，其荷质比（e/m）不但恒定，而且最后导出了一个1.758804×1010±40 ppm C/kg的值。1890年，这个比值约为0.2，1900年这个值是2.0，而1920年以后得出的值越来越收敛在一个单一值上（见图1），尽管测量的时间、地点和所用的方法不同。这意味着这个比值不仅实际存在，而且有一个真实的值。还有许多其它的例子，如原子量、热当量等。如果我们必须使用标准参照物（SRM）的话，还要提到我们所进行的分析活动。有些现代分析仪器常常依赖于使用校准样、其待测成分的含量是“真实”的和经过证实的。这些SRM样是由这样一些机构制备的，如美国国家标准局（NBS）、联邦德国材料检验局（BAM）或布鲁塞尔欧洲共同市场办公署。为了确证起见，总是在不同地区的不同国家里，挑选那些采用不同独立方法测定的公认分析实验室进行对照分析。然后用统计方法处理这些实验室得出的数据。如果我们先画出最低的，再画出最高的值，而后继续画出下一个最低和最高的值，如此重复下去，我们就能用与前述很类似的渐近法求得真实值。只要任何—对平均值
那它就是最可几真实值，当然它总是带有统计所固有的误差。
最后我们可以很肯定地说：科学中不仅存在其理，而且它渐近地收敛到一个带有一定误差的值上。如果用这段话作为真理的定义，那我们就决不会违背西 · 波佩（Str Karl Popper）的反证原理。
分析化学是真理理论中最有效的实用主义途径之一，因其不仅具体说明真理，而且是发现真理的关键。真理还有宝贵的另一方面，它不仅能很好地帮助分析家的日常生活，而且为他的工作和地位提供了更好的基础。C. F. V. Weicker在他的“自然界的统一性”一书中用亚里士多德哲学更新了真理的定又，他说：“真理是充分的事实和才智。”
对于分析化学来讲，这意味着什么呢？这无异于是说，要解决某个问题，我们不得不用该集合体来确证由某一样品得到的经过评价的数据。这又意味着我们不仅要用适当的化学和物理的定律和工具，而且要用数学和大量逻辑的和解释学的反馈，来尽量减小我们研究的对象同自己的才智（或理解力）之间，形象概念同实际之间的差距。实现这一目标的途径和活动就是分析。综观以上论述我们可以说：“真理是充分而中肯分析的才智。”
因此我们完全可以说，每一分析都是在尽量减少曲解中，或换言之是在认识可能性和现实性中向证实真理迈进了一步。在实践中这一点是能比较容易做到的，例如通过平衡阳离子对阴离子的当量，或画出计算电导对测量电导的图，一根tgα=1的直线就会出现。
整个真理问题不仅与我们的知识，而且与我们从分析中获取的信息有着很密切的关系。伽利略要求人们“测量你能测量的，并要使你眼下不能测量的变为可测量的”，这是避免任何错觉的唯一正确的含义。图2很能说明这一点。
对于a），只要有准确的长度测量就会向我们表明所有的距离是相等的；对于b），只有我们事先知道“黑”的或“白”的背景，我们才能看到一只花瓶（“黑”背景）或两个人头轮廓（“白”背景）；对于c），即使事先有充分的了解，还是有可能受蒙骗，尤其是在我们只能看到问题的一部分，或者是在问题的定义搞错了（三根管子！）的情况下。
概括以上有关真理的论述我们可以说：在我们的物质世界里，真理不仅存在，也可以被发现，而且还能测量真理的内涵一被研究的客体有多广多大或多小多细，可能的做法是找出、总计、计数和测量一些重要的参数，并把这些结果与有关这方面的知识进行比较。
经过对某一事物的分析，我们在不断减少我们的无知，增大有序度并在降低熵——一句话，我们在不断获取信息！
2. 信息论的应用：现代分析化学基本原理的第二个要点是如下事实：它是最大的信息源，而且我们能很容易地表明分析化学和增加信息的脉络。
ⅰ）分析是为澄清某个问题的演绎推理和算法的逻辑结构。在演绎推理中，分析是把原来是独立的参数相互联系起来，一般表述式为：
y=f(x)
这不仅包括了分析化学原有的全部分支和最新分支，如模式识别、因子分析或聚类分析等，而且还包括化学计量学所指的全部内容。
ⅱ）信息的定义是减少我们对所研究客体认识的不可靠性。另一方面，信息总是指分配几率从原先状态P（反应前）向次后状态Q（反应后）的转变，亦即先验几率→后验几率转变。理想情况是这些几率从P→1（即必然），这是永远不能达到的，因为我们不可能分析我们世界某个集合体的全部实物，因而按西卡尔 · 波佩原理将始终会存在谬误的可能性。另一严重的障碍是热力学波动和几率。因此我们必须采纳以下不同类别信息的方案：
让我们再回到信息论对分析化学的巨大影响这个问题上来。此时我们可以说：
iii）分析=信息。通过对我们的实验对象施加物理或化学的作用，我&就会改变状态分析（熵），并能经过信号和数据处理以反应前后差异的形式测量这种变化。
论述：增加信息总是每单元要做的功，所以分析就是增加信息。因此也就有
信息论能做的事还多得多，不久的将来，明天的分析化学将会因它而在增强自动化和计算机化中得到大量的应用。
分析中始终有两个方面的事是要我们做的：（1）问题，（2）手段（指方法、仪器等）。
例如，定性分析中的问题是从许多元素的集合体中测定某几种元素，而手段是具有不同检测范围的仪器。我们知道，反应后一些元素存在的几率必须比反应前的小：
对于特效斑点试验分析，信息能力始终是1彼特，因为我们只能区别是与否，元素有或无。把信息论用于定性分析的大量工作正在进行中。
更有意义的是把信息论用于定量分析。如果现在有一个未知的样品，那我们就只知道它的值在0 ~ 100%之间，而在取高斯误差分布时，就有一个信息。
最重要的是变量标准偏差S和测定次数n。如果现有两种方法，一种的S=0.5，另一种的S=0.05，而测定次数均为n，我们就会看到：对于S=0.5和n=1，I=5.59的彼特，而在S=0.05和n=1的情况下，I=8，919彼特。如果我们重复测定100次，信息量分别为8.919彼特和12.241彼特。这意味着用不够准确的方法进行100倍的重复测定，也只能得到与用更准确方法测定一次所得相同的信息量。此外，某一选定方法的最高信息量出现在10次测定附近，见图3。
分析化学中最重要的问题之一显然是很好的考虑和处理研究中的物质及待分析物，即样品。
样品始终是被研究集合体的代表，样品一旦取定就不会得到较之更好的分析结果。我们的分析程序是从一个或大或小的集合体中取出样品开始的，因此我们得到的只是对该集合物中微小部分研究的结果。这就是我们正在做的事，而且在做这件有毛病的事时通常也无很多的顾忌。之所以这样，是由于我们无意识地作出了这样的假定：集合体中所有成分的量、比例和排列同样品中的一样。但我们完全不知道我们所寻求的参数是否和在多大程度上真实地从集合体转到了样品。它是受分布几率支配的，所以我们要像通讯理论中符号传播的保真问题一样地考虑它，分析是一条有着n接点的通讯链，也有从发射物（集合体）到接收物（分析者）的反馈。这根链条是集合体 - 样品 - 经过反应的信息提取 - 信息表示 - 反馈（同集合体比较）。这意味着我们在取样后开始全面分析最具代表性的样品，然后把所得的结果同我们有关该集合体的知识相比较并且看看它们是否相符。如果说取样是演绎性的步骤，那么比较就是归纳性的步骤。如果有必要的话，那我们就取第二个样品，用其它方法进行分析并且逐一比较所得结果。以演绎和归纳相结合这样的途径我们不断降低熵直至“真理”出现。
以这种途径考虑分析化学，我们就会很快意识到：样品不是普通的一块或一份物体，而首先是一个物体和信息的合成体。提取信息意味着把一种形式带给物体，或反之亦然。“物体”和“形式”仅是一种抽象的东西，只有两者的“融合”才是一种真实具体的物质。
用这种考虑方式看样品，我们将会得出以下结论：“样品”具有两个“侧面”，一个自我和一个他我。一面是物体，另一面是信息。如果我们既有物体自我的所有参数（质量、体积等）又有他我的信息参数（晶格参数等），就能构想出一个十分好的样品图像。对广延和集中数值的关系进行要略的考虑，我们将能把问题阐明。
今天的分析化学显然太多地涉及自我，而且仅仅是一个自我，即测定物体。我想明天的分析化学将包括他我，即测定结构。
四、分析化学的新分支
1. 计算机为基础的分析化学（COBAC）：先谈COBAC这个术语的含义。分析化学中的计算机不是什么新东西，显然也不能把它们的推广应用仅仅理解为某类“计算机器”。因带有所有完善的硬件和软件，它成了推动普通化学，特别是分析化学前进的一个强有力的工具。
引入计算机的工作正沿两个主要方向发展：（1）离线方式，计算机帮助处理数据；（2）在线方式，在线计算机在无它就不能做分析的地方是一绝对必要的工具。因此我们必须把计算机辅助分析化学和计算机为基础的分析化学区别开来。后者的主要领域有（1）自动化仪器在分析化学中的联合使用以及自动化仪器与分析化学的联用。（2）包括聚类和模式识别在内的直接数学化。（3）导数与比较光谱。前者是为了突出信号而将光谱作数学求导。后者包括自动比较贮存的或计算和合成的光谱，后二种光谱要重要得多。（4）最优化。
不久的将来我们会被迫使用所谓的“高阶导数”光谱，因为原始光谱往往由于仪器参数和样品制备等因素的影响而改变了，所以我们必须用数学的方法来处理它们。一种很简单的途径是用修匀、曲线拟合法及求出原始光谱的一阶、二阶、三阶甚至更高阶的导数。慕尼黑的塔尔斯奎（Talsky）不仅指出这是很有用的，而且造出了一个模拟微分器，能自动地画这些导数的图。
有些途径在很大程度上是面向未来的，它们是所有研究化学计量学和图书馆检索的小组所走的途径，例如Simon小组，德国于利希的Clerc及合作者，莫斯科的Gribov，波兰的Hippe，卢布尔雅那的Zupan以及我们维也纳小组。其原理大多相同。从光谱是某种化合物结构的相反图像的事实出发，把具体光谱经过作为接口的人工智能转换成彼特，并把它们贮存在磁盘上。该系统把样品光谱作为输入接收进去，并把它转换成二进制检索代码，然后用自优化检索策略将它与文件中的所有标准谱进行对照。
它能给出众多被认为是结构上与样品很相似的参照化合物的清单并能画出它们的图。数据库将能从大约10，000种有机化合物中检索出其中的若干种。这表明计算机设备的发展卓有成效，同时它们的成本也在不断下降。这种有利的局面还使人们有可能从贮存从头计算法产生的纯合成光谱开始、并能将它们与被发现的光谱相比较，某些地方已在这样做。
2. 自动化：由于各自的目的和途径不同，我们绝对有必要区别分析化学中的自动化和借助分析化学的自动化。在分析化学中的自动化方面，我们关心的只是促进样品和数据的处理以及远距分析趋向合理，尽可能加快分析的速度。而在第二种情况下，我们是用自动装置作为一种在线机械媒介来控制商品的生产，或借此使我们不致处于不希望的或危险的境地。在空间探索和深海勘测的远距分析系统的环境保护中还加了自动分析网，就是这类实例。
3. 远距分析：远距分析还要进一步发展，这是对分析化学未来的一个巨大挑战。为了阐明研究对象的成分、性质和状态而在无人直接接触的情况下所做的一切分析工作，我们都可以看作是远距分析。按照这种理解，远距分析的含义比单纯的遥测内容更广。我们面前将会出现很多的远距分析工作，因为在月球着陆之后，将会超来越多地使用诸如航天飞机之类的空间飞船。目前，远距分析有如下几类：（1）用被动式整体的非色散系统的远距分析，如有或无由灰到有色变换摄影的望远镜。“被动式”这个术语是指无地球上的电磁辐射发射到该物体，而且无光谱色散发生。（2）被动系统，但有波长色散。这是天文和宇宙化学及物理学中最重要的部分之一。（3）有或无取样、扫描和分析装置的主动系统。空间实验室、机器人以及诸如先驱者、Vemera等一类地外和星际探空飞船即属此类。这类系统的主要特点是，它们从地球或空间实验室发送电磁波到研究客体，然后评估地球上产生的信号或经由在这些客体表面上工作的小型实验室之类的媒介自动装置传送的信号。
有些属于“遥感”范畴的远距分析工作已在地球上做，尤其是在气象和环境研究方面。在此我只能提到雷达和COSPEC。人类文明的最新成果之一产生于阿拉斯加，人们特别重视那儿北极烟雾的组成。最令人感兴趣的结果是那儿空气中烟灰的含量为3 ~ 10 ug/m3。在林茨（Linz）举行的第二届碳粒会议上曾有人说，烟灰和其它含碳物质对地球气候的影响很可能与CO2处于相同的数量级。
下次发射的航天飞机将装备一个叫GIRL的红外望远镜，长约4 m，直径1.2 m，工作范围8 ~ 500 μm，用300升超流体氦冷却。GIRL是气冷红外实验室的英文缩写。整个系统叫做SIRTF，即航天飞机红外望远镜装置。再下一步将装备LIRTS，即航天飞机上的大型红外望远镜。这台望远镜将有一个直径2.4 m，长12.5 m的物镜。这类分析工作将会给我们提供大量有关空间和星际空间的信息。
最后，我想作出如下结论：
1. 即使我在本文未能涉及分析化学对环境、卫生和消费者保护的巨大影响，但对临床化学、医学研究以及材料科学而言，分析化学也远非一门正在衰落中的学科。相反，它是一门正在成长中的非常确实的科学。
2. 由于真理哲学、信息论和通讯技术方面提出了一些新的极注重实际的目标，使分析化学成了有关我们物质世界的最大信息源。
3. 一旦把样品看作是集合体的代表放进我们的工作中并视它为物体和信息的二元互补物，为了不破坏样品因而也不致损失信息，就只能自由选择试剂了。
4. 这意味着最终分析化学会以一种新的形象出现在我们面前，可能就像图4所展示的那样。
[Fresenus'z，Anal，Chem，1984年319卷4期]