第三，研究原因和結果的交互作用。恩格斯曾經指出，“交互作用是我們從現代自然科學的觀點考察整個運動著的物質時首先遇到的東西”，“隻有從這個普遍的交互作用出發，我們才能達到現實的因果關係。為了了解單個的現象，我們就必須把它們從普遍的聯係中抽取出來，孤立地考察它們，而且在這裏不斷交替著的運動就顯示出來了，一個為原因，另一個為效果”。人們為了了解現象之間的聯係，從交互作用中抽出因果聯係加以考察是必要的，但是不應忘記，這種因果聯係畢竟是處於交互作用之中的，因此在具體的因果解釋中，應當注意原因和結果的交互作用。在許多情況下，如果不注意這種交互作用，問題就解釋不清楚。
例如，在Sn2親核取代反應中
Y-＋R—XY—R＋X-研究表明，R為給電子基時，其反應速度要比R為H時的反應速度小，而R為吸電子基時，其反應速度要比R為H時的反應速度大。但是，研究中發現，在R——CH2Br＋Br-（放射性Br-離子）→R—CH2Br-+Br-的反應中，無論R是吸電子基還是給電子基，其反應速度都要比R為H時的反應速度大。有人提出了如下解釋：在反應中，Y-向化合物進攻，引起X脫離而生成X-，X-脫離又促進了Y-的進攻，也就是促進了Y與化合物的結合。這就是說，Y-的進攻（原因）引起X-的脫離（結果），而X-脫離（結果）又對Y-的進攻（原因）發生了反作用，從而加快了反應速度。Y-的進攻和X-的脫離互為因果，表示如下：
Y-的進攻X-的脫離
還可以用下麵的圖示表示：
在酶催化反應中，因果的交互作用也表現得很明顯。在酶催化中，酶分子的構象與底物的構象，有時在反應前並不完全吻合，當二者發生相互作用時，底物分子對酶分子發生誘導作用，使二者的構象相吻合，酶分子又對底物分子的反應發生催化作用。在這裏也發生了原因和結果的交互作用。
原因和結果是一對重要的哲學範疇，反映著客觀事物之間的規律性聯係。因果聯係及其交互作用，具有重要的認識論和方法論意義，它為我們提出了認識因果聯係，進行因果解釋的重要途徑和方法。當研究某個問題而尚不知其原因的時候，這是對該問題的認識很不深刻的時候，為了探索原因，使認識不斷深入，經過初步研究可以提出可能的原因，也就是從結果去追溯原因，這時，提出的可能的原因具有假設的性質，對認識起著指導作用，應當設法用這種可能的原因試探著解釋現象。有時，一時弄不清原因，也可以暫時撇開原因，或者說不問原因，僅從現實出發，從已知的經驗事實出發，總結具體的規律性，這樣也有利於開闊思路和研究工作的進行。這種研究，就其實質而言，是暫時撇開了“為什麼”的問題，把研究的著眼點放在“如何”和“怎樣”上。經過認識“如何”和“怎樣”，逐步接近以致達到認識“為什麼”。在化學中，如同在一般認識中一樣，僅僅提出因果的交互作用是不夠的，甚至是空洞的，重要的是在承認因果的交互作用的前提下，設法找出中介，即中間環節。
在化學中，常常從物質的性質和反應去認識物質的結構，這表現為從結果去認識原因；在認識了結構，特別是獲得了關於結構的規律性認識以後，不僅能夠解釋物質的性質和反應，而且能夠提供預見，這又表現為從原因去解釋結果，預見可能產生的結果。在這裏，關於結構的規律性認識或者說結構規律，起著中介的作用。化學中的具體規律，無論是組成規律、結構規律還是反應規律，其內容都是關於“如何”和“怎樣”的說明。這就是說，當人們從結果去追溯原因暫時得不到什麼肯定認識時，可以先就具體問題揭示有關的規律，基於規律性認識進而可以提供解釋和預見，這時，這種規律性認識就表現為對原因和結果之間聯係的認識的中間環節。規律性認識本身，即對化學中的規律的認識，也是發展的，化學中的規律有經驗性規律和理論性規律，從經驗性規律到理論性規律，標誌著對規律認識的深化和發展。
化學中的經驗性規律和理論性規律
1.化學中的經驗性規律
經驗性規律是直接從經驗資料中總結、概括出來的規律。經驗性規律在化學中稱為經驗性定律，如定比定律、當量定律、氣體化合體積定律等，都是化學中的經驗性定律。
經驗性規律和經驗性認識是不同的。哲學中所說的經驗性認識或經驗認識，指的是人們在同客觀對象的直接接觸（包括借助於認識工具的接觸）過程中對客觀對象的現象和外部聯係的反映。經驗性規律或經驗定律，雖然也是一種認識，是認識發展中的一個階段，然而它已經不是對客觀對象的現象和外部聯係的反映，而是對事物之間本質關係在一定程度上的反映。
化學中的經驗性規律是直接從化學實驗事實中總結、概括出來的，因而是與化學實驗事實（或稱經驗資料）直接相聯係的，是在化學實驗的基礎上形成的。例如，定比定律的確立就經曆了一個過程。自近代化學產生開始，化學實驗就成為化學研究的一種基本方法和途徑，人們在化學實驗中不僅注意反應物和產物的性質的變化，還要注意研究反應過程中重量關係。正是在實驗研究過程中逐步形成了每種化合物都有確定的組成的思想，也正是在這種思想的驅使下，普羅斯特才對化合物的組成進行了專題研究，而他得出定比定律的直接的實驗基礎，是對堿式碳酸銅的組成所進行的分析，經過分析，他發現無論是天然的還是人造的堿式碳酸銅的組成完全相同，以此為基礎，經過進一步推論，得出了定組成定律。又例如，氣體化合體積定律的發現，也是直接從實驗數據中總結、概括出來的。在氫、氧被發現不久，凱文迪許就測定了氫和氧化合成水的體積比。蓋呂薩克受凱文迪許實驗的啟發，對氫和氧化合成水蒸氣的體積關係進行了實驗研究，同時他還做了許多其他實驗，如氨與氯化氫的化合反應，一氧化碳與氧的化合反應，二氧化硫與氧的化合反應，等等，綜合各種實驗結果，蓋呂薩克發現了氣體化合體積定律。
當我們說化學中的經驗性定律是從化學實驗事實中直接總結、概括出來的時候，決不意味著忽視思維的作用，決不表示通過對經驗事實的確認就能發現經驗性定律。情況恰恰相反，化學中的經驗性定律與經驗事實有著直接的聯係，但經驗性定律不是經驗事實的簡單記錄、描述和確認，而是基於經驗事實提出了某種思想或假說，在這兩者的相互作用中逐步形成的。經驗性定律已經在一定程度上揭示了現象間的本質聯係，因此，從經驗事實到經驗性定律，是認識的飛躍。從經驗事實中發現和確立經驗性定律，經過了去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及裏的加工製做過程，同時還離不開一定的概念、思想、學說。上麵分析過的定比定律和氣體化合體積定律業已表明，無論是普羅斯特還是蓋呂薩克，他們在實驗研究中受別人的研究工作的啟發，並在自己的研究中產生了某種思想，又在專門的實驗研究中確定了這種思想，得出了具有規律性的認識，進而將這種認識表述出來，成為定律。還有，倍比定律的發現，首先是由於道爾頓基於原子論作出的推論，進而又用經驗事實確證了這個推論。
從經驗事實中發現和確立經驗性定律，需要有深刻的思想。對於定比定律的發現，我們雖然難以清楚地描述出普羅斯特經曆了怎樣的思維過程，然而僅從當時他受到貝托雷的責難和他本人的答辯中可以窺見到，他在定比定律上做了多麼艱苦的研究工作和深入的思考！他發現和確立定比定律，關鍵之一是明確區分了化合物和混合物，據此他研究了人工製備的化合物和天然化合物的組成，研究了不同來源的同種化合物的組成，進行了多方麵的詳細的論證。這些都表明，他在發現定比定律的過程中，具有豐富的科學思想，他的科學思想無疑起了重要作用。
化學中的經驗性規律，一般地說隻確定了對象之間關係的“如何”或“怎麼樣”，經驗性規律本身既沒有說明“為什麼”，也沒有或暫時未能說明這一類對象間關係的“如何”或“怎麼樣”與其他對象間關係的“如何”或“怎麼樣”有什麼聯係，也就是說經驗性規律之間的關係尚未能得到說明。例如，定比定律、化合量定律、倍比定律、質量守恒定律等，它們各自尚處於孤立狀態，它們之間有什麼聯係，在經驗性規律的認識階段尚不能得到統一的理解和說明。
化學中的經驗性規律，既然是規律，一經發現和確立，就具有指導作用。就以質量守恒定律、定比定律、倍比定律、化合量定律等所謂化學計算定律來說，它們被稱為基本化學定律。這些定律不僅在發現它們的那個時候具有重要的指導意義，就是在當代，這些定律仍然具有指導意義。這些定律之所以被稱為基本化學定律，是因為它們實際上是化學科學賴以建立的基礎。組成的測定，定量分析，化學反應中的計算，化學中的一些基本概念的確立，無不與這些經驗性定律的發現和確立相聯係。
2.化學中的理論性規律
理論性規律是相對於經驗性規律而言的，理論性規律一方麵要以一定的實驗事實為基礎，另一方麵又與新的概念的提出、某種理論的建立密切聯係著。理論性規律不僅揭示了“如何”或“怎麼樣”，而且因為它的建立與某種概念和理論相聯係，因此在確立理論性規律的過程中在一定程度上理解了為什麼。化學中的理論性規律，一般地說，是包含在化學理論中的規律或規律性認識。化學理論之所以稱為理論，是因為它是在一定的化學概念基礎上，使用判斷和推理的方法，反映了事物的本質、事物的全體和事物的內部聯係，一句話，反映了物質分子及其變化的客觀規律性。例如，原子分子論是化學中的基本理論，它包含著關於化學組成的規律性認識，如果我們將該理論中規律性認識，改為規律的形式，可以說：任何單質或化合物的分子，都是由具有一定質量（原子量）的原子所組成。同樣，化學結構理論中包含著關於化學結構的規律性認識，化學熱力學和動力學理論包含著化學反應的規律性認識，如此等等。這些理論中的規律性知識，都可以表述成化學規律的形式。就以普裏戈金（Prigogine）創立的耗散結構理論來說，我們可以這樣表述：任何一個開放係統達到遠離平衡態的非線性區時，一旦係統的某個參量的變化達到一定的閾值，通過漲居，係統發生突變，由原來的無序的混亂狀態轉變到一種時間、空間或功能有序的新的狀態，形成新的有序結構。這種表述具有“任何……都……”的形式，而且指出了客體（即係統）和條件，說明了如果具備了這些條件，必然會發生的情況。這無疑是一種規律。而這種規律是與理論密切結合的，理論在說明了這種規律性認識的同時，還說明了為什麼會如此。
理論性規律無疑也是經過科學家的創造性研究而確立的規律。理論性規律具有解釋、預見作用，而且理論性規律較之經驗性規律這種作用表現得更為突出。
3.從經驗性規律到理論性規律
化學史表明，在近代化學形成時期，最先發現和確立的規律是經驗性規律，正如上麵指出的，諸如定比定律、質量守恒定律、當量定律等；在化學中的一些分支領域，初創時期確立的規律也是經驗性規律，例如，在氣體物質化學反應的研究中，最先確立的是氣體反應體積定律，在對溶液的研究中最先發現的是享利定律，如此等等。隨著化學的發展，研究的深入，在經驗性規律的基礎上，或者為了解釋經驗性規律，逐步建立相應的理論，同時，發現新的規律，使化學認識從經驗性規律發展到理論性規律。
從經驗性規律到理論性規律，大體說來，有兩種形式。第一種形式，從知其然到知其所以然。例如，門捷列夫發現的元素周期律，是從已知元素及其性質的經驗事實中總結、概括出來的，當時的發現僅僅指出了元素的性質隨原子量的增加而呈周期性變化。在這個意義上它是一條經驗性定律，隻說明了是怎樣的，未說明為什麼會這樣。進入20世紀，由於建立了原子結構模型，特別是建立了原子核外電子殼層結構模型，揭示了原子核外電子的填充規律，這時人們才認識到元素的性質是隨原子序數（即原子核電荷數）的遞增而呈周期性變化的，是由原子核外電子的填充規律決定的。如果說門捷列夫發現周期律時，該規律是直接從經驗資料中總結出來的，因而是與經驗資料直接相聯係的，那麼原子序數、核電荷數以及原子核外電子的填充規律等等的發現，固然與一定的經驗資料也有著密切的聯係，但更為重要的是與新理論的建立、新概念的提出密切相關。原子核外電子的填充規律，首先是建立在原子有核模型和玻爾的電子結構模型的基礎上，其次又是從量子論和量子力學理論中推導出來的，沒有這些新的模型和新的理論，不可能揭示電子的填充規律。同時，在確立電子填充規律時，不僅知道了原子核外電子怎樣填充，而且也從理論上理解了它們為什麼會這樣填充。在這個意義上說，原子核外電子的填充規律是理論性規律。從門捷列夫元素周期律到現代的元素周期律，或者確切地說，從發現元素的性質隨原子量的增加而呈周期性變化到揭示元素的性質隨原子序數的遞增而呈周期性變化，並揭示了這種周期性變化的內在本質，是人們對元素之間關係的規律的認識，從知其然到知其所以然的發展過程。
第二種形式，從特殊到普遍，從分立到統一。化學中的經驗性規律和理論性規律之間的關係，表現為特殊性規律和普遍性規律之間的關係。因此，從經驗性規律到理論性規律，表現為認識從特殊發展到普遍，從分立發展到統一。經驗性規律是理論性規律的一種表現形式，或者是理論性規律的特殊情況，經驗性規律可以從理論性規律得到解釋，經驗性規律之間的關係也可以從理論性規律獲得說明；理論性規律是經驗性規律的綜合和統一，從理論性規律可以推論或演繹出經驗性規律。
例如，化學中的定比定律、當量定律、質量守恒定律等經驗性規律，在建立原子分子論以前，它們是各自分立的，不知道它們之間有什麼關係；原子分子論是化學的基本理論，包含著關於化學組成的規律性認識，可以表述成化學規律的形式：任何單質或化合物的分子，都是由具有一定原子量的原子組成的，單質分子是由同種元素的原子組成的，化合物的分子是由不同種元素的原子組成的。每一經驗性化學定律（這裏指的是定比定律、當量定律、質量守恒定律等）都可以看作是上述理論性規律的表現形式，而後者（理論性規律）是前者（經驗性規律）的內在根據，從原子分子論中可以推論或演繹出定比定律、當量定律等經驗性規律。
對經驗性規律和理論性規律之間關係的分析具有認識論和方法論意義。它給人以啟示：當發現經驗性規律以後，不應當就此止步，相反應當以此為新的起點，進一步從理論上對經驗性規律進行解釋，尋求理論解釋的過程也就是將研究工作引向深入的過程。從這種觀點看，蓋呂薩克發現氣體化合體積定律以後，將該定律與道爾頓的原子論進行比較、聯想，進行推論，提出相同體積的不同氣體在相同條件下含有相同數目的原子，盡管他的結論不正確，但是，他這樣做是符合認識發展規律的，也正因為他提出了進一步的假定，才引起了一場爭論，才引出了分子假說。它還給人以啟示：在建立理論、揭示理論性規律以後，也應當想到從該理論或理論性規律出發，可能引出的新的結果、新的規律。道爾頓提出化學原子論後，從中推論出可能存在著倍比關係，因為無論在組成中還是在反應中，
，這樣，當幾種相同元素以不同比例組成化合物時，應當有倍比關係。道爾頓從理論中作出了推論，不僅發現了新的定律，而且找到了驗證原子論的途徑。
經驗性規律和理論性規律之間的區分是相對的，理論性規律也可以分出不同層次。相對於某種經驗性規律的理論性規律，在另一種場合，又可以麵對比它更為深刻的理論性規律。人們對化學規律的認識，從經驗性規律發展到理論性規律，從一個層次的理論性規律發展到另一個層次的理論性規律，是無限的，是永遠不會完結的。
正因為經驗性規律和理論性規律的區分具有相對性，因此在化學中還有些定律具有中間性質，也就是既具有經驗性規律的特征又具有理論性規律的特征，它們是半經驗性半理論性規律。我們曾經指出過的量子化學的一些半經驗性方程，大都具有這種特征。此外，讓我再做一些具體分析。
我們知道，在科學中，經驗性規律有時可以通過經驗性公式來表示。例如，天文學中的波德定律，是一個經驗公式：
R＝0.3×2n-2＋0.4（天文單位）
式中R為太陽係中任一行星的軌道半徑，n為正整數。開普勒行星運動第三定律，有如下形式：
T2＝K（R）3
式中K為常數，T為任一行星繞太陽旋轉一周的時間，R為該行星的軌道半徑。像這樣的經驗公式，在化學中也有，對這些經驗公式的分析對化學規律的認識也有啟發作用。這類經驗公式是怎樣得出來的呢？這些經驗公式是從實際觀測數據中求出來的，如果用簡化的、形象的語言，可以說是從觀測數據中湊出來的。在這裏，“湊出來”這三個字毫無貶意，要知道，從一些數據中“湊出來”具有規律性內容的公式，著實是一種創造。就以開普勒第三定律為例來說吧。開普勒掌握的數據，見下表所示：
這兩組數據表麵看來沒有什麼規律可言，開普勒在追求宇宙和諧的觀念推動下，硬是從這些數據中經過反複計算“湊出來”一個公式。
化學中也有類似的公式，例如，範特霍夫曾提出一個表示反應速度隨溫度變化的規律的經驗公式：
該公式表示，溫度每升高10℃，反應速度常數增加2—3倍。很明顯，這個公式是從大量的實驗數據中湊出來的。
上述事例告訴我們，化學研究，積累經驗事實是重要的，而從經驗事實中，特別是從經驗數據中總結出規律性的東西同樣是重要的，在一定意義上可以說更重要。如何從經驗數據中總結出經驗規律、經驗公式，看來，在一定思想指導下，設法“湊出來”，是行之有效的方法，“湊出來”三個字包含著無窮奧妙，表現出科學工作者的智慧。
我們所說的半經驗半理論性規律及其公式，與上述分析的經驗性公式不同，它不能從數據中湊出來，需要理論和計算的幫助。例如，有機化合物同係線性規律，可以用三種關聯方程式來表示：
蔣明謙指出，“由於這三個方程式普遍適用於各類型同係物的各種主要物理化學性能的遞變情況，因此我們將它們所體現的同係遞變關係，總起來叫做同係遞變線性規律，簡稱同係線性規律。
素，是分子結構性能關係中矛盾的主要方麵。上述方程式的得出，一方麵依賴於有機化合物結構和性能的經驗事實，另一方麵也依賴於分子軌道方法。因此，總起來可以說，體現同係遞變關係的這三個方程式，是半經驗性半理論性公式。現代化學已不同於經典化學，更不同於近代早期的化學，它所研究的問題越來越複雜，麵對的經驗數據也不能與過去同日而語，在現代化學發展狀況下，若單純依靠“湊”，已經很困難了，新的規律的發現，依靠數據的積累，也依靠理論的指導和幫助。