中國(guó)科學(xué)院院士唐本忠：科學(xué)研究的哲學(xué)反思與范式轉(zhuǎn)移

12月18日，中國(guó)科學(xué)院院士、香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院院長(zhǎng)唐本忠在由《財(cái)經(jīng)》雜志、財(cái)經(jīng)網(wǎng)、《財(cái)經(jīng)》智庫(kù)、財(cái)通匯聯(lián)合主辦的“《財(cái)經(jīng)》年會(huì)2023：預(yù)測(cè)與戰(zhàn)略”上指出，我們的生命科學(xué)已經(jīng)到達(dá)了分子層次，人類(lèi)身體里的任何一個(gè)分子，化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室都可以還原出來(lái)，但非�？上У氖�，還沒(méi)法把這些分子“堆”成一個(gè)人，甚至“堆”成細(xì)胞都不行，還原是有極限的。分子之上還有無(wú)限廣闊的空間供我們開(kāi)發(fā)，聚集體科學(xué)研究可以產(chǎn)生新的模型、新的假說(shuō)、新的理論，幫助我們解決靠還原論沒(méi)法解決的問(wèn)題。

中國(guó)科學(xué)院院士、香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院院長(zhǎng)唐本忠

唐本忠表示，為了推動(dòng)聚集體科學(xué)的前進(jìn)，希望中國(guó)科學(xué)家搭建一個(gè)平臺(tái)，讓全世界的科學(xué)家都可以在這個(gè)舞臺(tái)上表演。“我們辦了一本新的雜志叫《聚集體》。中國(guó)科學(xué)家做了非常多漂亮的工作，但要投外國(guó)的雜志，因?yàn)槲覀儧](méi)有自己的平臺(tái)，所以中央號(hào)召我們一定要辦中國(guó)人的高端的科學(xué)雜志，我們就辦了這個(gè)雜志，我們希望不但要做好的研究工作，還要建好的平臺(tái)，把中國(guó)科學(xué)的聲音盡快向世界傳播�！�

以下為發(fā)言實(shí)錄：

唐本忠：謝謝《財(cái)經(jīng)》年會(huì)給我這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家交流一下關(guān)于科學(xué)研究的哲學(xué)反思與范式轉(zhuǎn)移。

我們知道，科學(xué)研究非常重要，科學(xué)研究其中有一個(gè)目的，就是了解自然，人們?yōu)榱肆私馐澜�，了解自然過(guò)程，大家從不同的角度看這個(gè)世界，建立了很多研究模型，在生命科學(xué)，特別是物質(zhì)科學(xué)，一般會(huì)還原到分子層次，在科學(xué)研究的早期階段，人們?cè)��?jīng)問(wèn)過(guò)一個(gè)非�；�礎(chǔ)的哲學(xué)問(wèn)題。

兩百年前，意大利有個(gè)科學(xué)家叫阿伏伽德羅，它提出了分子的概念，什么是分子呢？按照他的定義，就是幾個(gè)原子結(jié)合在一塊形成了分子。他當(dāng)時(shí)提的這個(gè)假說(shuō)非常重要，但很遺憾的是，他19世紀(jì)初提出這個(gè)概念，當(dāng)時(shí)的科學(xué)界認(rèn)為他在胡說(shuō)，一直到他去世以后，英國(guó)有個(gè)大科學(xué)家叫麥克斯韋，麥克斯韋在《自然》雜志上發(fā)了一篇文章叫做《分子》，這篇文章里，麥克斯韋定義了什么叫分子？他的定義，分子就是一個(gè)特定物質(zhì)的最小的部分。麥克斯韋提出這個(gè)概念，科學(xué)界接受了，這是大概150年前的事情，從這個(gè)意義上講，現(xiàn)代科學(xué)的歷史是沒(méi)有那么長(zhǎng)的，也就是一兩百年的時(shí)間，雖然科學(xué)研究的歷史好幾千年。

麥克斯韋關(guān)于分子的定義，從某種意義上講，推動(dòng)了科學(xué)研究的進(jìn)步。現(xiàn)在是怎么定義分子呢？我們一般說(shuō)一個(gè)科學(xué)術(shù)語(yǔ)、一個(gè)名詞，它的定義最好找字典，說(shuō)分子就是物質(zhì)最小的粒子，有這個(gè)物質(zhì)所有的性質(zhì)。這個(gè)定義非常重要，奠定了分子主義或分子論，或分子科學(xué)認(rèn)識(shí)論的基礎(chǔ)，這就是我們現(xiàn)在搞化學(xué)研究的人研究分子，分子化學(xué)、分子物理、分子材料，所有的東西組合起來(lái)叫分子科學(xué)。分子科學(xué)在今天還是在物質(zhì)科學(xué)里占主導(dǎo)地位的一種認(rèn)識(shí)論或研究哲學(xué)。

這個(gè)哲學(xué)叫什么呢？叫還原論。哲學(xué)辭典上怎么定義還原論呢？任何一組實(shí)體都可以把它還原到另外更加簡(jiǎn)單或更加基礎(chǔ)的實(shí)體。換句話說(shuō)，一個(gè)整體不是任何其他的東西，只是它的部分之和，或者用更簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)講，就是1+1=2，1+1=2從某種角度上講是對(duì)的，但我今天要講它的局限、不足，分子科學(xué)是現(xiàn)代研究的一個(gè)范式，現(xiàn)代科學(xué)研究一個(gè)占主流的范式。

為了回答分子科學(xué)的局限性，我講另外一個(gè)哲學(xué)，叫整體論。整體論的定義和還原論的定義恰好相反，即給定一個(gè)體系的所有的性質(zhì)是不可以僅僅靠理解它的部分而加以理解，或加以解釋的，整體不是由部分來(lái)決定的。還原論說(shuō)整體由部分決定。并且進(jìn)一步說(shuō)，系統(tǒng)作為一個(gè)整體，會(huì)決定你的部分的行為，前面還原論說(shuō)部分決定整體，部分加在一塊變成整體，整體論說(shuō)不對(duì)，整體決定部分。還原論現(xiàn)在占科學(xué)研究的主流，但整體論的哲學(xué)不是一個(gè)新的哲學(xué)，而是一個(gè)很古老的哲學(xué)。

怎么說(shuō)呢？春秋戰(zhàn)國(guó)，我們中國(guó)有些先者，老子是影響世界的東方圣者，是中華哲學(xué)的第一人。老子說(shuō)道生一，一生二，二生三，三生萬(wàn)物，實(shí)際上他在講從漸變到突變的概念，一到二，二到三，但三就變成一萬(wàn)了，這個(gè)地方有個(gè)量子的跳躍。老子舉了一個(gè)例子，九層之臺(tái)，起于累土，合抱之木，生于毫末。這是我們中國(guó)先賢老子提出的。

和老子同時(shí)代的亞里士多德說(shuō)，整體可以大于部分之和，意思是1+1大于2，西方經(jīng)常講TEAM，TEAM經(jīng)常是這樣的說(shuō)法，叫我們每個(gè)人在一起可以發(fā)揮更大的作用，還原論是有它的問(wèn)題的。我們知道，馬克思主義哲學(xué)有一個(gè)非常重要的論點(diǎn)，叫做量變引起質(zhì)變。美國(guó)科學(xué)家哈佛大學(xué)的教授安德森，1972年在《科學(xué)》上發(fā)了一篇文章“多了就不一樣”，他說(shuō)大而復(fù)雜的聚集體的行為是不可以僅僅靠把這幾個(gè)粒子的性質(zhì)簡(jiǎn)單外推而加以理解的�！边�原論是外推，安德森說(shuō)不對(duì)，不可以這么做，不可以把這些小的東西往外推得到整體的性質(zhì)。他說(shuō)，在復(fù)雜性的每一個(gè)層次都會(huì)有嶄新的性質(zhì)出現(xiàn)，這就是馬克思主義的量變引起質(zhì)變，東西多了之后，質(zhì)就會(huì)發(fā)生量子性的跳躍，不是1+1=2。

把剛才講的東西稍微整理一下，分子科學(xué)是什么意思呢？一個(gè)分子有這種性質(zhì)，分子由分子組成的聚集體會(huì)有這種性質(zhì)，這是一對(duì)一的關(guān)系。分子搞清之后，由分子組成的物質(zhì)就搞清楚了，這叫分子科學(xué)。

這里我舉個(gè)兩個(gè)反例，一個(gè)是聚集淬滅發(fā)光，什么意思呢？比如一個(gè)分子可以發(fā)光，聚集之后，聚集形成的物質(zhì)完全不發(fā)光，聚集把發(fā)光淬滅掉了，分子有這個(gè)性質(zhì)，但由分子組成的物質(zhì)沒(méi)有這個(gè)性質(zhì)。

另外一個(gè)例子叫做聚集誘導(dǎo)發(fā)光，這也是一個(gè)蠻古老的現(xiàn)象，分子不發(fā)光，但分子的聚集體或由分子組成的物質(zhì)可以發(fā)光，這是0到1的關(guān)系，上面是1到0。顯而易見(jiàn)，這兩個(gè)系統(tǒng)都沒(méi)法由分子論解釋?zhuān)�特別是聚集誘導(dǎo)發(fā)光，分子不發(fā)光，學(xué)生一般肯定把它扔掉了，公司的老板也不會(huì)繼續(xù)往下做，不會(huì)做手機(jī)的顯示器，手機(jī)的顯示器叫OLED，這實(shí)際上是分子的聚集體組成的薄膜。按照分子論，如果在實(shí)驗(yàn)室做的分子不發(fā)光，你一定不會(huì)做這個(gè)器件，這不光是哲學(xué)的問(wèn)題，我們經(jīng)常說(shuō)哲學(xué)指導(dǎo)我們的行為，有這個(gè)研究范式，我相信有很多很好的東西都被科學(xué)家扔掉了，因?yàn)榉肿訉佑X(jué)得沒(méi)有這個(gè)性質(zhì)就扔掉了。在制藥界，藥的納米離子藥效比藥的分子藥效好，很多人看到了這些，但沒(méi)有把它好好的整理。所以我這里提了一個(gè)聚集力科學(xué)，不是分子論。

ACQ是什么意思呢？把它融在溶液里，它會(huì)閃閃發(fā)光，加水一聚集，發(fā)光就沒(méi)了。AIE，剛開(kāi)始分子是不亮的，聚集以后它就閃閃發(fā)光了，這兩個(gè)東西恰好相反，是沒(méi)法用分子論解釋的。

有些細(xì)節(jié)就不詳細(xì)講了，我主要講分子論到聚集體論，本來(lái)是講AI的工作機(jī)制的，今天的聽(tīng)眾都是業(yè)界的領(lǐng)袖，不一定是具體做科學(xué)研究的，所以具體的東西就不談了。

一旦我們提出聚集體論，就可以做很多在分子層次做不了的事，比如合成很多分子，單個(gè)分子不發(fā)光，聚集之后閃閃發(fā)光，顏色可以從藍(lán)色到綠色、黃色、橙色、紅色等等，并且量子效率高達(dá)100%，量子效率就是非常非常亮。我們科學(xué)家現(xiàn)在在實(shí)驗(yàn)室，不管是做物理的還是做化學(xué)的，都是研究分子，為什么研究分子？分子科學(xué)的概念告訴我們，把分子搞清楚之后什么東西都搞清楚了。實(shí)際上真正是很少用單個(gè)分子的，像手機(jī)的屏幕，是分子的聚集體。我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，越聚集發(fā)光越好，就可以做很多很多事情，比如給它一個(gè)刺激發(fā)光的顏色、強(qiáng)弱就變了，以前的液晶是不發(fā)光的，現(xiàn)在可以讓液晶閃閃發(fā)光，可以做OLED，將來(lái)手機(jī)就可以是三維的顯示，可以做光波導(dǎo)，控制光怎么跑，以后可以做光子計(jì)算機(jī)，可以做指紋，可以讓病毒閃閃發(fā)光。如果做成水溶性，打到身體里是不亮的，一聚集就可以閃閃發(fā)光，可以告訴你身體里有沒(méi)有病毒，有沒(méi)有癌細(xì)胞，你的線粒體是不是健康，你的癌細(xì)胞在身體里怎么跑，血管有沒(méi)有堵住，腦蛋白有沒(méi)有纖維化，因?yàn)槔夏臧V呆癥就是腦蛋白纖維化，所以可以做很多很多事情。

我提的聚集科學(xué)實(shí)際上是聚集的層次研究結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，同一個(gè)分子結(jié)構(gòu)聚集的形式不一樣，發(fā)光的顏色完全不是一回事。現(xiàn)代的有機(jī)觀念理論，說(shuō)一個(gè)東西要發(fā)光，必須要有供熱的，這些東西非常難降解。我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)我們吃的飯、穿的衣服、組成身體的蛋白，在分子層次不發(fā)光，但聚集之后閃閃發(fā)光。比如海藻，發(fā)光。我們吃的面包，分子不發(fā)光，聚集以后發(fā)光，這是我們穿的衣服。

機(jī)理就不講了，我的時(shí)間差不多了。以前純有機(jī)的東西是發(fā)銀光，但在聚集以后可以，還可以產(chǎn)生活性氧，活性氧是什么呢？見(jiàn)到什么殺什么，老鼠身上有沒(méi)有腫瘤？有沒(méi)有癌癥？可以告訴你，我們一邊看一邊把它殺死，還可以做光熱，一照了以后，溫度升起來(lái)就把癌細(xì)胞殺死了�？梢宰龊Ｋ�淡化，每小時(shí)每平方米可以產(chǎn)生大概5公斤的水，我們可以做蔬菜工廠。我們的身體不喜歡紫外光，但合成可見(jiàn)光，植物就生長(zhǎng)了，生長(zhǎng)的速度增加800%，什么意思呢？大氣里的二氧化碳就不夠用了，現(xiàn)在講雙碳，減排限排，但我們可以變廢為寶，一箭多雕。

范式轉(zhuǎn)移，從分子科學(xué)到聚集體科學(xué)，在分子層次很多做不了的事，在聚集層次可以做得到，這里有個(gè)叫生物AIE，我們發(fā)現(xiàn)很多種草藥都是AIE的，單個(gè)分子不亮，聚集之后閃閃發(fā)光。人吃了藥，藥到什么地方，我們不知道，藥有沒(méi)有起作用？我們也不知道，藥發(fā)光的話，它一旦起作用之后發(fā)光的顏色和強(qiáng)弱會(huì)發(fā)生變化，我們可以完全把它搞清楚。我們還可以讓它跑到腫瘤上去，把病毒殺死，正常的細(xì)胞沒(méi)有什么影響。

我就不詳細(xì)講了，還有很多在聚集的科學(xué)層次的一些哲學(xué)問(wèn)題，比如有協(xié)同論，有涌現(xiàn)論，涌現(xiàn)論就是從無(wú)到有。還有多元論，舉一個(gè)例子，比如這個(gè)分子是完全不發(fā)光的，但聚集之后會(huì)生成無(wú)定形的聚集體，可以生成各種結(jié)晶，發(fā)各種不同顏色的光，一個(gè)不發(fā)光的分子聚集以后可以做好多好多事情。并且做成納米之后，納米粒子中間排的很緊就可以發(fā)光，可以做生物成像，納米粒子外面的東西可以動(dòng)，五六十度癌細(xì)胞就能燒死。所以，一個(gè)分子的聚集體可以做好多好多不同的事。

分子與生命，我們生命科學(xué)已經(jīng)到分子層次，身體里的任何一個(gè)分子化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室都可以還原出來(lái)，但非�？上У氖�，還原到分子層次，但沒(méi)法把這些分子堆成一個(gè)人，甚至堆成細(xì)胞都不行，還原是有極限的，我們現(xiàn)在把中國(guó)古老的哲學(xué)，比如我們的中醫(yī)中藥就是整體論，中醫(yī)是不是頭疼醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳的。分子之上還有無(wú)限廣闊的空間供我們開(kāi)發(fā)，聚集體科學(xué)研究就可以產(chǎn)生新的模型、新的假說(shuō)、新的圖、新的理論，會(huì)假設(shè)我們對(duì)自然的理解，可以幫助我們解決靠還原論沒(méi)法解決的問(wèn)題，當(dāng)然它會(huì)產(chǎn)生一些新的原理，新的工作機(jī)制，這些東西會(huì)知道我們?cè)O(shè)計(jì)新的聚集體系，開(kāi)發(fā)新的先進(jìn)功能材料。

為了推動(dòng)聚集體科學(xué)的前進(jìn)，中國(guó)科學(xué)家到目前為止一直是外國(guó)科學(xué)家搭個(gè)平臺(tái)我們?cè)谏厦姹硌�，我希望中�?guó)科學(xué)家搭一個(gè)平臺(tái)，讓全世界的科學(xué)家都在這個(gè)舞臺(tái)上表演。我講的這個(gè)聚集體在分子之上，分子稍微一聚集就到納米層次了，但納米是外國(guó)科學(xué)家搭的平臺(tái)我們?cè)谏厦姹硌�，我們現(xiàn)在是納米、微米、毫米全部都可以當(dāng)成聚集體科學(xué)進(jìn)行研究，我們辦了一本新的雜志叫《聚集體》，我們響應(yīng)中央的號(hào)召，中國(guó)科學(xué)家做了非常非常多漂亮的工作，但要投外國(guó)的雜志，很多東西一投就給墻壁掉了，因?yàn)槲覀儧](méi)有自己的平臺(tái)，所以中央號(hào)召我們一定要辦中國(guó)人的高端的科學(xué)雜志，我們就辦了這個(gè)雜志，這個(gè)雜志現(xiàn)在已經(jīng)非常好了，綜合化學(xué)、綜合材料和物質(zhì)化學(xué)三個(gè)領(lǐng)域首屈一指的雜志，我們希望不但要做好的研究工作，還要建好的平臺(tái)，把中國(guó)科學(xué)的聲音盡快向世界傳播。

我是去年4月份從香港科技大學(xué)回到深圳，回來(lái)一年半的時(shí)間，我們馬上又組織了一個(gè)很大的團(tuán)隊(duì)，感謝我團(tuán)隊(duì)的老師和合作伙伴，還有博士后、博士生。

謝謝大家！