基本粒子是構(gòu)成物質(zhì)的最小單元，是組成物體的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)基本粒子匯聚形成聚集體時(shí)，兩者之間是什么關(guān)系？對此，還原論和整體論給出了截然不同的答案。還原論認(rèn)為，聚集體與組分粒子的性質(zhì)完全相同，前者是后者的集成；而整體論則認(rèn)為，整體不是部分的線性組合，整體可以大于或小于部分之和。

蘇格蘭科學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋1873年在布拉德福德市英國協(xié)會發(fā)表演講時(shí)指出：“分子是物質(zhì)的最小組成單元。”《韋氏詞典》將分子定義為“一種具有物質(zhì)所有屬性的最小粒子”。這種還原論學(xué)說將分子置于物質(zhì)研究的中心基礎(chǔ)地位。為了了解單個(gè)分子的行為，科學(xué)實(shí)驗(yàn)通常在極稀溶液中進(jìn)行，以規(guī)避分子間相互作用的影響或干擾。許多科學(xué)定律、規(guī)則、公式、定理等都根據(jù)稀溶液中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)或發(fā)展而來，例如描敘單分子在稀溶液中光吸收過程的比爾–朗伯定律。

然而，在濃溶液中，分子從分散態(tài)變?yōu)榫奂�體，線性關(guān)系的比爾–朗伯定律便不再適用。在有些情況或場合下，分子與聚集體的行為和性質(zhì)甚至迥然相異。例如，很多芳香族化合物在稀溶液中以單分子形式自由存在時(shí)可以在紫外線激發(fā)下發(fā)射熒光或磷光，而在聚集狀態(tài)下卻發(fā)光減弱甚至完全不發(fā)光。這一光物理現(xiàn)象常被稱為聚集猝滅發(fā)光效應(yīng)。另一方面，有些分子顯示與聚集猝滅發(fā)光過程完全相反的聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象：聚集誘導(dǎo)發(fā)光基元在單分子自由狀態(tài)不發(fā)光而在聚集態(tài)高效發(fā)光。聚集猝滅發(fā)光現(xiàn)象說明分子的性質(zhì)可以在聚集體中消失（1？0），而聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象說明新性質(zhì)可以在聚集體中產(chǎn)生（0？1）。這些例子與人們普遍接受的“分子行為決定物質(zhì)性質(zhì)”（1？1）的觀念大相徑庭。

中國古代先哲老子在《道德經(jīng)》中指出：“三生萬物”。翻譯成現(xiàn)代科學(xué)語言就是微粒聚集的量變可以帶來質(zhì)的飛躍。1967年，諾貝爾物理學(xué)獎得主菲利普·沃倫·安德森在加州大學(xué)的一個(gè)演講中闡述了他的整體論觀點(diǎn)：“不能從幾個(gè)基本粒子的性質(zhì)做簡單外推，去理解大而復(fù)雜的聚集體的行為”，“在復(fù)雜性的每一個(gè)層次，都會有嶄新的性質(zhì)出現(xiàn)”。當(dāng)許多分子混合或組裝成一個(gè)聚集體時(shí)，所得聚集體的性質(zhì)將受到不同因素（如數(shù)量、形狀、形態(tài)、相互作用等）的非線性影響。理解這樣的復(fù)雜系統(tǒng)，需要構(gòu)筑和發(fā)展一種研究聚集體的新科學(xué)框架，即聚集體學(xué)（Aggregology）。

分子科學(xué)研究的是不受分子之間相互作用影響的自由孤立粒子，而聚集體科學(xué)（或聚集體學(xué)）的研究對象是各種作用相互影響的受限復(fù)雜系統(tǒng)。這種復(fù)雜性的一種體現(xiàn)方式是聚集體中存在的各式各樣錯綜復(fù)雜的效應(yīng)和過程，如拮抗作用、協(xié)同作用、涌現(xiàn)性、多樣性等。這里略舉數(shù)例稍加說明：（1）隨機(jī)化/規(guī)律化、無定形化/晶化、柔軟化/剛硬化等拮抗作用會影響聚集體的行為，深入了解這些拮抗過程，將有助于發(fā)展新手段和新方法去改變和調(diào)控聚集體的性質(zhì)和功能；（2）多體系統(tǒng)中組分（主體–客體、給體–受體、發(fā)射源–敏化劑等）的正確搭配和組分間的協(xié)同作用，有可能導(dǎo)致完美共生聚集體的形成；（3）聚集過程中可能涌現(xiàn)出全新的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，例如，原本無生色團(tuán)的非共軛分子在團(tuán)簇化后可能產(chǎn)生簇發(fā)光、非手性分子在螺旋組裝后可能發(fā)射圓偏振光、純有機(jī)分子聚集后可能實(shí)現(xiàn)高效室溫磷光等；（4）聚集體可能同時(shí)顯示豐富多樣的性質(zhì)和多姿多彩的功能，例如，同質(zhì)多晶多色發(fā)光、輻射/非輻射同步躍遷、多模態(tài)（光/聲/熱）生物成像及診療等。

對聚集體科學(xué)中的拮抗論、協(xié)同論、涌現(xiàn)論、多元論等進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，有重大的科學(xué)價(jià)值和深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)影響。聚集體學(xué)研究將產(chǎn)生新模型，創(chuàng)造新知識，擴(kuò)寬我們對世界的認(rèn)識，加深我們對自然的理解，幫助我們解決用傳統(tǒng)還原論方法無法或難以解決的問題。在聚集體層次建立新的工作原理和機(jī)制將有助于科學(xué)家合理設(shè)計(jì)新系統(tǒng)和研發(fā)新材料�；�于此，我們在廣州市和黃埔區(qū)的支持下，在黃埔科學(xué)城成立了聚集誘導(dǎo)發(fā)光高等研究院。在高等研究院和華南理工大學(xué)的資助下，我們與著名的國際科學(xué)出版社Wiley合作創(chuàng)辦了國際學(xué)術(shù)雜志Aggregate《聚集體》，旨在為學(xué)術(shù)界搭建一個(gè)交流思想和意見的沙龍，供科學(xué)家討論聚集體研究的挑戰(zhàn)和機(jī)遇、分享聚集體研究的發(fā)現(xiàn)和突破。

分子匯集形成聚集體，因此分子層次之上的所有實(shí)體（entity）皆可稱為聚集體。在聚集體中，分子可以是幾個(gè)或無窮多個(gè)，成分可以是同種或異類，產(chǎn)物可以是零維或多維的納微結(jié)構(gòu)乃至宏觀物體……聚集體源于分子，高于分子。聚集體研究是一片無遠(yuǎn)弗屆的疆域，蘊(yùn)藏著無盡的寶藏。分子是物質(zhì)的基本單元，然而分子本身卻很難被直接利用。分子只有聚集成可加工/操控的材料才能做有用之功，如介晶分子只有在聚集之后才能實(shí)現(xiàn)液晶功能。聚集體研究十分重要，但遺憾的是，相對于對分子的深耕細(xì)刨，人們對聚集體涉獵不深、缺乏系統(tǒng)研究，堪稱一待雕琢之璞玉。

作為分子聚集體的一個(gè)特例，納米材料得到了廣泛的關(guān)注，納米框架的搭建促進(jìn)了納米科學(xué)的發(fā)展。在聚集體層次的探索將構(gòu)筑一個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于納米研究的聚集體科學(xué)平臺。分子之上有著廣袤無垠的空間，聚集體學(xué)將推動科學(xué)研究從微觀向介觀到宏觀的縱深擴(kuò)展。我們希望并相信，聚集體學(xué)將促成研究認(rèn)識論和方法論的范式轉(zhuǎn)移，為人們對多級結(jié)構(gòu)和復(fù)雜系統(tǒng)的研究探索開辟一條新路。

（作者為中國科學(xué)院院士，第三世界科學(xué)院院士，聚集誘導(dǎo)發(fā)光概念的提出者和該領(lǐng)域研究的引領(lǐng)者，獲國家自然科學(xué)獎一等獎、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎。）

本版攜手科學(xué)出版社推出