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从微观的电子到介观的胶团、从宏观的石头到宇观的星系，均可用“物体”（object，或更确切地说，physical object）一词指示。然而，作为适用范围极广的基础性概念，“物体”的内涵却长期未能得到深入的揭示和反思，即便在物理学中其含义也经常停留在日常语言习惯的层面，以“实体”（substance）为本位。在经典物理时代，这种传统概念尚可大体兼容于当时的科学理论进展。但在经历了20世纪物理学革命、信息革命以及认知科学兴起的当代，若继续满足于传统物体观，则很有可能与愈益追溯“结构稳定性”的科学研究新成果相龃龉。

最初人们是从司空见惯、频繁接触的各种宏观个体事物中抽象出“物体”这一概念的，诸如石头、苹果、台球等宏观固体都是典型的物体。在传统物体观看来，空间犹如一个巨大的容器，其中分布着许多物体，每个物体均占据着特定的位置区域，随着时间的流逝有些物体从一个位置运动到另一个位置，有些物体相互之间还发生各种作用。该世界图景中的“物体”，就是具有特定形状从而以个体形式独立存在的实在的事物。这种物体观至少包含以下要点：

广延性、个体性、独立性和整体性标示出空间中的某个存在单元，而不可入性和持存性则意味着这个单元是客观实在的，客观实在的独立单元可视为“实体”。一个物体就是一个实体，物体是具有各种物理属性的实体。有一种可追溯至亚里士多德的“基质论”认为，任何具体的事物都是由作为“基质”（substratum）的单纯承载者以及附着于基质之上的各种属性共同构成的，其中基质是恒定不变的，是决定某个体区别于其他个体的本质；而属性则往往是可变的，是个体的非本质部分。依据基质论，物体的大小、形状、颜色、质量等是内在属性，空间位置、与其他物体的各种作用是外在属性，这些属性都由物体的基质部分“实体”承载着。不管依附于实体的属性如何变化，只要实体不变，物体还是原来的物体；一旦实体改变了，即使各种属性仍得以保留，物体也不再是原来的物体了。于是，传统物体观是以实体为本位的，其核心可概括为：

西方自古希腊的留基波和德谟克利特以来有“原子论”的传统，即通过微小粒子之间的排列组合和相互作用来解释宏观现象。近代科学革命以后“原子论”的思维方式不断强化，牛顿的“光粒子”、道尔顿的“原子”、经典流体力学中的“微团”、统计热力学中的“气体分子”等均沿袭了这个传统。这些微小的物体已经不能够直接被感官所知觉到，只能依靠想象来把握。但是，在这段时期中所设想出来的微观粒子其实都只是宏观固体的微缩版本而已，这些粒子都是作为独立完整的充实的单元而运动变化的，它们只是组成宏观实体的小实体，是“世界的砖头”。

随着现代物理学对微观世界和高速世界的研究，在哲学和科学中固守传统物体观面临着明显的困难，主要表现在以下两个方面。

爱丁顿关于“我的两张桌子”的著名论述体现出常识与科学之间的张力：常识告诉我们桌子是充实的坚硬物体；科学却告诉我们桌子所占据的空间其实极大部分是虚空，极其巨量的、质量只集中于极小空间区域内的原子构成了桌子。究竟我们应当相信常识还是科学告诉我们的实在？面对宏观物体不可入性的弱化，传统物体观可以主张，空间再空，也终归是有微观粒子占据的，微观物体仍然具有以往所理解的那种实体性。

然而量子力学革命后，传统物体概念中所预设的诸实体性特征均被违背或遭挑战。例如，同一个电子可以同时穿过两条狭缝，同一干涉区域可以同时存在两个电子（同时违反广延性、个体性和不可入性）；两个在质量、电荷、自旋等内禀属性方面完全相同的微观粒子，当处于波函数叠加的系统区域时是不可区分的（违反不可入性、整体性和持存性）；两个处于纠缠态的微观粒子即便相距遥远，对其中一个粒子的测量操作总可以瞬时地在另一个粒子上产生对应的效果（削弱了独立性）；量子力学的相对论化会导出安鲁效应，即加速运动的观察者由于相对论效应有可能观测到惯性运动的观察者所观测不到的粒子，微观粒子的存在与否竟然要依赖于所选的参照系（挑战了独立性和持存性）。

在形而上学关于“殊相”的讨论中，与传统物体观最为相合的“基质论”主张殊相就是恒定不变的基质加上依附其上的可变属性。然而若依照现代物理理论逐层追溯物体的基质，会发现到最后除了用一堆属性定义了基本粒子，什么实体都没留下，基质成了一个神秘的幽灵。基本粒子并不能用具有明确个体边界的形状来定位，也不对应于更内在的实体粒子。在微观世界，粒子之间的相互关系显得比单独的粒子自身更为基础。

与“基质论”针锋相对的“捆束论”则主张，不存在什么内在的基质，殊相不外乎一束性质的捆绑（bundles），物体也就是质量、形状、颜色等一系列属性的捆束。但捆束论不得不面对捆绑难题：这些属性是如何被绑定在一起的？捆束论为了找到将各种属性绑定成个体的“胶水”，只好引入“共现”（compresence）、“共体”（consubstatiation）、“共在”（collocation）等概念，稍一不慎又会指向某种挥之不去的“基质”。捆束论看似摒弃了作为内在本质的“实体”，其实仍然保留了传统物体观所预设的广延性、个体性、整体性等诸特征，这些特征正是物体的各种物理属性得以绑定在一起的约束，而这种约束又似乎需要由一个内在的实体提供解释。

面对科学哲学和形而上学中的明显困难，传统物体观有必要接受当代科学研究成果中的新资源洗礼，变革为更具严谨性的科学概念。

现代物理学对“微观物体”的认识大体经历了三个发展阶段。在第一阶段，微观物体所表现出的许多奇异特性被归结为“波粒二象性”，这个概念的确立极大削弱了实体本位观。特别是属性全同的微观粒子无法基于实体性特征的差异而相互区分，传统物体观的核心预设受撼动，逐渐让位于新的观点：

到第二阶段，量子场论的发展开始颠倒实体与结构之间的派生关系，场被倾向于视为比粒子更为基础的实在。当场处于某种激发态时就有粒子生成，而当场回复到基态时粒子就会消失，粒子的运动就是激发态在场中的传播。量子场在一定时间内稳定存在的特定状态结构决定着相应微观粒子的存续变化，因而此阶段的现代物理学将物体观修改为：

进入第三阶段，现代物理学用连续变换下的不变结构即拓扑结构作为基础来界定微观对象。威腾（Edward Witten）最初在研究量子场中超对称性的几何意义时将其与拓扑学勾连起来。拓扑学原本探究的是几何对象在连续形变（不撕裂不粘连的塑性形变）后仍保持不变的性质如连通性、紧致性、分离性等，后被抽象为同胚映射（双向连续的双射）下保持不变的集合结构。阿蒂亚（Michael Atiyah）进一步对拓扑量子场论公理化，他认为“量子理论和拓扑学的特征均在于从一个连续背景中涌现出的离散现象”。

（图1：咖啡杯与甜甜圈在连续形变下拓扑等价）

凝聚态物理的研究表明，固体、液体、气体等大量粒子的聚集状态之间的差别不在于组分粒子的具体种类，而在于这些粒子之间的排列结构。每一种凝聚态都满足特定的结构对称性，因而以往会使用对称性及其破缺来描述物态及其相变。但后来在低温下发现的一些凝聚态并不能完全用对称性作出区分，这些新奇物态由于其中极强的量子涨落而不能形成固定的欧氏对称结构，因此需要诉诸不受大范围连续变化影响的拓扑结构予以分类，即“拓扑序”。拓扑序刻画的关键对象是量子纠缠结构，物理学家文小刚据此提出“弦网凝聚”理论，他将量子物态中的长程量子纠缠称之为“弦”，主张弦是量子比特之间的连通关系，弦的密度波对应于玻色子（如光子和胶子），而弦的端点则对应于费米子（如电子和夸克），基本粒子就是在量子比特海洋的“弦网”拓扑结构中涌现出来的。基于这类研究，新阶段的物体观可被完善为：

（图2：弦的端点振荡产生满足麦克斯韦方程组的密度波示意图）

在计算机模拟中，物体的信息结构与其在具体时空中所依附的实体承载者是可以分离的，这在元胞自动机模拟中得到十分直观的展示。例如，在一个二维平面上划分出许多网格作为基本构成单元（即“元胞”），每个元胞在每一时刻允许呈现0（白色）或1（黑色）两种状态之一，整个平面的元胞状态都遵循特定的规则 “演化”（如图3所示）。

（图3：“生命游戏”中的元胞状态演化及其模拟物体示例）

不难看出，t时刻在平面左上角呈现的状态组合经过4个时刻的演化后在平面中央再次呈现，其视觉效果就像是一个具有特定形状的物体以均匀的速度从平面上的某个区域移动到另一个区域。虽然每个元胞一直在刷新状态，但状态之间呈现出的结构却可以保持不变。一个“模拟物体”其实只是一个能够稳定存在一定时间的状态结构，因此决定物体同一性的首要因素并不是状态的具体承载者而是状态间维持的结构。传统观念中实体与结构之间的关系又被颠倒了，此处有：

元胞自动机实质上是一种离散动力系统，对于其中重复出现的状态结构如何刻画、有何规律，可以通过考察该系统的周期性、吸引子结构和拓扑动力学来研究。元胞自动机的构形从一维到三维越来越复杂，其初值敏感性、等度连续性等拓扑性质是重要的动力学参数。有一类元胞自动机的演化规则不只是把单个元胞四周的元胞作为其邻居，而是以更大范围的元胞作为邻域（即“延展邻域”），有的邻域还是不规则、非局域乃至随时间更换的元胞网络。这类“网络自动机”表现出一种拓扑相变，仅仅拓扑结构的改变就有可能导致剧烈的相变，并且拓扑结构会影响其自组织的倾向性。在元胞自动机的世界中，决定物体之能够存在、延续和演化的根本因素是支配全局元胞状态结构的拓扑不变性，从而有：

计算机模拟不纯粹是在映射客观系统的变化方式，还隐含着认知主体在观察客观系统时的知觉模式。例如，面对电脑屏幕上一个快速移动且各局部特征在不断变化的对象，短时记忆由于容量有限可能并不足以使人辨清对象的全部细致特征，那么我们的视觉何以能识别出一个物体并且自始至终将其判断为同一个物体？

破解这一问题的关键是追寻“知觉恒常性”，这是知觉系统从变化的感官刺激输入中所抽提出来的不变性。要描述感觉输入的结构性特征及其与知觉结果之间的关系，我们需要一种“知觉空间的几何学”。例如在视网膜刺激中等长的线段有可能被知觉为不等长，而不平行的线段也有可能被知觉为平行，这是不同于欧氏空间平移不变性的仿射结构或射影结构的不变性。而且知觉空间的曲率还会由于视野中位置和注视点的不同而不同，并随着认知者适应环境与经验学习的成长过程而发生变化。因此，对知觉空间的结构及其发展演化的刻画，需要诉诸更为稳定的结构，即拓扑不变性。

大量知觉心理学实验表明，某物体的颜色、亮度、大小、形状等的连续改变通常均不足以使视觉系统知觉为新物体的产生，但结构稳定性特征的重大改变特别是拓扑结构的改变则会干扰物体知觉的连续性，使人倾向于知觉为原来的物体变成了另一个物体。据此，心理学家陈霖提出拓扑性质知觉理论，主张认知者在视觉的早期阶段首先从输入的光刺激中检测到的是不受局部细致特征差异影响的全局稳定性特征，即结构不变性。其中对拓扑性质的知觉是最早发生也是最基本的层级，然后是对射影、仿射、欧氏几何等各个层级的结构不变性的知觉。

（图4：似动实验中的图形示例。先呈现图A，再同时呈现图B和图C，反复交替这两步呈现，你会倾向于知觉到图A在向具有相同拓扑性质的图C运动）

拓扑性质知觉的研究者进而将“知觉物体”视为认知过程操作的基本单元。“知觉物体”是知觉空间中在连续形变下仍然保持大范围拓扑性质不变的整体，在此定义中只需用到结构不变性而无需假设任何内在的或底层的实体。“知觉物体”也表现出以下特征：

从“微观物体”到“模拟物体”再到“知觉物体”，有一条概念线索贯串其中，那就是以拓扑结构不变性为基础来界定“物体”。三个领域的物体概念似乎针对的是不同的对象，微观物体属于客观世界，知觉物体属于主观世界，模拟物体则是主客观世界的交互。实际上，这三者可归结为同一种新物体观的不同侧面，因为“物体”不再是由完全不依赖于主体视角的客观实体所构成，而是在主客观世界的交互界面上涌现出的对象。新的“物体”概念具有以下特征：

以上特征的内核可以归结为“结构稳定性”，而结构稳定性中最基础的则是“拓扑不变性”。拓扑不变性存在于时空之间、主客体之间、不同物体层级之间、同一物体内部以及不同物体之间，它不仅仅界定出单个物体，而且界定出物体的类别，决定着物体之间的相互关联网络与作用进程。

依据新物体概念，物体作为殊相既像基质论所言，在一定的视角层次上，是由承载者及附着于其上的性质所构成的；也像捆束论所设想，一旦去除掉其上的所有性质就可能什么都没剩下了，因为没有固定不变的承载者，性质的承载者是可以替换的。物体的性质由拓扑不变性所绑定，并非任意的组合，这回答了捆束论的捆绑难题；决定物体存续的拓扑不变性是一种全局关联的结构，并非隐藏于个体内部的孤立的实体，这又抛弃了与每个物体一一对应的神秘基质。另外，传统物体观并不与新物体观相割裂，而可以视为新物体观在宏观低速的人类知觉系统中的近似化呈现。我们不必抛弃常识实在论，而应对其与科学实在论之间的衔接关系作更细致的刻画。

概言之，新物体观为殊相理论提供了新的进路，也为实在论的世界观提供了更合乎现代科学发展趋势、也更为坚实的基础。

本文选自《自然辩证法通讯》2025年 第47卷 第12期