科学革命的结构

—摘自托马斯·库恩 《科学革命的结构》—

序

• 这种对过时的科学理论和实践的说明，竟彻底摧翻了我对科学本质及其所以能够获得特殊成就的某些基本想法

• 我第一次有机会深入探索下面提出的某些思想，是因为我在哈佛大学研究班中当了三年研究生。没有那一段自由时期，要转到一个新的领域就困难多了，甚至于根本办不到

• 我曾偶而从一条脚注中知道了让·皮亚瑞（JeanPiaget）的实验，他用这些实验阐明了成长中的儿童所感知的各个世界，以及他们从一个世界转到另一个世界的过程

• 皮亚瑞有两组研究特别重要：《儿童的因果性概念》，以及《速度观念和家居幼儿》

• 特别使我吃惊的是，各个社会科学家对于合理的科学问题和科学方法的本质，竟有那么多、那么深刻的显著分歧

• 但今天似乎只是心理学家或社会学家们所特有的根本原则的争论，天文学、物理学、化学或生物学的实践不知怎么总是激不起来.为了要找到分歧的根源，我认清了此后我称之为"规范"的东西在科学研究中的作用，我是把“规范”作为普遍承认的科学成就，在一段时期中它为科学工作者团体提出典型的问题和解答。一旦我的这个难点得到了解决，此文的草稿就迅速涌现了。

I 导言：赋予历史的一种作用

• 我们如果把历史不仅仅看作是一堆轶事和年表，就会根本改变今天仍然支配我们头脑的关于科学的形象。从前形成这样一个形象，也包括科学家自己所形成的，主要是由于学习已有的科学的成果

• 但是这一类书，目的不可避免地是为了说教，它们所描述的科学观，决不会比旅行指南或语文课本所描述的民族文化更合乎实际一些。本文要说明的是，这些书从根本上把我们引入了歧途。

• 如果人们所不断寻找和分析的历史资料，只是为了回答科学课本中那些永恒不变的陈词滥调所提出的问题，那么，即使根据历史，也无法形成新的科学观。

• 科学如果只是一堆现行课本中的事实、理论和方法的总汇，那么科学家不管有没有成就，也只能努力对这个总汇贡献一二而已。科学的发展成了一点一滴的进步，各种货色一件一件地或者一批一批地添加到那个不断加大的科学技术知识的货堆上

• 有理由从根本上怀疑，科学史究竟是不是这样一个由个别科学贡献复合而成的积累过程。

• 他们不再去寻求一门古老科学对我们现代文明的永恒贡献，而是试图表现这门科学当时的完整历史。例如，他们并不问伽利略的观点同现代科学观点有什么关系，却要问伽利略的观点同他那个集体，即他在科学上的老师、同学和直接继承者的观点之间有什么关系。

• 方法论本身并不足以使我们能做到:只要按它的指示办就可以对许多科学问题得出唯一可靠的结论来。叫一个人去观察电学或化学现象，但他只知道什么合乎一般科学，却不懂这两门具体科学，他当然会从许多相互矛盾的结论中随便抽出一个来。他之所以从各种合理的可能性中得出这一个特定结论来，可能是因为他从别的地方得来的先入为主的经验，可能是因为调查研究中的某些偶然事件，也可能是由于他本人的个人特点。比方说,他把哪一些具体知识用到化学或电学研究中去了？在许多可以想到的适合这个方面的实验中，他首先选择哪个实验呢？在由此引起的各种复杂现象中，哪些现象会使他感到特别能说明化学变化和电吸引的本质呢？对这些问题的回答，至少对个人来说，有时甚至对整个科学界来说，都常常是科学发展中所不可缺少的决定性固素

• 它们看待世界和运用科学的不同方式之间的不可比性。

• 科学界如果认为对下面一些问题没有得到可靠的回答，实际研究工作就没有开始：组成宇宙的基本实体是什么？它们之间怎样相互作用？又怎样同感官发生作用？对这些实体提出什么问题才合理？用什么办法才能找到答案？至少在已成熟的科学中，对这上类问题的回答(或者是完全可以替代答案的东西)已经深入到学生由以获得专业训练的教学之中

• 那种研究不多时一种狂热而虔诚的尝试:想把自然界强迫纳入专业教育所规定的思想框框里

• 常现科学建立在这样一个假定之上：科学家了解世界是什么样子。科学事业的许多成就都是从科学界捍卫这个假定的决心中得来的，必要时还不惜付出相当的代价

• 每一次革命都彻底改变了科学的形象，以至于最后我们不得不说，那个人们在里边进行科学研究的世界也根本变了

• 创立另一种新理论如果触犯了某些专家的专门职权范围，也照例会激起他们同样的反应。对这些人来说，新理论意味着改变常规科学原来所遵循的规则。因此，新理论不可避免地要指责他们所已经完成的许多科学研究。

• 新理论的同化作用要求重新构思原来的理论，重新评价原来的事实，这个内在的革命过程很少是由一个人单独完成的，更不是一夜之间所能完成的

• 创立新理论，还不仅仅是对有关专业领域专家们的致命的冲击。支配常规科学的成规不仅说明了宇宙包含些什么实体，还暗示了宇宙部包含什么实体。

• 通过革命而发展怎么同看起来是科学特有的进步性质一致起来呢？

• 历史是一门纯粹描述的科学。

Ⅱ 走向常规科学

• 所以能够这样，因为这些著作具备两个根本的特点。这些著作的成就足以空前地把一批坚定的拥护者吸引过来，使他们不再去进行科学活动中各种形式的竞争。同时，这种成就又足以毫无限制地为一批重新组合起来的科学工作者留下各种有待解决的问题。

• 为什么要引进这个概念，还要作一些说明。具体科学成就作为专业性的规定，为什么要比由此抽象出来的概念、定律、理论和观点更为重要呢？共

• 具体科学成就作为专业性的规定，为什么要比由此抽象出来的概念、定律、理论和观点更为重要呢？

• 每一个相应的学派都从它同某一种形而上学的关系中吸取力量，每一个都强调它的理论最能解释的那一组光学现象才是合乎规范的观测。

• 每一个物理光学家都感到必须从根本上重建这门科学。这么一来，他要支持些什么观测和实验，也就可以相对自由地加以选择，因为并不存在一套每一个光学家都必须加以采纳的标准方法，或必须加以解释的标准现象。这种情况下所产生的 一些著作，就总是对准其他学派的人，而不是对准自然界。这种模式，在今天许多富有创造性的领域中也不陌生

• 它们部分地来源于实验和观察，部分地又决定着怎样选择和解释研究中新出现的问题。

• 几乎没有一部早期的电学“历史”曾经提到过，摩擦过的玻璃棒把草屑吸引过来以后又会把它弹回去。这似乎是机械效应，不是电效应

• 只有有了理论上和方法论上的信念，才能进行选择、评价和批评；如果没有这种信念，至少是某种隐含的信念，任何一部自然史都无法得到解释

• 在任何一门科学的早期发展阶段，不同的人对同样一些领域的现象，尽管未必都是同样一些具体现象，却会作出全然不同的描述和解释。令人吃惊的，而在这些我们称之为科学的领域中也许是最令人吃惊的是，初期的这种分歧总是大部分不见了。

• 一种理论成为规范，一定要比其他竞争对手更好，但并不一定要解释、事实上也从未解释过一切可能碰到的事实

• 这个规范指明了哪些实验值得作，哪些则由于只是针对次要现象或明显的复合现象而不值得。只有规范才能有效地完成这个任务，这部分是因为学派内部的争论使他们不需要再去不断地重申那些基本原则，部分则因为科学家们自信路子走对了，从而鼓舞了他们从事更精确、更深奥、也更费劲的研究工作

• 它从社会方面证实了培根的一句锐利的方法论格言：“从错误中比从混乱中更易于出现真理“

• 新的规范意味着这个领域有了新的更严格的规定。谁如果不肯或不能同它谐调起来，就会陷于孤立，或者依附到别的集团那里去。在历史上，这些人往往干脆呆在哲学部门里，反正那么多的专门科学都是从这里孳生出来的。这些迹象表示，有时正是由于接受了一种规范，才使以前只是关心研究自然界的那批人成了同行，或者至少建立了一门学科

• 任何实验都不能把这两种理论区别开来，因此，二者是等效的

• 当个别科学家可以接受某一种规范时，他的主要工作就再也不需要从起码的原则开始，证明每一个引进的概念都合理，来重新确立他的研究领域了。这一些都可以留给教科书作者们。而有了一本教科书，科学家就可以从教科书达不到的地方开始研究，从而可以高度集中到科学界所关心的最微妙、最深奥的自然现象中去

• 科学家的研究工作再也不会象以前那样，体现在写给那些对此有兴趣人们的书中了，象富兰克林的《关于电的……实验》或达尔文的《物种起源》。相反，通常只是写一篇简要的文章给同行们看，这些人肯定都知道共有的规范，

• 科学家写这样一本书，很可能会发现他在专业方面的声誉不是得到提高，而是受到损害。只有在各门科学更早的前规范发展阶段上，这样的书一般才可以同在其他创造性领域中那样，仍然保持与专业成就的关系

Ⅲ 常规科学的本质

• 规范就是一个公认的模型或模式，这一方面的意义我找不到更合适的用语，只能借用“规范”这个词

• 若不是一门成熟科学的真正实际工作者，很难理解一种规范会留下多少有待完成的扫尾工作，而进行这一类工作又是多么使人入迷。这几点必须加以了解。扫尾工作使绝大多数科学家献出了他们的全部生涯。他们创立了我这里称之为常规科学的东西。

• 常现科学的目的绝不是引起新类型的现象；凡不适合这个框框的现象，实际上往往根本就看不到。科学家的目标按常规并不是发明新理论，他们也往往不能容忍别人的这种发明。相反，常规科学研究总是为了深入分析规范所已经提供的现象和理论。

• 如果没有一种规范理论规定了问题并保证有一个稳定的解，就很难设想会有这么多精心的努力，更不会产生任何成果

• 焦耳的实验也可用来说明，定量定律是怎样通过说明规范而涌现的。事实上，定性的规范和定量的定律之间的关系如此广泛而密切，以至于从伽里略时代起，在设计出用于实验判定的仪器以前许多年，人们就常常借助于规范而确切地猜测出这些定律来

IV 常规科学即解难题

• 接受结果的范围，也总是小于所能想象的范围。研究结果如果不合乎那个更小的范围，这一般正是研究工作的失败，责任不在于自然界，而在于科学家。

• 科学界利用规范的一个收获是，只要接受了这种规范，就有了一个标准来选择那些可以肯定有解的问题

• 常规科学之所以看来进步得这么快，原因之一就是，常规科学工作者都集中到只要他们有能力就可以题决的问题上

• 一个人可以由于各种各样的原因被科学吸引过去。有实用的要求，有探索新领域的激情，有寻求秩序的希望，还有检验已有知识的动力。

• 一旦投了进去，他的动力就完全属于另外一种了。这时向他挑战的是这样一个信念：只要他有足够的能力，就可以成功地解决以前谁都没有解决过或没有解决得这么好的难题。

• 在整个十八世纪中许多科学家都想从牛顿运动定律和引力定律中推导出人们所观察的月球运动，但一直没有做到。于是，有的人就建议用一个短距离中反平方定律的定律取代之。但这么一来就必须改变规范，提出新难题，而不是解决老难题。

• 牛顿定律就在十八和十九世纪中完成了这些作用。在这样的期间，“物质的量”对于物理学家是基本的本体论范畴，而作用于两块物质之间的力则是主要研究课题。

• 在这样一种成规的牢固框架——概念、理论、仪器以及方法论方面的成规——就会产生一种把常现科学同解决难题联系起来的隐喻。因为成规提供的规则告诉一门成熟专业的工作者世界是怎样的，他的科学又是怎样的，他就可以很自信地集中到这些规则和现有知识为他规定好的深奥问题上去。于是，他向自己提出的挑战就是；怎样对留下的难题给出一个解

Ⅴ 规范的优先性

• 维特根斯坦问道，为了毫不含糊而且不会挑起争论地使用“椅子”、“树叶”或“游戏”等词，我们必需了解些什么呢？

• 他们参与其中的研究传统所显示的这种一致性，并不意味着下面还有一套基本规则和假设可以通过历史研究和哲学研究而揭示。科学家们通常并不去问，也不去争辩，某一个问题或解答是怎样合理的，这就很容易使我们以为，至少是直觉地以为他们知道答案

• 发现曾指导常规科学的规则，困难是很大的。这个困难，很象一个哲学家想说明一切游戏具有什么共同点时所遇到的困难一样

• 科学家决不会抽象地学习概念、定律和理论本身。相反，这些理性工具，在历史上和教学中，从一开始就是同应用一起并通过应用而优先显示出来的东西。一种新理论总是同它在某一具体自然现象领域的应用一起发表的，离开应用，理论不会有任何被接受的可能

• 学习理论的过程依存于应用研究，包括用纸和笔以及用实验室的工具实际解题。例如，如果学习牛顿力学的学生曾发现过“力”、“质量”、空间”、“时间”等术语的意义，那一定不是由于他从课本中不完善的，尽管有时也有所帮助的定义出发，而是由于他观察并参与了用这些概念解题的过程

• 这个自己动手或通过行动的学习过程，一直贯穿在整个创立专业的过程之中

• 许多科学家们，虽然可以轻易而有把握地谈论某一已成为现有研究工作一个具体部分的个别假说，但对于说明这个领域的已有基础、合理问题和方法的特征，却未必会比外行更好一些。

• 如果科学界也那么紧密结合，一次规范的改变怎么会只影响一个小小的附属集体呢？

• 在专业专门化的道路上，只有少数物理学家接触到量子力学的基本原理。另外一些仔细研究了把这些原理作为规范应用于化学，还有一些则应用于固态物理学，等等。量子力学对他们每一个究竟意味着什么，这取决于他们听过什么课程，读过什么课本，还研究过哪些报刊

Ⅵ 反常和科学发现的涌现

• 常规科学，即我们刚刚考察过的解难题活动，是一种高度积累性的事业，它追求的目标即科学知识稳步的扩大和精确化

• 但发现和发明的区别，也即事实和理论的区别

• 任何一种想确定发现日期的企图都不可避免是任意的，因为发现某一类新现象必然是一桩复杂的事件

• 但是如果观察同观察的理论化，也即事实同事实被吸收进理论，都不可分割地结合于发现之中，那么发现就是个过程，必须花费时间。只有一切有关的观念范畴都事先准备好，也即现象根本不属于新类，发现那个东西和发现它是什么东西才会毫不费力地同时一起实现。

• 使拉瓦锡能够在象普里斯特利一样的实验中看到了后者所看不到的一种气体。反过来说，必须有一次重大的规范修改才能看到拉瓦锡所看到的东西，这事实必然是普里斯特利在其漫长的一生中依然不能看到的主要原因。

• 伦琴研究到什么时候才可以说他确实发现了X射线呢? 无论如何并不是只看到一个发光屏幕的一瞬间。起码还有另外一个研究者看到过那种光，使他后来大为懊恼的是，他什么也没有发现

• 黑色的红心四要么看成是黑桃四，要么看成是红心四。人们可以没有感到任何问题就立即把它归之于一个由先入为主的经验所准备好的概念范畴中

• 什么花色我也认不出来。那回简直不象是一张牌。我不知道现在它又是什么颜色，究竟是一张黑桃还是一张红心。我现在简直不能确定一张黑桃是什么样子了。我的天呀！

• 新事物总是随同困难一起涌现出来，这种困难是通过由于违反了预期的根据所造成的障碍而表现的

• 新事物总是随同困难一起涌现出来，这种困难是通过由于违反了预期的根据所造成的障碍而表现的。起初，即使在后来发现有反常现象的情况下，也只能感受到预想的和通常的东西。但进一步的认识就会使人们觉察到有点什么不对头了，并把这种效应同以前曾经出过纰漏的事情联系起来。于是，对反常的觉察就开辟了一个调整理性范畴的时期，一直调整到最初的反常现象成为预期现象为止

• 因此，更进一步的发展一般总是要求制造精致的装置，也即发展深奥的词汇和技巧，并把概念加以精炼，不断地使它同它在一般常识中的原型区别开来。这个专门化的过程一方面使科学家的视野受到极大的限制，使规范变化也受到相当的阻碍。科学愈来愈严格了。另一方面，在科学界由于规范的引导而集中注意的领域中，常规科学也带来了知识的细节，带来了任何别的办法都达不到的观察与理论的精确配合

• 如果没有那种主要为了达到预期作用而制造的特殊仪器，就不可能最终导致新事物的出现。而且，就是有了这种仪器，新事物一般也只能出现于这些人面前，他们确切知道他们应当期待什么，因而他们能够认清出了什么岔子。反常现象看来只是违反规范所提供的背景。规范愈是确切，愈是广泛，它对反常现象、从而也即对规范变化的时机提供愈是灵敏的指示器。

Ⅶ 危机和科学理论的涌现

• 这种不稳定来源于常规科学长期解不开它所应当解开的难题。现有规则的失败，正是寻求新的规则的前奏。

• 对于某一误差，天文学家们总是可以通过调整托勒密体系中的复合圆环而消除。但随着时间的推移，人们只要注意一下许多天文学家正常研究活动的最后结果就可以发现，天文学的混乱性比精确性提高得要快得多，这里校正了一种误差，那里又会冒出另一种来。

• 到十三世纪阿耳丰叟十世（AIfonsoX）宣称，上帝在创世时如果请教过他，一定会获致忠言

• 一种理论的变形骤增，正是危机的一般迹象。

• 这些结论并不一定要放弃燃素说，因为还可以做各种各样的调整。也许燃素具有负重量，也许火粒子或者别的什么东西在燃素离开时进入了焙烧物

• 相对论的涌现开辟道路的十九世纪末期物理学危机。这一次危机的一个根源可以追溯到十七世纪末，当时许多自然科学家，最著名的是莱布尼兹，都批判了经典绝对空间概念的最新变形中的牛顿痕迹。

• 表明绝对位置和绝对运动在牛顿体系中根本没有作用；他们又确实从值得重视的美学要求方面成功地暗示了，一种关于空间和运动的彻底相对性概念以后必将出现。但他们的批评是纯逻辑的。

• 每一次危机的解决在有关科学未发生危机时至少可以部分预见得到；但在没有危机的情况下却又总是忽视了这样的预见

• 当阿利斯塔克提出他的学说时，更为合理得多的地心系统并不需要日心说来满足它所能满足的任何需要。托勒密天文学的全部发展，它的成功和衰败，都发生在阿利斯塔克学说以后几个世纪里。而且，也没有什么明显的理由要特别重视阿利斯塔克。即使是哥白尼更为精致的学说，比托勒密系统既不更简单，也不更精确。有效的观察试验，如我们下面将看得更清楚的，并没有这二者之间提供什么选择的根据。

• 科学哲学家们曾一再证明，根据同样一套材料总可以提出一种以上的理论构造

• 科学象制造业一样——更换工具是一种浪费，只能留到需要的时候进行。危机的意义就在于它可以指示更换工具的时机已经到来。

Ⅷ 对危机的反应

• 他不可避免地会被他的同伴着成是“责备他的工具的木匠。”

• 哥白尼看成是逆事例的，在托勒密的大多数其他继承者看来则是观察和理论之间相适合的难题

• 拉瓦锡看成是逆事例的，在普利斯特列看来则是在燃素说中成功地解决了的难题。爱因斯坦看成是逆事例的，在洛伦兹·菲茨杰拉德和其他人看来则是牛顿和麦克斯韦理论中的难题

• 学科学的学生是因为教师和教科书的权威，而不是因为证据接受各种理论的

• 教科书中提出的应用并不是作为证据，而是因为学习它们是在流行的练习的基础上学习规范的一部分

• 哥白尼抱怨说，在他的时代，天文学家们“在天文学研究中是如此不一致……以致他们甚至不能解释或观察季节年的长度

• 沃尔夫干·鲍利（WolfgangPauli）在海森伯关于矩阵力学的论文指明新量子理论的道路前几个月，给一个朋友写道：“在这时刻，物理学又混乱得可怕。无论如何，它对我来说是太困难了，我希望，我曾是一个电影喜剧演员，或者某种类似的东西，而且从来没有听到过物理学。”如果同鲍利不到五个月以后的话对比，那种说明就给人以特别深刻的印象：“海森伯型的力学又一次给了我生活中的希望和快乐。当然它并没有提供谜底，但是我相信，它又有可能前进了."

• 在过渡时期，会有一大批问题，既能由老规范解决，也能由新规范解决，在这些问题之间决不会完全重迭。

• 特别是在公认的危机时期，科学家们必须转向哲学分析，作为解开他们的领域中的谜的工具。科学家们并不一般地需要或希望成为哲学家。确实，常规科学通常同创造性的哲学保持一定距离，也许是有充分理由的。在正常的研究工作能用规范作为一个模型、规则和假设去处理的范围内，并不需要弄得很明确。

• 牛顿物理学在十七世纪出现以及相对论和量子力学在二十世纪出现，并不是意外事件，两者都以现代研究传统的哲学分析为先导和伴随

• 在非常研究给予反常现象的结构中是有预兆的。爱因斯坦写道，在他有经典力学的任何代替品以前，他已能看出黑体辐射、光电效应和比热等已知的反常现象之间的相互关系

• 一个人是怎样发明（或者发现他已经发明了）一种新方法的？它给予那时聚集起来的全部资料以秩序

• 达到一个新规范的这些基本发明的人们几乎总是很年轻的，或者对于他们改变规范的领域来说是很新的

• 关于青年在基础科学研究中的作用这种概括是如此普通以至于成了一种陈词滥调

Ⅸ 科学革命的性质和必然性

• 在政治发展和科学发展之间的巨大的和本质上的差别面前，什么对应能证明两者中发现革命的隐喻是正确的？

• 政治革命是由于愈来愈感到，尽管常常限于政界的一部分，现有制度已不足以应付由它们造成的环境所提出的问题而开始的…在政治发展和科学发展中，机能失灵的感觉能导致危机，它是革命的先决条件…它们的成功必须部分地消灭一套制度，以支持另一套制度，而在过渡期间，社会根本不是完全受制度支配的。最初只有危机减弱政治制度的作用，就象我们已经看到它减弱规范的作用一样

• 当规范进入关于规范选择的争论时，它们的作用必然是循环的。每一个集团都用它自己的规范去为保卫那种规范辩护…循环论据这种情况只是有说服力。它不能从逻辑上甚至从几率上迫使那些拒绝这种说明的人们进入这个集团

• 在规范选择中就象在政治革命中一样，没有比有关团体的赞成更高的标准了

• 同意抛弃规范已经是一种历史的事实，是否说明人类的轻信和混乱呢？为什么吸收一种新现象或者一种新的科学理论必须要求拒绝一种较陈旧的规范呢？是否有本质的理由呢？

• 那种认识论认为知识是由思维直接放在原始感觉资料上的一种结构。

• 认真对待历史事实的人，必然怀疑科学并不倾向于我们对它的积累形象所提示的理想。也许它是另外一种事业

• 只是对这理论的过高要求——那种要求决不是科学的正确部分——才能被爱因斯坦证明是错误的。清除了这些人为的过高要求，牛顿理论从来没有而且也不可能受到挑战。

• 事实上那问题此刻已经是一种同义反复。不信奉某一种范围就不可能有常规科学。而且那种信奉必须延伸到没有先例的领域和精确程度。如果它不延伸，这规范就不能提供还没有解决的谜。

• 不只是常规科学依赖于信奉一种规范。如果现有的理论只是使科学家受现有的应用约束，那就不可能有意外事件、反常现象或危机。

• 这些爱因斯坦学说的概念的物理参照系同那些牛顿学说的有同样名称的概念决不是相等的。（牛顿学说的质量是守恒的；爱因斯坦学说的质量同能量是可以转化的。

• 前后相继的规范之间的差别是必要的和不可调和的

• 从一次科学革命中出现的常规科学的传统，同以前已经过时的传统不仅是不相容的，而且事实上常常是不能相提并论的。

• 说一块石头降落是因为它的“本性”驱使它趋向宇宙的中心，已经成为看来仅仅是一种同义反复的文字游戏，

• 引力被解释为每一对物质粒子之间的一种应有的吸引，象经院学者的“降落倾向”一样同样是一种神秘的性质

• 固有的吸引和排斥把大小、形状、位置和运动连结成为物理上不能再简化的物质的原初性质

• 只要人们能假设，这种转变的出现，在方法论上总是从某种较低级的类型趋向某种较高级的类型。在那种情况下，它们的效果也会象是积累的。怪不得有些历史学家已经争辩说，科学史记录着人们关于科学本质的概念越来越成熟和精炼。

• 解决哪一个问题更有意义？象竞争的标准问题一样，价值问题只有用完全处在常规科学外面的准则才能回答，正是求助于外部准则最明显地使规范争论革命化。

• 迄今我只证明了规范对于科学是基本的。现在我希望表示一种观念，即规范对于自然界也是基本的。

Ⅹ 革命是世界观的改变

• 科学家们在革命期间用熟悉的工具观察他们以前已经观察过的领域时看到了新的不同的东西。

• 就他们只是依靠由他们看到和做到的那个世界而论，我们也许想要说，在一次革命以后，科学家们是对一个不同的世界在作出回答。

• 在革命以前在科学界中的鸭子在革命以后成了兔子

• 看一张等高线地图，学生看到的是纸上的线条，制图学家看到的是一张地形图。看一张气泡室照片，学生看到的是混乱而屈折的线条，物理学家看到的是熟悉的亚核事件的记录。只有在许多次这样的视觉转换以后，学生才成为科学家世界的一个居民，见科学家之所见，行科学家之所行。

• 一个实验对象，他戴上黑眼镜，装上倒置镜头，最初从上到下着整个世界。开始时，他的知觉装备象他没有戴上黑眼镜受训练时那样起作用，结果是极端的迷失方向，严重的个人危机。但是在这个对象已经开始学习去同他的新世界打交道时，他的整个视野突然改变，通常要在一段时间以后，在此期间视觉混乱了。此后，对象又重新被看到了，就象它们被戴上黑眼镜以前一样。吸收以前不规则的看得见的领域已经作用于并且改变了这个领域本身。①人习惯于倒置镜头已经从字面上也从隐喻上经历了视觉的革命转化。

• 直到延长亮牌使人们认识到，宇宙包含不规则的牌为止，他们只看到以前的经验已经为他们准备好的牌型

• 有些东西象规范一样是知觉本身的前提。一个人所看到的不仅依赖于他在看什么，而且也依赖于他以前的视觉概念的经验已经教会他去看什么

• 对于科学观察，情况恰好相反。科学家除了用他的眼睛和工具看到的以外，没有什么可以依靠的

• 拉瓦锡在学会看到氧的过程中，也必须改变他对其他许多更熟悉的实物的观点。

• 洞察力的转移为什么会发生呢？当然是由于伽利略的个人天才。但是要注意，在这里，那种天才并不是以对摆动物体的更准确或客观的观察来显示自己的。

• 伽利略不是完全作为一个亚里士多德学派的人出现的。相反，他是被培养为用原动力理论去分析运动的，这是一种中世纪末期的规范，这种规范认为，一个重物体的连续运动是由发动这种运动的发起人注入其中的一种内在力量引起的。琼·布里坦和尼古拉·奥斯姆，这两位十四世纪的经院哲学家使原动力理论具有最完备的形式，他们是已知已经看到伽利略所看到的那部分摆动运动的第一批人。

• 直到经院哲学的规范被发现以前，科学家看到的并没有摆，而只有摆动的石块。摆的产生很象一种规范引起的形态变换。

• 需要把区分伽利略和亚里士多德，或者把区分拉瓦锡和普里斯特利的描述为洞察力的转变吗？当这些人在观察同类对象时真的看到不同的东西吗？有没有任何合理的观念使我们能说，他们是在不同的世界里从事他们的研究呢？这些问题不能再推迟了，因为显然有另一种普通得多的方法去描述上面略述过的所有历史上的例子。

• 有规范的改变仅仅是科学家对观察的解释，它本身是由环境和感觉装置一劳永逸地确定的。按照这种观点，普里斯特利和拉瓦锡两人都看到了氧，但是他们对他们的观察有不同的解释；亚里士多德和伽利略两人都看到了摆，但是他们对他们两人已经看到的东西的解释不同。

• 但是正如牛顿力学这个例子也指出，甚至过去最惊人的成就也不能保证，危机能无期地被推迟

• 这种资料并不是明确不变的。一个摆并不是一块降落的石块，氧也不是排除了燃素的空气。因此，正如我们不久就会看到的，科学家们从形形色色的对象中收集的这种资料本身是不同的。更重要的是，不论是个人还是团体造成的从受约束的降落到摆，或者从排除了燃素的空气到氧的转化过程，并不是一个类似解释的过程。在没有确定的资料可供科学家作解释的情况下，怎么能这样做呢？倒不如说科学家是一个解释者，他接受一种新规范就象一个戴上了反向的透镜的人。象以前一样，面对同样的星座，并且知道他在这样做，可是，他发现有许多细节彻头彻尾地改变了。

• 这种事业的目的在于精炼、扩大和连接已经存在的规范…对研究它的事业来说，对资料的解释就是核心。那种解释事业只能连接一个规范，而不是改正它

• 常规科学最终只能导致对反常现象的认识和危机

• 亚里士多德在凝视一块降落的石头时看到了状态的变化，而不是一个过程。因而对他来说运动的有关测量是经过的总距离和过去的总时间…因为石头是受它的本性的驱使达到它最终的静止点，亚里士多德看到了这种运动期间的任何时刻有关距离的参数是到最后终点距离，而不是离运动起点的距离。

• 由原动力推动的一块石头，在从它的起点降低时得到了越来越多的原动力；因而从哪儿来的距离而不是到哪儿去的距离成了适当的参数

• 当然，我们需要如此关心“直接经验”即感性特征，是不清楚的，一种规范是如此精彩，它们几乎总是根据检验才放弃它们的规律性。

• 当我们谈到原始资料或者粗糙的经验时，它们还远不是我们心目中已经有的东西，科学研究被认为是从这些经验出发的

• 感性经验是固定的和中性的吗？理论只不过是对给定资料的人为解释吗？

• 它们在某种程度上是从直接经验引伸出来的，比直接经验清楚得多，而操作和测量则是规范决定的。科学并不处理一切可能的实验操作。在摆上完成的测量是不适用于受约束的降落的场合的。适用于解释氧的性质的作用同那些在研究去燃素空气的特征时所需要的作用也不相同。

• 同这些感觉的对象相比较，米尺的读数和视网膜的印象两者都是精心制作的构成物，只有当科学为了他的研究的特殊目的而安排这个或那个这样做时，经验已经直接进入这些构成物。

• 看一块摆动的石头的科学家不可能有原则上比看一个个摆更基本的经验。可供选择的方案并不是某种假设为“固定的”理解力，而是通过另一种规范的理解力，使这块摆动的石头成为另外种东西。

• 儿童把“妈妈”这个字从全体人类转给所有女性，然后转移给他的母亲，恰恰不知道“妈妈”的含义是什么或者他的妈妈是谁。

• 只有在经验已经这样被确定以后，才能开始寻求一个操作定义或者一种纯粹的观察语言。科学家或哲学家在看到一个摆时，必须已经能认识到这个摆是什么，并问是什么尺寸或视网膜印象组成这个摆。如果他看到的是受约束的降落，甚至就不可能提出他的问题了。

• 大多数化学家在他们的规范指引下，把整个中间范围看成是化学的范围，因为它组成的这些过程全部受同类力的支配

• 有人想要说，化学家把溶液看成是化合物同他们的后继者的区别仅在于定义问题。

• 在伯索利特看到一个比例能变化的化合物的地方，普罗斯特只看到一种物理学上的混合物。既不是实验也不是改变定义能适用于这个问题。这两个人就象伽利略和亚里士多德一样在根本上互相误解。

• 在道尔顿的工作以前，实验不能确立的一条定律，在那项工作一旦被接受以后，就成了一个基本原理…因为这个规范所具有的含意，远比区分混合物和化合物的一个新标准要更广泛和更重要…化学家们从道尔顿得到的不是新的实验定律，而是一种研究化学的新方法

• 很难使自然界去适应一种规范

XI 革命是无形的

• 至于权威的来源，我心目中主要有科学教科书以及模仿它们的普及读物和哲学著作

• 教科书本身的目的是要传达现代科学语言的词汇和句法。普及读物企图用比较接近日常生活的语言来描述同样的应用。而科学的哲学，特别是在说英语的世界里，则分析科学知识的同样完备的主体的逻辑结构。尽管更充分的处理必然会涉及这三类之间的真正区别，但在这里我们最关心的却是它们的相似点。三者全都记录着过去的革命的稳定的结果，并因此表现当前的常现科学传统的基础。为了实现它们的作用，他们并不需要提供关于那些基础首先被这个行业承认然后被信奉的道路的可靠情报。至少，就教科书来说，甚至有很好的理由表明，为什么在这些问题上，他们应当故意使人误解。

• 教科书是使常规科学永久存在的教育工具，每当常现科学的语言，问题结构或标准改变时，必须全部或部分重写。总之，它们在每一次科学革命以后必须重写，而且，一旦重写，它们就不可避免地不仅要掩饰革命的作用，而且要隐瞒产生它们的这一次革命的存在本身。除非他在他自己的一生中亲自经验过一次革命，教科书的读者，不论是科学家还是外行的历史感觉只能扩展到这个领域中最近的革命的结果。

• 科学教科书的特点是只含有一点儿历史，或者是在序言里，或者更常见的是在早期的伟大英雄的零散的参考书里

• 科学家们从教科书得到的传统中感到他们所参与的传统事实上从来没有存在过

• 科学教科书（以及许多比较陈旧的科学史）只涉及过去的科学家的部分工作，这些工作可以很容易地被看成是对说明和解决教科书的规范问题的贡献

• 部分由于选择，部分由于歪曲，早期的科学家们盲目地声称是对同一组确定的问题发生作用

• 用不到奇怪，随着教科书被重写，科学又一次被归结为似乎主要是积累起来的。

• 回过头来写历史的诱惑既是普遍存在的，也是持续不断的

• 藐视历史事实在科学界的意识形态中是根深蒂固的，而且可能还在起作用。

• 怀德海写道：“对忘掉它的缔造者犹豫不决的科学已不再为人所知了。”这句话抓住了科学团体的非历史精神。

• 结果是一种持久的倾向，使科学史看起来是直线式的或者积累起来的

• 道尔顿关于他的化学原子论的发展的三个不一致的报告使他看来似乎他很早就对那些化学上的化合比例问题感兴趣了

• 教科书把现代常规科学的各种实验、概念、定律和理论尽可能处理成分离的和几乎是连续的。作为教育，这种描述技巧是无可指责的。但是，当它同一般科学著作的非历史的气氛以及同上面讨论的有时是故意的曲解相结合时。就不可抗拒地多半会产生一种强烈的印象：通过一系列个人的发现和发明，科学达到了它现在的状态，当集中在一起时，就构成现代技术知识的主体。教科书的描述包含着，从科学事业开始时起，科学家们就已经为今天的规范中包含的特殊目的奋斗了

• 不变的力所产生的不变的加速度仅仅是力学的学生们总归找得到的事实吗？或者倒不如说这是要回答最初仅仅在牛顿力学的范围以内引起的一个问题，

• 作为教育宝库的一部分，它使一个人成为一个科学家，这种归因是很成功的。然而，它又一次表明，历史上错误的方式，给学生和外行两者对科学事业的本质以错误的印象。

• 波义耳提出这个定义只是为了证明，根本不存在化学元素这样的东西，作为历史，教科书对波义耳的贡献的说法是完全错误的

• 爱因斯坦为了在他的工作范围以内给予“空间”和“时间”以新的意义，也不一定要发明，或者明确地重新给它们下定义。

• 教育的形式比科学的其他任何一个方面更多地决定着我们对科学本质的形象以及发明和发现在科学发展中的作用。

XII 革命的解决

• 他们的注意力一定是强有力地集中在引起危机的问题上；此外，他们通常是如此年青的人物，或者对这种经受危机的领域是如此没有经验，实践已经使他们比他们的大多数同时代人更少受由老规范决定的世界观和各种规则的约束

• 在他从事常规科学的范围内，研究工作者是解难题的，不是检验规范的

• 他倒反象下棋的，在他面前有从物质上和精神上规定的问题和这个棋盘，在求解中检验各种各样可供选择的一着棋。

• 只有这种规范本身被认为是不成问题的，他们才有可能。因此，检验规范只有在解一个值得注意的难题总是失败已经引起危机以后才产生。而且即使那时也只有在这种危机的感觉已经引起了一种可以代替的候补规范时它才产生。

• 检验的形势决不在于把个别规范同自然界作比较，就象解难题所做的那样。相反检验是作为两种对抗的规范为忠于这个科学团体而竞争的一部分产生的。

• 少数科学哲学家仍然在为证明科学理论寻找绝对的标准。请注意，没有一种理论能由一切可能有关的试验揭示出来

• 如果不可能有科学上或经验上中性的语言体系或概念体系，那么，提出交替的试验和理论的解释就必须从一种或另一种以规范为基础的传统着手

• 证明就象自然选择；它在一种特定的历史情况下在实际上可供选择的对象中间选出最可行的

• 每一次不适应都是抛弃理论的理由，所有理论总是应当被抛弃。另一方面，如果只有严重不适应才证明理论应当被抛弃，那么鲍勃主义者就需要某些“不可能性”或者“证明为错误的程度”的标准。他们在提出一个标准时，几乎肯定会遇到同样的困难，这些困难时常索绕着各种概率证明理论的拥护者。

• 所有历史上有意义的理论都同事实一致，只不过或多或少而已

• 问两种事实上在竞争着的理论中哪一种适应这事实更好是有重要意义的

• 虽然每一方都希望别人转变他了解科学及其问题的方法，但双方都不会想要检验他的问题

• 竞争着的规范的支持者对于任何候补规范必须解决的问题清单往往会不一致。他们关于科学的标准和定义是不同的。运动理论是否必须说明物质粒子之间的引力的原因，或者它可以只注意到这种力的存在呢？牛顿力学被普遍抛弃是因为不象亚里士多德和笛卡儿的理论，它暗示了后者对这问题的回答。当牛顿的理论已被接受时，一个问题因此就从科学中排除了。可是，那个问题是广义相对论可以骄傲地声称已经解决了的一个问题

• 过渡到拉瓦锡的规范，就象过渡到牛顿的规范一样，意味着不仅损失了一个可以允许的问题，而且损失了一个已经得到的解

• 新规范是从旧规范产生的，他们通常混合着传统规范以前用过的许多概念上和操作上的语汇和注解。但是，他们很少以完全是传统的方式用这些借来的因素。在新规范的范围以内，老的术语、概念和实验同其他东西开始了新的关系。

• 外行嘲笑爱因斯坦的广义相对论，因为空间不可能是“弯曲的”，它不是那种东西，这不只是不适当或错误

• 以前所说的空间必须是平直的，均匀的，各向同性的，而且不受物质存在的影响。如果不曾这样，牛顿的物理学就不会起过作用。要完成向爱因斯坦的宇宙过渡，整个概念网必须转变并重新落实到整个自然界。概念网的要素是空间、时间、物质和力等等

• 人们所说的“地球”这个字有一部分意思就是固定的位置。

• 哥白尼的发明不只地球是运动的。不如说，它是关于物理学和天文学问题的一种完全新的方法，这种方法必需改变“地球”和“运动”两者的意义

• 达尔文在他的《物种起源》的末尾在特别富有洞察力的一段中写道：“虽然我完全相信在这一卷中提出的观点的真理性……，我决没有期望使有经验的博物学家们信服，他们的心目中备有许多事实，多年以来，这一切都是从直接与我对立的观点去观察的。……但是，我满怀信心地展望着未来，对于年青的正在上升的博学家们来说，他们将有可能毫无偏见地看到这个问题的两个方面。

• 而马克思·普朗克在他的《科学自传》中检查他自己的生涯时，悲伤地表示：“一种新的科学真理并不是靠使他的反对者信服，并且使他们同情而胜利的，不如说是因为他的反对者终于死了，而在成长的新的一代是熟悉它的。”

• 他们的多产经历已经使他们信守常现科学的一种比较古老的传统。抗拒的根源在于确信老规范最终将解决它的一切问题，自然界可以挤进这规范提供的盒子。在革命时期，那种信念不可避免地显得很顽固，很愚蠢，正如它有时确实变成的那样。但是，它也是更重要的东西。同样的信念使常规科学或者解难题的科学成为可能。而且科学家们的专业团体只有通过常规科学，首先成功地利用老规范的可能的范围和正确性，然后把困难孤立起来，通过研究这种困难，就可以出现一种新规范。

• 有些理由完全是在显而易见的科学领域以外的，例如，太阳崇拜帮助开卜勒成为一个哥白尼主义者。

• 新理论被说成比旧理论‘更美”，“更适当”，或者“更简单”。很可能这样一些论据在科学中不如在数学中有效。

• 当规范的候补者首先提出来的时候，它很少解决得了它所面临的几个问题，那些解大多数是不完备…只有在新规范已经提出，接受和利用以后很久才提出显然是决定性的论据

• 抉择必须以未来的希望为基础，而更少以过去的成就为基础

• 与其说一个集体的转变，不如说发生的是专业人员的忠诚分布状态中有日益增长的转变。

• 规范的新的候补者一开始可以有少数支持者，有时这种支持者的动机也许是可以怀疑的。可是，只要他们是有能力的，他们就会改进它，探索它的可能性，并证明它将属于由它引导的团体。

XIII 由于革命而进步

• 为什么上面概述的这种事业应当稳定地向前进步，而艺术、政治理论、或者哲学就不是这样呢，为什么进步几乎是专门留给我们叫做科学这种活动的一种特权享有的东西呢…我们马上注意到，这个问题有一部分完全是语言学的。“科学”这个名词在很大范围内是留给确实明显地进步的那些领域的

• 请问为什么象常规科学那样一种事业竟会进步

• 如果我们象许多人所做的那样，怀疑和科学的领域获得进步，那就不可能是因为个别学派没有获得任何东西。倒不如说，这必然是因为总是有一些竞争着的学派，每一个学派都经常不断地分析其他学派的真实的基础

• 有人争辩说，哲学就没有获得进步，这种人强调，还是有亚里士多德主义者，而不是强调，亚里士多德主义已经不能进步了

• 除了在学派范围以内，进步的证据是很难找到的

• 只有在常规科学期间，进步才好象既是明显的，又是有保证的

• 一旦接受了一个共同的规范，就已经从经常要重新考查它的最初原理这种需要中解放了这个科学团体，这个科学团体才能专一地集中注意与它有关的最微妙和最奥秘的现象。那就不可避免地确实会增加整个团体解决新问题的有效性和效率。科学生活的其他方面进一步丰富着这种很特殊的效率。

• 其中有些是成熟的科学团体同外行和日常生活的要求空前未有的绝缘的结果。那种绝缘从来不是完备的，我们现在讨论的是程度问题。然而，其他专业团体中个人的创造性的工作没有一个是这样专一地向这个专业的其他成员提出，并由这个专业的其他成员评价的。最奥妙的诗人和最抽象的神学家比科学家更关心他的创造性的工作是否受欢迎

• 正因为他的听众都是同事，这是一种分享他自已的价值和信念的听众，他仅仅是为这种听众在工作。因此，科学家能认为单一的一套标准是当然的。

• 在这些领域里，学生主要依靠教科书，直到他第三或第四年做毕业论文时，他才开始他自己的研究工作。

• 当然，这是一种狭隘而且僵化的教育，也许除正教神学以外，可能比其他任何教育都更狭隘而僵化

• 在正常情况下，一个科学团体是解它的规范规定的问题或难题的一个很有效的工具。而解那些问题的结果，不可避免地必须是进步的

• 为什么进步也会是科学革命的显而易见很普遍的伴随物呢

• 革命是以两个对立的阵营之一的完全胜利而告终的。这种团体可曾说过，它的胜利的结果不那么进步吗？那倒不如说就象承认他们已经错了，而他们的反对者是对的。对于他们来说，至少，革命的结果必须是进步的，而且他们处于一种优越的地位，可以确实科学团体的未来成员将以同样的方式看待过去的历史。

• 这些议论将不可避免地暗示，一个成熟的科学团体的成员，象奥威尔的1984年的典型特征一样，是由当局重写的历史的牺牲品。

• 可是他所研究的问题，必须是详细的问题。更重要的是，使他满意的解也许不仅是个人的，而必须是许多人都接受的解

• 承认有独一无二的有能力的专业团体存在，并接受它作为专业成就的唯一的仲裁者的角色，还有更深刻的含意。这种团体的成员，作为个人，依靠他们所具有的训练和经验，必须被看成是这种游戏规则或者明确判断某些等价基础的唯一拥有者。怀疑他们有这样一些评价的基础就要承认科学成就有不一致的标准存在。承认这些就不可避免地会引起在科学中真理是否能一致的问题

• 科学团体是通过规范改变使解决了的问题的数量和精确性达到最高的最有效的工具。

• 科学成就的单位是解决了的问题，而且因为这种团体很好地知道，哪些问题已经解决了

• 新的候补者必须似乎要解决某些不能以其他方式遇到的著名的和普遍承认的问题。

• 虽然科学在深度上一定增加，它在广度上也许并不增加。如果它确实是这样，那么这种广度主要表现在科学专业的激增上

• 尽管有这样那样的损失，这些团体的性质对于已由科学解决了的问题的清单和个别问题的解的精确性将日益增长两者都提供了事实上的保证

• 除了革命时期以外，对于做科学工作来说，不相容的规则是不能共存的

• 他们全都深深地习惯于把科学看成是一种不断地接近于自然界预先安排的某些目的的事业。

• 它是否确实有助于设想：有一种对自然界的完备，客观而又真实的说明呢？

• 仅仅由有机体之间的生存竞争发生的自然选择，能产生人以及高等动物和植物这种信念，是达尔文理论的最困难和恼人的方面。在没有一个特殊“目的”时，“进化”、“发展”和“进步”能意味着什么呢？对于许多人来说，这样一些名词似乎是自相矛盾的。

• 把有机体的进化同科学思想的进化联系起来类比很容易推进得太远。但是，对于结尾这一章的问题来说，它是非常近乎完善的