科学的本来面目——浅读库恩《科学革命的结构》

科学的本来面目——浅读库恩《科学革命的结构》

科学革命的结构 The Structure of Scientific Revolutions
[美]托马斯·库恩 Thomas S.Kuhn
[译]金吾伦 胡新和
北京大学出版社
ISBN 7-301-06100-5

我清楚地记得，上中学的时候物理老师说，牛顿力学是量子力学在常规条件下的近似，它并没有被淘汰或者推翻，它仍旧起着广泛的作用；然后物理老师接着说，科学就是这样，每一种新理论的产生都建筑在旧的理论的基础上，前人取得的成就是后人研究的开端，恰如牛顿所说，他之所以看得更远，是因为他站在巨人的肩膀上。

但是库恩说：错了！科学不是按这样的方式发展、也不可能按这样的方式发展。教科书里的科学史遗漏了太多的东西，如果我们找到那些遗漏的细节，就会发现一副完全不同的图景，就像如果我们还原了牛顿那番话的真实背景，就会发现那不过是他在尖刻讽刺辩论对手矮小的身材一样。

那么，在库恩的眼中、在还原了的科学史里，科学究竟是在以一种什么样的方式发展着呢？这个问题，就是他在自己的这一部经典名著——《科学革命的结构》中所要回答的东西。

第一章 绪论：历史的作用

在第一段里，库恩就旗帜鲜明地提出，“本文力图表明，我们在一些基本方面已经被教科书误导了”。按照教科书的观点——科学就是事实、理论和方法的总汇，那么科学的发展就成为一种积累的过程，而科学史也就变成一门编年史学科，它的主要任务就集中在这样两个方面：一是确定当代科学的每一事实、定律和理论是何人在何时发现或发明的；二是描述和解释那些阻碍着科学以更快的速度累积的错误、神话和迷信。

但是今天的科学史家发现自己越来越难以胜任这两个任务了。一方面，附加的研究让他们难以回答诸如“氧何时被发现”或者“能量守恒最先由谁提出”之类的问题；另一方面，他们也越来越难以区分过去的“科学”于那些在今天被打上“迷信”标签的东西了——用库恩自己在后面章节中提出的观点分析，可以认为科学史已经遇上了常规范式无法解决的危机，于是科学史学的革命就到来了。

当然，作为绪论，库恩在这里并没有详细展开说明，他只是简单地指出，对于研究者个人而言，针对某种科学所做的研究，其得到的结果可能是由研究者的个人经验决定，也可能是由他的个人性格决定的；但对于科学共同体而言，（在常规科学时期）他们必须要承诺接受一套关于本学科的共同的信念——这套共同信念大约也就是库恩所称的“范式”(Paradigm)。库恩认为，如果没有一个共同的范式，则一个学科恐怕连“科学”都算不上，就如同今天的社会科学领域仍旧被怀疑不是科学一样。

而常规科学是会遇到危机的，或者按库恩的说法，是“反常”。当反常发生、且经过科学共同体的努力之后，仍旧无法使那些反常与预期一致的时候，科学共同体就会不可避免地进行反思，于是也就进入了非常规研究的阶段，并且最终会导致科学共同体做出一系列新的承诺，从而建立一个科学实践的新的基础。——这种非常规研究时期，就是库恩所称的“科学革命”。

第二章 通向常规科学之路

本章库恩所要解决的是常规科学如何产生的问题。

首先，在库恩看来，所谓“常规科学”是指坚实地建立在一种或者多种过去的科学成就基础上的研究，这些科学成就为某个科学共同体在一段时期内公认为使进一步实践的基础。注意，库恩这句话实际上是在说，基础是由科学共同体的公认产生的，而进一步的研究也是在这种公认的基础上进行的。在这里，“科学共同体的公认”应该就是库恩所说的“范式”了。所以库恩的“常规科学”的实质就在于一个通用的范式；反过来说，如果不存在这种通用范式——或者不如说，存在多个相互竞争的范式——那就不能算是常规科学的时期了。

库恩认为，在一门学科成为科学之前，比如亚里士多德正式创立物理学之前，就存在这种多个范式相互竞争的情况。在当时，四元素说也好、原子说也好，其实质都是库恩所成的范式，而这些范式没有一个得到大家的公认，所以这一阶段的物理学实质上是不存在的。只有到亚里士多德提出大家公认的范式之后，物理学才成为一门科学固定下来。同样，今天的社会科学也呈现着这样的局面。人们之所以常常为这些学科是否可以冠以“科学”之名争论不休，在库恩看来，其原因正是由于这些学科缺乏一种公认范式的缘故。

库恩特别对所谓“古希腊原子理论是现代原子学说先驱”的说法提出了批判。他指出，古希腊的“原子”与现代物理中“原子”的唯一相同之处只在于其拼写，除此之外，两者之间便再也没有任何关系。两者代表的是两种截然不同的世界观，将后者说成是前者延续的说法只是教科书的误导而已。

第三章 常规科学的本质

上一章库恩提出一个得到公认的范式是辨别常规科学的标准，这一章库恩则要说明这种范式所容许的研究的本质究竟是什么。换句话说，如果一门学科已经有了一个公认的范式，那么还会剩下什么东西供人研究呢？

库恩认为，在一个范式最初出现的时候，它的应用范围和精确程度都是极其有限的。但这其实导致一个新的问题：为什么这种尚不够精确的范式可以得到大家的公认？甚至可以推翻原有的范式？这一问题库恩在后面的章节中作了详细分析。在这里他只是简单表述说，因为新范式可以解决某些旧范式无法解决的问题，而这些问题恰好是被科学共同体认为是最重要的。

回到常规科学研究的问题上来。库恩认为常规科学的目的既不是去发现新类型的现象，也不是发明新的理论，而只是为了澄清范式所已经提供的的那些现象和理论。

无论是在现象上还是在理论上，常规科学的研究有且只有三个焦点。第一个焦点是与范式本身符合相当好的、特别能表明范式具有揭示事物本质能力的那类事实——注意这里是“表示”范式具有这种能力，并不意味着范式真的揭示了事物的本质。库恩指出诸如比重、波长之于物理学，星球轨道、周期之于天文学，物质酸性、结构式之于化学等等，都属于这一类的事实。但是，库恩没有说明——或者是我没有领会他的说明——这一类事实的研究目的是什么呢？是为了让范式更具说服力、还是为了别的什么？

第二个焦点是对于范式的验证性研究，比如验证广义相对论的水星近日点实验等等。库恩认为这种研究的目的是为了证实理论和实际的一致性——也就是说，这一研究的目的仍旧是为了让范式更具说服力。注意，这一点并没有和波普尔提出的否证性思想冲突，研究的目的和理论的科学性是不同的概念。

第三个焦点是指那些阐明范式的经验工作，解决范式理论中剩余的模糊性，并且容许解决那些先前只是注意到但尚未解决的问题，也就是能让范式本身进一步精确化、普遍化的那些工作。显然，这些工作的目的仍旧是为了保持范式的活力。

综合起来看，在库恩的眼里，常规科学时期的研究都集中在确保范式更有说服力、更具活力之上。但是按照一般的看法，让一个已经颇为成熟的理论更加成熟的研究往往都是缺少开创性、进而缺乏吸引力的，为什么常规科学的研究为什么能够对无数科学家产生普遍吸引力呢？

第四章 常规科学即是解谜

库恩认为，常规科学的吸引力，可以用“解谜”来比喻。常规科学中遗留的问题——就是上一章库恩提出的三种类型的焦点——都可以看作有待解决的谜题，而科学家则通过解决这些谜题来证明自己的能力。

既然有谜题，就一定存在解谜的规则。库恩认为，解谜的规则既包括此前已经确立的观点，也包括其它的有着丰富内容的东西。比如，对某种仪器的特定使用方式也属于规则的一种，就好像尺规作图的例子一样。简言之，科学家作出的各种承诺：概念的、理论的、工具的、方法论的，都可以归入规则的行列之中。

但是库恩同时指出，常规科学是一种有着高度确定性的活动，但他又不必要完全有规则确定。库恩说，规则源于范式，但即使没有规则，范式仍旧可以指导研究。为什么库恩这么说，他又出于什么目的把这一点单独提出来说？

第五章 范式的优先性

这一章我没能太看懂，至少是没太看懂库恩如何回答上一章遗留的问题。我只能说，按照我的理解，范式本身虽然是确定的，但是对这一范式的诠释确有多种方式。范式不需要规则，诠释才需要规则。以量子理论为例，虽然许多物理学家都赞同量子理论，但他们赞同的到底是什么？他们所说的量子理论是同一个东西吗？

大致就是这样。我不知道我理解的是否正确。

第六章 反常与科学发现的突现
第七章 危机与科学理论的突现
第八章 对危机的反应

常规科学的研究目的既然只在于澄清范式所已经提供的的那些现象和理论，那么如何解释科学的进步——库恩称之为“革命”——的现象呢？在这一章里，库恩通过氧气与X射线发现的例子阐述了他的观点。

被普遍接受的范式的进一步发展通常要求建构精巧的装置、发展深奥的技巧、精简使用的概念。显然，这一专业化的进程将导致科学变得日益僵硬；但同时，一旦出现与范式不相符合的反常，也更容易被科学共同体发现。

第七章似乎和上一章的区别不大。库恩在这里提出了三个新的例子：哥白尼天文学、拉瓦锡燃烧理论、19世纪末物理学危机。通过这些例子，库恩说，科学哲学家们已经一再论证过，对于任何一组已知的资料，总可以建构出一个以上的理论，但是替代理论的发明恰恰是科学家们很少做的，除非是在科学发展的前范式阶段和其后演变期间的非常特殊的场合。

之所以如此，其原因在于科学和制造业一样，科学理论的范式就相当于制造业中的工具，而更换工具显然是一种浪费，只有万不得已的时候才值得这么做。而危机的意义就在于，它指出，更换工具的时机已经到来了。

但是，单纯的危机不会导致范式更迭。因为危机出现时，人们往往只会修正理论去适应新问题，或者甚至简单将其忽略，留待后人解决。真正导致范式更迭的，是要在危机之外出现一个新的竞争的范式，否则什么都不会发生。

第九章 科学革命的本质与必然性

什么是科学革命？为什么科学革命是必然的？对于这些问题，库恩认为，科学革命和政治革命一样，起源于科学共同体中的一小部分人逐渐感觉到，他们无法利用现有范式有效地探究自然界的某一方面。

除此之外，两者还有更深刻的相似性。社会危机会导致相出现互竞争的阵营，而这些阵营一旦出现，便意味着政治解决危机方案的必然失败，因为他们彼此的评价标准不同，所以不可能在政治框架内解决彼此分歧，他们所能采取的只有超出政治的手段（比如武力）；科学革命也具有同样的性质，不同范式代表的是不同的世界观，彼此之间几乎没有相似性——也就是库恩所说的“不可通约性”，所以他们也只能借助于超出范式的手段来进行竞争。

作为一个例子，库恩特别指出，只有认识到牛顿理论是错误的，才能够接受爱因斯坦的理论。针对反对意见，库恩指出，如果说在某些条件的限制下牛顿力学的预测与仪器的测量结果相似，那么这一说法几乎可以运用到所有旧理论之上。

然而更重要的是，爱因斯坦理论中看似与牛顿理论一致的概念和定律，其实质含义已经完全改变了。比如说，两种理论中都具有空间与时间的概念，然而两者的本质含义却截然不同。

第十章 革命是世界观的改变

“范式一改变，这世界本身也随之改变了。”库恩在这一章开头就放出这句话。这也是贯穿了全章的核心内容。

对于世界观的改变，库恩引入了认知心理学中格式塔的概念。他举哥白尼天文学的例子说，在哥白尼之前，人们都将月球看作一颗行星；而在哥白尼之后，人们却只能看到卫星了。这就是在哥白尼前后，人们看待世界的方式发生了变化。

但是，实际情况应该是哥白尼看待世界的方式与前人不同，然后才会发现月球是一颗卫星。至于哥白尼世界观改变的原因，根据库恩所作的科学史研究，乃是源于他的太阳崇拜，而不是他的天文学知识。类似的情况也发生在伽利略身上。是伽利略的成长方式决定了他可以以不同于前人的方式看待亚里士多德的物理学，然后他才会依照自己的世界观去做新的实验；而不是反过来，他去做实验，然后怀疑亚里士多德的物理学。

第十一章 革命是无形的

不太理解库恩想表达什么，暂缺。

第十二章 革命的解决

这一章库恩终于开始解决范式竞争的问题。即，如果新旧范式不具有可比性，那么新范式又如何得以推翻旧范式？

库恩认为，能够使科学家弃旧迎新的，就在于新理论本身的美感，或者说是科学家对于新理论的适应感。虽然这种美感往往只能吸引一小部分人，但新理论的最终胜利却有赖于着小部分人。正是他们出于非常个人的原因接受了新理论，然后在新理论的基础上展开进一步研究，从而使得新理论的日渐完善，说服力也日渐强大，于是才会将整个科学共同体吸引过来。

这里要注意，现代西方建构主义者将个人因素无限夸大，认为科学完全是社会的产物，与自然界毫无关系——这显然是走过头了。

另外，库恩指出，所谓判决性试验对于范式更迭其实是没有意义的。很多情况下，当理论发生改变时，问题也就随之改变了。库恩举出非欧几何的例子：在将非欧几何视作不可理喻的人看来，欧氏几何是自然的反映，所以它的自洽性无需证明，反而非欧几何必须要证明它同现实的对应才可以算作可接受的数学；而赞同非欧几何的人则认为，同现实的关系与几何学的成立与否毫无关系，反而是几何内部的自洽性才是亟需证明的东西。

第十三章 通过范式而进步

库恩反复强调，范式的转换并不代表进步，因为新旧范式之间没有一个共同的标准，所以根本无法判断孰优孰劣。但是从整体上看，科学却似乎又是有明确方向的。对于此，库恩以生物进化为例解释说，生物的进化并没有方向，它只是简单遵循物竞天择的原则，但是最终它却表现出由简单向复杂的进化趋势；科学也是一样的。