科学革命的结构(读书笔记)Word下载.doc
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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。
正因为这样,一种新的理论,不管应用范围是多么专门,都很少会、甚至永远也不会只是已知事实的累加。
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。
只要学术界重新评价传统的实验方法,取代它久已熟悉的实体观念,并在这个过程中改变它把握世界的理论框架,最后就会出现这样的结果。
II走向常规科学
“常规科学”是指严格根据一种或多种已有科学成就所进行的科学研究,某一科学共同体承认这些成就就是一定时期内进一步开展活动的基础。
这样一些著作,都在一定时期里为以后几代的工作者暗暗规定了在某一领域中应当研究些什么问题,采用些什么方法。
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。
凡是具备这两个特点的科学成就,此后我就称之为“规范”。
我采用这个术语是想说明,在科学实际活动中某些被公认的范例——包括定律、理论、应用以及仪器设备统统在内的范例——为某一种科学研究传统的出现提供了模型。
根据共同规范进行研究的人们,也受同样的科学实践规则和标准所制约。
这种制约以及由此所造成的表面上的一致,正是常规科学的前提,也是某一种研究传统形成和延续的起源。
(第16屏)
一种规范经过革命向另一规范逐步过渡,正是成熟科学的通常发展模式。
在自然科学的发展中,当个人或集体第一次达到了能吸引下一代大多数实际工作者的综合时,老的学派就逐渐消逝了。
这部分是由于这个学派的成员转变到新的规范方面去。
但是总会有那么一些人墨守某种老观点,于是他们干脆被排除出这个行业,从此,他们的工作就再也无人理睬了。
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。
③
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。
IlI常规科学的本质
按既定的用法,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。
但是立即可以看出,借用这个词所能表示的“模型”和“模式”的意义,并不完全是通常用来定义“规范”的意思。
例如在文法中,“amo,amas,amat”①是一种规范,因为它显示了用来组成大量其他拉丁文动词的模式,象构成“laudo,laudas,laudat”。
②在这种典型的应用中,规范只有容许那些原则上可以取而代之的事例重复出现才有作用。
但另一方面,在科学中规范又是很少重复的东西。
正象共同法中公认的公正判决一样,在新的或者更严格的条件下,规范是一种需要进一步分析并具体化的东西。
如果了解了怎么可能是这样,我们就会认识到一种规范第一次出现时所能达到的范围和精确性是多么有限。
规范所以能够获得这样的地位,因为它去解决一批实际工作者公认的重大问题时比竞争对手更为成功。
但它更为成功的之处,却既不是完全成功地解决某一个问题,也不是显著成功地解决多么多的问题。
一个规范的成功从一开始就主要是一种在选定的、但仍然未完成的事例中获得成功的指望。
常现科学就在于实现这种指望,办法是:
扩大对于那些规范特别能够加以说明的事实的知识,加强这些事实同规范预测之间的配合,进一步详细表达规范的本身。
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。
(第27屏)
我们现在所讨论的常规研究,其视野也受到严格的限制。
但正是这些因信仰规范而产生的限制,对科学的发展却成为不可缺少的。
由于集中注意狭小范围中比较深奥的问题,规范会迫使科学家仔细而深入地研究自然界的某一部分,否则就不能想象。
我以为,关于事实的科学研究通常只有三个中心,它们之间的区别既不经常,也不永恒。
首先是那一类事实,规范表明它们特别能揭示事物的本质。
规范用这些事实解题,使事实对更加多样的情况具有更加精确的判决作用。
某些科学家之所以获得巨大声誉,并不是由于他们的发现有什么新颖,而是由于他们为重新判定某种以前已知事实所用方法的精确性、可靠性和广泛性。
第二类的事实判定很普通,但也更少。
这类判定针对那样一些事实,它们本身没有什么重要性,但可以直接用来同规范所预测的作比较。
象这样一些以及其他许多类似的特殊仪器,说明必需有这些巨大的努力和创造性才能使自然界同理论愈来愈一致起来。
②
第三类实验和观察,我认为穷尽了常规科学的搜集事实活动。
它包括详细分析规范理论的经验性工作,以消除某些残留的含混不清,从而使以前只是引起注意的问题可以得到解决。
这一类是最重要的一类,要加以描述还得细分。
在更加数学化的科学中,旨在进行详细分析的实验是针对物理常数的判定的。
当然,努力把规范表述清楚,并不限于制定普遍常数。
努力的目标也可能是定量定律
再谈谈常规科学的理论问题,它也几乎要归到实验科学和观测科学同一类中。
常规理论工作的一部分,尽管只是很小的一部分,就完全是一种现有理论的应用,即用来预测理论固有意义中所包含的关于事实的信息。
编制天文历书
扩大理论同自然界之间的接触点经常会遇到巨大困难,正是从这些困难中产生了对上述这一种研究工作的需要。
这三类问题——判定重大事实、理论同事实相配、说明理论——我认为充斥了常规科学的文献,不管是经验科学还是理论科学。
IV常规科学即解难题
刚刚接触到常规研究问题,其最为引人注目的特点也许就在于:
它要求创造的新东西,不管是观念上的还是现象上的都很少。
至少对科学家来说,常规研究获得的结果是重大的,因为扩大了应用规范的可能范围,提高了应用的精确性。
我们知道,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。
在很大程度上,这正是科学界承认它们合乎科学、或鼓励其成员从事研究的仅有问题。
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。
类似这样一些动机,也促使他选定了后来他自己也投了进去的特定问题。
而且,尽管结果有时遇到挫折,仍有充分的理由说明,这样的动机为什么会首先吸引他,以后又引导他前进。
①整个科学事业的确不断证明自己的作用:
打开新的境界,显示秩序,检验长期公认的信念。
不过,投到正常研究问题中去的人却几乎永远不会做这一类的事。
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。
现在让我们再来谈谈在难题和常规科学问题之间另一个更困难也更有特征的共同点。
作为难题进行分类,一个问题必须具有一个以上的确定解。
还必须有这样的规则,既可以限制可接受解的性质,也可以限制获得这些解时所要通过的步骤。
如果我们大大扩展“规则”这个词的用法——有时会同“既定观点”或“先入之见”等同起来——那么,这些在已有研究传统范围内可以接受的问题,就会显示出某些十分类似于这一套难题的特征。
存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。
就这样一些方面讨论难题和规则,正好说明了常现科学实践的本质。
但另一方面,这种说明也可能完全误入歧途。
在一定时期内把某一科学专业的所有工作者都结合在一起的规则。
尽管,显然是有的,但这些规则本身并不能表明这里的专家们所有共同的实践。
常规科学是—种高度确定的活动,但不需要完全由规则来确定。
正因为这样,我在本文开始时引进了共有的规范,而不是共有的规则、假定和观点,尽管它们都是结成常规科学传统的源泉。
我认为,规则来自规范,即使没有规则,规范仍然能够指导研究工作。
V规范的优先性
走这一步时,历史学家必须把科学界的规范互相加以比较,并同它现在的研究报告作比较。
这样做的目的是为了发现,科学界成员从更完整的规范中抽象出什么样的表面的或暗含的独立因素,又在他们的研究工作中安排了什么样的因素作为规则。
任何人想要描述或分析这个特定科学传统的进化,一定会找到这样一种公认的原则和规则。
科学家们在鉴别规范时可以一致,而在全面解释规范或使之合理化时意见不一致,甚至根本没有想去进行这样的解释或合理化。
缺乏标准的解释,或没有一致同意归结为一些规则,就不能阻止规范指导研究。
直接检查规范也能部分决定常规科学,但这个过程往往也要借助于而不依赖于规则和假设的形成。
尽管一种规范的存在甚至并不一定意味着有什么整套规则的存在。
(第44屏)
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。
被接受以后,这种以及其他应用就随着理论一起进入了教科书,未来的工作者即由此而学到他们的专业。
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,是有杰出成就的。
在各个方面它都极其确切地符合于科学工作最通常的观念。
但科学事业一个十分典型的成果却在落空。
常规科学的目标并不在于事实或理论的新颖,就是成功时也毫无新颖之处。
而科学研究却不断地揭示出意料之外的新现象,科学家们也一再发明出崭新的理论。
科学史甚至表明,科学事业创造了这样一种使人惊讶的唯一有力的方法。
如果科学的这一特征同上面所说的一致,那么在规范下进行的研究就必然是一种特别有效的引起规范变化的方式。
这正是事实和理论中所包含的本质上的新东西的作用。
在一套规则指导下所进行的博奕无意之中造就了这些新东西,却需要精心制作另一套规则来吸收它们。
它们一旦成为科学的组成部分,科学事业,起码是这些新东西所在领域的专家们的科学事业,就再也不会完全一样了。
既然先是发现,即出现新的事实,后是发明,即出现新的理论,那么我们一定要问,这一类的变化究竟是怎样发生的。
但发现和发明的区别,也即事实和理论的区别,可以马上证明完全是人为的。
这种人为性对本文一些主要论点是一个重要线索。
本节其他部分考察某些发现之后,我们很快就会看到,它们并不是孤立的事件,而是持续的事件具有一种按一定规则周期出现的结构。
发现开始于感到反常,也即发觉自然界不知怎么违反了由规范引起并支配着常规科学的预期。
接着是对这个反常区域或多或少地扩大进行探索。
直到把规范理论调整到反常的东西成了预期的东西为止。
吸收~类新事实要求更多地调整理论,直到调整好——科学家学会以另一种方式看待自然界——一新的事实才会真正成为科学事实。
既然这样,一种新现象及其发现者所具有的价值,将随着我们估计现象违反规范预见程度的大小而改变。
总之,使用特定的仪器,又以特定的方式使用,结果不管自觉与否,只能容许某几种情况出现。
这里既有理论上的预测,也有仪器作用的预测,它们对科学发展往往都有决定性作用。
但并不是所有理论都是规范理论。
不管是在前规范时期还是在引起规范巨大变化的危机过程中,科学家们通常总要提出许多思辨的、模糊的理论,以指明发现的途径。
但发现却往往并不完全是这种思辨性和试探性的假设所预期的一个。
只有当实验同试探性理论相互配合了,发现才会涌现出来,理论才会变成规范。
新类型现象所由以涌现的一切新发现的特征。
这些特征有:
事先觉察的反常,逐步而又同时涌现的观测上和概念上的认识,以及经常受到抵抗的规范范畴和规范程序的必然变化。
甚至可以证明同一些特征已渗透到感知过程本身的性质之中。
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。
人们甚至不大会说实验对象看到同他所要辨别的东西有点什么异样。
但也有少数对象始终不能对他们的范畴作必要的调整。
这个心理学实验,不管是作为隐喻,还是因为反映了思维本质,总是为科学发现的过程提供了一个异常简单而又异常有说服力的公式。
科学也象扑克牌实验一样,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。
到这时发现就完成了。
我已强调过这种过程以及与之十分类似的过程,总是同科学上重大新事物的涌现纠缠在一起的。
现在让我再指出,认清了这个过程我们最后就可以开始看到,常规科学的目的尽管并不在于寻求新事物,起初甚至还倾向于压制新事物,但也可以同样有效地引起新事物的产生。
在任何一门科学的发展中,最初公认的规范经常令人感到,它已十分成功地说明了为什么绝大多数观察和实验易于为科学工作者所理解。
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。
而且,这些细节和配合的精确性,价值超过了它本身所具有的并不总是很大的固有意义。
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。
在科学发现的正常方式中,即使是对变化的阻力也具有一种作用,下一节对此将作更全面的讨论。
保护规范不会太容易遭到抛弃,因而阻力就可以保证科学家也不会轻易受到迷惑,使规范发生改变的反常现象也不会侵入现存知识的核心。
科学上的重大新事物常常同时从几个实验室涌现出来,这个事实正是常规科学顽强的传统性标志,也是传统的探索为自己准备好了变化方式的标志。
Vll危机和科学理论的涌现(第60屏)
第VI节所考察的各种发现,或者是规范变化的原因,或者促进了规范的变化。
而且,这种隐含着这些发现的变化是建设性创,同样也是破坏性的。
科学家吸收了这些发现以后,就能够说明更大范围的自然现象,或者更为精确地说明某些以前已知的现象。
(托勒密体系不管是对行星位置还是对春分、秋分的岁差所作的预测,总是不能很符合最好的观测。
进一步减少那些细小的误差,成了许多托勒密的后继者的许多常规天文学研究的首要问题但要达到这一点)只有放弃以前的某些标准信念和方法,同时还要用别的来代替以前的部分规范。
这样一种变革,我已论证过,是同所有通过常规科学得来的发现结合在一起的,但要排除那种除细节以外一般都可以预见的毫不惊人的发现。
发现还不是这种破坏—建设性的规范变化的唯~来源。
本节我们开始考察由新理论的发明所引起的同样的、但常常更大得多的变革。
觉察到反常如果确实对新类型现象的涌现起作用,那么谁也不会奇怪,这一类更深刻的觉察正是一切可接受理论变化的必要前提。
但是,对一种科学理论来说,值得赞美的成功决不是完美无缺的成功。
在每个事例中,新理论都只能在常规解题活动已宣布失败以后才涌现。
而且,除了在哥白尼一例中科学以外的因素起了特别巨大的作用,旧理论的破产以及各种理论的骤然激增作为一个信号,不会超过新理论发表前一、二十年。
新理论就象是对危机的直接回答。
但还要注意,尽管也许不那么典型,引起旧理论破产的那些问题也都属对早已知道的那些问题。
常规科学以前的实践完全有理由认为。
这些问题已经解决或接近解决了,这就可以说明,为什么当失败来临的时候失败的感觉会那么尖锐。
一种新型的问题解决不了,常常使人失望,但从来不使人惊讶。
问题也好,难题也好,往往不会屈服于第一次的进军。
最后,这几个事例还共同具有另一个特点,使它们对危机的作用更为重要:
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。
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。
科学史表明,特别是在一种新规范的初期发展阶段上,发明这样一种替代的理论并不是很困难。
但是,除非是在有关科学发展的前规范时期和后来进化中非常特殊的时机中,这种发明却正好是科学家所很少进行的。
只要规范所提供的工具还能够解决它所规定的问题,科学就进展得最快,可以最深入地合理利用这些工具。
理由是清楚的,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
于是,让我们假定,危机是新理论出现所必需的前提条件,然后问科学家们对危机的存在怎样反应。
首先要注意,当科学家们面临甚至很严重而长期的反常情况时所决不去做的事情,就能发现一部分回答,这是很重要的,也是显而易见的。
虽然他们会开始失去信心,然后去考虑另一个可供选择的方案,但他们并没有抛弃把他们引进危机的规范。
那就是说,他们并没有把反常情况看成是逆事例,不过在科学哲学的词汇里,这就是逆事例。
这种概括在某种程度上只不过是一种以历史事实为依据的陈述,其基础就是象上面提出的和下面更广泛地提出的那些事例。
一个科学理论一旦达到了规范的地位,只有当一个更迭的候补者适合于取代它的位置时,才被宣布为站不住脚的。
此外,对科学家们因为面临反常现象或逆事例而抛弃规范抱怀疑态度还有第二条理由。
在发挥这条理由时,我的论据本身将预示这篇论文的另一个主要论点。
上述抱怀疑态度的理由纯粹是事实;
那就是说,它们本身是一种流行的认识论的逆事例。
因此,如果我的观点是正确的,它们最多只能有助于造成一种危机,或者更准确地说,有助于加强一种已经在很大程度上存在的危机。
它们本身不能也不会证明那种哲学理论是错误的,它的辩护人会去做我们已经看到科学家们在面临反常情况时所做的事情。
为了消除任何显而易见的冲突,他们会想出许多衔接方式和对他们的理论的特定限制。
事实上,在文献中已经有许多恰当的限制。
因此,如果这些认识论上的逆事例是要构成一种比较次要的刺激物,那就会因为他们的帮助而允许有一种新的不同的科学分析出现,在这个范围内,他们就不再是困难的来源。
而且,如果有一种典型可以适用于这里,那么这些反常现象就不再被认为仅仅是事实了,我们以后将在科学革命中评述这种典型。
在科学知识的一种新理论的范围内,他们似乎很象同义反复,对形势的陈述不能想象有另外的方式。
(第71屏)
虽然历史大概不会记录他们的名字,有些人因为他们不能容忍危机,无疑已经被迫抛弃科学。
有创造性的科学家,象艺术家一样,必须能偶然在混乱的世界里生活,我在别处把这种必要性描述为科学研究中固有的“必要的压力”。
②但是,我想,抛弃科学以支持另一种职业,是仅有的一种规范,靠逆事例本身就能导致抛弃这种规范。
一旦发现了第一种并用来观察自然界的规范,就再也不会有那种缺乏任何规范的研究工作。
抛弃一种规范而不同时以另一种去代替,就是抛弃科学本身。
那种行动不仅在规范上,而且在人上都有反映。
他不可避免地会被他的同伴着成是“责备他的工具的木匠。
”
相反,同样的论点至少可以是等效的;
没有逆事例就不会有研究工作。
因为把常规科学同处在危机状态中的科学区别开来的是什么?
当然不是前者没有面临逆事例。
正相反,我们前面所说的构成常规科学的难题,只是因为没有规范才存在,规范为科学研究提供基础,并完备地解决它的全部问题。
曾经有很少数似乎是这样做的学科(例如,几何光学),不久就完全不再发生研究问题,而成为工程的工具。
除了那些唯一起作用的问题外,常规科学观为难题的每一个问题都可以从另一种观点一种逆事例,因而是一种危机的来源。
爱因斯坦
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