科学革命的结构-第13部分

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在已被包括在化学当量定律里了。②但是，除了处方以外，没有化学家用过这些规律性，而且几乎直到这个世纪末还没有一个人想到要把它们概括出来。提出象玻璃，或者象水中的盐之类明显的相反的例子，而不抛弃亲和力理论并重新划定化学家的领域的概念上的界限，就不可能有概括。这个世纪末在法国化学家普罗斯特和伯索利特之间的著名的争论使那种结果显得很清楚了。前者断定，所有化学反应都按确定的比例发生，而后者则认为，它们不是这样的。然而，这两个人必定相互讨论过了，而且他们的争论是完全没有说服力的。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。③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。

①H·梅茨格：《牛顿，斯塔，玻希夫和化学学说》（巴黎，193O年，法文版）第124～129，139～148页。关于道尔顿，参见伦纳德·K·纳什：《原子…分子理论》（《哈佛大学实验科学史案卷》第四案卷；剑桥，麻省；1950年；英文版）第14～21页。

②J．R．巴丁顿：《化学简史》第二版；伦敦；1951年，英文版）；第161～163页。

③A．N．梅尔德腊姆：《原子理论的发展》；（1）伯索利特的可变比例学说，《曼彻斯特论文集》，第LIV卷，（1910年），第1～16页。

这就是约翰·道尔顿从事研究工作的那些年代里的形势，最终导致了他的著名的化学原子理论。但是，直到那些研究的最后阶段，道尔顿并不是一位化学家，对化学也没有兴趣。相反，他是一位气象学家，研究水吸收气体和大气吸收水等物理学问题。部分地因为他是在不同的专业里培养出来的，部分地因为他自己在那个专业里的工作，他用不同于现代化学家的规范探讨了这些问题。特别是，他把气体的混合物或者水中吸收一种气体看成是一种物理过程，一种亲和力在其中不起作用的过程。因而，对他来说，各种溶液被观察到的均匀性是一个问题，但是他认为，只要他能确定他的实验混合物中各种原子粒子的有关大小和重量，他就能解决的一个问题。道尔顿为了要确定这些大小和重量，最终转向了化学，他一开始就假定，在他认为是化学反应的有限范围内，原子只能一对一或者按其他一些简单的整数比化合。②这个自然的假定确实使他能确定基本的粒子的大小和重量，但是它也使定比定律成了同义反复。对于道尔顿来说，在任何反应中，如果成分不按确定的比例进行，根据这个事实，就不是一个纯化学的过程。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，不是一套化学测量法所能推翻的了。作为一次科学革命的也许是我们的最完备的例子的一个结果，同样的化学操作对化学概括的关系呈现了极其不同于它们以前所具有的形式。

②　L。K。　纳什：《道尔顿的化学原子理论的起源》，《Isis》，第XLVII卷，（1956年）；第101～116页。

无需多说，道尔顿的结论在最初宣布时受到了广泛的攻击。特别是伯索利特决不相信。但是，对大多数化学家来说，道尔顿的新规范已被证明是令人信服的，而普罗斯的论点就没有做到这样。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。例如，如果原子在化学上只能按简单的整数比化合，那么，重新考查现有的化学资料就应当揭示出倍比和定比的例子。化学家们不再写，比方说这两种碳的氧化物按重量含有百分之五十六和百分之七十二的氧；相反他们写道，一份碳的重量或者同1．3或者同2．6份氧的重量化合。当古老的操作结果以这种方式记录下来，2与1之比就涌现在眼面前了；而且这在分析许多著名的反应以及其他新反应中都出现了。道尔顿的规范还使它有可能吸收李希特的工作并看到它的一般原则。它也提出了新实验，特别是盖吕萨克关于化合容量的那些实验，而这些实验又产生了其他的规律性，那是化学家们以前没有梦想到的。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（他自己把它叫做“化学哲学的新体系”），而且这种新方法已经如此迅速地被证明是富有成效的，只有在法国和英国的少数较老的化学家能反对它。①结果，化学家们达到一个境界，在那儿各种反应是以完全不同于它们以前所具有的方法运转的。

①A·N·梅尔顿腊姆：《原子理论的发展：（6）接受道尔顿鼓吹的理论》，《曼彻斯特论文集》，第LV卷；（1911年），第1～10页。

随着这一切继续下去，发生了另外一个很重要的改变。化学的数据本身到处开始变动。当道尔顿第一次从化学文献中找数据来支持他的物理学理论时，他发现，各种反应的某些记录是适用的，但是，他几个不能避免发现其他一些不适用的记录。普罗斯特自己对铜的两种氧化物的测量产生了，例如，一种氧的重量比是1．47：1，而不是原子论所要求的2：1；而普罗斯特恰好那个是已经期望达到道尔顿比例的人。这就是说，他是一个很好的实验工作者，关于混合物和化合物之间的关系问题，他的观点同道尔顿的观点接近。但是，很难使自然界去适应一种规范。这就是为什么常规科学之谜是如此引起争论的问题，以及为什么没有一种规范所进行的量度，几乎根本不能导致任何结论。因此，化学家们不能凭证据简单地接受道尔顿的理论，因为许多证据仍然是否定的。相反，甚至在接受了这种理论以后，他们仍然必须在自然界中开辟道路，结果这个过程见乎花费了一个世纪。当他完成时，著名化合物的百分比组成是不同的。资料本身已经改变了。那就是最后的意义，我们想要说，在一次革命以后，科学家是在一个不同的世界里工作。

XI　革命是无形的

我们还必须问，科学革命怎样结束。可是在这样做以前，自然界似乎要求作最后的尝试以加强关于它们存在的信念。迄今为止我已试图用实例显示革命，例子可以增加得令人生厌。但是，很清楚，大多数例子是因为熟悉而故意选择的，通常已经不看成是革命，而是科学知识的增补，这些可能会是不起作用的。我提出为什么革命已被证明几乎是看不见的，是有十分充分的理由的。科学家和医匠两者都从权威的来源获得了他们对创造性科学活动的许多印象，部分出于重要的功能方面的理由，故意隐蔽科学革命的存在和意义。只有当那个权威的本质已被认识和分析时，人们才能希望做出充分有效的历史事例。而且，这一点尽管要在我的最后一章里才能充分展开，现在所需要的分析将开始简要地说明科学工作的一个方面，并把它同其他创造性的事业，也许除神学以外，最清楚地区别开来。

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。所有这三类书籍有一件事是共同的，直到最近，除了通过研究工作的实践以外，关于科学的情报还没有其他重要来源可以得到。他们致力于一批已经表达得很清楚有力的问题，资料和理论，大多数常常是一套特殊的规范，在他们写作时就把这套规范交给科学团体。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。

我们在第二章中指出了，对教科书或者它们的相当读物的增长着的信赖，是任何科学领域中出现第一个规范的不变的伴随物。这本书的最后一章将证明，一门成熟的科学靠这样一些教科书处于支配地位会从其他领域有效地分化出它的发展形态。目前让我们简单地认为在其他领域中没有先例的范围内，外行和医生两者的科学知识都是以教科书和源自教科书的其他少数文献为基础的。可是，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。

因而，教科书开始时除去科学家对学科更为意识，然后开始为他们已经清除的东西提供代替物。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。学生和专业人员从这样一些参考书中感到象一种长期存在的传统的参加者。然而，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，理由既是明显的也是很起作用的。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，并符合于同一组准则，而且似乎已经使科学理论和方法中的最新革命成为科学的。毫不奇怪，在每一次科学革命以后，教科书和它们提出的历史传统必需重写。而且也用不到奇怪，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。

当然，科学家们并不是倾向于把他们的学科的过去理解为直线式地向它现存的占优势地位发展的唯一团体。回过头来写历史的诱惑既是普遍存在的，也是持续不断的。但是，科学家们更受重写历史这种诱惑的影响，部分是因为，科学研究的结果表明，并不明显地依赖于探究历史的来龙去脉，部分是因为，除了在危机和革命时期以外，科学家现在的立场似乎是如此地牢固。不论是科学的现在还是过去，历史细节愈多，或者对历史细节所负的责任越大，只能把人为的成分给予人类的癖性，错误和混乱。为什么要推崇科学的最好的和最持久的努力已经使科学有可能抛弃的东西呢？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。这同一个行业却给其他各种事实上的细节以最高的价值。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。然而，他并不是完全正确的，对科学来说，象其他事业一样，确实需要他们的英雄，而且确实铭记着他们的名字。幸而科学家们不再忘记这些英雄，而是已经能忘记或者修正了他们的工作。

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，这种倾向甚至影响到科学家们在回顾他们自己的研究工作。例如，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，后来他是由于解决了这些问题而著名的。事实上，这些问题看来是有了解他才发现的，因而在他自己的创造性工作以前已经很接近于完成了。①所有道尔顿的报告忽略的是把一整套以前局限于物理学和气象学的问题和概念用于化学的革命影响。这就是道尔顿所做的，结果是这个领域改变方向，这种改变了的方向引导化学家从旧资料提出新问题和引出新结论。

再举一个例子，牛顿写道，伽利略已经发现了引力产生一种运动，与时间的平方成正比。事实上，当伽利略的动力学定理被纳入牛顿自己的动力学概念的公式时确实采取了那种形式。但是。伽利略并没有说过这种事情。他讨论落体很少提到力，更不必说引起物体降落的一种均匀的引力了。②由于对伽利略的信任，回答一个问题不允许问伽利略的规范，牛顿的叙述在科学家们问过的有关运动问题，以及在他们感到能够接受的回答中掩盖了重新阐述的小而革命的作用、但是，恰好是在对问题的阐述和回答方面，这种改变远比新颖的经验上的发现更能说明从亚里士多德的力学到伽利略的力学和从伽利略的力学到牛顿力学的过渡。由于掩盖了这样一些改变，教科书倾向于把科学的发展说成直线式的，并掩盖着一个处在科学发展的最有意义的插曲中心的过程。

①　L·K．纳什：《道尔顿的化学原子论的起源》，《Isis》，第XLVII卷；（1956年）；第101～116页。

①关于牛顿的意见，参看弗洛里安卡乔里编：《牛顿爵士的自然哲学的数学原理和他的世界体系》，（贝克莱，加利福尼亚，1946年，英文版），第21页。这一段应当同伽利略在他自己的《关于两门新科学的对话》中的讨论相比较。H．克鲁和A．德·塞尔维欧译，（伊文思顿，伊利诺斯，1946年；英文版）第151～176页。

前面的例子，每一个都在一次革命前后表现出重建历史的开端，这种历史一般都由革命后的科学教科书完成的。但是，在完成时都包含了比上述更多得多的对历史的曲解。那些曲解使革命看不见了，安排教种书中仍然可以看得见的材料暗含着一个过程，只要它存在，就会否定革命的作用。因为他们的目的在于使学生很快地了解现代科学团体认为它所知道的东西，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。科学家们在一个可以同给建筑物上加砖块相比较的过程中，一个一个地，给现代科学教科书中提供的知识主体上加上另一个事实、概念、定律或理论。

但是，这不是科学发展的道路。现代常规船的许多难题，直到最近的科学革命为止还不存在。它们很少能追溯到科学史的开端，他们现在就是在这个范围内发生的。前几代用他们自己的仪器和他们自己解决问题的准则研究他们自己的问题。也不只是那些问题已经改变了。倒不如说教科书中适合于自然界的规范的整个事实和理论的网络已经变了。例如，化李组成的及培不变仅仅是一个化学家们能用实验在任何一个世界里都能发现的经验事实吗？化学家们就是在这个世界范围内做实验的。或者倒不如说它是事实和理论联系起来的新结构中的一种不容置疑的因素。道尔顿适应过整个早期化学经验，在这个过程中改变着那种经验。或者由于同样的理由，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，那种理论能根据提出这个问题以前有效的知识主体来回答。

这些问题在这里是问教科书描述的一件一件地发现的事实表现为什么。但是，很明显他们也含有教科书所提出的是理论的意思。当然，那些理论确实“适合于这些事实”，但是由于把以前可以接受的资料转化为对在先的规范根本不存在的事实。而这就意味着那些理论也不是一件一件地发展成为适应于始终在那儿的事实的。不如说，他们从革命地重新阐述以前的科学传统开始同他们适应的事实一起出现，在这种传统范围以内，科学家们和自然界之间的以知识为媒介的关系并不是完全相同的。

最后一个例子可以澄清教科书描述对我们的科学发展的印象的冲击。每一本初等化学教科书都必须讨论化学元素概念。当引进这个概念时，几乎总是认为它的起源于十七世纪的化学家罗柏特·波义耳，和他的《怀疑的化学家》，注意的读者会发现“元素”的定义十分接近于今天所用的定义。提到波义耳的贡献，帮助初学者认识到，化学并不是从横胺药物开始的；另外，它告诉初学者，科学家的传统任务之一就是要发明这种概念。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。

按照波义耳，他是完全正确的，他对一个元素的“定义”不过是传统的化学概念的抽象；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。①当然，那种错误虽然同其他任何对资料的歪曲一样是无足轻重的。可是，当这种错误首先混合起来，然后进入教科书的技术结构，并促成了对科学的印象，就不是无足轻重的了。象“时间”、天能量”、“力”或者“粒子”、元素的概念等都是教科书的组成成分，往往根本不是“发明”或“发现”的。尤其是波义耳的定义，至少能追溯到亚里士多德，往前通过拉瓦锡，进入现代教科书。然而，那不是说，科学自古以来已经具有现代的元素概念。象波义耳那种词句上的定义，就它们本身考虑时，科学內容很少。它们并不是对意义（如是有这样的意义）完全合乎逻辑的详细说明，而更近似教育上的辅助物。科学概念在一本教科书或者其他有系统的描述范围内，只有当它们所指的同其他科学概念，同操作程序以及同规范应用相联系时，才获得充分的意义。所以说象元素那样的概念不依赖于上下文几乎是不能被发现的。它们很少需要发现，因为它们已经在手边了。波义耳和拉瓦锡两人都使“元素”的化学意义有了重要改变。但是，他们都没有提出这个观念，甚至没有改变作为它的定义的词句上的公式。正如我们已经看到的，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。

①T。S。库恩：《罗柏特。波义耳和十六世纪的结构化学》，《Isis》，第XLIII卷，（1952年），第26～29页。

那么波义耳在他的那部分工作中包括这个著名的“定义”在内，其历史作用是什么呢？他是一次科学革命的领袖，通过改变“元素”同化学操作和化学理论的关系，把这种观念改变成为完全不同于它以前的一种工具，同时在这过程中改造了化学和化学家的世界。其他革命，包括以拉瓦锡为中心的那一次革命，需要给予这概念以现代的形式和作用。但是，波义耳对这个过程的每一阶段以及当现有知识被包括在教科书中时这个过程所发生的事情都提供了典型的例子。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

我们刚才已经讨论过的这种教科书是在科学革命以后产生的。它们是常规科学的新传统的基础。我们在提出它们的结构问题时，清楚地遗漏了一个步骤。一种新的候补规范代替它的先驱者这种过程是什么？是不是首先在一个人或者少数几个人心目中出现的对自然界的任何新解释，一种发现或者一种理论。他们首先学会以不同的方式看待科学和这个世界，而且由于两种情况促进了他们造成这种转化的能力，那可不是科学家中大多数成员所共有的。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。要使全部同行或者有关的专业小组转变他们看待科学和世界的方式，他们能怎样做？他们必须做什么？什么是使这个团体放弃正常研究的一种传统，支持另一种传统的原因？

要看到那些问题的迫切性，就请记住，他们是历史学家为哲学家对确立了的科学理论进行检验，证实和证明为错误等调查所能提供的唯一的重新构成的东西。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。虽然他可以在寻找特定的难题的解时，试验许多可供选择的途径，拒绝那些不能产