科学革命的结构-第8部分

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麦克斯韦讨论物体运动中的电磁行为，没有涉及以太的拖曳，这就证明很难把这种拖曳纳入他的理论之中。结果，探测穿越以太的漂移的全部早期观测都成了反常现象。因此，1890年以后的年代又目击了一长串实验方面和理论方面的努力，以探测相对于以太的运动并把以太拖曳纳入麦克斯韦理论。前者始终未能成功，尽管有些分析家认为结果模棱两可。后者提供了大量富有希望的开端，特别是洛仑兹（Lorentz）和菲茨杰拉德（Fitzgerald）的开端，但他们也揭出了更多的难题，最后又正好使进行竞争的理论激增，即我们前已明确的危机伴生物。②1905年涌现了爱因斯坦的狭义相对论，就违反了历史的安排。

②惠泰克，前引书；第I卷，第586～410页；第II卷（伦敦，1953年），第27～40页。

这三个事例几乎都十分典型。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木了，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。

有一个唯一完整的也是最有名的预见，即公元前三世纪的阿利斯塔克（Aristarehus）对哥白尼日心说的预见。人们常说，如果希腊科学的演绎性不那么厉害，不那么受教条的束缚，日心说天文学就可能早在实际提出的十七个世纪以前就开始提出了。①但这就忽视了全部历史的前后关系。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。在这些情况下，使天文学家们趋向哥白尼的因素之一（也是使他们不能趋向阿利斯塔克的因素之一）就是人们认识到了危机，首先是由于危机，才有新的创造。托勒密天文学未能解决问题，时间为一个竞争者提供了机会。我们另外的二个事例没有提供这样完整的预见。但可以肯定，吸收大气的燃烧理论——十七世纪由雷（Rey）、胡克（Hooke）和梅约（Mayow）所提出的理论——之所以未能使人们全力倾听，原因在于这种理论没有触及常规科学实践中人们认识到的难点。＠十八～十九世纪的科学家们长期忽视从相对性观点对牛顿的批评，主要是由于它在竞争之中也未能取胜。

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。

　　①关于阿利斯塔克的工作，见T。L。希思（Health）：《萨莫斯岛（Samos）的阿利斯塔克：古代的哥白尼》（牛津，1913年；第II部。关于对忽视阿利斯塔克成就的传统地位的极端说法，见阿瑟·郭斯特勒：《梦游者：人类对宇宙不断变化的认识历史》（伦敦，1959年），第50页。

　　②帕亭顿，同上书，第78～85页。

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。这些事例暗示，以后我们对规范的考查、抛弃将更加充分地表示什么？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。然而，科学发展的历史研究根本没有揭示变化过程，正象直接与自然界比较不足以证明这种方法论框框无根据一样。那种议论并不意味着科学家们不抛弃科学理论，或者说经验和实验在他们这样做的过程中是不必要的。但是它确实意味着，那种把科学家们引向抛弃一种以前接受了的理论的判断行为，始终不止是以那种理论同这个世界相比较为依据的，这最终将成为一个核心论点。抛弃一个规范的决定，始终是同接受另一个规范的决定同时发生的，导致那种决定的判断，既包括规范同自然界，又包括相互间的比较。

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。

例如，人们往往已经注意到，牛顿第二运动定律尽管承受了几个世纪，事实上和理论研究上的困难才达到，但对于那些交给牛顿理论的现象来说，却表现得很象一个纯逻辑的陈述，再多的观察也不能驳倒。①在第X节里，我们将看到，化学上的定比定律，在道尔顿（Dalton）以前，是一种偶然的实验上的发现，很含糊的概括，在道尔顿的工作以后，成了化学化合物的定义的组成部分、靠实验工作本身已不可能推翻了。这种概括很象科学家们面临反常现象或逆事例时不能抛弃规范那样也是会发生的。他们不能这样做，但仍然是科学家。

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。”

①　详见N。R。汉生（Hanson：《发现的模式》（剑桥，1958）；第99～105页中的讨论。

　　②　T．S。库恩：《必要的压力；科学研究的传统和创新》，犹太大学第三届（1959年）识别有创造性的科学人才研究会，卡尔文·
W·泰勒（Calvin　W．Taylor）编（盐湖城，1959年），第162～177页。对于艺术家中间的可以比较的现象，见弗蓝克·巴伦（Frank
Barron）：《想象的心理学》，《科学美国人》，第CXCIX卷（1958年9月）；第　151～166页；特别是　16O页。

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。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。而且，危机的存在本身并没有把一个难题转化为逆事例。并没有这样鲜明的分界线。而由于规范形式的激增，危机通过最终允许一种新规范的涌现而使正常的解题规则松弛。我认为，只有两种可能，或者是没有一种科学理论曾面临逆事例，或者是所有科学理论一直面临着逆事例。

这种情况怎样才能被看成不是那样呢？那问题必然导致对哲学的、历史的和批判的解释，而那些题目在这里是被排斥在外的。但是我们至少能指出两条理由，为什么科学被认为如此易于为这个一般原则提供一种说明，即真理和谬误唯一地和明确地由陈述和事实的对抗决定的。常规科学务必而且必须不断地力求使理论和事实更紧密地一致起来，那种活动很容易被看成是检验，或寻求证实或证明是错误的。它的目的是要解一个难题，因为它的存在就必须假定规范有效。只有这个科学家而不是这种理论不相信不足以得到一个解。在这里，甚至比上面更可以用那句谚语。“蹩脚的木匠责备他的工具。”此外，科学教育把讨论一种理论同评论它的典型应用纠缠在一起，这种方式有助于加强一种主要是从其他来源证实了的理论。人们提出要这样做的最不重要的理由是，读科学教科书的人能容易地把这种应用理解为这个理论的证据，为什么应当相信它的理由。但是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。他们有什么选择余地呢了或者有什么能力呢？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。如果应用是作为证据提出的，那么教科书的失败本身就使人想起另一个可供选择的解释，或者去讨论科学家们不能产生规范的各种问题，使他们的极端偏爱的作者相信各种解决办法。这样一种指控是一点道理也没有的。

那么，怎样回到最初的问题呢？科学家们对意识到理论和自然界之间相适应方面的一种反常情况是否有反应呢？刚才所说的情况表明，即使不一致比理论的其他应用中经验到的大得多，也不需要引出很深刻的反应。始终有某些不一致。即使是最难对付的不一致，最后也会对正常的实践有反应。科学家们往往愿意等待，如果有许多问题在这领域的其他部分中有用时尤其如此。例如，我们已经注意到，在牛顿最初的计算以后六十年间，预言的月球近地点运动仍然只有观察到的一半。当欧洲最优秀的数学物理学家继续毫无成就地努力要解决这个著名的不一致时，偶而也有人建议修改牛顿的平方反比定律。但是没有一个人很认真地对待这些建议，而且实际上已经证明容忍一个严重的反常现象是正确的。克莱劳特（Clairaut）于　1750年已能证明，反而是应用的数学错了，而牛顿的理论象以前一样仍然有效。①甚至在许多情况中似乎很可能没有一点错误（或许因为所包含的数学是比较简单的或者是熟悉的在别处是很成功的一种），坚持和认识反常，并不总是引起危机。没有一个人因为来自牛顿理论的预言和声速及水星运动两者之间的早已认识了的不一致而对牛顿的理论认真地表示怀疑的。第一个不一致最后几乎完全出乎意料地是因为根本不同的目的而进行的关于热的实验解决的；第二个不一致是在一次危机以后随着广义相对论消失的，它在创造中并没有作用。②显然两者都没有被看成足够根本去引起同危机—起起作用的不适。它们可能被认为是反例，并且在今后工作中仍旧被放在一边。

　　①W．惠威尔：《归纳科学的历史》（修订版；伦敦。1847年），第II卷。第220～221页。

②关于声速；见T。S。库恩，《绝热压缩的热理论》《爱西斯》；第XLIV卷（1958年）。第136～137页。关于水星近日点的长期移动，见E．T．惠泰克：《以太理论和电的历史》；第II卷；（伦敦，1953年），第151～179页。

因此，如果一种反常现象是会引起危机的，它通常必须不仅是一种反常现象。而在适应规范性质方面总会有各种困难；其中大多数或早或迟常常是靠不能预见的办法弄姿的。科学家停止考查他所注意到的每一种反常现象，就很少会做成有影响的工作。因而，我们必须问，是什么使一种反常现象看来值得一致努力去考查，对于这个问题，可能没有完全一致的回答。我们已经考查过的情况是很独特的，但决不是根据传统获得的。有时，一种反常现象会清楚地使这规范的明确而基本的判断发生问题，就象以太阻力问题对于那些接受麦克斯韦理论的人们所做的那样。或者，象在哥白尼革命中那样，一种反常现象并没有明显的基本重要性，只要它所禁止的应用在实践中特别重要，在这种情况下，对日历设计和占星术，就会引起危机。或者，象在十八世纪的化学中，常规科学的发展会使以前仅仅是一种使人烦恼的反常现象改变成危机的源泉：重量关系问题，在气体化学技术发展起来以后，就具有十分不同的状况。大概还有其他情况能使一种反常现象特别紧迫，通常几种情况会互相结合。例如，我们已经注意到，哥白尼面临的危机的一个源泉是时间的长短，在此期间，天文学家们同减少托勒密体系中残留的不一致所作的斗争颇不成功。

为了这些理由或其他类似的理由，当一种反常现象达到看来是常规科学的另一个难题的地步时，就开始转化为危机和非常科学。于是这种反常现象本身就这样被同行们更为普遍地认识了。这领域的越来越多的著名人物对它越来越注意。如果它仍然继续反抗，虽然通常它并不反抗，许多人就会认为它的解决是他们学科的主要问题。对于他们，这领域看来不再和早先一样了。它的部分不同的外表仅仅是科学考查的新的固定点。改变的一个甚至更为重要的来源是许多部分解的发散性质，使这问题已取得一致的注意。对反对问题的早期攻击会十分紧密地引起规范规则。但是随着连续不断的反对，对它的越来越多的攻击会包括某些小的或不那么小的规范的连接方式，它们中间没有两个是完全相象的，每一个有一部分成功，但是没有一个足以被这个集体当作规范来接受。由于这种发散的连接方式激增（他们会越来越频繁地被描述为特定的调正），常规科学的规则变得越来越模糊了。虽然仍然有一个规范，但只有少数实践者证明完全同意它是什么。甚至以前已经解决了的问题的标准解也成了问题。

当尖锐化时，有关的科学家有时就认识了这种形势。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。”他继续说，“关于他们，就好象一个艺术家从不同的模特儿身上为他的象收集手、脚、头和其他部分，每一个部分都画得很好，但是与整个身体不符合，因此它们一点也不能互相协调，结果将是魔鬼，而不是人。”①爱因斯坦，由于受现在运用的不那么华丽的语言的限制，只是写道：“它好象地基已经从下面被抽掉了，无论哪里看到的都没有牢固的基础，人们能在它上面建设。”（2）沃尔夫干·鲍利（Wolfgang　Pauli）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。”③

①引自T。S。库恩，《哥白尼革命》（马萨诸塞州，坎布里奇；1957年），第138页。

②爱因斯坦：《自传》，载《爱因斯坦：哲学家…　科学家》，P。A。希尔泼（Schilpp）编（依利诺斯州，伊文斯顿，1949年）。第45页。

①腊耳夫·克朗尼希（Ralph　Kronig）：《转折点》，载二十世纪的理论物理学：《沃尔夫干·鲍利纪念文集》，M·菲尔兹（Fierz）和V．F·韦斯科夫（Weisskorf）编（纽约；196O年），第22、25～26页。这篇文章的大部分在描述1925年以前几年量子力学中的危机。

如此明确的认识上的崩溃是很少见的，但是危机的效应并不完全取决于对它的自觉的认识。我们能说这些效应是些什么呢？它们中只有两条看来是普遍的。一切危机都是从一种规范变模糊开始的，接着就使正常研究的规则松弛了。在这方商，危机时期的研究很象前规范时期的研究，但前者不同的地方比较小，而且是更清楚地规定了的。同时一切危机都随着规范的新的候补者出现。以及随后为接受它斗争而告终。这些都是以后几年要考虑的问题，但是为了完成关于这种危机状态的进化和解剖的评述，我们必须预先说一点在那儿要说的话。

从一种处在危机中的规范过渡到一种新的规范，由此而能出现常规科学的一种新传统，远不是一个积累的过程，不是靠老规范的分析和推广而达到的。不如说它是这领域按新原理的一种重建，是一种改变这领域的某些最基本的理论推广，以及它的许多规范方法和应用的重建。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。但是解决的方式也会有决定性的差别。当过渡完成时，同行会改变对这领域的观点、方法和目的。一个有洞察力的历史学家在考察由于规范改变而重定科学方向的经典情况时，最近把它描述为“拾起拐棍的另一头，”象以前一样处理同一堆数据的一种方法，但是，要给它们一个不同的框架，而使它们处在一个新的相互关系的体系中。①其他注意到科学进展的这个方面的人们强调了它在改变形象化方式方面的同一性：“纸上的这个符号最初看来象一只鸟，现在看来象一只羚羊，或者反过来也是这样”。②那种类似的事物可能是使人误解的。科学家们没有看到某些东西象其他一些东西；相反，他们仅仅看到它。我们已经考虑了某些由于说普里斯特利把氧看成非燃素气体而造成的某些问题。还有，科学家们并不保持这种方式的主体在各种观察方法上来回变换的自由。然而，方式的变换，特别因为它在今天是如此熟悉，因而对全面的规范变换中发生什么，是一个有用的基本的样板。

①赫柏特·勃特菲尔德（Herbert　Butterfield）：《现代科学的起源；1300～18O0年》（伦敦，1949年），第1～7页。

②汉生；前引书。第1章。

前面的预期可以帮助我们认识危机是新理论涌现的一种适当的前奏，特别因为我们已经在讨论发明的出现中考察了同