2017年06月20日 07:44 來源：中國社會科學網-中國社會科學報 作者：劉磊
字號內容摘要：實際上，這個話題只有放在一個更全局、更縱深的歷史語境下進行，才能說清楚什麼是科學革命、為何會發生科學革命。庫恩曾在一次演講中概括了《科學革命的結構》一書的兩個核心觀念：一是說明知識的增長模式為革命變化。科學革命說到底是科學家完成的，是科學家的革命，或者準確地說，是一個或幾個科學家的領先革命。這種轉換也許不像哥白尼天文學革命和拉瓦錫化學革命那樣重大的範式轉換，但至少會像發現氧氣和X射線那樣只涉及發現一個新現象的小的範式轉換。由此可見，科學發現既是範式變化的原因，又是範式變化的結果，從而在理論和實踐兩個層面推動科學革命，科學革命的實質是科學共同體的範式革命。從這個角度來看，科學革命又是一個或幾個領先科學家革命的擴散效應。
關鍵詞：科學家;科學革命;庫恩;研究;拉瓦錫;行星;科學史;預測;影響;變化
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隨著科技與社會互動緊密，科學革命一直是一個令人興奮的話題。實際上，這個話題只有放在一個更全局、更縱深的歷史語境下進行，才能說清楚什麼是科學革命、為何會發生科學革命。在這方面，美國學者庫恩在多年前以自己的研究為基礎，提出了鮮明而影響深遠的觀點。
託馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）1943年以優異成績畢業於哈佛大學物理系，並於1946年和1949年分別獲得物理學碩士和博士學位。1956年他被提升為哈佛大學普通教育學和科學史專業助理教授，1964年擔任普林斯頓大學科學哲學和科學史講座教授，1979年受聘於麻省理工學院洛克菲勒講座第一任哲學教授。
在學術研究上，庫恩經歷了從物理學到科學史，再到科學哲學的轉變。關於這一點，庫恩曾回憶說，當年他攻讀博士學位期間，因為要為人文學科的本科生舉辦關於自然科學的講座，就開始了科學史的探究。他意識到，亞里斯多德的物理學「並非壞的牛頓物理學」，它們只是「不同的物理學」而已。由此，經過15年的潛心研究， 1962年他出版了一本僅10萬字的《科學革命的結構》，系統論述了科學知識增長的新模式。該書出版之後，轟動了整個學術界，導致了科學觀上的一次深刻革命，同時還對經濟學、社會學、人類學、心理學、語言學等人文社會科學領域產生了廣泛的影響。
庫恩曾在一次演講中概括了《科學革命的結構》一書的兩個核心觀念：一是說明知識的增長模式為革命變化；二是說明新舊範式的不可通約性問題。到底什麼樣的科學進步才能稱為科學革命？庫恩說，從科學發展的歷史來看，每一次科學革命都迫使科學共同體拋棄一種盛極一時的科學理論，而贊成另一種與之不相容的理論。而且每一次革命也改變了科學的思維方式，以至於在其中進行科學研究的世界也發生了轉變。當然，這種革命性變化的特徵，有些影響比較大而廣泛，如牛頓革命或哥白尼革命；有些可能因為專業領域狹小，特徵不夠突出，如麥克斯韋方程與愛因斯坦方程，但它們在知識增長方面同樣是革命性的。科學革命說到底是科學家完成的，是科學家的革命，或者準確地說，是一個或幾個科學家的領先革命。在整個科學革命的過程中，科學家表現如何呢？
在常規科學時期，庫恩認為，科學家所做的就是對範式（Paradigm）的「掃尾工作」，即主要致力於擴大範式所能應用的範圍和精確性。他說：「如果不是一門成熟科學的實際實踐者，就很少有人會認識到一種範式給人們留下非常多的掃尾工作要做，而完成這些掃尾工作又是多麼地令人迷醉。」所謂「範式」，是一個理論和實踐的雙層綜合體，科學就是科學家用「範式」觀察解釋自然，並藉此使自身不斷完善的一個文化的、認知的、發展的過程。對大多數科學家來說，常規科學即是解謎，即以一種新的方式實現預期，這就需要解決所有各種複雜儀器方面、概念方面以及數學方面的疑問。這時期成功的科學家往往會通過這些工作證明自己是一位解謎專家，而謎所提出的挑戰正是驅使他前進的重要力量。
在反常時期，科學家意識到，一些自然界的事實違反了支配常規科學的範式所做的預測，但他們不會立刻懷疑這種範式，而是繼續對反常領域進行或多或少擴展性的探索。這種探索直到調整範式理論使反常變成與預測相符為止。隨著反常越來越多，雖然科學家可能開始失去信心，隨之考慮別的選擇方案，但他們決不會立刻拋棄原先的範式。要宣布它無效，就必須有另一個合適的範式取代它才行。
在危機時期，科學家很少會意識到當前的範式已經明顯崩潰了。通常的情況是，科學家願意等待這種範式與自然事實出現的不一致最終在常規實踐中獲得解決。庫恩說，沒有一個人因為在牛頓理論的預測與聲音速度及水星運動兩者之間的長期公認的不一致，而對牛頓理論產生過認真的懷疑。在歷史上，哥白尼曾抱怨說，由於在天文學的研究中非常不一致，他那個時代的天文學家們甚至都不能解釋或觀察季節年的恆定長度；愛因斯坦雖然極為含蓄，但失望之情也溢於言表，他說：「這就像一個人腳下的土地都被抽掉了」；泡利在新量子理論的論文發表幾個月前說：「物理學又陷於混亂得可怕的時刻。無論如何，它對我來說是太困難了，我倒希望自己一直是一個電影喜劇演員或別的角色，而從未聽到過物理學。」這說明，所有危機都始於範式變得模糊，而這時期的科學家則無比痛苦，因為他們對新的理論的接受，總是會伴隨著對另一個理論的捨棄，這其中包含著範式與自然界以及範式間的複雜比較。
在科學革命時期，科學家必須適應和完成新舊研究範式的轉換。這種轉換也許不像哥白尼天文學革命和拉瓦錫化學革命那樣重大的範式轉換，但至少會像發現氧氣和X射線那樣只涉及發現一個新現象的小的範式轉換。事實上，只有對那些置身於其中、研究領域受到範式轉換直接影響的科學家，才會有革命性的感覺。對局外人而言，所謂科學革命不過是科學發展過程中的一個事件而已。
我們可以通過庫恩引述的兩個案例，對科學家及其科學革命作進一步的闡釋和說明。
眾所周知，在哥白尼天文學革命之前，天文學的主宰範式是託勒密體系。託勒密體系在最初發展起來時，對恆星和行星的位置變化預測是很成功的。對於恆星，託勒密天文學今天仍然在廣泛地發揮作用；對於行星，託勒密的預言與哥白尼的預言一樣好。但是對有關行星位置和歲差，託勒密體系所作的預言與最佳觀測值卻從未完全一致。在接下來很長一段時期，天文學家們試圖通過對託勒密體系進行各種調整而消除這種不一致。然而隨著時間的推移，天文學的複雜性極其快速地增加，這種不一致變得越來越多，已經無法再通過調整來實現一致性。13世紀時阿方索十世宣稱，如果上帝在創造宇宙時請教過他，一定會得到善意的勸告。16世紀時哥白尼的合作者諾瓦拉指出，任何像託勒密體系那麼笨拙和不被確認的體系，都不能真實地揭示自然界。而哥白尼則在《天體運行論》一書的序言中寫道，他所繼承的天文學傳統最後只創造了一個怪物。這種認識正是哥白尼摒棄託勒密範式、尋找新範式、實現科學革命的先決條件。
還有一個案例，是對氧的發現者的爭論。瑞典藥劑師舍勒認為自己是最早製備出這種相當純淨氣體的人，但他是在許多人宣布氧的發現之後，才發表了自己的觀點。英國科學家約瑟夫·普利斯特列搜集到了加熱氧化汞時釋放出來的氣體，但他把這種氣體稱作「笑氣」，在進一步檢驗之後，他又把這種氣體稱作燃素含量更少的普通空氣。法國科學家拉瓦錫在普利斯特列實驗之後，發現加熱紅色氧化汞所得的氣體是「其自身完全沒有改變的空氣，只是它更純淨、更適於呼吸而已」；到了1777年，他才斷定，這是一種別的氣體，是大氣的兩個主要成分中的一個成分。但他自始至終堅持氧是一種原子的「酸素」，而且還認為只有當這種要素與熱物質結合在一起時才有氧氣形成。庫恩認為，如果我們拒絕將榮譽授給普利斯特列，那我們也同樣不能因為拉瓦錫在1775年的工作使他把氣體認作「完全是空氣本身」而將榮譽給予拉瓦錫。科學革命不太可能簡單歸屬於某一個人或某一時刻。
由此可見，科學發現既是範式變化的原因，又是範式變化的結果，從而在理論和實踐兩個層面推動科學革命，科學革命的實質是科學共同體的範式革命。科學革命的發生，以領先科學家的探索為基礎。從這個角度來看，科學革命又是一個或幾個領先科學家革命的擴散效應。
（作者單位：清華大學科技與社會研究中心）