第一篇：科學簡史：科學革命篇論文

科學簡史 結課論文

2011-06-07 16:04:51| 分類： 默認分類|字號 訂閱

摘要：懂得人類歷史的發展與近代物理學的關系，用近代物理學從發生到發展的全部知識來充實自己的頭腦，了解愛因斯坦、普朗克、玻爾等許多杰出科學家的貢獻，以加深對物理學規律的理解，并學習他們的科學研究方法和科學思維的方法。同時通過學習，了解我國物理學工作者對近代物理學的貢獻，激發我們的愛國熱情，這對使我們成為適應現代科學技術發展需要的人才，具有重要的意義。

關鍵詞：科學 物理近代物理學 物理學家

在兩千多年前，偉大的物理學家阿基米德首先發現了力學杠桿的巨大作用。他曾夸下海口：“給我一個可以依靠的支點，我就能把地球挪動。”而在一百多年前，偉大的思想家馬克思第一次指出了科學技術這個社會杠桿的巨大作用。他深刻的分析道：分工、蒸汽力和機器，這是18世紀中葉起工業用來搖撼舊世界基礎的三個偉大杠桿。所以縱觀人類社會幾千年來的發展，與科學技術是分不開的。在一定意義上甚至可以說，正是科學技術決定了人類社會的進程。人類的歷史，同時又是一部科學技術發展史。而在人類科學史中，物理學無疑是最輝煌的那一篇章。近代物理學作為物理學的重要組成部分，是每個想有作為的當代大學生都應了解的歷史。

第一章 發展中物理學

回顧一下十七世紀以來物理學的歷史，令人感到，其中自始至終貫穿著一個根深蒂固的觀點。這就是這樣一種認識世界的方法，首先要尋找這些要素，要闡明這些要素所服從的規則。類似于這種想法，以下稱之謂要素論。當然，構成近代物理學基礎的原子論無疑是最典型的要素論的自然觀。迄今幾乎所有的物理學的理論體系都具有要素論的結構。1.相對論

相對論是現代物理學的重要基石。它的建立是20世紀自然科學最偉大的發現之一，對物理學、天文學乃至哲學思想都有深遠的影響。相對論是科學技術發展到一定階段的必然產物，是電磁理論合乎邏輯的繼續和發展，是物理學各有關分支又一次綜合的結果。相對論經邁克耳遜、莫雷實驗、洛倫茲及愛因斯坦等人發展而建立。

2.量子力學 19世紀末的一系列重大發現，揭開了近代物理學的序幕。1900年普朗克為了克服經典理論解釋黑體輻射規律的困難，引入了能量了概念，為量子理論奠定了基石。隨后愛因斯坦針對光電效應實驗與經典理論的矛盾，提出了光量子假說，并在固體比熱問題上成功地運用了能量子概念，為量子理論的發展打開了局面。1913年，玻爾在盧瑟福有核模型的基礎上運用了量子化概念，對氫光譜作出了滿意的解釋，使量子論取得了初步的勝利。之后經過玻爾、索末菲海森堡、薛定諤、狄拉克等人開創性的工作，終于在1925年-1928年開成了完整的量子力學理論。

3.原子核及基本粒子 原子核物理學起源于放射性的研究，是19世紀末興起的嶄新課題。1932年對于從原子核到基本粒子這一研究方向來講，是具有特別重要意義的一年。在1932年，由于安德森（C.D.Anderson，1905年）發現了正電子。從那個時候起，又經歷了1934年費米（E.Fermi，1901-1954年）β蛻變的理論、1935年湯川秀樹（1907年）的介子理論，方才形成了以基本粒子的相互轉變為中心問題的基本粒子理論。而成為上述理論研究基礎的量子場論是海森堡及泡利在1929年建立的。

原子核物理學是盧瑟福在1919年發現用放射性物質放出的α射線轟擊氮原子核后獲得氫原子核及氧原子核作為前兆而開始的。但是，真正的發展應該講是從有一系列重要發現的1932年開始的。這一年，科克洛夫特（J.S.Cockcroft，1899-1976年）同沃爾頓（E.T.S.Walton，1903年）用70萬伏的高電壓加速質子撞擊鋰核，成功地實現了第一次人工的原子核轉化。還是在1932年，查德威克發現了中子，明確了原子核的構成要素，海森堡立即開展了由質子同中子組成的原子核模型的理論研究。在前一年的1931年，勞倫斯（E.O.Lawrence，1901-1958年）發明了回旋加速器。在1934年，約里奧.居里夫婦（Frederic，1900-1958年；Irene，1897-1956年）發現了人工放射性。作為剛開始的核反應研究的成果之一，是哈恩，邁特納（L.Meitner，1878年）以及史脫拉斯曼（F.Strassmann，1902年）在1938年末所發現的鈾核裂變。當時的這一發現，由于受到第二次世界大戰前夕那種緊張形勢的影響，立即促使人們花了很大力量來從事開發原子能的研究。

自從P居里測量了鐳的熱值時起，人們都普遍認識都原子核中蘊藏著極大的能量。人們盡管害怕可能出現原子彈，卻開始了制造原子彈發研究工作。經過努力，在1942年12月研制了第一臺原子爐，并在1945年7月制造成功了原子彈。第二次世界大戰以后，當然核物理學作為國家最重要的科學耗費了巨額的資金，并一舉成了所謂的重大科研項目之一。

4.固體物理學 20世紀初，固體物理學就開始深入到微觀領域，人們開始利用微觀規律來計算實驗觀測量。量子力學首先應用于簡諧振子及簡單的原子上，并顯示了其正確性，其次又在化學鍵的問題上取得了效果。海特勒（W.Heitler，1904年）同倫敦（F.London，1900-1954年）在1927年把量子力學應用于由兩個氫原子所組成的系統，成功地說明了氫鍵的問題，并導入了“交換力”的概念，如此，在建立量子論的化學鍵理論基礎的同時，在第二年的1928年，交換力的概念在鐵磁性的理論上也獲得了成功。海森堡根據電子的相互交換作用，澄清了韋斯以來沒有弄清楚的分子場產生的原因。在1928年，布洛哈（F.Bloch，1905年）用量子力學論述了晶體晶格內電子的運動，奠定了能帶理論的基礎。20世紀20年代后固體物理學作為一門學科在物理學領域中誕生了。

5.物理學與技術 從上述情況開始發展的固體物理學，成了第二次世界大戰后各種技術革新的基礎。特別是在1948年發明的晶體管，它使電子的面貌煥然一新，這也純粹是固體物理學研究的產物。此外，諸如鐵氧體、量子放大器、萊塞（激光）等對于當今電子學所不可缺少的要素也都是物質結構學發展的產物。當然，如果沒有以高分子科學為支柱的許多基礎科學的成果，與電子學并駕齊驅、支撐著現代技術革新的合成化學工業也是不可能出現的。但是，綜合起來說，這些研究廣義地講應屬于物質結構學的范圍。

以上所講的是物理學的發展為新技術提供了基礎，當然，與此相反的關系也完全存在。假如不采用電子技術的各式各樣的機器，今天的物理學，甚至整個科學研究都可能連一天也存在不下去。同時還應注意到，由于對技術進步的不斷要求，作為這些技術基礎的物理學的研究也正在日益加強。因而，世界各國在物理學上有關教育以及對研究成果的獎勵方面的費用支出也增加了。可以說，沒有上述各方面的條件，就不可能存在今天這種大規模、多方面的物理學研究。6.物理學的未來 但是，在物理學歷史上象這樣普遍認為基本的定律都已被找到了，而研究要走向常規化的情況并非第一次碰到。而實際上對基本粒子的研究是以尋找超出量子力學范圍的新的規律性作為目標。同時，對于宇宙的構成和天體的各種現象直至有關生命現象的物理學研究還只是剛剛開始。期待今后會有真正的發展。今后所期待出現的物理學的變革，或許會要征服指導立刻迄今物理學的基本觀點的要素論本身。現在，有關要素論的自然探討已經涉及到生物的構造和功能。也有不少物理學家預見，今后的物理學中最有興趣的領域一定是生物物理學。同時，在另一方面，分解生命體的所有成分，然后將這些成分組合起來形成一個整體，靠這種物理學的方法來求得要素這件事果真有可能嗎或者是否有意義，醫學界及生物學方面的一部分人對此提出了十分深刻的問題。

第二章近代物理學的序幕

19世紀末，物理學已經有了相當的發展。物理學主要的分支：力學、熱學和分子運動論、電磁學以及光學都已經建立了完整的理論體系，在應用上也取得了巨大成果。然而，正在這個時候，從實驗上陸續發現了一系列重大的發現，把人們的注意力引向更深入、更廣闊的天地，從而揭開了近代物理學革命的序幕。從倫琴發現X射線的1895年開始到1905年愛因斯坦發表三篇著名論文為止，就有十幾項重大發現，這一系列的發現集中在世紀之交的年代里不是偶然的而是生產和技術發展的必然產物。同時隨著科研方法的改進，更是加速了物理學的發展。

1.電子的發現

電子的發現起源于對陰極射線的研究。1858年德國物理學家普呂克爾在觀察放電管中的放電現象時發現正對陰極管壁發出綠色的熒光。1876年，另一位德國物理學家哥爾茨坦認為這是從陰極發出的某種射線，并命名為陰極射線。英國物理學家克魯克斯以及舒斯特根據各自的實驗及解釋都認為陰極射線是由粒子組成的。

從1890年起，英國劍橋大學卡文迪許實驗室主任J.J.湯姆生就帶領自己的學生研究陰極射線，他將定性研究和定量研究相結合，認為陰極射線是帶電微粒子。

⒈定性研究。J.J.湯姆生將佩蘭實驗作了一些改進。他把聯到靜電計的電磁接受器（法拉第圓桶）安裝在真空管的一側（可參見＜物理學史＞p184），平時沒有電荷進入接受器，用磁場使射線偏折。當磁場達到某一值時，接受器接受到的電荷猛增，說明電荷確實來自陰極射線。同時J.J.湯姆生還改進了赫茲的靜電場偏轉實驗，他進一步提高了真空度，并且減小極間電壓，以防止氣體電離，終于獲得了穩定的靜電偏轉。

⒉定量研究。J.J.湯姆生用不同方法測出陰極射線的荷質比。一種方法是用靜電場偏轉管在管子兩側各加一通電線圈以產生垂直于電場方向的磁場，然后根據電場和磁場分別造成的偏轉，計算出陰極射線的荷質比e/m，另一種方法是測量陰極的溫升。因為陰極射線撞擊到陽極，會引起陽極的溫度升高。J.J.湯姆生把熱電偶接到陽極，測量它的溫度變化，根據溫升和陽極的熱容量可以計算粒子的動能，再從陰極射線在磁場中偏轉的曲率半徑，推算出陰極射線的荷質比與速度，兩種不同的方法得到的結果相近，荷質比都是e/m=10 庫侖/千克。

⒊普遍性證明。J.J.湯姆生還用不同的材料作為陰極和不同氣體做實驗，結果荷質比也都是同一數量級。證明各種條件下得到的都是同樣的帶電粒子流，與電極材料無關，與氣體成分也無關。

1897年4月30日，J.J.湯姆生以《論陰極射線》為題發表論文。1899年，J.J.湯姆生采用了斯坦尼于1891年時提出“電子”一詞來表示他的“載荷子”電子的發現，打破了“原子是物質結構的最小單元”的觀念，揭示了電的本質，湯姆生也因此被譽為“最先打開通向基本粒子物理學大門的科學家”。

2.X射線的研究 19世紀末，陰極射線研究是物理學的熱門課題。在德國的維爾茨堡大學，倫琴教授也對這個問題感興趣。1895年11月8日，他在一次偶然實驗中，突然發現在不超過一米遠的小桌上有一塊亞鉑鋇做成的熒光屏發出閃光。他很奇怪就移遠熒光屏繼續試驗。只見熒光屏的閃光，仍隨放電過程的節拍斷續出現。他取來各種不同的物品，包括書本、木板、鋁片等等，放在放電管和熒光屏之間，發現不同的物品效果很不一樣。有的擋不偏偏住，有的起阻擋作用。顯然從放電管發出了一種穿透能力很強的射線。為了確證這一新射線的存在，倫琴用了6個星期深入研究這一現象。1895年底，他以通信的方式將這一以現公之于眾。由于這一射線有強大的穿透力，能夠透過人體顯示骨骼和薄屬中的缺陷，在醫療和金屬檢測上有重大的應用價值，因此引起了人們極大的興趣。倫琴在他的論文中把這一新射線稱為X射線。

3.放射性的發現 對陰極射線研究引起了放射性物質的發現。法國物理學家亨利·貝克勒爾開始考慮熒光與X射線是否同時產生，產生的機制是否相同。貝克勒爾在實驗上排除了由于太陽光線的熱從磷光物質會發射一種輻射，能貫穿對光不透明的紙面使銀鹽還原。貝克勒爾這一發現，說明原來以為熒光（和磷光）與X射線屬于同一機理的設想不符合實際并繼續進行各種實驗，他還發現純金屬比鈾化合物強好多倍，鈾鹽的這種輻射不僅能使底片感光，還能使氣體電離變成導體，只要有鈾這種元素存在，就會自發產生貫穿輻射。1896年5月18日，貝克勒爾與在法國科學院的例會上再次做了報告，以后將這種輻射稱為貝殼勒爾射線。貝克勒爾發現放射性為后來居里夫婦、盧瑟福等對放射性研究發展開辟了道路。

第三章 相對論的建立

相對論的研究起源于“以太漂移”的探索以及光行差的觀測。在古希臘時代，亞里士多德認為天體間一定充滿有某種媒質。笛卡兒1644年發表的《哲學原理》中就引用了以太的觀念。他認為“虛空”是不可能存在的，整個宇宙充滿著一種特殊的易動的物體——以太。由于太陽周圍以太出現旋渦，才造成行星圍繞太陽的運動。1678年惠更斯把光振動類比于聲振動，看成是以太中的彈性脈沖，光是一種以態波。但是后來牛頓就認為不需要以太，他主張超距作用，于是光的微粒說占了上風，以太理論受到壓抑。1800年以后，由于波動說成功地解釋了干涉、衍射和偏振等現象，以太學說重新抬頭。在波動說的支持者看來，光既然是一種波，就一定要有一種載體，這就是以太。他們把以太看成是無所不在，絕對靜止，極其稀薄的剛性“物質”。

1725——1728年，英國天文學家布拉德雷在對恒星研究的基礎上，發現了光行差的現象。19世紀初法國著名物理學家阿拉果從牛頓力學速度疊加原理出發，認為如果發光體和觀測者的運動速度不同，光速應有差別，即經典的速度疊加原理不適用于光的傳播。利用光的粒子理論，很容易解釋光行差現象。光行差現象恰好如同雨滴垂直落下時，以速度V行進的汽車上的觀察者所看到雨滴傾斜情形一樣。利用光的波動理論，若假定以太完全不被地球所拖曳，也同樣可以解釋光行差現象。若以太完全被運動的地球所拖曳，以太相對地球為靜止，也就不出現光行差，望遠鏡自然不必傾斜。

狹義相對論建立之后，愛因斯坦并沒有止步，從1907年到1916年的九年時間，愛因斯坦先后發表了好幾篇論文，使廣義相對論逐步完備。1916年，愛因斯坦發表了《廣義相對論的基礎》，對廣義相對論的研究作了全面的總結。在論文中，愛因斯坦證明了牛頓理論可以作為相對論引力理論的第一級近似，并且組給出了譜線紅移、光線彎曲、行星軌道近日點進動的理論預言。

第四章 量子力學的發展

1.黑體輻射的研究 熱輻射是19世紀發展起來的一門新學科，它的研究得到了熱力學和光譜學的支持，同時用到了電磁學和光學的新興技術，而對熱輻射的研究導致了量子論的誕生。

1859年，基爾霍夫證明物體熱輻射的發射本領e(,T)和吸收本領a(,T)的比值都相等，并提出了黑體輻射的概念。根據基爾霍夫理論，只要知道黑體的輻出度以及物體的吸收比，就能了解一般物體的熱輻射性質，因此，以實驗和理論上確定黑體的單色輻出度就是研究熱輻射問題的中心任務。

1879年，斯特潘根據實驗總結出黑體輻射總能量與黑體溫度四次方成正比的關系：。1884年這一關系得到斯特潘的學生波爾茲曼從電磁理論和熱力學理論的證明。1893年，維恩也根據實驗提出輻射能量分布定律?。這就是維恩分布定律，其中?表示能量隨波長 分布的函數，也叫能量密度，T表示絕對溫度，a,b為兩個任意常數，并由此可以得到經驗式子，b 為某一常數，這一結果稱為維恩的位移定律。這些定律都反映出熱輻射能量隨著溫度的升高而迅速增加，而且熱輻射的最大波長，還隨著溫度的增加而向短波方向移動。

1900年12月4日普朗克德國物理學會宣讀了一篇題為《關于正常光譜的能量分布定律》的論文，該日就視為量力論的誕生日。量子化提出具有重大的意義。量子概念是為克服經典物理學在對黑體輻射解釋上等困難而提出來的，是人類認識自然的又一重大飛躍。

3.玻爾理論 電子的發現證明存在著比原子更小的粒子。在發生放射性蛻變時放射性物質發射出電子，陰極射線是由陰極發射出來的電子，光電效應中也會放出電子，因此電子是構成原子的一部分，原子應當是由電子和某種帶正電荷的東西所組成。因此原子的模型如何成為20世紀初研究的熱點。

1912年玻爾在曼徹斯特大學盧瑟福的實驗室里工作，其時正值盧瑟福發表有核原子理論并組織大家對這一理論進行檢驗。玻爾堅信有核原子模型是符合客觀事實的。認為要解決原子的穩定性問題，唯有靠原子假說，必須對經典概念進行一番徹底改造。1914年，也就是玻爾的原子理論發表的第二年，雖然量子論的觀念還在爭論當中，夫蘭克和G．赫茲以能量分立的指導思想，進行電子與原子的碰撞實驗。他們利用慢電子與稀薄水銀蒸氣碰撞方法，來確定銀原子的激發電位或電離電位。從而證實原子只能處在一定的分立能量狀態當中。由此在實驗上突破了“自然無飛躍”能量連續性的經典物理觀點。這個實驗成為玻爾原子理論的一個重要證據之一，極大地推動了原子物理學的發展。

玻爾的理論不僅能成功地說明氫原子的光譜，對類氫離子的光譜也能很好地說明，從而建立了能基本用于原子現象的定態躍遷原子模型。

4.量子力學的建立 玻爾的量子理論盡量取得了不少令人驚奇的成果，但也遇到嚴重困難，需要重新認識電子的行為，建立新的概念，對玻爾理論作進一步改造。1924年泡利（W.Pauli）提出不相容原理。這個原理促使烏倫貝克（G.E.Uhlenbeck）和高斯密特（S.A.Goudsmit）在1925年提出電子自旋的設想，從而使長期得不到解釋的光譜精細結構、反常塞曼效應和斯特恩—蓋拉赫實驗等難題迎刃而解。正好在這個時候，海森伯創立了陣矩力學，使量子理論登上了一個新的臺階。

1923年德布羅意提出物質波假設，導致了薛定諤在1926年以波動方程的形式建立了新的量子理論。不久薛定諤證明，這兩種量子理論是完全等價的，只不過形式不同罷了。

1928年狄拉克提出電子的相對論性運動方程——狄拉克方程，奠定了相對論性量子力學的基礎。他把量子論和相對論結合在一起，很自然地解釋了電子自旋和電子磁矩的存在，并預言了正負電子對的湮沒與產生。

1933年狄拉克還提出量子力學的第三種表達方式，這就是后來由費因曼發展的路徑積分量子化形式。費因曼用這種量子理論研究電子和光子的相互作用，為量子電動學的發展打開了了新局面。

量子論和相對論是現代物理學的兩大基石。如果說相對論給我們提供了新的時空觀，就可以說量子論給我們提供了新的關于自然界的表述方法和思考方法。量子力學揭示了微觀物質世界的基本規律，為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。

第五章 中國物理學者對近代物理學的研究

在中國，系統得物理學從19世紀末20世紀初開始。明末至清季近代物理學知識在中國的傳播，中國的封建教育體系逐步走向近代教育體系，物理學研究機構和學術團體也相繼建立。這三方面的因素為近代物理學在中國的肇始與發展打下了初步基礎。

1.出國留學 中國學者出國留學可追溯到，在19世紀中葉，清朝赴歐留學得就達一百多人。清朝洋務活動的“求強”、“求富”過程中，為訓練新式陸海軍和創辦近代軍事工業和民安企業，曾陸續派出許多學生到各國求學。但主要是學習語言、駕駛、架線、電工、炮術、造船、鑄造、采礦、機織等實用技術和軍事技術，當時不可能也沒有眼光派學生去學習數理化基礎學科。

2.物理學教育的發展 在1895年和1897年分別創辦了天津西學堂和上海南洋公學。包括在此之前創辦的京師文館、福建船政學堂、上海機器學堂在內，它們都是中國近代教育機關的肇始。戊戌變法運動之后，清政府被迫實施新政、興辦學堂，科學知識才正式列為課程。1903年，清政府規定在小學設理化課，高等學堂分政藝兩科，藝科中有力學、物性、聲學、熱學、光學、電學和磁學等物理內容。辛亥革命后，北京、南京、武昌、廣州等高等師范學堂先后設立數理化部。1920年前后，南京高等師范學校和北京大學首先建起物理實驗室。從此改變了學習物理學只讀課本不作實驗的教學狀態。

1898年創辦的京師在大學堂，于1902年在格致科下設天文、地質、高等算學、化學、物理學、動植物學六目。1912年，私立金陵大學設物理系。1918年北京大學改物理門為物理系，這些是中國大學設立物理系的肇始。隨后，1919年私立大同大學。1924年北京師范大學，1925年清華大學、燕京大學，1926年四川大學，1927年中山大學，1928年浙江大學、武漢大學，1930年及以后山東大學、安徽大學等等先后設立數理系或理化系或物理系

30年代中，清華大學物理系開設的物理學理論和實驗課程有37門，還建立了普通物理、熱學、光學、電學和近代物理5個實驗室。不僅如此，物理學工作者逐漸根據自己教學積累的經驗。用中文編寫了物理學教材，改變了長期來使用外文教科書的局面。如葉企孫編寫的《初等物理實驗》，薩本棟編著的《普通物理學》和《普通物理實驗》，嚴濟慈與李曉方合編《理論力學》等等。

抗日戰爭期間，戰區學校輾轉內遷，雖十分艱苦，儀器設備與圖書均大量散失，但仍努力堅持教學。如北京大學、清華大學和南開大學遷到昆明組成西南聯合大學。師生們在極度困難條件下堅持教學、開展學術活動，此期間培育出的學生中，如西南聯大的楊振宇、李政道、黃昆、朱光亞、林家翹等，后來都成為優秀物理學家。

3.研究機構的建立 我國20年代后期開始逐漸地建立起專門的物理學研究機構。1928年3月在上海成立國立理化實業研究所，同年6月中央研究院創立，同年11月理化實業研究所之一部分改名為物理學研究所，隸屬中央研究院，由丁燮林任所長。該所在丁燮林領導下，先后還是建立了南京紫金山地磁臺、物性、x射線、光譜、無線電、標準檢驗、磁學等實驗室及金木工場。1929年9月在北平建立了北平研究院，副院長李書華創辦了該院物理研究所，由嚴濟慈任所長，開展了光譜、感光材料、水晶壓電現象、水晶侵蝕圖像、重力加速度、經緯度測量與物理探礦等研究工作。尤以應用光學、應用地球物理方面成績卓著。

20世紀20年代末，國家批準有條件大學設立研究部，在教學同時開展科學研究。清華大學于1929年成立研究院，招收研究生，開展科學研究，試辦物理研究所。1935年該物理所擴展為理科研究所，所下按學科設研究部，物理學部由物理系負責。在短期內建立了x射線、無線電、光學、磁學等研究室。以后陸續設立研究部的學校有燕京大學、北京大學、中央大學、武漢大學、北京大學、南開大學、金陵大學等學校。

抗日戰爭期間，由北京大學、清華大學和南開大學組成的西南聯合大學繼續開辟科研工作。1939年，清華大學在原有的金屬研究室、無線電研究室的基礎上，還新辦了5個特種研究所，由葉企孫任特種研究所委員會主任委員。其中有無線電研究所（所長任之恭），金屬研究所（所長吳有訓）。

據教育部調查統計，直至1935年初，我國主要研究機構有142個，屬自然科學的34個。

4.國外物理學家對我國近代物理學發展的作用（1）國外物理學家對我國物理學者得培養與幫助。

我國許多物理學家都得到了國外著名物理學者的培養，特別是我國中期的物理學者。如第一位物理學博士李復幾1907年師從德國光譜學家凱瑟爾的指導；浙江籍物理學家何育杰，1903年，在曼徹斯特師從舒斯特，后又得到盧瑟福的指導。趙忠堯師從密立根等等。從他們那里，我國物理學者不僅學到了最新知識，而且學到了科研方法，促進了我國物理學的發展。（2）國外物理學家來華講學極大地促進了我國物理學的發展。

1921年蔡元培和夏元瑮訪問愛因斯坦，并邀請他來中國講學，愛因斯坦很樂意。1922年11月愛因斯坦經上海去日本向學講學，原計劃在北大講學兩周，但因種種原因未能成行。盡管如此，在國內還是掀起了相對論的狂潮。

1937年5月31日至6月4日，玻爾來華進行了講學。在北平作了三次講演：《原子核Ⅰ》（北京大學二院大講堂）；《原子核Ⅱ》（清華大學科學館）；《物理中的因果律》（北京大學二院大講堂）。在浙江大學也進行了講學。

5.我國物理學者在近代物理學中的主要貢獻

吳有訓在美國研究Compton效應著稱，他的關于Compton效應中變線與不變線的能量分布比率的兩篇實驗論文，確鑿地證明了Compton效應的存在，豐富的和發展了Compton工作，并加速國際學術界對Compton效應的認識。

早在1930年，趙忠堯在研究硬 射線的吸收系數及其散射的實驗中，最早觀察到正負電子對的產生和湮沒現象。他的發現是在C.D.Anderson發現正電子之前二年做出的。他對于人們確立正電子和正負電子對的概念以及對其性質了解起到了重要作用。

謝玉銘于1932-1934年間在美國與W.V.Houston合作研究氫原子光譜Balmer系的精細結構，發現了在40年代后期才得以肯定的“Lamb”移位，并提出了40年代后期有關重整化理論的發展方向相同的大膽建議。W.E.Lamb于1947-1948年間所作的類似實驗及發現而獲得1995年諾貝爾物理學獎。

薩本棟在30年代關于三相電路并矢代數的研究,是屬于數學、物理和電機的三角地帶，被美國電氣工程師學會評為1937年度“理論和研究最佳文章榮獲”。40年代薩本棟從事交流電機研究，以標么值系統分析交流電機問題。他根據在廈門大學和美國講課的素材編寫的《交流電機基礎》一書，被英國、美各國高等院采作教材。開創了中國科學家編寫的教材被國外采用的先例。

1949年，張文裕在吸收介子的云室研究中，發現了 子和 子輻射現象，開拓了奇異原子物理研究的新領域。國際上曾稱此二發現為“張輻射”和“張原子”。

早期的這些成果的取得絕大多數是在國外獲得，這些成果有的接近了諾貝爾獎，也為物理學在我國的發展打下基礎。

牛頓曾說過，他之所以會比別人看的遠一些，那是因為站在巨人的肩膀上。事實上，牛頓力學就是在吸收了伽利略、開普勒、笛卡爾等人的研究結果的基礎上建立起來的。所以科學的歷史表明，善于積累、繼承和借鑒前人的優秀成果，是科學技術工作者有所發現和發明的重要前提。

我們的祖國正向現代化邁進，站在歷史的瞭望臺上，更清楚我們這一代人所肩負的歷史重任。國家的先進與落后，關系于“科技”二字。哪個國家重視科學技術的發展，哪個國家擁有先進的生產力和強大的國力，就能對世界的發展產生巨大的影響。反之，就會落后。通過了解近代物理發展史，我們可以更深刻的領會“科學技術是第一生產力”這一論斷的意義。找出落后的原因，明確奮斗的方向，以積極投身“科教興國”事業，刻苦鉆研科學技術的實際行動建設我們的祖國，以比前人更優異的成就，迎接東方又一次壯麗的日出！

主要參考資料

1)郭奕玲、沈慧君編著.物理學史.[M].1993.07.北京；清華大學出版社.（P218----P266、P306----P317、P401----P402）

2)方華基、葉高翔.科學家的互動與玻爾研究所的發展.[J] 2002.5 科學學研究

3)方華基、葉高翔.近代物理學發展初期創新物理實驗研究的啟示.[J] 2003.4 實驗技術與管理

4)魏鳳文、王士平、申先甲編著.當代物理學進展[M].1997.8.江西； 江西教育出版社(P312----P330)

第二篇：科學革命的結構 論文

關于托馬斯 庫恩 《科學革命的結構》的認識

摘要：

本文從托馬斯庫恩的《科學革命的結構》一書出發，論述了我對庫恩的關于科學的發展，革命的分析和理解的認識，以及我從中得到的啟發和認識。

常規科學是在范式引導下迅速發展的過程，而在面臨范式不能解決的危機，新范式突顯與舊范式發生不可調和的沖突，于是常常發生了所謂的科學的革命。

新舊范式，常常是不可通約的。科學的革命，是以新范式替代舊范式的過程，實則是令舊傳統的科學共同體改宗，使其改變其在舊范式引導下形成的思想規則和世界觀。

科學的發展，并非傳統觀點中的線性的累積的發展過程。前后理論之間并非有后者理論是對前者的統籌概括的說法，兩者不可通約。科學的發展，也并非有具體的目標和方向，只是一個相對進步的過程。

科學共同體在范式之下形成的世界觀使我認識到科學知識于我們的意義和價值。知識經驗會影響我們看世界的方式，我們的學習，實則是在試圖在我們的認識中營造一個更全面的世界。通過庫恩的論述，我們以一種更客觀的方式看待科學和科學的發展。

關鍵字：

范式 科學 革命 世界觀 非線性

很多人,包括我在內，都一度認為，科學的發展過程，是一個不斷地向真理接近的過程。可是，在托馬斯庫恩看來，這卻是不正確的。庫恩通過對科學發展和革命的過程的細致分析，告訴我們，科學的發展并不是線性的。他“把科學發展描繪成一個由一連串相續的為傳統限

1定的時期并間以非積累性的間斷點的過程”。盡管庫恩承認科學是進步的，但他認為“這一進化過程不朝向任何目標”，認為在亞

3里士多德力學到牛頓力學到愛因斯坦力學的“前后相繼中看不出本體論發展的一貫方向”。

范式

庫恩認為，“范式是共有的范例”。就像我們學習物理時一樣，當我們得知一個定理之后，我們需要通過學習例題的解答過程，通過具體對物理定律的應用來了解如何真正掌握物理的知識，能夠學以致用。同時，我們在此基礎上，當遇到新的問題時，我們與已知的知識技能進行類比，從而推知新的結論。譬如牛頓第二定律，我們需要知道在具體的情況下，什么是物體的加速度，如何對其進行受力分析，通過課本上的例題，我們學會分析小車的運動，物體的下落，而后我們才逐步推演到其他的事物上。

由此，我覺得，我們或許可以看到，學習科學的過程，不是“完全依賴文字媒介，而是

4文字表述與具體應用實例結合在一起”。我們的學習，常常需要以實踐基礎為依托，以現實情況為依托，而后才能真正的理解知識以及它的價值。“紙上談兵終覺淺，絕知此事要躬行”。學習的過程，不但是學習理論的過程，有時付諸實踐才是我們的源頭活水。12引自庫恩《科學革命的結構》后記

187頁 書 153頁 3書 185頁 4書 171 頁 范式與世界觀

庫恩認為，每個科學家，在不同范式的引導下，有著不同的世界觀。范式是一套完整的概念系統，其被共同體完全地相信并作為依據。在此之上，科學共同體們看待世界的方式也受其影響。我們在觀察世界時會因個人的知識而有自己的觀察視角，我們不可能由我們不知道的知識引導下來思考當前的問題。就像沒有學過牛頓力學的人，看到蘋果從樹上掉落，不會想到地球的引力一樣。就像格塔式實驗中，在不知道會出現異常牌的時候，我們常常辨識不出異常的牌。有時我們的思想，決定了我們所認知的世界。

由此，我得出的啟發，是我們學習的目的。我們探索這個宇宙，探索一切未知的動力在何處。正如通俗的說法，我們是為了增長見識。而其內在的意義，或許就是，我們可以通過學習，通過知識和經驗的不斷獲得，從而獲得認識世界的一個全新的視角。我們可以憑知識和經驗發現一個更完整的世界。芝諾認為，人的知識就是一個圈，我們知道得越多，圈越大，就越意識到我們的無知。我們在不斷地學習探索之中，認識到宇宙世界的偉大和個人的渺小，于是我們找到了自己的存在的價值，找到了自己的永恒。

當然，我們也必須承認，有時知識和經驗也會使人盲目，就像定向思維一樣，有時會造成對新思路的抑制。可是我總相信，利大于弊。就像范式的存在一樣，它使得常規科學迅速發展，也使得最終發現問題使自己被質疑，也使自己的科學共同體不愿輕易改宗。可是，這一切都是歷史發展所必然需要的。

范式與常規科學

常規科學是科學共同體在范式的承諾之下的不斷解謎的過程。在范式的指引下，科學家們熱情而專注地去擴大范式所能應用的范圍和精確性。他們傾心于完成一系列的掃尾工作。于是，常規科學得以迅速地發展起來。“常規科學是一種旨在修飾、擴散和精練早已存在的5范式的事業。”“給定范式之后，探究這一范式的事業的中心就是數據的詮釋。”范式為科學共同體們畫了一個圈，而科學共同體的任務，就是在這個圈里不斷地挖深，不斷地進行精加工。

科學革命

然而，當常規科學的發展遇到了公認的反常的現象、遇到新的理論，有時則會遇到不可避免的危機。當舊的范式不能很好的解決一個日益引起關注的問題之時，危機就日益開始加重。而科學革命的過程則是舊范式與新范式之間發生沖突而最終被取代的過程。

在書中，庫恩細說了在兩個不同的范式之間，新范式的共同體試圖勸說舊范式的共同體時所存在的困難。

兩大傳統，依庫恩之言，因為在兩個不同的范式之下，科學共同體們，常常堅定地守著自己的范式，這是作為科學家不可避免地需要的思想。畢竟，只有在相信承諾、相信所有的謎都有規則，都有答案的前提之下，科學共同體們才能如此沉迷于科學探索的領域。這種堅定，本是作為范式發展的基石，以防被不值得在意的危機所推翻，可是，太過堅實的基石，也會意味著，當新范式試圖取代舊范式時，所面臨的重重困難。讓科學共同體們放棄現有的范式，就像是讓他們改宗，可想而知其艱難的程度。5書 111 頁 不同的范式，常有自己的一套完整的概念系統，也因此在不同科學共同體中形成不同的世界觀。像長期閉關自守的中國看到西方人一樣，他們不能理解為什么這些外國人早飯吃面包，見到官僚不下跪，不理解他們的望遠鏡是做什么用途，因為他們生活在兩個不同的世界。他們幾乎沒有相同的世界觀，構成了他們的相互交流理解的鴻溝。不同范式的科學共同體們在爭論時，有時同一個詞在他們不同的世界內有著不同的用法，于是便造成了隔閡。

況且權衡不同的范式，并不存在共識的標準。沒有可行的標準可以告訴我們放棄自己的范式而選擇另一范式的原因。

范式之間，沒有妥協，終只能以一種取代另一種的革命的方式，才能解決沖突。

革命的解決，是首先，科學共同體的少部分人，出于對新范式解題能力的信任或是純粹的美感，或是對其未來發展的信念而改宗，進而在該領域中，為之不斷尋找論據以說服其他科學共同體的過程。

科學的非線性發展

庫恩在全書中，最想告訴我們的是，科學的發展，并不是積累性的線性發展。

可是在我們的思想中，我們常常會這么認為，就像力學從牛頓力學到愛因斯坦的相對論一樣，我們會相信，愛因斯坦力學在生活中的運用的特例就是牛頓力學。

可是庫恩并不這么認為，雖然加上物體速度遠小于光速的條件，我們得到的結論與牛頓定律完全相同，可是，實質上，這兩種力學有著兩種完全不同的概念網絡，愛因斯坦的理論在一定條件下的闡述也仍舊是愛因斯坦理論。兩種理論不可通約。比如我們不能說某一事物經過一定修飾像另一事物，然后就說它此時就是那個事物。牛頓力學與愛因斯坦力學是兩個不同的領域，愛因斯坦力學不是牛頓力學積累的成果。

還有許多別的例子也像這樣，我們而今看來的日心說替代地心說，光的波粒二象性代替微粒說和波動說，看似是科學不斷向前發展的成果，實則在前后理論之間其內在概念都發生了巨大的顛覆。這些都表明“科學革命就是科學家據以觀察世界的概念網絡的變更”。

另外，庫恩還提到，科學的發展并不曾有一個確定的方向。但他同時也相信，科學是進步的。這兩者其實并不矛盾。科學進步，未必意味著是向著既定方向的進步。就像達爾文的進化論一樣，生物的進化并非有著一個既定的將要實現的目標，只是一種自然選擇的結果。新舊理論替代的過程中，新理論未必就是沿著舊理論的方向發展的，它完全可以再開拓自己的領域。它可以在某一領域不予解答，也可以重新探討某一曾經不予解答的領域。

我同意本書的很多觀點，盡管有些思想與我們的傳統觀念很不一樣。或許，這也是對我的世界觀的一大影響吧。我們曾經獲得的科學知識，絕大部分都是由教科書所提供的，而教科書的目的，則是以盡可能快的方式培養出新一代的科學共同體。因而其會省去科學發展的很多細節，而以形式上線性的方式傳授給我們知識。這當然無可厚非，可是我覺得，當庫恩以更細致的方式剖析了科學的發展及改革，我們便可以以一種更加客觀的方式看待科學，看待那些在科學事業中作出貢獻的科學家們。這于我們是獲益匪淺的。

第三篇：科學簡史結課論文手寫1000字

工業機器人發展史

摘要：我國的工業機器人研制雖然起步晚，但是有著廣大的市場潛力，有著眾多的人才和資源基礎。在十一五規劃綱要等國家政策的鼓勵支持下，在市場經濟和國際競爭愈演愈烈的未來，我們一定能夠完全自主制造出自己的工業機器人，并且將工業機器人推廣應用到制造與非制造等廣大的行業中，提高我國勞動力成本，提高我國企業的生產效率和國際競爭力，從整體上提高我國社會生產的安全高效，為實現偉大祖國的復興貢獻力量。

關鍵字：工業機器人；日本；日本工業機器人協會；制造。

據美國電氣和電子工程師協會（IEEE）統計，日本機器人數量據世界首位。他們的算法基于制造工人與機器人的比例，即每萬名工人擁有多少臺制造機器人。其中日本的工業機器人密度達到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每萬名工人擁有295臺工業機器人，新加坡169臺，韓國164臺，德國163臺。雖然排在前三位的國家都在亞洲，不過歐洲卻是世界上工業機器人密度最大的地區。歐洲國家工業機器人密度為每萬名工人50臺，美洲為平均31臺，亞洲平均27臺。

日本是當今的工業機器人王國，既是工業機器人的最大制造國也是最大消費國。但實際上工業機器人的誕生地是美國。機器人的啟蒙思想其實很早就出現了，1920年捷克作家卡雷爾·恰佩克發表了劇本《羅薩姆的萬能機器人》，劇中敘述了一個叫做羅薩姆的公司將機器人作為替代人類勞動的工業品推向市場的故事，引起了世人的廣泛關注。于是在1959年美國的英格伯格和德奧爾制造出了世界上第一臺工業機器人，他們發現可以讓機器人去代替工人一些簡單重復的勞動且不需要報酬和休息，任勞任怨。接著他們兩人合辦了世界上第一家機器人制造工廠，生產unimate工業機器人。

與此同時，十九世紀七十年代的日本正面臨著嚴重的勞動力短缺，這個問題已成為制約其經濟發展的一個主要問題。毫無疑問，在美國誕生并已投入生產的工業機器人給日本帶來了福音。1967年日本川崎重工業公司首先從美國引進機器人及技術，建立生產廠房，并于1968年試制出第一臺日本產unimate機器人。經過短暫的搖籃階段，日本的工業機器人很快進入實用階段，并由汽車業逐步擴大到其它制造業以及非制造業。1980年被稱為日本的“機器人普及元年”，日本開始在各個領域推廣使用機器人，這大大緩解了市場勞動力嚴重短缺的社會矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓勵政策，這些機器人收到了廣大企業的歡迎。1980年-1990年日本的工業機器人處于鼎盛時期，后來國際市場曾一度轉向歐洲和北美，但日本經過短暫的低迷期又恢復其昔日的輝煌。

1993年末，全世界安裝的工業機器人有61萬臺，其中日本占60%，美國占8%，歐洲占17%，俄羅斯和東歐占12%。是什么使得日本的工業機器人產業有如此快速的發展，現理出幾點原因：

(1)根本原因是日本的基本國情，人口少，勞動力嚴重短缺。日本每年的人口增長率在1.1%左右，而日本人都想接受高等教育導致其勞動力的增長速度卻始終停留在0.7%。為了滿足國民經濟3%的增長要求，必須提高生產效率。

(2)1973年十月爆發的第一次石油危機提高了勞動力成本，日本政府不得不鼓勵私營企

業向自動化領域投資，提高生產效率，以抑制由石油危機帶來的成本型通貨膨脹。

(3)工業機器人可以代替勞動者從事可能危害身體健康的勞動，避免了大量的工傷事故和

職業病，受到了人們的歡迎。

(4)日本自80年代起就采用推動工業機器人的普及和促進研究與發展的政策。

世界上的機器人供應商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機器人制造公司之一。1974年研發了世界上第一臺全電控式工業機器人IRB6，主要應用于工件的取放和物料搬運。1975年生產出第一臺焊接機器人。到1980年兼并Trallfa噴漆機器人公司后，其機

器人產品趨于完備。ABB公司制造的工業機器人廣泛應用在焊接、裝配鑄造、水切割等領域。

日系是工業機器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、松下等國際知名公司。FANUC是世界上最大的機器人制造商之一。FANUC的前身致力于數控設備和伺服電機系統的研制和生產。1972年從日本富士通公司的計算機控制部門獨立出來成立了FANUC公司。FANUC公司的主要業務分為兩部分：工業機器人和工廠自動化。

機器人技術是具有前瞻性、戰略性的高技術領域。國際電氣電子工程師協會IEEE的科學家在對未來科技發展方向進行預測中提出了4個重點發展方向，機器人技術就是其中之一。

1990年10月，國際機器人工業人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業機器人國際標準大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業機器人分為四類：⑴順序型。這類機器人擁有規定的程序動作控制系統；⑵沿軌跡作業型。這類機器人執行某種移動作業，如焊接。噴漆等；⑶遠距作業型。比如在月球上自動工作的機器人；⑷智能型。這類機器人具有感知、適應及思維和人機通信機能。

我國工業機器人起步于70年代初，其發展過程大致可分為三個階段：70年代的萌芽期；80年代的開發期；90年代的實用化期。而今經過20多年的發展已經初具規模。目前我國已生產出部分機器人關鍵元器件，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務于國內諸多企業的生產線上；一批機器人技術的研究人才也涌現出來。一些相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計制造技術；工業機器人控制、驅動系統的硬件設計技術；機器人軟件的設計和編程技術；運動學和軌跡規劃技術等。某些關鍵技術已達到或接近世界水平。和有著“機器人王國”之稱的日本相比，我國有著截然不同的基本國情，那就是人口多，勞動力過剩。刺激日本發展工業機器人的根本動力就在于要解決勞動力嚴重短缺的問題。所以，我國工業機器人起步晚發展緩。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現工業自動化，提高社會生產效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發展工業機器人產業，引進國外技術和設備，培養人才，打開市場。參考文獻：

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【3】 陳佩云.日本振興工業機器人的政策[J].機器人技術與應用, 1994,(01)

【4】 陳佩云.我國工業機器人技術發展的歷史_現狀與展望[J].機器人技術與應用,1994,(02)

【5】 李紅.日本的工業機器人為什么發展特別快[J].機器人技術與應用, 1995,(02)

【6】 呂學詩.工業機器人在生產和生活中的應用[J].機械制造, 1980,(07)

【7】 顧振宇.全球工業機器人產業現狀與趨勢[J].機電一體化, 2006,(02)

第四篇：時間簡史讀后感科學精神

《時間簡史》讀后感

——科學精神

浩瀚的宇宙充滿許多令人費解地謎。可讀完本書后，我發現具有科學精神比科學最新的突破更有意義。

對于宇宙的探索從公元前就已經開始了，到現在還沒有結束。甚至我們對地球的探索也是一波三折。也許有一天我們能發現一族相對完整的理論。

彭齊亞斯和威爾遜檢測一個微波探測器，無意中發現了宇宙微波背景輻射（可是開始時他們并沒有意識到這個），直到劍橋一個研究小組提出了這個理論，彭齊亞斯和威爾遜才就自己的發現寫了一篇論文，得到了諾貝爾物理學獎。多數人會覺得這純粹是偶然、幸運，而我卻不這么認為。普通人通常不能做到把自己觀測到的結果同他人提出的理論聯系起來，即使能做到，也不會去注意它們;而彭齊亞斯和威爾遜卻能把觀測和理論聯系起來。要善于把兩個截然不同的條件結合起來思考，從而得出新的結論。不同的條件之間總會有相似之處。

人的思維總是受到直覺的控制。比如，在20世紀之前，普遍認為宇宙是不變的，存在了很長時間，沒人提出過不同意見。這就是所謂的思維定式。直到哈勃觀測到紅移現象才表明，宇宙是在膨脹的。我們生活中總會對部分事物產生這樣的想法：“它必須這樣發展，不可能那樣發展。”我們應當想想為什么必須這樣而不能那樣。這種想法也許是錯誤的。

面對科學，我們確實應當避免思維定式。應當注意。不能只朝著

一個方面思考；要知道思考的方向不只有一條。多做幾種假設，選擇一個符合觀測到的事實的假設。這樣會離事實比較接近。思路要不拘一格，萬不可墨守陳規。一昧地模仿他人，那樣永遠只能成為第二個；而且還不一定能成功。

人類對事物的探索并不是一帆風順的；當他人得出結論時，并不可盲目認同。要敢于質疑；縱使是受到群眾認可的權威也是一樣。哥白尼質疑地心說；伽利略·伽利雷否認亞里士多德的部分學說。權威也許在今天還能解釋地頭頭是道，明天便成了荒誕不經的事情。同時也不能輕易否認。肯定或否認都需要足夠的證據。

以上是我讀后對科學精神的理解。其實史蒂芬·霍金先生本身就是部分科學精神的體現。他雖然患有嚴重的疾病，可依舊對宇宙進行著深刻的思考。他對科學有著執著的追求。只有有著鍥而不舍的精神的人才可能在科學界獲得成功。如果遇到困難便停止前進，那么永遠不可能在這方面取得成就；遇到困難積極思考，遭到挫折依然充滿勇氣的人，“才有希望到達光輝的頂點”。勇氣也是必不可少的。直面障礙，不被困難之大給嚇退，而要勇往直前。“追求科學需要特殊的勇氣。”

科學精神比科學研究成果更重要。

第五篇：科學革命的結構(讀書筆記)

①規范，原文是 paradigm。這個字來自希臘文，原來包含“共同顯示”的意思，由此引出模式、模型、范例等義。特別是用在文法中，表示詞形變化規則，如名詞變格、動詞人稱變化等。作者在這個基礎上用這個字來說明科學理論發展的某種規律性，即某些重大科學成就形成科學發展中的某種模式，因而形成一定觀點和方法的框架。“規范”的譯法比較接近于作者的原義。

I 導言：賦予歷史的一種作用

我們如果把歷史不僅僅看成是一堆軼事和年表，就會根本改變今天仍然支配我們頭腦的關于科學的形象。

常現科學建立在這樣一個假定之上：科學家了解世界是什么樣子。科學事業的許多成就都是從科學界捍衛這個假定的決心中得來的，必要時還不惜付出相當的代價。

例如，常規科學往往壓制重大的革新，因為必然要打破它的一些基本成現。但是只要成規中有任意性因素，常規研究的本性又可以保證革新不會被壓制很久。有時一個很普通的問題，本來可以用已知的規則和方法加以解決，但是雖經這個專業的研究集體中最有才能的人反復鉆研，仍然不得解決。也有時，為常規研究制造的某一種設備不合要求，結果出現了反常，怎么努力也不能使之同科學上預期的現象相一致。在這樣一些情況下，常規科學就會走入歧途。這時候——也就是當這一專業再也避不開那種破壞科學實踐舊傳統的反常現象時——就會開始那種非常研究，最后終于把這一專業引向一套新的成規，為科學實踐提供一個新的基礎。這種使專業的成規發生變革的非常事件，就是本文所說的科學革命。作為常規科學活動所受傳統束縛的補充，革命是對這種傳統的破壞。

每一次革命都迫使科學界推翻一種盛極一時的科學理論，以支持另一種與之不相容的理論。每一次革命都必然會改變科學所要探討的問題，也會改變同行們據以確定什么是可以采納的或怎樣才算是合理解決問題的標準。每一次革命都徹底改變了科學的形象，以至于最后我們不得不說，那個人們在里面進行科學研究的世界也根本變了。這些變化同幾乎總是隨之而來的爭論一起，決定了科學革命的特征。

創立另一種新理論如果觸犯了某些專家的專門職權范圍，也照例會激起他們同樣的反應。對這些人來說，新理論意味著改變常規科學原來所遵循的規則。因此，新理論不可避免地要指責他們所已經完成的許多科學研究。正因為這樣，一種新的理論，不管應用范圍是多么專門，都很少會、甚至永遠也不會只是已知事實的累加。新理論的同化作用要求重新構思原來的理論，重新評價原來的事實，這個內在的革命過程很少是由一個人單獨完成的，更不是一夜之間所能完成的。

只要學術界重新評價傳統的實驗方法，取代它久已熟悉的實體觀念，并在這個過程中改變它把握世界的理論框架，最后就會出現這樣的結果。

II 走向常規科學

“常規科學”是指嚴格根據一種或多種已有科學成就所進行的科學研究，某一科學共同體承認這些成就就是一定時期內進一步開展活動的基礎。

這樣一些著作，都在一定時期里為以后幾代的工作者暗暗規定了在某一領域中應當研究些什么問題，采用些什么方法。

這些著作的成就足以空前地把一批堅定的擁護者吸引過來，使他們不再去進行科學活動中各種形式的競爭。同時，這種成就又足以毫無限制地為一批重新組合起來的科學工作者留下各種有待解決的問題。凡是具備這兩個特點的科學成就，此后我就稱之為“規范”。

我采用這個術語是想說明，在科學實際活動中某些被公認的范例——包括定律、理論、應用以及儀器設備統統在內的范例——為某一種科學研究傳統的出現提供了模型。

根據共同規范進行研究的人們，也受同樣的科學實踐規則和標準所制約。這種制約以及由此所造成的表面上的一致，正是常規科學的前提，也是某一種研究傳統形成和延續的起源。（第16屏）

一種規范經過革命向另一規范逐步過渡，正是成熟科學的通常發展模式。

在自然科學的發展中，當個人或集體第一次達到了能吸引下一代大多數實際工作者的綜合時，老的學派就逐漸消逝了。這部分是由于這個學派的成員轉變到新的規范方面去。但是總會有那么一些人墨守某種老觀點，于是他們干脆被排除出這個行業，從此，他們的工作就再也無人理睬了。新的規范意味著這個領域有了新的更嚴格的規定。誰如果不肯或不能同它諧調起來，就會陷于孤立，或者依附到別的集團那里去。③

當個別科學家可以接受某一種規范時，他的主要工作就再也不需要從起碼的原則開始，證明每一個引進的概念都合理，來重新確立他的研究領域了。這一些都可以留給教科書作者們。而有了一本教科書，科學家就可以從教科書達不到的地方開始研究，從而可以高度集中到科學界所關心的最微妙、最深奧的自然現象中去。

IlI 常規科學的本質

按既定的用法，規范就是一個公認的模型或模式，這一方面的意義我找不到更合適的用語，只能借用“規范”這個詞。但是立即可以看出，借用這個詞所能表示的“模型”和“模式”的意義，并不完全是通常用來定義“規范”的意思。例如在文法中，“amo，amas，amat”①是一種規范，因為它顯示了用來組成大量其他拉丁文動詞的模式，象構成“laudo，laudas，laudat”。②在這種典型的應用中，規范只有容許那些原則上可以取而代之的事例重復出現才有作用。但另一方面，在科學中規范又是很少重復的東西。正象共同法中公認的公正判決一樣，在新的或者更嚴格的條件下，規范是一種需要進一步分析并具體化的東西。

如果了解了怎么可能是這樣，我們就會認識到一種規范第一次出現時所能達到的范圍和精確性是多么有限。規范所以能夠獲得這樣的地位，因為它去解決一批實際工作者公認的重大問題時比競爭對手更為成功。但它更為成功的之處，卻既不是完全成功地解決某一個問題，也不是顯著成功地解決多么多的問題。一個規范的成功從一開始就主要是一種在選定的、但仍然未完成的事例中獲得成功的指望。常現科學就在于實現這種指望，辦法是：擴大對于那些規范特別能夠加以說明的事實的知識，加強這些事實同規范預測之間的配合，進一步詳細表達規范的本身。

常規科學研究總是為了深入分析規范所已經提供的現象和理論。（第27屏）

我們現在所討論的常規研究，其視野也受到嚴格的限制。但正是這些因信仰規范而產生的限制，對科學的發展卻成為不可缺少的。由于集中注意狹小范圍中比較深奧的問題，規范會迫使科學家仔細而深入地研究自然界的某一部分，否則就不能想象。

我以為，關于事實的科學研究通常只有三個中心，它們之間的區別既不經常，也不永恒。首先是那一類事實，規范表明它們特別能揭示事物的本質。規范用這些事實解題，使事實對更加多樣的情況具有更加精確的判決作用。某些科學家之所以獲得巨大聲譽，并不是由于他們的發現有什么新穎，而是由于他們為重新判定某種以前已知事實所用方法的精確性、可靠性和廣泛性。

第二類的事實判定很普通，但也更少。這類判定針對那樣一些事實，它們本身沒有什么重要性，但可以直接用來同規范所預測的作比較。象這樣一些以及其他許多類似的特殊儀器，說明必需有這些巨大的努力和創造性才能使自然界同理論愈來愈一致起來。②

第三類實驗和觀察，我認為窮盡了常規科學的搜集事實活動。它包括詳細分析規范理論的經驗性工作，以消除某些殘留的含混不清，從而使以前只是引起注意的問題可以得到解決。這一類是最重要的一類，要加以描述還得細分。在更加數學化的科學中，旨在進行詳細分析的實驗是針對物理常數的判定的。當然，努力把規范表述清楚，并不限于制定普遍常數。努力的目標也可能是定量定律

再談談常規科學的理論問題，它也幾乎要歸到實驗科學和觀測科學同一類中。常規理論工作的一部分，盡管只是很小的一部分，就完全是一種現有理論的應用，即用來預測理論固有意義中所包含的關于事實的信息。編制天文歷書

擴大理論同自然界之間的接觸點經常會遇到巨大困難，正是從這些困難中產生了對上述這一種研究工作的需要。

這三類問題——判定重大事實、理論同事實相配、說明理論——我認為充斥了常規科學的文獻，不管是經驗科學還是理論科學。

IV 常規科學即解難題

剛剛接觸到常規研究問題，其最為引人注目的特點也許就在于：它要求創造的新東西，不管是觀念上的還是現象上的都很少。

至少對科學家來說，常規研究獲得的結果是重大的，因為擴大了應用規范的可能范圍，提高了應用的精確性。

我們知道，科學界利用規范的一個收獲是，只要接受了這種規范，就有了一個標準來選擇那些可以肯定有解的問題。在很大程度上，這正是科學界承認它們合乎科學、或鼓勵其成員從事研究的僅有問題。

常規科學之所以看來進步得這么快，原因之一就是，常規科學工作者都集中到只要他們有能力就可以題決的問題上。

一個人可以由于各種各樣的原因被科學吸引過去。有實用的要求，有探索新領域的激情，有尋求秩序的希望，還有檢驗已有知識的動力。類似這樣一些動機，也促使他選定了后來他自己也投了進去的特定問題。而且，盡管結果有時遇到挫折，仍有充分的理由說明，這樣的動機為什么會首先吸引他，以后又引導他前進。①整個科學事業的確不斷證明自己的作用：打開新的境界，顯示秩序，檢驗長期公認的信念。不過，投到正常研究問題中去的人卻幾乎永遠不會做這一類的事。一旦投了進去，他的動力就完全屬于另外一種了。這時向他挑戰的是這樣一個信念：只要他有足夠的能力，就可以成功地解決以前誰都沒有解決過或沒有解決得這么好的難題。

現在讓我們再來談談在難題和常規科學問題之間另一個更困難也更有特征的共同點。作為難題進行分類，一個問題必須具有一個以上的確定解。還必須有這樣的規則，既可以限制可接受解的性質，也可以限制獲得這些解時所要通過的步驟。

如果我們大大擴展“規則”這個詞的用法——有時會同“既定觀點”或“先入之見”等同起來——那么，這些在已有研究傳統范圍內可以接受的問題，就會顯示出某些十分類似于這一套難題的特征。

存在這樣一種成規的牢固框架——概念、理論、儀器以及方法論方面的成規——就會產生一種把常現科學同解決難題聯系起來的隱喻。因為成規提供的規則告訴一門成熟專業的工作者世界是怎樣的，他的科學又是怎樣的，他就可以很自信地集中到這些規則和現有知識為他規定好的深奧問題上去。于是，他向自己提出的挑戰就是；怎樣對留下的難題給出一個解。就這樣一些方面討論難題和規則，正好說明了常現科學實踐的本質。但另一方面，這種說明也可能完全誤入歧途。在一定時期內把某一科學專業的所有工作者都結合在一起的規則。盡管，顯然是有的，但這些規則本身并不能表明這里的專家們所有共同的實踐。常規科學是—種高度確定的活動，但不需要完全由規則來確定。正因為這樣，我在本文開始時引進了共有的規范，而不是共有的規則、假定和觀點，盡管它們都是結成常規科學傳統的源泉。我認為，規則來自規范，即使沒有規則，規范仍然能夠指導研究工作。

V 規范的優先性

走這一步時，歷史學家必須把科學界的規范互相加以比較，并同它現在的研究報告作比較。這樣做的目的是為了發現，科學界成員從更完整的規范中抽象出什么樣的表面的或暗含的獨立因素，又在他們的研究工作中安排了什么樣的因素作為規則。任何人想要描述或分析這個特定科學傳統的進化，一定會找到這樣一種公認的原則和規則。

科學家們在鑒別規范時可以一致，而在全面解釋規范或使之合理化時意見不一致，甚至根本沒有想去進行這樣的解釋或合理化。缺乏標準的解釋，或沒有一致同意歸結為一些規則，就不能阻止規范指導研究。直接檢查規范也能部分決定常規科學，但這個過程往往也要借助于而不依賴于規則和假設的形成。盡管一種規范的存在甚至并不一定意味著有什么整套規則的存在。（第44屏）

相反，這些理性工具，在歷史上和教學中，從一開始就是同應用一起并通過應用而優先顯示出來的東西。一種新理論總是同它在某一具體自然現象領域的應用一起發表的，離開應用，理論不會有任何被接受的可能。被接受以后，這種以及其他應用就隨著理論一起進入了教科書，未來的工作者即由此而學到他們的專業。

VI 反常和科學發現的涌現

常規科學，即我們剛剛考察過的解難題活動，是一種高度積累性的事業，它追求的目標即科學知識穩步的擴大和精確化，是有杰出成就的。在各個方面它都極其確切地符合于科學工作最通常的觀念。但科學事業一個十分典型的成果卻在落空。常規科學的目標并不在于事實或理論的新穎，就是成功時也毫無新穎之處。而科學研究卻不斷地揭示出意料之外的新現象，科學家們也一再發明出嶄新的理論。科學史甚至表明，科學事業創造了這樣一種使人驚訝的唯一有力的方法。如果科學的這一特征同上面所說的一致，那么在規范下進行的研究就必然是一種特別有效的引起規范變化的方式。這正是事實和理論中所包含的本質上的新東西的作用。在一套規則指導下所進行的博奕無意之中造就了這些新東西，卻需要精心制作另一套規則來吸收它們。它們一旦成為科學的組成部分，科學事業，起碼是這些新東西所在領域的專家們的科學事業，就再也不會完全一樣了。

既然先是發現，即出現新的事實，后是發明，即出現新的理論，那么我們一定要問，這一類的變化究竟是怎樣發生的。但發現和發明的區別，也即事實和理論的區別，可以馬上證明完全是人為的。這種人為性對本文一些主要論點是一個重要線索。本節其他部分考察某些發現之后，我們很快就會看到，它們并不是孤立的事件，而是持續的事件具有一種按一定規則周期出現的結構。發現開始于感到反常，也即發覺自然界不知怎么違反了由規范引起并支配著常規科學的預期。接著是對這個反常區域或多或少地擴大進行探索。直到把規范理論調整到反常的東西成了預期的東西為止。吸收～類新事實要求更多地調整理論，直到調整好——科學家學會以另一種方式看待自然界——一新的事實才會真正成為科學事實。

既然這樣，一種新現象及其發現者所具有的價值，將隨著我們估計現象違反規范預見程度的大小而改變。

總之，使用特定的儀器，又以特定的方式使用，結果不管自覺與否，只能容許某幾種情況出現。這里既有理論上的預測，也有儀器作用的預測，它們對科學發展往往都有決定性作用。

但并不是所有理論都是規范理論。不管是在前規范時期還是在引起規范巨大變化的危機過程中，科學家們通常總要提出許多思辨的、模糊的理論，以指明發現的途徑。但發現卻往往并不完全是這種思辨性和試探性的假設所預期的一個。只有當實驗同試探性理論相互配合了，發現才會涌現出來，理論才會變成規范。

新類型現象所由以涌現的一切新發現的特征。這些特征有：事先覺察的反常，逐步而又同時涌現的觀測上和概念上的認識，以及經常受到抵抗的規范范疇和規范程序的必然變化。甚至可以證明同一些特征已滲透到感知過程本身的性質之中。

人們可以沒有感到任何問題就立即把它歸之于一個由先入為主的經驗所準備好的概念范疇中。人們甚至不大會說實驗對象看到同他所要辨別的東西有點什么異樣。

但也有少數對象始終不能對他們的范疇作必要的調整。

這個心理學實驗，不管是作為隱喻，還是因為反映了思維本質，總是為科學發現的過程提供了一個異常簡單而又異常有說服力的公式。科學也象撲克牌實驗一樣，新事物總是隨同困難一起涌現出來，這種困難是通過由于違反了預期的根據所造成的障礙而表現的。起初，即使在后來發現有反常現象的情況下，也只能感受到預想的和通常的東西。但進一步的認識就會使人們覺察到有點什么不對頭了，并把這種效應同以前曾經出過紕漏的事情聯系起來。于是，對反常的覺察就開辟了一個調整理性范疇的時期，一直調整到最初的反常現象成為預期現象為止。到這時發現就完成了。我已強調過這種過程以及與之十分類似的過程，總是同科學上重大新事物的涌現糾纏在一起的。現在讓我再指出，認清了這個過程我們最后就可以開始看到，常規科學的目的盡管并不在于尋求新事物，起初甚至還傾向于壓制新事物，但也可以同樣有效地引起新事物的產生。

在任何一門科學的發展中，最初公認的規范經常令人感到，它已十分成功地說明了為什么絕大多數觀察和實驗易于為科學工作者所理解。因此，更進一步的發展一般總是要求制造精致的裝置，也即發展深奧的詞匯和技巧，并把概念加以精煉，不斷地使它同它在一般常識中的原型區別開來。這個專門化的過程一方面使科學家的視野受到極大的限制，使規范變化也受到相當的阻礙。科學愈來愈嚴格了。另一方面，在科學界由于規范的引導而集中注意的領域中，常規科學也帶來了知識的細節，帶來了任何別的辦法都達不到的觀察與理論的精確配合。而且，這些細節和配合的精確性，價值超過了它本身所具有的并不總是很大的固有意義。如果沒有那種主要為了達到預期作用而制造的特殊儀器，就不可能最終導致新事物的出現。而且，就是有了這種儀器，新事物一般也只能出現于這些人面前，他們確切知道他們應當期待什么，因而他們能夠認清出了什么岔子。反常現象看來只是違反規范所提供的背景。規范愈是確切，愈是廣泛，它對反常現象、從而也即對規范變化的時機提供愈是靈敏的指示器。在科學發現的正常方式中，即使是對變化的阻力也具有一種作用，下一節對此將作更全面的討論。保護規范不會太容易遭到拋棄，因而阻力就可以保證科學家也不會輕易受到迷惑，使規范發生改變的反常現象也不會侵入現存知識的核心。科學上的重大新事物常常同時從幾個實驗室涌現出來，這個事實正是常規科學頑強的傳統性標志，也是傳統的探索為自己準備好了變化方式的標志。

Vll 危機和科學理論的涌現（第60屏）

第VI節所考察的各種發現，或者是規范變化的原因，或者促進了規范的變化。而且，這種隱含著這些發現的變化是建設性創，同樣也是破壞性的。科學家吸收了這些發現以后，就能夠說明更大范圍的自然現象，或者更為精確地說明某些以前已知的現象。（托勒密體系不管是對行星位置還是對春分、秋分的歲差所作的預測，總是不能很符合最好的觀測。進一步減少那些細小的誤差，成了許多托勒密的后繼者的許多常規天文學研究的首要問題但要達到這一點）只有放棄以前的某些標準信念和方法，同時還要用別的來代替以前的部分規范。這樣一種變革，我已論證過，是同所有通過常規科學得來的發現結合在一起的，但要排除那種除細節以外一般都可以預見的毫不驚人的發現。發現還不是這種破壞—建設性的規范變化的唯～來源。本節我們開始考察由新理論的發明所引起的同樣的、但常常更大得多的變革。

覺察到反常如果確實對新類型現象的涌現起作用，那么誰也不會奇怪，這一類更深刻的覺察正是一切可接受理論變化的必要前提。

但是，對一種科學理論來說，值得贊美的成功決不是完美無缺的成功。

在每個事例中，新理論都只能在常規解題活動已宣布失敗以后才涌現。而且，除了在哥白尼一例中科學以外的因素起了特別巨大的作用，舊理論的破產以及各種理論的驟然激增作為一個信號，不會超過新理論發表前一、二十年。新理論就象是對危機的直接回答。但還要注意，盡管也許不那么典型，引起舊理論破產的那些問題也都屬對早已知道的那些問題。常規科學以前的實踐完全有理由認為。這些問題已經解決或接近解決了，這就可以說明，為什么當失敗來臨的時候失敗的感覺會那么尖銳。一種新型的問題解決不了，常常使人失望，但從來不使人驚訝。問題也好，難題也好，往往不會屈服于第一次的進軍。最后，這幾個事例還共同具有另一個特點，使它們對危機的作用更為重要：每一次危機的解決在有關科學未發生危機時至少可以部分預見得到；但在沒有危機的情況下卻又總是忽視了這樣的預見。

科學哲學家們曾一再證明，根據同樣一套材料總可以提出一種以上的理論構造。科學史表明，特別是在一種新規范的初期發展階段上，發明這樣一種替代的理論并不是很困難。但是，除非是在有關科學發展的前規范時期和后來進化中非常特殊的時機中，這種發明卻正好是科學家所很少進行的。只要規范所提供的工具還能夠解決它所規定的問題，科學就進展得最快，可以最深入地合理利用這些工具。理由是清楚的，科學象制造業一樣——更換工具是一種浪費，只能留到需要的時候進行。危機的意義就在于它可以指示更換工具的時機已經到來。

VIII 對危機的反應

于是，讓我們假定，危機是新理論出現所必需的前提條件，然后問科學家們對危機的存在怎樣反應。首先要注意，當科學家們面臨甚至很嚴重而長期的反常情況時所決不去做的事情，就能發現一部分回答，這是很重要的，也是顯而易見的。雖然他們會開始失去信心，然后去考慮另一個可供選擇的方案，但他們并沒有拋棄把他們引進危機的規范。那就是說，他們并沒有把反常情況看成是逆事例，不過在科學哲學的詞匯里，這就是逆事例。這種概括在某種程度上只不過是一種以歷史事實為依據的陳述，其基礎就是象上面提出的和下面更廣泛地提出的那些事例。

一個科學理論一旦達到了規范的地位，只有當一個更迭的候補者適合于取代它的位置時，才被宣布為站不住腳的。

此外，對科學家們因為面臨反常現象或逆事例而拋棄規范抱懷疑態度還有第二條理由。在發揮這條理由時，我的論據本身將預示這篇論文的另一個主要論點。上述抱懷疑態度的理由純粹是事實；那就是說，它們本身是一種流行的認識論的逆事例。因此，如果我的觀點是正確的，它們最多只能有助于造成一種危機，或者更準確地說，有助于加強一種已經在很大程度上存在的危機。它們本身不能也不會證明那種哲學理論是錯誤的，它的辯護人會去做我們已經看到科學家們在面臨反常情況時所做的事情。為了消除任何顯而易見的沖突，他們會想出許多銜接方式和對他們的理論的特定限制。事實上，在文獻中已經有許多恰當的限制。因此，如果這些認識論上的逆事例是要構成一種比較次要的刺激物，那就會因為他們的幫助而允許有一種新的不同的科學分析出現，在這個范圍內，他們就不再是困難的來源。而且，如果有一種典型可以適用于這里，那么這些反常現象就不再被認為僅僅是事實了，我們以后將在科學革命中評述這種典型。在科學知識的一種新理論的范圍內，他們似乎很象同義反復，對形勢的陳述不能想象有另外的方式。

此外，對科學家們因為面臨反常現象或逆事例而拋棄規范抱懷疑態度還有第二條理由。在發揮這條理由時，我的論據本身將預示這篇論文的另一個主要論點。上述抱懷疑態度的理由純粹是事實；那就是說，它們本身是一種流行的認識論的逆事例。因此，如果我的觀點是正確的，它們最多只能有助于造成一種危機，或者更準確地說，有助于加強一種已經在很大程度上存在的危機。它們本身不能也不會證明那種哲學理論是錯誤的，它的辯護人會去做我們已經看到科學家們在面臨反常情況時所做的事情。為了消除任何顯而易見的沖突，他們會想出許多銜接方式和對他們的理論的特定限制。事實上，在文獻中已經有許多恰當的限制。因此，如果這些認識論上的逆事例是要構成一種比較次要的刺激物，那就會因為他們的幫助而允許有一種新的不同的科學分析出現，在這個范圍內，他們就不再是困難的來源。而且，如果有一種典型可以適用于這里，那么這些反常現象就不再被認為僅僅是事實了，我們以后將在科學革命中評述這種典型。在科學知識的一種新理論的范圍內，他們似乎很象同義反復，對形勢的陳述不能想象有另外的方式。（第71屏）

雖然歷史大概不會記錄他們的名字，有些人因為他們不能容忍危機，無疑已經被迫拋棄科學。有創造性的科學家，象藝術家一樣，必須能偶然在混亂的世界里生活，我在別處把這種必要性描述為科學研究中固有的“必要的壓力”。②但是，我想，拋棄科學以支持另一種職業，是僅有的一種規范，靠逆事例本身就能導致拋棄這種規范。一旦發現了第一種并用來觀察自然界的規范，就再也不會有那種缺乏任何規范的研究工作。拋棄一種規范而不同時以另一種去代替，就是拋棄科學本身。那種行動不僅在規范上，而且在人上都有反映。他不可避免地會被他的同伴著成是“責備他的工具的木匠。”

相反，同樣的論點至少可以是等效的；沒有逆事例就不會有研究工作。因為把常規科學同處在危機狀態中的科學區別開來的是什么？當然不是前者沒有面臨逆事例。正相反，我們前面所說的構成常規科學的難題，只是因為沒有規范才存在，規范為科學研究提供基礎，并完備地解決它的全部問題。曾經有很少數似乎是這樣做的學科（例如，幾何光學），不久就完全不再發生研究問題，而成為工程的工具。除了那些唯一起作用的問題外，常規科學觀為難題的每一個問題都可以從另一種觀點一種逆事例，因而是一種危機的來源。愛因斯坦看成是逆事例的，在洛倫茲·菲茨杰拉德和其他人看來則是牛頓和麥克斯韋理論中的難題。而且，危機的存在本身并沒有把一個難題轉化為逆事例。并沒有這樣鮮明的分界線。而由于規范形式的激增，危機通過最終允許一種新規范的涌現而使正常的解題規則松弛。我認為，只有兩種可能，或者是沒有一種科學理論曾面臨逆事例，或者是所有科學理論一直面臨著逆事例。

這種情況怎樣才能被看成不是那樣呢？那問題必然導致對哲學的、歷史的和批判的解釋，而那些題目在這里是被排斥在外的。但是我們至少能指出兩條理由，為什么科學被認為如此易于為這個一般原則提供一種說明，即真理和謬誤唯一地和明確地由陳述和事實的對抗決定的。常規科學務必而且必須不斷地力求使理論和事實更緊密地一致起來，那種活動很容易被看成是檢驗，或尋求證實或證明是錯誤的。它的目的是要解一個難題，因為它的存在就必須假定規范有效。只有這個科學家而不是這種理論不相信不足以得到一個解。在這里，甚至比上面更可以用那句諺語。“蹩 腳的木匠責備他的工具。”此外，科學教育把討論一種理論同評論它的典型應用糾纏在一起，這種方式有助于加強一種主要是從其他來源證實了的理論。人們提出要這樣做的最不重要的理由是，讀科學教科書的人能容易地把這種應用理解為這個理論的證據，為什么應當相信它的理由。但是學科學的學生是因為教師和教科書的權威，而不是因為證據接受各種理論的。他們有什么選擇余地呢了或者有什么能力呢？教科書中提出的應用并不是作為證據，而是因為學習它們是在流行的練習的基礎上學習規范的一部分。如果應用是作為證據提出的，那么教科書的失敗本身就使人想起另一個可供選擇的解釋，或者去討論科學家們不能產生規范的各種問題，使他們的極端偏愛的作者相信各種解決辦法。這樣一種指控是一點道理也沒有的。那么，怎樣回到最初的問題呢？科學家們對意識到理論和自然界之間相適應方面的一種反常情況是否有反應呢？剛才所說的情況表明，即使不一致比理論的其他應用中經驗到的大得多，也不需要引出很深刻的反應。始終有某些不一致。即使是最難對付的不一致，最后也會對正常的實踐有反應。科學家們往往愿意等待，如果有許多問題在這領域的其他部分中有用時尤其如此。

因此，如果一種反常現象是會引起危機的，它通常必須不僅是一種反常現象。而在適應規范性質方面總會有各種困難；其中大多數或早或遲常常是靠不能預見的辦法弄姿的。科學家停止考查他所注意到的每一種反常現象，就很少會做成有影響的工作。因而，我們必須問，是什么使一種反常現象看來值得一致努力去考查，對于這個問題，可能沒有完全一致的回答。我們已經考查過的情況是很獨特的，但決不是根據傳統獲得的。有時，一種反常現象會清楚地使這規范的明確而基本的判斷發生問題，象在哥白尼革命中那樣，一種反常現象并沒有明顯的基本重要性，只要它所禁止的應用在實踐中特別重要，在這種情況下，對日歷設計和占星術，就會引起危機。

為了這些理由或其他類似的理由，當一種反常現象達到看來是常規科學的另一個難題的地步時，就開始轉化為危機和非常科學。于是這種反常現象本身就這樣被同行們更為普遍地認識了。這領域的越來越多的著名人物對它越來越注意。如果它仍然繼續反抗，雖然通常它并不反抗，許多人就會認為它的解決是他們學科的主要問題。對于他們，這領域看來不再和早先一樣了。它的部分不同的外表僅僅是科學考查的新的固定點。改變的一個甚至更為重要的來源是許多部分解的發散性質，使這問題已取得一致的注意。對反對問題的早期攻擊會十分緊密地引起規范規則。但是隨著連續不斷的反對，對它的越來越多的攻擊會包括某些小的或不那么小的規范的連接方式，它們中間沒有兩個是完全相象的，每一個有一部分成功，但是沒有一個足以被這個集體當作規范來接受。由于這種發散的連接方式激增（他們會越來越頻繁地被描述為特定的調正），常規科學的規則變得越來越模糊了。雖然仍然有一個規范，但只有少數實踐者證明完全同意它是什么。甚至以前已經解決了的問題的標準解也成了問題。

如此明確的認識上的崩潰是很少見的，但是危機的效應并不完全取決于對它的自覺的認識。我們能說這些效應是些什么呢？它們中只有兩條看來是普遍的。一切危機都是從一種規范變模糊開始的，接著就使正常研究的規則松弛了。在這方商，危機時期的研究很象前規范時期的研究，但前者不同的地方比較小，而且是更清楚地規定了的。同時一切危機都隨著規范的新的候補者出現。以及隨后為接受它斗爭而告終。

從一種處在危機中的規范過渡到一種新的規范，由此而能出現常規科學的一種新傳統，遠不是一個積累的過程，不是靠老規范的分析和推廣而達到的。不如說它是這領域按新原理的一種重建，是一種改變這領域的某些最基本的理論推廣，以及它的許多規范方法和應用的重建。在過渡時期，會有一大批問題，既能由老規范解決，也能由新規范解決，在這些問題之間決不會完全重迭。但是解決的方式也會有決定性的差別。當過渡完成時，同行會改變對這領域的觀點、方法和目的。一個有洞察力的歷史學家在考察由于規范改變而重定科學方向的經典情況時，最近把它描述為“拾起拐棍的另一頭，”象以前一樣處理同一堆數據的一種方法，但是，要給它們一個不同的框架，而使它們處在一個新的相互關系的體系中。①其他注意到科學進展的這個方面的人們強調了它在改變形象化方式方面的同一性：“紙上的這個符號最初看來象一只鳥，現在看來象一只羚羊，或者反過來也是這樣”。②那種類似的事物可能是使人誤解的。

前面的預期可以幫助我們認識危機是新理論涌現的一種適當的前奏，特別因為我們已經在討論發明的出現中考察了同一過程的小型版本。正因為新理論的出現破除了科學實踐的一種傳統，并引進了一種在不同規則下和在不同論述領域中實施的新傳統，很可能只有當第一種傳統已經感到嚴重地走入迷途時才會發生。但是，那種議論僅僅是研究危機狀態的前奏，而且，不幸它所導致的問題要求心理學家的能力甚至比要求歷史學家的能力更多。非常研究象什么？反常現象是怎樣成為定律似的東西的？當科學家們還只意識到某些東西已經不行了，在某個水平上根本錯了，而他們的訓練還沒有使他們準備去討論這個水平時，科學家們怎樣繼續前進呢了那些問題需要深遠得多的研究，它應當不完全是歷史的。隨之發生的必然會是比以前所進行的更加有試探性和更加不完備。

一個新規范出現，至少在醞釀時，常常在危機前已經發展到某種程度，或者已經被明確地認識到了。

在這類情況下，人們只能說，規范的次要的瓦解和常規科學規則的最初的模糊，都足以促使某人用新方法去觀察這領域。插在最初感到困難和認識到一個有用的候補者之間的必然是基本上無意識的。

這種非常研究，雖然并不一般地，而常常是伴隨著另一種研究。我想，特別是在公認的危機時期，科學家們必須轉向哲學分析，作為解開他們的領域中的謎的工具。科學家們并不一般地需要或希望成為哲學家。確實，常規科學通常同創造性的哲學保持一定距離，也許是有充分理由的。在正常的研究工作能用規范作為一個模型、規則和假設去處理的范圍內，并不需要弄得很明確。在第V節中我們注意到，哲學分析所追索的一整套規則甚至用不著存在。但是，這不是說，尋求假設（甚至為不存在的一種傳統）不可能是使思想上緊緊掌握的一種傳統變弱并為一種新的傳統打基礎的一種有效方法。

隨著這些非常程序單一地或集合地展開，另外一件事情也可能發生。由于把科學上的注意力集中在一個狹窄的困難地區上，和準備使科學上有才智的人去認識實驗上的反常現象是什么，危機常常會產生出新的發明。

非常研究還必須有其他表示和效應，但是在這種地區，我們很少發現那種需要問的問題。然而，也許在這一點上再也不需要了。前面的評述應當足以表明，危機如何同時打破了舊框框，并為規范的根本轉移提供了必須的日漸增長資料。有時新規范的形式在非常研究給予反常現象的結構中是有預兆的。

相反，新的規范，或者以后環節容許的充分暗示，有時是在午夜，在深深地處于危機中的一個人的思想里突然出現的。那最后階段的性質是什么？一個人是怎樣發明（或者發現他已經發明了）一種新方法的？它給予那時聚集起來的全部資料以秩序，這一切在這里仍然是不可思議的，也許永遠是這樣。

向新的規范過渡是科學革命，這是我們長期準備直接探討的一個問題。然而，首先要注意一個最后的和顯然難以捉摸的方面，在這方面，最后三章的材料已經準備了這條道路。直到第VI節，首先引進了反常現象這個概念，“革命”和“非常科學”這種術語可以看成等效的。更重要的是兩個術語沒有一個比“非正常的科學”有更多的含意，這種迂回性至少會使少數讀者困擾。事實上不需要這樣做。我們將要發現，類似的迂回性是科學理論的特征。然而，不論是否麻煩，迂回性不再是不受限制的了。這一節和前兩節已經在常規科學活動中引出了崩潰的許多準則，這種準則根本不依賴于崩潰是不是繼革命之后發生的。科學家們面臨反常現象或危機時，對現有的規范采取不同的態度，而且他們的研究的性質也相應地改變了。產生競爭的連接方式，愿意嘗試任何事情，表示明確的不滿，求助于哲學和對基本原則開展爭論，這一切都是從正常研究過渡到非常研究的征兆。常規科學的觀念就依賴于它們的存在，而不是依賴于革命。

IX 科學革命的性質和必然性

什么是科學革命，它們在科學發展中的作用是什么？對這些問題的許多回答在前幾節里已經預先處理了。前面的討論已經特別提出，科學革命在這里被當作是那些非積累的發展事件，在其中一套較陳舊的規范全部或局部被一套新的不相容的規范所代替。可是，還有許多話要說，而且它的主要部分可以由進一步詢問一個問題提出。為什么規范的變化應當稱為革命？在政治發展和科學發展之間的巨大的和本質上的差別面前，什么對應能證明兩者中發現革命的隱喻是正確的？

科學革命也是由于愈來愈感到，盡管也常常限于科學界的一個狹小的部分，現有的規范在探索自然界的一個方面已不起作用而開始的，對這個方面規范本身以前是起帶頭作用的。

這篇論文的剩余部分目的在于說明，規范變化的歷史研究暴露了科學進展中的極為類似的特征。在競爭著的規范之間就象在競爭著的政治制度之間作出選擇一樣，原來只要在社會生活的不相容的方式之間作出選擇。因為，這種選擇的特征并不是而且也不能是僅僅由常規科學所特有的評價程序來決定，這些特征部分地依賴于一種特殊的規范，而那種規范是處在爭論中的。當規范進入關于規范選擇的爭論時，它們的作用必然是循環的。每一個集團都用它自己的規范去為保衛那種規范辯護。

當然，循環的結果不會使論據錯誤或無效。不過以一種規范為前提的人在為這種規范辯護時，對那些采納新自然觀的人們會喜歡什么科學實踐還是能提供一個清楚的說明的。那種說明可以是很有說服力的，常常也是令人不能不相信的。然而，不論它有多大力量，循環論據這種情況只是有說服力。它不能從邏輯上甚至從幾率上迫使那些拒絕這種說明的人們進入這個集團。兩派對一場關于規范的爭論所具有的前程和價值是不夠廣泛的。在規范選擇中就象在政治革命中一樣，沒有比有關團體的贊成更高的標準了。為了發現科學革命是怎樣產生的，我們就不僅必須考察自然界的和邏輯的沖突，而且必須考察在相當專門的集團中生效的有說服力的辯論技巧，那種集團組成科學家的團體。

為了發現為什么規范選擇這個問題決不能單靠邏輯和實驗明確地解決，我們必須簡短地考察一下把傳統規范的支持者同他們的革命的繼承者分開的各種分歧的性質。可能懷疑他們的存在的是什么？因而，必須首先考慮的是什么？那就是提供關于科學本性的主要資料的例子。同意拋棄規范已經是一種歷史的事實，是否說明人類的輕信和混亂呢？為什么吸收一種新現象或者一種新的科學理論必須要求拒絕一種較陳舊的規范呢？是否有本質的理由呢？

首先要注意，如果有這樣的理由，他們也不是從科學知識的邏輯結構中引伸出來的。原則上，一種新現象出現應當對過去的科學實踐的任何部分都沒有破壞性。由于同樣的原因，一種新理論并不一定同它的先驅沖突。它唯一地應當討論以前不知道的現象，或者，這種新理論只不過是比那些以前已知的更高水平的理論，一種把一整批較低水平的理論連在一起的理論，而沒有從實質上改變任何一種理論。在新舊理論之間還能設想出其他可以和諧共有的關系。他們全部應當由歷史過程來說明，科學已經通過這種歷史過程發展起來了。只要他們是這樣，科學的發展就會是真正的積累。各種新現象只不過揭示自然界的一個方面的秩序，在那里以前什么也沒有看到。在科學的進展中，新知識將代替無知而不是代替另一種不相容的知識。

當然，科學（或者某些其他事業，也許效果較小）應當以那種完全積累的方式發展。許多人相信它是這樣發展的，大多數人似乎仍然設想，積累至少是歷史發展會發揚的一種理想，只要它不那么經常地被人類物質所歪曲。那種信念是有重要理由的。在第X節中我們將發現，科學是積累的這種觀點同一種占優勢的認識論多么緊密的糾纏在一起，那種認識論認為知識是由思維直接放在原始感覺資料上的一種結構。在第XI節中，我們將考察由有效的科學教育方法對同樣的編史工作綱要提供的強有力的支持。不過，盡管那種理想的形象似乎很有理由，也有日益增長的理由懷疑它能不能是科學的一種形象。在前規范時期以后，吸收所有新理論和幾乎所有新現象，事實上都要求破壞以前的規范，以及隨后發生的科學思想的競爭著的各學派之間的沖突。由積累而獲得沒有預料到的新穎事物，對科學發展的規則來說已證明幾乎是不存在的例外。認真對待歷史事實的人，必然懷疑科學并不傾向于我們對它的積累形象所提示的理想。也許它是另外一種事業。

可是，如果反對的事實能把我們推進得那么遠，那末再看一看我們已經涉及的理由，就會暗示，由積累獲得新穎事物不僅事實上很少，而且原則上未必會有。正常研究是積累的，它把它的成就歸功于科學家們有規則地選擇問題的能力，那種問題能用接近于那些已經存在的概念和儀器的技術去解決。（那就是為什么對有用問題的過分關心能如此容易地抑制科學發展，而不顧它們同現有知識和技術的關系。）可是，力求解決由現存知識和技術規定的問題的人，不只是東張西望。他知道，他想得到什么，他設計地的工具，并適當地指導他的思想。沒有預料到的新穎事物，新的發明，只有在他對自然界的預期和他的儀器果然是錯誤的范圍內才能出現。最終的發明的重要性本身常常是同它所預兆的反常現象的范圍和難對付成正比的。于是，在揭示反常現象的規范和后來使反常現象類似規律的規范之間必然有沖突。在第VI節中考察的通過規范的破壞而發明的例子并不使我們只面臨歷史上的偶然事件。在這些例子中發明必然是引起的，也沒有其他有效的方法。這些反對意見的要點如下：相對論力學不能證明牛頓力學是錯誤的，因為牛頓力學仍然被大多數工程師極為成功地運用著并且被許多物理學家有選擇地應用著。而且，運用這種舊理論的適當理由已經代替它的理論本身在其他應用中證明。愛因斯坦的理論能用來證明，來自牛頓方程的預言，同我們滿足于少數限制性條件中應用的測量工具一樣好。

但是，要用這種方法來拯救各種理論，它們的應用范圍必然受到那些現象和觀察的精確性的限制，手頭的實驗證據已經討論了這個問題。②只要再前進一步（一旦邁出了第一步，就很難避免這一步），這樣一種限制就會禁止科學要求“科學地”談論任何不是已經觀察到的現象。這種限制即使在它的現代形式中也禁止科學家在自己的研究中依靠一種理論，再當研究進入一個領域，或者追求某種程度的精確時，過去的實踐和理論都沒有為這種研究提供先例。這種禁令在邏輯上是不能排除的。但是，接受這些禁令的結果便會是研究的終結，通過這種研究，科學可以進一步發展。

不信奉某一種范圍就不可能有常規科學。而且那種信奉必須延伸到沒有先例的領域和精確程度。如果它不延伸，這規范就不能提供還沒有解決的謎。而且，不只是常規科學依賴于信奉一種規范。如果現有的理論只是使科學家受現有的應用約束，那就不可能有意外事件、反常現象或危機。但是，這些只不過是指出通向非常科學之路的路標。如果對一種理論的合法應用范圍照字義采納實證主義者的限制，告訴科學界什么問題可以導致根本改變的機理必須停止起作用。當這種情況發生時，科學界不可避免地會回到某種很象它的前規范狀態，在這種條件下，所有成員都講究科學，但是在這種條件下，他們的總產品簡直不象科學。是否真有人對重大科學進展的代價是贊成冒風險犯錯誤呢？

更重要的是，在實證主義者的論據中展現了邏輯上的空隙，這種空隙會立刻把我們重新引向革命變革的本質。牛頓力學真能從相對論力學推導出來嗎？這樣一種推導看來象什么？設想有一組陳述，E1，E2，?，En，他們體現相對論的定律。這些陳述包含各種變量和參數，表示空間位置、時間、靜止質量等等。從這些陳述出發，同邏輯裝置和數學一起，可以推導出一整套進一步的陳述，包括某些可以由觀察檢驗的陳述在內。為了證明牛頓力學作為一種特殊情況是適當的，我們必須給從增添附加的陳述，如（v/e）2<<1，以限制參數和變量的范圍。然后，這套擴大了的陳述被巧妙地加以處理，以產生一套新的陳述，N1，N2，??，Nm，這些陳述在形式上同牛頓的運動定律，引力定律等等是相等的。顯然牛頓力學已經從受到少數條件限制的愛因斯坦力學中推導出來了。

然而這種推導至少在這一點上是不合邏輯的。盡管見是相對論力學定律的特殊情況，他們并不是牛頓的定律。或者，除非那些定律在某種程度上重新解釋，他們就不是，而在愛因斯坦的工作以后，這已經不可能了。愛因斯坦學說E1中的變量和參數，代表空間位置、時間、質量等等，在見中仍然出現；而且它們在那里仍然代表愛因斯坦的空間、時間和質量。但是這些愛因斯坦學說的概念的物理參照系同那些牛頓學說的有同樣名稱的概念決不是相等的。（牛頓學說的質量是守恒的；愛因斯坦學說的質量同能量是可以轉化的。只有在相對速度較低時，兩者才能以同樣的方式去測量，而且即使那時他們也一定不能被沒想為相同的。）除非我們改變從中的變量的定義，我們導出的陳述就不是牛頓學說的。如果我們真的改變它們，我們就不能嚴格地說，至少不是現在普遍公認的“導出”的意義上說導出了牛頓定律。當然，我們的論據已經說明了為什么牛頓定律好象在任何時候都是起作用的。它也證明了比如說一個行動中的汽車司機這樣做是正確的，他仿佛生活在牛頓學說的宇宙里。同樣類型的論據常常用來證明向測量員講授地心說天文學是正確的。但是這論據仍然沒有完成它想要做的事。那就是說，它還沒有證明牛頓定律是愛因斯坦定律的一種極限情況。因為在向極限過渡時，不只是這定律的形式改變了。同時我們還必須改變基本的結構單元，這宇宙就是由這些基本結構單元組成的，那些定律是適用于這個宇宙的.改變確立了的和熟悉的概念的意義這種需要對愛因斯坦理論的革命影響來說是主要的。這最終的概念變化仍舊是以前確立的規范的決定性的破壞。我們甚至可以把它看成是科學中革命性的重新定方向的原型。正因為它并不包含引進補充的對象或概念，從牛頓力學過渡到愛因斯坦力學特別清楚地說明了科學革命是概念的變位，科學家就是通過這種概念來觀察這世界的。

這些意見是以證明在另一種哲學觀念中什么可以被認為是當然的。至少對于科學家來說，一個被拋棄的科學理論和它的后繼者之間大多數明顯的差別是真實的。盡管過時的理論始終能被看成是它的最新的后繼者的一種特殊情況，它必須為此目的而被改造。同時這種改造只有在事后認識到有益時才能被接受，它是最新理論的明確的指南。而且，即使那種改造是在解釋比較古老的理論時使用的一種合法工具，應用的結果全是一種受限制的理論，以致它只能重新說明已知的東西。因為它經濟，那種重新說明總是有效的，但是它不足以成為研究的指南。

因此，現在讓我們承認，前后相繼的規范之間的差別是必要的和不可調和的。那末我們能不能更清楚地說明那些差別是什么嗎？我們已經反復地說明了最明顯的類型。相繼的規范告訴我們有關這個宇宙的成員和那些成員的行為的各種不同的事情。那就是說，對于象亞原子粒子的存在，光的物質性和熱或能量的守恒等這樣一些問題，他們意見不同。這些是前后相繼規范之間的實質性差別，而且他們不需要進一步的說明。但是，各種規范不止在實質上不同，因為它們不僅受自然界指導，而且也支持產生它們的科學。它們在任何時代都是被成熟的科學團體接受的各種方法、問題范圍和解的標準的來源。結果是，接受一個新規范常常必須重新定義相應的科學。某些老問題可以移交給另一門科學或者被宣布為完全“不科學的”。其他以前不存在或者無足輕重的問題，有了新規范，可以成為重大科學成就的原型。而且隨著問題的變化，把真正科學的解同僅僅是形而上學的思辨、文字游戲或者數學游戲區別開來的標準常常也在變化。從一次科學革命中出現的常規科學的傳統，同以前已經過時的傳統不僅是不相容的，而且事實上常常是不能相提并論的。

科學界對它的合法問題和標準的概念中這些波特的轉變，對這篇論文的論點只有較小的意義，只要人們能假設，這種轉變的出現，在方法論上總是從某種較低級的類型趨向某種較高級的類型。在那種情況下，它們的效果也會象是積累的。怪不得有些歷史學家已經爭辯說，科學史記錄著人們關于科學本質的概念越來越成熟和精煉。②然而，要獲得科學問題和標準積累發展那種情況，甚至比理論的積累發展那種情況更困難。

由于規范起作用的重點從認識方面轉移到標準方面，前面幾個例子就擴大了我們對規范形成科學生活的各種方法的理解。前面，我們已經大體上考證了規范作為科學理論的一種媒介物的作用。它告訴科學家自然界包括和不包括各種實體以及那些實體的行動方式以此來起那種作用。這些資料提供了一張圖畫，其詳情細節是由成熟的科學研憲闡明的。而且由于隨便地加以研究的自然界是太復雜了和太變化多端了，那圖畫對科學的繼續發展來說就象觀察和實驗一樣重要。規范通過它們包括的理論來證明研究活動是基本的。可是，規范在其他方面對科學來說也是基本的，這才是要害。特別是，我們的大多數最新的例子表明，規范不僅以一張圖畫，而且也用某些對畫圖很重要的方面提供給科學家。在學習一種規范時，科學家獲得的理論、方法和標準是在一起的，通常是一種分解不開的混和物。因而，當規范改變時，決定各種問題和提出的各種解的合法性的準則方面通常是有重要變化的。

這種觀察使我們回到了這一節由之開始的問題，即為什么在競爭著的各種規范之間作出選擇時，經常會提出那些不能由常規科學的準則解決的問題，并為這個問題提供我們的第一個明確表示。兩個科學學派對于問題是什么和解是什么有不同意見是不完備的有重要意義，他們在討論各自的規范的優劣時，不可避免地會互相談論。每一種規范都會表明它或多或少滿足由它自己支配的準則，和缺少幾個由它的反對者支配的那些準則，這經常導致部份循環論證的論據。邏輯聯系的不完備性也還有其他理由，它們一貫地表示規范爭論的性質。例如，由于沒有一種規范曾解決它所定義的全部問題，同時由于沒有兩種規范會聽任全部同樣的問題不解決，規范爭論總是包括這個問題；解決哪一個問題更有意義？象競爭的標準問題一樣，價值問題只有用完全處在常規科學外面的準則才能回答，正是求助于外部準則最明顯地使規范爭論革命化。某些比標準和價值更基本的問題也成了問題。迄今我只證明了規范對于科學是基本的。現在我希望表示一種觀念，即規范對于自然界也是基本的。（第97屏）

X 革命是世界觀的改變

根據現代編史工作的要求審查過去的研究記錄，科學史家也許會驚呼，當規范改變時，這個世界本身也同它們一起改變。科學家們在新規范的指導下采用新工具觀察新領域，甚至更重要的是，科學家們在革命期間用熟悉的工具觀察他們以前已經觀察過的領域時看到了新的不同的東西。這有點象把這個專業團體突然運送到另一個行星上去了，在那里熟悉的對象是以不同的眼光來看待的，并且是由不熟悉的對象連結起來的。當然，那種情況并沒有發生：沒有地理上的移植，實驗室外面日常事務通常也象以前一樣在繼續。盡管如此，規范改變確實使科學家們用不同的方式去看待他們的研究工作約定的世界。就他們只是依靠由他們看到和做到的那個世界而論，我們也許想要說，在一次革命以后，科學家們是對一個不同的世界在作出回答。

象這些轉變，雖然通常比較逐漸，并且幾乎總是不可逆的。卻是科學訓練的普通伴隨物。看一張等高線地圖，學生看到的是紙上的線條，制圖學家看到的是一張地形圖。

只有在許多次這樣的視覺轉換以后，學生才成為科學家世界的一個居民，見科學家之所見，行科學家之所行。可是，學生當時進入的世界并不是一勞永逸的，一方面由環境的本質，另一方面由科學的性質確定的。不如說，它是由環境和訓練學生在追求的常規科學的傳統決定的。因此，在革命的時代，當常規科學的傳統改變時，科學家對他的環境的知覺必須再教育，在某些熟悉的處境中，他必須學習去看到一種新的形態。在他已經這樣做以后，他的研究世界似乎各處都會同他以前棲息的世界不能相提并論。這是另一個理由，為什么由不同規范指導的學派總是有點矛盾。

在第六章中討論過的不規則紙牌游戲問題經歷了完全相同的轉化。直到延長亮牌使人們認識到，宇宙包含不規則的牌為止，他們只看到以前的經驗已經為他們準備好的牌型。然而，一旦經驗已經提供了必要的附加范疇，他們就能在容許完全辨認的第一次足夠長的檢查中看出所有不規則的牌。還有其他各種實驗說明，在實驗中顯示的物質的大小、顏色等等也隨著對象以前的訓練和經驗在變化。②看看這些例子從中提出的豐富實驗文獻就使人們懷疑，有些東西象規范一樣是知覺本身的前提。一個人所看到的不僅依賴于他在看什么，而且也依賴于他以前的視覺概念的經驗已經教會他去看什么。

近年以來，幾本涉及科學史的著作已經發現上面描述的幾種實驗的啟發性很大。特別是N.R.漢生已經用格式塔論證來詳盡闡述我在這里關心的某些科學信念的相同的結果。①其他同事已經反復地注意到，如果誰能假定科學家偶然經驗到象上面描述的那些知覺轉移，科學史就會寫得更好和更有條有理。然而，盡管心理學實驗是有啟發性的，由于這種情況的本質，這些實驗不可能有更大的意義了。這些實驗確實表現了知覺的特征，這可能是科學發展的核心，但是，這些實驗并沒有證明，所有從事研究工作的科學家所運用的小心的和受控制的觀察都分享那些特征。而且，正是這些實驗的本質使那個問題不可能有任何直接的證明。如果歷史的例子是要使這些心理學實驗似乎很適當，我們首先必須注意我們可以和不可以期望歷史提供的各種證據。作格式塔示范表演的對象知道，他的知覺已經轉移，因為當他手里拿著同樣的書或紙張時，他能使它反復地來回移動。他意識到在他的環境里什么也沒有改變，他的注意力越加不是針對圖象（鴨子或兔子），而是針對他正在看著的這張紙上的線條．最后，他甚至可以學會看出那些線條而不著任何一個圖象，然后，他可以說（他早先不可能已經合理地說了的）他真的看出了這些線條，但是交替地把它們看成是一只鴨子和是一只兔子。由于同樣的理由，不規則紙牌實驗的主體知道（或者，更準確些，能被說服），他的知覺必然已經轉移，因為一個外部權威，這個實驗工作者使他確信，不管他看過什么，他總是在看一張黑桃五。在這些場合下，就象在所有類似的心理學實驗里一樣，論證的有效性依賴于它用這種方法是可以分析的。除非有一種外部標準，能說明一種視覺開關，而且不能引出關于交替知覺的可能性的結論。

可是，對于科學觀察，情況恰好相反。科學家除了用他的眼睛和工具看到的以外，沒有什么可以依靠的。如果有更高的依據，只要求助于它，就可以證明他的視覺已經轉變，那么，這種依據本身就會成為他的資料的來源，他的視覺行為就會成為各種問題的來源（就象實驗的主體對于心理學家那樣）。如果科學家能象形態實驗的主體那樣來回轉移，就會引起各種同類型的問題。

我立刻想問一下避免這種古怪的表達方式的可能性，但是，我們首先要問一個外加的例子，這個例子是從伽利略的著作的最著名的部分得來的。從遠古以來許多人都已經看到一個重物體在一根繩子或鏈條上來回擺動直到它最終靜止為止。對于亞里士多德學派的人來說，他相信，一個重物體是靠它自已的本性，從較高的位置運動到較低的位置上的一種自然靜止狀態。這個擺動的物體只不過降落有困難。它受到這根鏈條的約束，只有在一段曲折的運動和一段相當長的時間以后，才能在它的低點上達到靜止。另一方面，伽利略觀察這個擺動的物體時，卻看到了一個擺，這個物體，幾乎是連續不斷地重復同樣的運動，一次又一次以至于無窮。伽利略在看到這個重要事物的同時，也考察了擺的其他各種性質，圍繞著它們建立了他的新力學的許多最著名的和有獨到見解的部分。例如，伽利略從擺的性質為重量和降落速度的獨立性，以及為斜面上向下運動的垂直高度和終點速度之間的關系，導出了他的唯一充分而又完備的論據。①所有這些自然現象，他都是以不同于他們以前已經看到的方式去看待的。

可是，我們真的需要把區分伽利略和亞里士多德，或者把區分拉瓦錫和普里斯特利的描述為洞察力的轉變嗎？當這些人在觀察同類對象時真的看到不同的東西嗎？有沒有任何合理的觀念使我們能說，他們是在不同的世界里從事他們的研究呢？這些問題不能再推遲了，因為顯然有另一種普通得多的方法去描述上面略述過的所有歷史上的例子。許多讀者一定會想要說，有規范的改變僅僅是科學家對觀察的解釋，它本身是由環境和感覺裝置一勞永逸地確定的。按照這種觀點，普里斯特利和拉瓦錫兩人都看到了氧，但是他們對他們的觀察有不同的解釋；亞里士多德和伽利略兩人都看到了擺，但是他們對他們兩人已經看到的東西的解釋不同。

讓我們立刻說明，當科學家們改變他們關于基本物質的見解時所發生的這種最普通的觀點既不是完全不適當的，也不僅是一種錯誤。

這些引起危機的問題還沒有為傳統的認識論規范產生一個可行的代替方案，但是，這些問題確實開始使人想起那種規范所會有的某些特征。例如，我尖銳地意識到，說什么當亞里士多德和伽利略著擺動的石塊時，前者看到了受約束的降落，而后者看到了一個擺所造成的困難。這一章開頭幾句話甚至以更基本的形式提出了同樣的困難：雖然這個世界并沒有隨著規范的改變而改變，此后科學家卻在一個不同的世界里工作。不過，我確信，我們至少必須學會弄懂類似這些陳述的意思。在一次科學革命期間所發生的事情是不可以完全歸結為重新解釋個別的和不變的資料的。首先，這種資料并不是明確不變的。一個擺并不是一塊降落的石塊，氧也不是排除了燃素的空氣。因此，正如我們不久就會看到的，科學家們從形形色色的對象中收集的這種資料本身是不同的。更重要的是，不論是個人還是團體造成的從受約束的降落到擺，或者從排除了燃素的空氣到氧的轉化過程，并不是一個類似解釋的過程。在沒有確定的資料可供科學家作解釋的情況下，怎么能這樣做呢？倒不如說科學家是一個解釋者，他接受一種新規范就象一個戴上了反向的透鏡的人。象以前一樣，面對同樣的星座，并且知道他在這樣做，可是，他發現有許多細節徹頭徹尾地改變了。

這些話都不是想要指出科學家們并不對觀察和資料作獨特的解釋。但是這些解釋都以一個規范為先決條件。它們是常規科學的組成部分，正如我們已經看到的，這種事業的目的在于精煉、擴大和連接已經存在的規范。科學家在每一個例子中依靠一個已被接受的規范，知道一種資料是什么，應當用什么工具來重新得到它，是什么概念適合于解釋它。規范已給定，對研究它的事業來說，對資料的解釋就是核心。

但是，那種解釋事業只能連接一個規范，而不是改正它，這是這一節在結尾前的包袱。各種規范根本不是常規科學所能改正的。相反，正如我們已經看到的，常規科學最終只能導致對反常現象的認識和危機。而且這些常規科學不是靠審議和解釋，而是靠形態轉換之類比較突然和沒有結構的事件結束的。而且科學家們常常談到“從眼睛里掉下來的障眼物”或“充滿著”以前難解的難題的“閃電”，使它的組成部分以新的方式被看到，并第一次允許有它的解。在其他各種場合，這種適當的說明來自睡眠。①“解釋”這個詞的通常意義都不適用于這些直覺的閃光，新規范就是通過它們產生的。雖然這樣的直覺依賴于由老規范得到的經驗，反常的和合適的兩種都有，它們卻不是象一種解釋那樣，同經驗的特殊項目合乎邏輯地或一件一件地聯系在一起。相反，它們集中了大部分經驗，并使它們轉化為一堆頗為不同的經驗，此后會同新規范而不是老規范一件一件地聯系在一起。

當然，我們需要如此關心“直接經驗”即感性特征，是不清楚的，一種規范是如此精彩，它們幾乎總是根據檢驗才放棄它們的規律性。那些特征必須隨著科學家們對各種規范所承擔的義務而明顯地改變，但是，當我們談到原始資料或者粗糙的經驗時，它們還遠不是我們心目中已經有的東西，科學研究被認為是從這些經驗出發的。也許直接經驗應當象流體那樣擱在一邊，而且我們應當用討論來代替科學家們在他的實驗室里完成的操作和測量。也許這種分析應當從直接給予的東西進一步向前推進。例如，這種分析應當用某中性的觀察語言來處理，也許一個人想要同視網膜的印象一致起來，作為引起科學家們所看到的東西的媒介。只有用這些方法中的某一種，我們才能希望恢復一個領域，在這個領域里，經驗重新是一勞永逸地穩定的，在這個領域里，擺和降落的石頭不是不同的感覺，而是觀察一塊擺動的石頭所提供的明確的資料的不同解釋。

但是，感性經驗是固定的和中性的嗎？理論只不過是對給定資料的人為解釋嗎？三個世紀以來經常指引西方哲學的認識論觀點是一種直接而明確的，是的！在沒有已經提出的可供選擇的方案時，我發現它不可能完全消滅那種觀點。然而，它不再有效地起作用了，而且現在在我看來，通過引進中性的觀察語言使它這樣做的企圖是沒有希望的。

一個科學家在實驗室里進行的操作和測量并不是經驗“給定的”，而是“艱難地收集到的”。它們并不是科學家看到的東西，至少在他的研究工作很好地進展和他的注意力集中以前不是。不如說，它們是更基本的感性內容的具體標志，而且它們本身就是為仔細研究正常研究工作選擇的，只是因為它們答應有機會富有成效地精心制作一種已被接受的規范。它們在某種程度上是從直接經驗引伸出來的，比直接經驗清楚得多，而操作和測量則是規范決定的。科學并不處理一切可能的實驗操作。在擺上完成的測量是不適用于受約束的降落的場合的。適用于解釋氧的性質的作用同那些在研究去燃素空氣的特征時所需要的作用也不相同。

至于純粹的觀察語言，也許有人會設計出來。但是，在笛卡兒以后三個世紀，我們對這樣一種可能發生的事情的希望仍然完全依賴于一種感覺和思維的理論。現代心理學實驗在迅速地增加各種理論幾乎不能處理的現象。鴨子-兔子表明，視網膜印象相同的兩個人能看到不同的事物；倒裝透鏡表明，視網膜印象不同的兩個人能看到相同的事物。心理學對相同的效應提供了大量其他證據，由此而生的懷疑已經很快就被企圖顯示一種真正的觀察語言的歷史加強了。現在要達到那種目標的企圖還沒有接近于一種可以普遍應用的純感覺的語言。那些最近出現的企圖都具有一種特征，他們有力地加強這本書的幾個主要論點。從一開始，他們就預先假定一種規范，或者取自一種流行的科學理論，或者取自日常談話的某些部分，然后，他們試圖從中消除一切不合邏輯的和非感知的術語。在少數談話范圍內，這種努力已經推進得很遠，而且有了有趣的結果。毫無問題這種努力是值得追溯的。但是，它們的結果是一種語言，就象在科學中應用過的那些語言一樣，包含著許多關于自然界的預期，違反這些預期的時刻就不起作用了。

在這些情況下，我們至少可以懷疑，當科學家們把氧和擺（也許原子和電子也是一樣）當作他們的直接經驗的基本組成部分來處理時，他們在原理上以及在實踐上都是正確的。民族、文化以及行業等等都是規范包含的經驗的結果，此外，行星和擺，電容器和礦石化合物以及其他類似的物體，都已經在科學界占有一席地位。同這些感覺的對象相比較，米尺的讀數和視網膜的印象兩者都是精心制作的構成物，只有當科學為了他的研究的特殊目的而安排這個或那個這樣做時，經驗已經直接進入這些構成物。（第112屏）

只要我們回想起科學家和工匠都不是一件一件地學會去看這個世界的，這一切就會更加合理。除非全部概念上的和操作上的范疇都是預先準備了的。例如，發現一種增補的超鈾元素，或者看到一座新房屋，科學家和工匠兩者都得從不斷變動的經驗中清理整個領域。兒童把“媽媽”這個字從全體人類轉給所有女性，然后轉移給他的母親，恰恰不知道“媽媽”的含義是什么或者他的媽媽是誰。同時他認識到在男性和女性之間有某些差別以及所有女性中只有一個人會對他采取的方法。他的反應，期望和信念，確實，他的理解了的世界，也相應地改變了。根據同樣的理由，哥白尼學派否定了太陽的傳統名稱“行星”，并沒有認識到“行星”意味著什么，或者太陽是什么。相反，他們是在改變“行星”的意義，以便使它能繼續對全部大體而不只是太陽作出有用的區別，他們是用不同于他們以前已經看到的方法去看這個世界的。對于早先我們提出的例子都可以提出同樣的論點。看到氧而不是排除了燃素的空氣，看到電容器而不是萊頓瓶，或者看到擺而不是受約束的降落，僅僅是科學家對大量有關化學、電學和力學的理解力的一種整體轉移中的一個組成部分。同時規范決定著巨大的經驗領域。

可是，只有在經驗已經這樣被確定以后，才能開始尋求一個操作定義或者一種純粹的觀察語言。科學家或哲學家在看到一個擺時，必須已經能認識到這個擺是什么，并問是什么尺寸或視網膜印象組成這個擺。如果他看到的是受約束的降落，甚至就不可能提出他的問題了。而如果他看到的是一個擺，但是他是用看一個意義或者一臺擺動的天平同樣的方法去看這個擺的，他的問題就不可能得到回答。至少它不會是同樣的問題。因此，雖然他們始終是合理的而且有時是非常富有成效的，關于視網膜印象或者關于特定的實驗室操作的結果的各種問題都以某種方式從感覺上和概念上把一個世界區分開來為先決條件。在某種意義上這樣一些問題是常規科學的組成部分，因為他們取決于一種規范的存在，而且作為規范改變的一種結果，他們得到的是不同的回答。

為了結束這一章，今后讓我們忽略視網膜印象，而重新把注意力局限于實驗操作，它為科學家提供他所已經看到的盡管零碎卻很具體的標志。這樣一些實驗操作隨規范改變的方式我們已經反復地觀察過了。在一次科學革命以后，許多陳舊的量度和操作成為不適當的而代之以其他。一個人并不把用于氧的全部同樣的試驗用于排除了燃素的氣體。但是這種改變決不是全體的。因此，不論他會看到什么，在一次革命以后，科學家還是在看這個相同的世界。而且，雖然以前他曾以不同的方式用過他們，他的許多語言和他的大多數實驗室儀器同以前仍然是同樣的。結果，革命后的科學總是包括許多相同的操作，用同樣的儀器完成，并用同樣的術語描述，就象他的革命前的先驅一樣。只要這些持久的操作完全改變了，這種改變必須在它們同規范的關系中或者在它們的具體結果中展現。現在我提出，用引進最后一個新例子的辦法使這兩種改變都會出現。我們在考察道爾頓和他的同時代人的工作時將發現，同一種操作，當它通過一個不同的規范同自然界相聯系時，就能成為自然界的規律性的完全不同方面的標志。還有我們有時將看到老操作的新作用會產生不同的具體結果。

這就是為什么常規科學之謎是如此引起爭論的問題，以及為什么沒有一種規范所進行的量度，幾乎根本不能導致任何結論。因此，化學家們不能憑證據簡單地接受道爾頓的理論，因為許多證據仍然是否定的。相反，甚至在接受了這種理論以后，他們仍然必須在自然界中開辟道路，結果這個過程見乎花費了一個世紀。當他完成時，著名化合物的百分比組成是不同的。資料本身已經改變了。那就是最后的意義，我們想要說，在一次革命以后，科學家是在一個不同的世界里工作。

XI 革命是無形的

我們還必須問，科學革命怎樣結束。可是在這樣做以前，自然界似乎要求作最后的嘗試以加強關于它們存在的信念。

我提出為什么革命已被證明幾乎是看不見的，是有十分充分的理由的。科學家和醫匠兩者都從權威的來源獲得了他們對創造性科學活動的許多印象，部分出于重要的功能方面的理由，故意隱蔽科學革命的存在和意義。只有當那個權威的本質已被認識和分析時，人們才能希望做出充分有效的歷史事例。而且，這一點盡管要在我的最后一章里才能充分展開，現在所需要的分析將開始簡要地說明科學工作的一個方面，并把它同其他創造性的事業，也許除神學以外，最清楚地區別開來。

至于權威的來源，我心目中主要有科學教科書以及模仿它們的普及讀物和哲學著作。所有這三類書籍有一件事是共同的，直到最近，除了通過研究工作的實踐以外，關于科學的情報還沒有其他重要來源可以得到。他們致力于一批已經表達得很清楚有力的問題，資料和理論，大多數常常是一套特殊的規范，在他們寫作時就把這套規范交給科學團體。教科書本身的目的是要傳達現代科學語言的詞匯和句法。普及讀物企圖用比較接近日常生活的語言來描述同樣的應用。而科學的哲學，特別是在說英語的世界里，則分析科學知識的同樣完備的主體的邏輯結構。盡管更充分的處理必然會涉及這三類之間的真正區別，但在這里我們最關心的卻是它們的相似點。三者全都記錄著過去的革命的穩定的結果，并因此表現當前的常現科學傳統的基礎。為了實現它們的作用，他們并不需要提供關于那些基礎首先被這個行業承認然后被信奉的道路的可靠情報。至少，就教科書來說，甚至有很好的理由表明，為什么在這些問題上，他們應當故意使人誤解。

我們在第二章中指出了，對教科書或者它們的相當讀物的增長著的信賴，是任何科學領域中出現第一個規范的不變的伴隨物。這本書的最后一章將證明，一門成熟的科學靠這樣一些教科書處于支配地位會從其他領域有效地分化出它的發展形態。目前讓我們簡單地認為在其他領域中沒有先例的范圍內，外行和醫生兩者的科學知識都是以教科書和源自教科書的其他少數文獻為基礎的。可是，教科書是使常規科學永久存在的教育工具，每當常現科學的語言，問題結構或標準改變時，必須全部或部分重寫。總之，它們在每一次科學革命以后必須重寫，而且，一旦重寫，它們就不可避免地不僅要掩飾革命的作用，而且要隱瞞產生它們的這一次革命的存在本身。除非他在他自己的一生中親自經驗過一次革命，教科書的讀者，不論是科學家還是外行的歷史感覺只能擴展到這個領域中最近的革命的結果。

因而，教科書開始時除去科學家對學科更為意識，然后開始為他們已經清除的東西提供代替物。科學教科書的特點是只含有一點兒歷史，或者是在序言里，或者更常見的是在早期的偉大英雄的零散的參考書里。學生和專業人員從這樣一些參考書中感到象一種長期存在的傳統的參加者。然而，科學家們從教科書得到的傳統中感到他們所參與的傳統事實上從來沒有存在過。科學教科書（以及許多比較陳舊的科學史）只涉及過去的科學家的部分工作，這些工作可以很容易地被看成是對說明和解決教科書的規范問題的貢獻，理由既是明顯的也是很起作用的。部分由于選擇，部分由于歪曲，早期的科學家們盲目地聲稱是對同一組確定的問題發生作用，并符合于同一組準則，而且似乎已經使科學理論和方法中的最新革命成為科學的。毫不奇怪，在每一次科學革命以后，教科書和它們提出的歷史傳統必需重寫。而且也用不到奇怪，隨著教科書被重寫，科學又一次被歸結為似乎主要是積累起來的。

當然，科學家們并不是傾向于把他們的學科的過去理解為直線式地向它現存的占優勢地位發展的唯一團體。回過頭來寫歷史的誘惑既是普遍存在的，也是持續不斷的。但是，科學家們更受重寫歷史這種誘惑的影響，部分是因為，科學研究的結果表明，并不明顯地依賴于探究歷史的來龍去脈，部分是因為，除了在危機和革命時期以外，科學家現在的立場似乎是如此地牢固。不論是科學的現在還是過去，歷史細節愈多，或者對歷史細節所負的責任越大，只能把人為的成分給予人類的癖性，錯誤和混亂。為什么要推崇科學的最好的和最持久的努力已經使科學有可能拋棄的東西呢？藐視歷史事實在科學界的意識形態中是根深蒂固的，而且可能還在起作用。這同一個行業卻給其他各種事實上的細節以最高的價值。懷德海寫道：“對忘掉它的締造者猶豫不決的科學已不再為人所知了。”這句話抓住了科學團體的非歷史精神。然而，他并不是完全正確的，對科學來說，象其他事業一樣，確實需要他們的英雄，而且確實銘記著他們的名字。幸而科學家們不再忘記這些英雄，而是已經能忘記或者修正了他們的工作。

結果是一種持久的傾向，使科學史看起來是直線式的或者積累起來的，這種傾向甚至影響到科學家們在回顧他們自己的研究工作。

前面的例子，每一個都在一次革命前后表現出重建歷史的開端，這種歷史一般都由革命后的科學教科書完成的。但是，在完成時都包含了比上述更多得多的對歷史的曲解。那些曲解使革命看不見了，安排教種書中仍然可以看得見的材料暗含著一個過程，只要它存在，就會否定革命的作用。因為他們的目的在于使學生很快地了解現代科學團體認為它所知道的東西，教科書把現代常規科學的各種實驗、概念、定律和理論盡可能處理成分離的和幾乎是連續的。作為教育，這種描述技巧是無可指責的。但是，當它同一般科學著作的非歷史的氣氛以及同上面討論的有時是故意的曲解相結合時。就不可抗拒地多半會產生一種強烈的印象：通過一系列個人的發現和發明，科學達到了它現在的狀態，當集中在一起時，就構成現代技術知識的主體。教科書的描述包含著，從科學事業開始時起，科學家們就已經為今天的規范中包含的特殊目的奮斗了。科學家們在一個可以同給建筑物上加磚塊相比較的過程中，一個一個地，給現代科學教科書中提供的知識主體上加上另一個事實、概念、定律或理論。

但是，這不是科學發展的道路。現代常規船的許多難題，直到最近的科學革命為止還不存在。它們很少能追溯到科學史的開端，他們現在就是在這個范圍內發生的。前幾代用他們自己的儀器和他們自己解決問題的準則研究他們自己的問題。也不只是那些問題已經改變了。倒不如說教科書中適合于自然界的規范的整個事實和理論的網絡已經變了。例如，化李組成的及培不變僅僅是一個化學家們能用實驗在任何一個世界里都能發現的經驗事實嗎？化學家們就是在這個世界范圍內做實驗的。或者倒不如說它是事實和理論聯系起來的新結構中的一種不容置疑的因素。道爾頓適應過整個早期化學經驗，在這個過程中改變著那種經驗。或者由于同樣的理由，不變的力所產生的不變的加速度僅僅是力學的學生們總歸找得到的事實嗎？或者倒不如說這是要回答最初僅僅在牛頓力學的范圍以內引起的一個問題，那種理論能根據提出這個問題以前有效的知識主體來回答。

這些問題在這里是問教科書描述的一件一件地發現的事實表現為什么。但是，很明顯他們也含有教科書所提出的是理論的意思。當然，那些理論確實“適合于這些事實”，但是由于把以前可以接受的資料轉化為對在先的規范根本不存在的事實。而這就意味著那些理論也不是一件一件地發展成為適應于始終在那兒的事實的。不如說，他們從革命地重新闡述以前的科學傳統開始同他們適應的事實一起出現，在這種傳統范圍以內，科學家們和自然界之間的以知識為媒介的關系并不是完全相同的。

最后一個例子可以澄清教科書描述對我們的科學發展的印象的沖擊。每一本初等化學教科書都必須討論化學元素概念。當引進這個概念時，幾乎總是認為它的起源于十七世紀的化學家羅柏特·波義耳，和他的《懷疑的化學家》，注意的讀者會發現“元素”的定義十分接近于今天所用的定義。提到波義耳的貢獻，幫助初學者認識到，化學并不是從橫胺藥物開始的；另外，它告訴初學者，科學家的傳統任務之一就是要發明這種概念。作為教育寶庫的一部分，它使一個人成為一個科學家，這種歸因是很成功的。然而，它又一次表明，歷史上錯誤的方式，給學生和外行兩者對科學事業的本質以錯誤的印象。

按照波義耳，他是完全正確的，他對一個元素的“定義”不過是傳統的化學概念的抽象；波義耳提出這個定義只是為了證明，根本不存在化學元素這樣的東西，作為歷史，教科書對波義耳的貢獻的說法是完全錯誤的。①當然，那種錯誤雖然同其他任何對資料的歪曲一樣是無足輕重的。可是，當這種錯誤首先混合起來，然后進入教科書的技術結構，并促成了對科學的印象，就不是無足輕重的了。象“時間”、天能量”、“力”或者“粒子”、元素的概念等都是教科書的組成成分，往往根本不是“發明”或“發現”的。尤其是波義耳的定義，至少能追溯到亞里士多德，往前通過拉瓦錫，進入現代教科書。然而，那不是說，科學自古以來已經具有現代的元素概念。象波義耳那種詞句上的定義，就它們本身考慮時，科學內容很少。它們并不是對意義（如是有這樣的意義）完全合乎邏輯的詳細說明，而更近似教育上的輔助物。科學概念在一本教科書或者其他有系統的描述范圍內，只有當它們所指的同其他科學概念，同操作程序以及同規范應用相聯系時，才獲得充分的意義。所以說象元素那樣的概念不依賴于上下文幾乎是不能被發現的。它們很少需要發現，因為它們已經在手邊了。波義耳和拉瓦錫兩人都使“元素”的化學意義有了重要改變。但是，他們都沒有提出這個觀念，甚至沒有改變作為它的定義的詞句上的公式。正如我們已經看到的，愛因斯坦為了在他的工作范圍以內給予“空間”和“時間”以新的意義，也不一定要發明，或者明確地重新給它們下定義。

那么波義耳在他的那部分工作中包括這個著名的“定義”在內，其歷史作用是什么呢？他是一次科學革命的領袖，通過改變“元素”同化學操作和化學理論的關系，把這種觀念改變成為完全不同于它以前的一種工具，同時在這過程中改造了化學和化學家的世界。其他革命，包括以拉瓦錫為中心的那一次革命，需要給予這概念以現代的形式和作用。但是，波義耳對這個過程的每一階段以及當現有知識被包括在教科書中時這個過程所發生的事情都提供了典型的例子。教育的形式比科學的其他任何一個方面更多地決定著我們對科學本質的形象以及發明和發現在科學發展中的作用。（第124屏）

XII 革命的解決

我們剛才已經討論過的這種教科書是在科學革命以后產生的。它們是常規科學的新傳統的基礎。我們在提出它們的結構問題時，清楚地遺漏了一個步驟。一種新的候補規范代替它的先驅者這種過程是什么？是不是首先在一個人或者少數幾個人心目中出現的對自然界的任何新解釋，一種發現或者一種理論。他們首先學會以不同的方式看待科學和這個世界，而且由于兩種情況促進了他們造成這種轉化的能力，那可不是科學家中大多數成員所共有的。他們的注意力一定是強有力地集中在引起危機的問題上；此外，他們通常是如此年青的人物，或者對這種經受危機的領域是如此沒有經驗，實踐已經使他們比他們的大多數同時代人更少受由老規范決定的世界觀和各種規則的約束。要使全部同行或者有關的專業小組轉變他們看待科學和世界的方式，他們能怎樣做？他們必須做什么？什么是使這個團體放棄正常研究的一種傳統，支持另一種傳統的原因？

要看到那些問題的迫切性，就請記住，他們是歷史學家為哲學家對確立了的科學理論進行檢驗，證實和證明為錯誤等調查所能提供的唯一的重新構成的東西。在他從事常規科學的范圍內，研究工作者是解難題的，不是檢驗規范的。雖然他可以在尋找特定的難題的解時，試驗許多可供選擇的途徑，拒絕那些不能產生理想結果的途徑，當他這樣做時，他并不檢驗這種規范。他倒反象下棋的，在他面前有從物質上和精神上規定的問題和這個棋盤，在求解中檢驗各種各樣可供選擇的一著棋。這些試驗的企圖，不論是下棋的，還是科學家，只是試驗他們自己，而不是試驗比賽規則。只有這種規范本身被認為是不成問題的，他們才有可能。因此，檢驗規范只有在解一個值得注意的難題總是失敗已經引起危機以后才產生。而且即使那時也只有在這種危機的感覺已經引起了一種可以代替的候補規范時它才產生。在科學中，檢驗的形勢決不在于把個別規范同自然界作比較，就象解難題所做的那樣。相反檢驗是作為兩種對抗的規范為忠于這個科學團體而競爭的一部分產生的。

可是，概率證明的理論在它們的最普通的形式中全都求助于第十章中討論過的一種或另一種純粹的或中性的觀察語言。一種概率理論要求我們把特定的科學理論同所有其他可以想象為適應于同樣收集到的觀察資料相比較。另一種概率理論要求特定的科學理論被想象為需要通過一切可以想到的試驗這種解釋。①顯然，為了估計特定的可能性，相對的或絕對的，這樣一些解釋是必要的，而且很難看出這樣一種解釋怎樣才有可能達到。正如我已經強調過的，如果不可能有科學上或經驗上中性的語言體系或概念體系，那么，提出交替的試驗和理論的解釋就必須從一種或另一種以規范為基礎的傳統著手。因而，限制它將不易接近一切可能的經驗或一切可能的理論。結果，概率理論掩蓋了這種證明情況，就象他們說明這種證明情況一樣。雖然，那種情況，正如他們堅持的，并不依賴于把各種理論和廣泛流傳的證據作比較，在爭論中的各種理論和觀察始終同已經存在的理論和觀察密切有關。證明就象自然選擇；它在一種特定的歷史情況下在實際上可供選擇的對象中間選出最可行的。如果還有其他可供選擇的對象是有效的，或者還有另一種資料，這種選擇是不是已經作出了最好的選擇并不是一個可以有效地提出的問題。在對這個問題尋求回答時沒有可用的工具。

正如前面已經反復地強調了的，沒有一種理論曾解決它在特定時期面臨的一切難題；已經得到的解也不常是完備的。相反，正是現有資料和理論的這種不完備和不完善，在任何時候都適合于解釋許多表示常規科學特點的難題。每一次不適應都是拋棄理論的理由，所有理論總是應當被拋棄。另一方面，如果只有嚴重不適應才證明理論應當被拋棄，那么鮑勃主義者就需要某些“不可能性”或者“證明為錯誤的程度”的標準。他們在提出一個標準時，幾乎肯定會遇到同樣的困難，這些困難時常索繞著各種概率證明理論的擁護者。

認識到關于科學探索的根本邏輯的兩種盛行的和對立的觀點已經試圖把兩種基本上分開的過程壓縮成為一個過程，就能避免前述許多困難。鮑勃的反常經驗對科學是重要的，因為它為現存的一種規范引起競爭者。但是，證明為錯誤，即使確實產生了，卻并沒有發生或者只不過是因為出現了反常現象或錯誤例子。這是以后分開的過程，同樣可以稱為證明，因為它是新規范對舊規范的勝利。而且，在那種證明和證明為錯誤的共同過程中，概率論者對各種理論的比較起著核心的作用。我認為，這樣一種分兩階段的闡述具有很逼真的優點，也可以使我們開始詳細地闡明在證明過程中事實和理論之間的一致（或者不一致）的作用。至少，對于歷史學家來說，證明確立了的事實同理論相一致的意義不大。所有歷史上有意義的理論都同事實一致，只不過或多或少而已。一種理論是否適合于這事實，或行適合得多么好，對于這個問題并沒有確切的回答。但是，這些問題很象是把各種理論集體地或者成對地提出時所能問的問題。問兩種事實上在競爭著的理論中哪一種適應這事實更好是有重要意義的。例如，盡管同已有觀察恰好一致，既不是普里斯特利的理論，也不是拉瓦錫的理論，少數同時代人猶豫了十年才作出結論說，拉瓦錫的理論是兩種理論中適應得更好的一種。

可是，這種闡述使得在各種規范之間作出選擇這個任務顯得更加容易也更加隨便了。如果只有一套科學問題，在一個世界范圍內對這些問題做工作，而已只有一套解這些問題的標準，規范競爭就可以或多或少地按常規用數每一種規范解決了的問題的數目之類的過程來解決。但是，事實上，這些條件從來沒有完全具備。競爭著的規范的支持者至少總是有點矛盾。為了證明自己有理由，雙方都不會同意別人需要的一切非經驗的假設。象普羅斯特利偖索里將關于化學化合物組成的爭論，部分是由于他們決心要討論。雖然每一方都希望別人轉變他了解科學及其問題的方法，但雙方都不會想要檢驗他的問題。各種規范之間的競爭不是那種可以用實驗解決的戰斗。

我們已經了解到為什么競爭著的規范的支持者要使彼此的觀點完全聯系起來的總是失敗的一些理由。這些理由集中起來已描述為革命前后常規科學的傳統是不能比較的，在這里我們只需要扼要地加以重述。首先，競爭著的規范的支持者對于任何候補規范必須解決的問題清單往往會不一致。他們關于科學的標準和定義是不同的。運動理論是否必須說明物質粒子之間的引力的原因，或者它可以只注意到這種力的存在呢？牛頓力學被普遍拋棄是因為不象亞里士多德和笛卡兒的理論，它暗示了后者對這問題的回答。當牛頓的理論已被接受時，一個問題因此就從科學中排除了。可是，那個問題是廣義相對論可以驕傲地聲稱已經解決了的一個問題。

可是，還包含了比標準不可比較更多的東西。因為，新規范是從舊規范產生的，他們通常混合著傳統規范以前用過的許多概念上和操作上的語匯和注解。但是，他們很少以完全是以傳統的方式用這些借來的因素。在新規范的范圍以內，老的術語、概念和實驗同其他東西開始了新的關系。雖然術語并不完全正確，不可避免的結果是我們必須稱之為兩個競爭著的學派之間的誤解。外行嘲笑愛因斯坦的廣義相對論，因為空間不可能是“彎曲的”，它不是那種東西，這不只是不適當或錯誤。數學家們、物理學家們和哲學家們試圖提出愛因斯坦理論的歐幾里德說法也不適當也是錯誤的。①以前所說的空間必須是平直的，均勻的，各向同性的，而且不受物質存在的影響。如果不曾這樣，牛頓的物理學就不會起過作用。要完成向愛因斯坦的宇宙過渡，整個概念網必須轉變并重新落實到整個自然界。概念網的要素是空間、時間、物質和力等等。只有一起經歷或者不能經歷那種轉變的人們，才有可能發現，他們恰好在什么問題上是一致的或者不一致的。越過分界線的交通不可避免地是局部的。

這些例子指出了競爭著的規范不可比較的第三個最基本的方面。在某種意義上說，我不能進一步闡述了，競爭著的規范的支持者通常是在不同的世界里從事他們的事業的。一方面有慢慢地降落的受約束的物體，其他方面一次又一次重復地運動的擺。在一方面看來，溶液是化合物，在其他方面看來，是混合物。一方是嵌在平直空間模型里的東西，他方是嵌在彎曲空間模型里的東西。兩組科學家在不同的世界里實踐著，當他們從相同的問題出發按相同的方向看時看到的是不同的東西。而且，那不是說他們能看到他們喜歡的任何東西。兩者都在看這個世界，而且他們所看的東西并沒有改變。但是，在某些領域里，他們看到了不同的東西，而且他們是在不同的相互關系中去看這些東西的。那就是為什么一條定律對一組科學家甚至不能說明，而對另一組科學家有時好象直觀那樣顯而易見。同樣，這就是為什么在他們能希望充分地傳播以前，這一組成其他組科學家必須經驗到我們已經稱之為規范轉移的慣例。正因為它是一種不可比較的東西之間的轉化，競爭著的規范之間的轉化，由于邏輯的和中性的經驗逼迫，不可能一次完成一個步驟。象形態轉變那樣，它必須立刻產生（盡管不必要在一個瞬間）或者根本不產生。

那么，科學家們怎樣導致完成這種變換呢？部分回答是，他們常常不能完成這種變換。哥白尼主義在哥白尼死后幾乎一個世紀只作出了少數轉換。牛頓的工作在《原理》出版以后的半個世紀里，特別是在大陸上，并沒有被普遍接受。①普里斯特利從來沒有接受過氧的理論，開爾文勛爵也沒有接受電磁理論，等等。科學家本身往往已經注意到轉變的困難。達爾文在他的《物種起源》的末尾在特別富有洞察力的一段中寫道：“雖然我完全相信在這一卷中提出的觀點的真理性??，我決沒有期望使有經驗的博物學家們信服，他們的心目中備有許多事實，多年以來，這一切都是從直接與我對立的觀點去觀察的。??但是，我滿懷信心地展望著未來，對于年青的正在上升的博學家們來說，他們將有可能毫無偏見地看到這個問題的兩個方面。”②而馬克思·普朗克在他的《科學自傳》中檢查他自己的生涯時，悲傷地表示：“一種新的科學真理并不是靠使他的反對者信服，并且使他們同情而勝利的，不如說是因為他的反對者終于死了，而在成長的新的一代是熟悉它的。”（第130屏）

這些事實和其他類似的事實是眾所周知的，不需要進一步強調了。但是，他們確實需要重新評價。在過去，他們曾經經常指出，科學家也是人，即使面臨嚴格的考驗，也不能總是承認他們的錯誤。我寧愿爭辯說，在這些問題上意見不一致的既不是證明，也不是錯誤。從忠于一種規范轉到忠于另一種規范是一種不能強迫的轉變經歷。特別是來自那些人的終生抗拒，并不違背科學的標準，而是科學研究本身的本質的一種標志。他們的多產經歷已經使他們信守常現科學的一種比較古老的傳統。抗拒的根源在于確信老規范最終將解決它的～切問題，自然界可以擠進這規范提供的盒子。在革命時期，那種信念不可避免地顯得很頑固，很愚蠢，正如它有時確實變成的那樣。但是，它也是更重要的東西。同樣的信念使常規科學或者解難題的科學成為可能。而且科學家們的專業團體只有通過常規科學，首先成功地利用老規范的可能的范圍和正確性，然后把困難孤立起來，通過研究這種困難，就可以出現一種新規范。

可是，說那種抗拒是不可避免的和合法的，規范改變不可能由證明來判斷的，并不是說沒有適當的論據，或者不能勸科學家們改變他們的思想。盡管有時需要一代人來引起這種改變，科學團體還是再三轉向新規范。而且，這些轉變并不輕視科學家們是人這個事實，而正因為他們是人才產生的。雖然有些科學家，特別是那些比較老的和有經驗的科學家會含糊地拒絕，他們中間大多數可以通過這種或那種道路達到。每次只有幾個會轉變，直到最后一個堅持不讓步的人死了，整個行業就會重新在一個單一的但現在已是一個不同的規范下做實驗了。因此，我們必須問轉變是怎樣引起的和怎樣被拒絕的。

對這個問題，我們可以期望怎樣一種回答呢？正因為問的是說服的技巧，或者是在不可能有證明的情況下的論據和反論據，我們的回答是一個新問題，要求一種以前沒有做過的研究。我們必須安排一個很局部的和印象主義的調查。此外，我們已經說過的和那種調查的結果相結合表明，當問的是說服而不是證明時，科學論據的本質問題就沒有單一的或始終如一的回答。個別科學家由于各種理由而信奉一種新規范，而通常只是由于幾種理由，有些理由完全是在顯而易見的科學領域以外的，例如，太陽崇拜幫助刻卜勒成為一個哥白尼主義者。①其他人必須取決于自傳和人物的特性。甚至發明家的國籍或者以前的榮譽以及他的導師有時也能起重要作用。②因此，最后我們必須學會以不同的方式來問這個問題。于是，我們關心的不是事實上使這個或那個個人轉變的論據，而不如說是使這種團體轉變的論據，它們或早或遲總會重新形成一個單一的集體。可是，我們把這個問題推遲到最后一章。同時考查某些在改變規范的斗爭中已被證明特別有效的論據。由于新規范的支持者提出的唯一最流行的要求，也許是他們能解決使老規范導致危機的各種問題。當這種要求能合法地提出時，往往可能是最有效的一個。在提出這種規范的領域中已經知道有困難。人們已經反復地探討過那種困難，并且企圖排除它，而一再被證明是徒勞的。那些能特別鮮明地區別兩種規范的“決定性實驗”，甚至在新規范發現以前就已經被認識和證明了。因此，哥白尼聲稱，他已經解決了日歷年的長度這個長期令人煩惱的問題。牛頓聲稱他已經使大地的力學和天上的力學一致起來了，拉瓦錫聲稱，他已經解決了氣體識別和重量比例的問題，而愛因斯坦則聲稱，他已經使電動力學和一種修正了的運動科學一致起來了。

如果新規范在表現量的精確性方面比它的老的競爭者好得多，這種要求就特別有希望成功，刻卜勒的魯道爾芬表比所有根據托勒密理論計算出來的那些表在定量上的優越性是天文學家們轉向哥白尼主義的主要因素。牛頓在預言定量的天文觀測上的成功，也許是他的理論戰勝更合理但一律是定性的競爭者的一個最重要的理由。

可是，已經解決了引起危機的問題這種要求本身很少是充分的。它也不能始終合法地提出。事實上，哥白尼的理論并不比托勒密的理論更準確，而且也沒有直接導致日歷上的任何改進。還有光的波動理論，在它首先被宣布以后有好幾年，在分辨偏振效應方面，甚至不如它的對手光的粒子理論那樣成功，而這就是光學危機的主要原因。有時標志非常研究特點的不嚴謹的實驗會產生規范的候補者，最初對已經引起危機的問題根本沒有幫助。當這種情況發生時，證據必須從這個領域的其他部分提出，它往往是隨隨便便的。只要這種新規范允許預言老規范流行時完全沒有意料到的現象，就能在那些領城里提出特別有說服力的論據。

迄今討論過的關于一種新規范的一切論據，是以競爭者有較好的解決問題的能力為基礎的。對于科學家來說，那些論據通常是最有意義和最有說服力的。前面的例子對于它們的巨大號召力的根源應當沒有懷疑。但是，我仍將有理由短暫地回到那些論據，這些論據不論是個別地還是集體地都不是使人非相信不可的。幸而，也還有另一種考慮，能導致科學家們拒絕一種老規范和支持一種新規范。這些論據很少弄得非常明確，要求個人有適當的或者美的感覺，新理論被說成比舊理論‘更美”，“更適當”，或者“更簡單”。很可能這樣一些論據在科學中不如在數學中有效。大多數新規范的早期說法是不成熟的。隨著時間的推移，才能提出充分的美的要求，大多數團體已經用其他方法被說服了。然而，美的考慮的重要性有時可以是決定性的。雖然，美的考慮往往只能把少數科學家吸引到一種新理論方面來，它的最后勝利也許就依賴于那些科學家。如果他們沒有因為和個人的理由很快接受它，規范的新的候補者也許決不會得到充分發展，以吸引整個科學團體的忠誠。

為了看到這些比較主觀的和美的考慮的重要性，請記住規范爭論的是什么？當規范的候補者首先提出來的時候，它很少解決得了它所面臨的幾個問題，那些解大多數是不完備的。直到刻卜勒、哥白尼的理論幾乎沒有改進由托勒密做出的行星位置的預言。當拉瓦錫把氧看成“完全是空氣本身”的時候，他的新理論完全不能應用于新氣體激增所提出的各種問題，普里斯特利在他的反攻中以巨大的成功提出了這一點。象弗雷內爾的日點那樣的情況是很少的。通常，只有在新規范已經提出，接受和利用以后很久才提出顯然是決定性的論據——佛科擺以解釋地球的自轉或者斐索實驗以證明光在空氣中比在水中運動得更快。產生這些論據是常規科學的一部分，而且它們的作用不是在規范爭論中而是在革命以后的教科書中。

在那些教科書寫成以前，當爭論在繼續時，情況是很不相同的。通常新規范的反對者能合法地要求，甚至在有危機的領域里，比它的傳統的對手更優越一點。顯然，它處理某些問題比較好，已經揭示了某些新的規律性。但是老規范大概能象它以前應付其他挑戰一樣去應付這些挑戰。

但是，規范爭論并不真正是關于相對的解決問題的能力的，雖然他們通常用那些術語來表達是有充分理由的。問題是哪一種規范在將來應當指導對各種問題的研究，其中有許多問題競爭者都還不能聲稱完全解決了。需要在交替的檢驗科學方面之間作出抉擇，而且在這種情況下，抉擇必須以未來的希望為基礎，而更少以過去的成就為基礎。信奉新規范的人在早期階段往往必須不管由解決問題提出的證據而這樣做。那就是說，他必須相信新規范在它所面臨的許多大問題上會成功，只知道老規范在幾個問題上已經失敗了。只能根據信念作出那種決定。

這就是為什么危機以前果然是如此重要的理由之一，科學家們并沒有經歷危機以前，很少會否認解決問題的過硬的證據，而去信奉很容易證明，并被廣泛地認為是一種捉摸不定的東西。但是單有危機還是不夠的。也必須有基礎，雖然為了相信選中的特殊候補者它所需要的既不是合理的，也不是最終正確的。有些東西至少必須使一些科學家感到新建議是在正確的軌道上，有時只有個人的說不出的美學上的考慮不能做到那樣。當大多數可以說得出的技術上的論據指向其他方向時，人們有時就會由于它們而改變信念。當最初提出時，哥白尼的天文學理論和德布洛意的物質理論兩者都沒有其他許多有吸引力的主要理由。愛因斯坦的廣義相對論甚至今天主要是由于美學上的理由吸引著人們，在數學范圍以外只有少數人能感受到的一種吸引力。

這并不是暗示，新規范的最終勝利是由于某種神秘的美學。相反，很少有人單為這些理由而拋棄一種傳統。那些人往往被證明是誤入歧途了。但是，只要一種規范曾經取得勝利，它就必須得到一些最初的支持者，這些人會把它推進到能產生和增加精確而實際的論據的地步。即使那些論據，當它們出現時，也不是各自具有決定意義的。因為科學家們是有理性的人，這樣那樣的理由最終會說服他們中間的許多人。但是沒有一個理由能夠或應當說服他們全體。與其說一個集體的轉變，不如說發生的是專業人員的忠誠分布狀態中有日益增長的轉變。

規范的新的候補者一開始可以有少數支持者，有時這種支持者的動機也許是可以懷疑的。可是，只要他們是有能力的，他們就會改進它，探索它的可能性，并證明它將屬于由它引導的團體。照這樣繼續下去，只要這種規范是一種注定要獲勝的，對它有利的有說服力的論據的數量和力量就會增加。于是更多的科學家們就會轉變，對新規范的探索就會繼續。以這種規范為基礎的實驗、儀器、論文和書籍的數量就會逐漸增加。還有更多的人們相信這種新觀點不會有成果，就會采取新的方式去檢驗常規科學，直到最后只有幾個比較老的堅持者留下來。即使是他們，我們也不能說，是錯誤的。雖然歷史學家們總能發現幾個人，例如，普里斯特利，象他們所做的那樣長期抗拒是不合理的，也不愿發現在某一點上抗拒是不合乎邏輯的和不科學的。他最多也許希望說，在他的整個專業已經轉變以后繼續抗拒的人，就根據這一事實已經不再是一個科學家了。

XIII 由于革命而進步

同較大的社會絕緣的結果是大大強化了專業科學團體的另一個特征，即它在教育上傳授的性質。

把這種形勢同現代自然科學中的形勢相對照。在這些領域里，學生主要依靠教科書，直到他第三或第四年做畢業論文時，他才開始他自己的研究工作。許多科學課程甚至并不要求畢業生去讀不是專門為學生寫的著作。少數課程確實在研究論文和專題著作中指定了補充讀物，這樣指定的作業局限于最先進的課程和通用的教科書不再采用的材料。直到科學家教育的最后階段，教科書才有可能系統地由創造性的科學文獻來代替。相信他們的規范，才使這種教育方法成為可能，少數科學家會希望要改變它。

我并不想要為這種類型的教育偶然帶來的過多的時間辯護，但是，人們不得不注意到，一般說它是很有效的。當然，這是一種狹隘而且僵化的教育，也許除正教神學以外，可能比其他任何教育都更狹隘而僵化。但是，在教科書明確表示的傳統范圍內，科學家對常規科學工作和解難題幾乎是完全訓練有素的。而且，他對另一種任務通過常規科學產生重大危機，也有充分準備。當危機出現時，科學家當然不是同樣有充分準備的。雖然在不那么僵化的教育實踐中也有可能反映出延長了的危機，科學的訓練卻沒有事先計劃好要產生這種人，他很容易發現一條新的途徑。但是，只要有人同規范的新的候補者一起出現——通常是一位年青人或者對這個領域來說是一位新手——只會給個人帶來由于僵化而造成的損失。在特定的一代人中產生這種改變，個人的僵化同一個情況需要時能從一種規范轉移到另一種規范的團體是不相容的。當極端僵化給這個團體提供了一個敏感的指示器，表明什么事出了毛病時，就特別不相容了。

因此，在正常情況下，一個科學團體是解它的規范規定的問題或難題的一個很有效的工具。而解那些問題的結果，不可避免地必須是進步的。這里沒有問題。可是，只要集中注意力于科學中的進步問題的第二個主要部分，就可以看到那些問題。因此，讓我們轉向這個部分，并了解通過非常科學所取得的進步。為什么進步也會是科學革命的顯而易見很普遍的伴隨物呢？再問一問一次革命的結果能是什么，還可以學到許多東西。革命是以兩個對立的陣營之一的完全勝利而告終的。這種團體可曾說過，它的勝利的結果不那么進步嗎？那倒不如說就象承認他們已經錯了，而他們的反對者是對的。對于他們來說，至少，革命的結果必須是進步的，而且他們處于一種優越的地位，可以確實科學團體的未來成員將以同樣的方式看待過去的歷史。第十一章詳細地描述了完成這件事的技巧，而且我們剛才已經回到了與專業科學生涯密切有關的一個方面。當一個科學團體否認過去的一種規范時，他同時拋棄大多數書籍和論文，其中曾包含這種規范，這是專業檢查的一個恰當的題目。科學教育所用的不是藝術博物館或考古典著作圖書館的等價物，結果是科學家對他的學科過去的觀念有時有嚴重的歪曲。他比其他創造性領域的實踐者更多地把科學看成是按一條直線通向這學科的現在的優越地位的。總之，他把它看成是進步。當他留在這個領域時，對他來說沒有合用的替換物。這些議論將不可避免地暗示，一個成熟的科學團體的成員，象奧威爾的1984年的典型特征一樣，是由當局重寫的歷史的犧牲品。而且，那種暗示并不是完全不適當的。在科學革命中既有損失也有收獲，科學家們對前者特別盲目。①另一方面，對通過革命取得進步的說明不可以停留在這一點上。要這樣做就意味著在這種科學中也許有權作出一種闡述，只要它不隱瞞在規范之間作出選擇的過程和權威的性質，就不會是完全錯的。如果只有權威，特別是如果只有非專業的權威是規范爭論的仲裁人，這些爭論的結果仍然可以是革命，但它不會是科學的革命。科學的存在本身依賴于在一種專門的團體成員中授予在各種規范之間作出選擇的能力。如果科學要生存和成長，這種團體必須多么專門可以由人類抓住科學事業的微妙性本身來表示。我們已有記錄的每一種文明已經具有技術、藝術、宗教、政治體系、法律，等等。在許多情況下，文明的那些方面就象我們自己那樣去發展。但是，只有從古希臘傳下來的文明擁有不止是最初步的科學。大量科學知識是最近四個世紀以來歐洲的產物。沒有其他地方和時代支持過這種非常專門的團體，科學的生產率就來自這種非常專門的團體。

這些團體的本質特征是什么？顯然，它們需要非常多的研究。在這個領域里，只有最富有試探性的概括才是可能的。然而，一個專業科學團體中的成員有許多必要條件是非常清楚的。例如，科學家必須關心去解決自然界的行為問題。此外，雖然他對自然界的關系也許在地球范圍以內，可是他所研究的問題，必須是詳細的問題。更重要的是，使他滿意的解也許不僅是個人的，而必須是許多人都接受的解。可是，接受這種解的團體，可不是從整個社會中隨便地得到的，倒不如說是科學家的專業相同的人們的有明確界限的團體。科學生活的最堅定的雖然還沒有寫出來的規則之一是一般科學問題禁止向國家首腦或者平民大眾提出呼吁。承認有獨一無二的有能力的專業團體存在，并接受它作為專業成就的唯一的仲裁者的角色，還有更深刻的含意。這種團體的成員，作為個人，依靠他們所具有的訓練和經驗，必須被看成是這種游戲規則或者明確判斷某些等價基礎的唯一擁有者。懷疑他們有這樣一些評價的基礎就要承認科學成就有不一致的標準存在。承認這些就不可避免地會引起在科學中真理是否能一致的問題。

科學團體其所有的這種特征的一小張清單完全是從常規科學的實踐中提出來的，而且它應當有這些特征。科學家通常受過這種活動的訓練。可是，請注意，雖然這張清單很小，已經是以把這樣的團體同所有其他專業團體分開。此外，還要注意，盡管這張清單來自常規科學，它卻說明了這個團體在革命期間、特別是在規范爭論期間的回答的許多特征。我們已經觀察到這種團體必須把規范改變看成是進步的。現在我們也許認識到，這種觀念的重要方面是自動實現的。科學團體是通過規范改變使解決了的問題的數量和精確性達到最高的最有效的工具。

因為，科學成就的單位是解決了的問題，而且因為這種團體很好地知道，哪些問題已經解決了，少數科學家將很容易被說服去采取一種觀點，并且重新開始探索以前已經解決了的許多問題。自然界本身必須首先使以前的成就看來好象是成問題的，以削弱專業可靠性的基礎。甚至當這一點已經出現，而且已經引起了規范的新的候補者時，除非相信已經遇到了兩種全都很重要的條件，科學家們將不愿意信奉它。首先，新的候補者必須似乎要解決某些不能以其他方式遇到的著名的和普遍承認的問題。第二，新規范必須允許保持比較大的一部分具體解決問題的能力，這種能力對于科學來說由于它的先驅者已經增長了。在科學中就象在其他許多創造領域中一樣，為了他們自已，新事物并不是一種感到需要的東西。結果，盡管新規范很少或者從來不擁有他們的先驅者的全部能力，他們通常保持著過去的成就的許多最具體的部分，而且他們總是允許具體問題的附加的解。

這個問題說了許多并不是暗示解決問題的能力對規范選擇來說是唯一的或者明確的基礎。我們已經注意到許多理由，為什么不能有那種標準。但是它確實使人想起，一個科學專家的團體會做它所能做的一切，以保證調集起來的資料的繼續增長，而且它能精確而細致地處理它。在這種過程中，這個團體會蒙受損失。有些老問題往往必須排除。此外，革命常常使這種團體在專業上關心的范圍變得狹隘，使它專門化的范圍增加，并且使它同其他科學團體和外行的交往都減少。雖然科學在深度上一定增加，它在廣度上也許并不增加。如果它確實是這樣，那么這種廣度主要表現在科學專業的激增上，而不只是表現在任何一個專業的范圍上。然而，對個別團體來說，盡管有這樣那樣的損失，這些團體的性質對于已由科學解決了的問題的清單和個別問題的解的精確性將日益增長兩者都提供了事實上的保證。至少，無論如何只要它能提供，這種團體的性質是會提供這樣一種保證的。還有什么是比料學團體的決定更好的標準呢？

最后幾節指出了方向，我相信一定會在科學中找到進步問題的一個更精確的解。也許他們表明，科學的進步完全不是我們對它理解的那樣。但是，他們同時表明，一種進步不可避免地會表示科學事業的特征，只要這樣一種事業存在的話。在科學中不需要另一種進步。為了更加精確，我們也許必須放棄這種明確的或含蓄的觀念。規范的改變使科學家和向他們學習自那些人越來越接近真理。

把有機體的進化同科學思想的進化聯系起來類比很容易推進得太遠。但是，對于結尾這一章的問題來說，它是非常近乎完善的。這種過程在第十二章中被描述為革命的解決，它是由科學團體內部沖突所選擇的實現未來科學的最適的方式。一連串這樣的革命選擇的最后結果，由正常研究的各個時期分開；是一套我們稱之謂現代科學知識的適應得很好的工具。這種發展過程的相繼階段，是以連接方式和專門化的增加為標志的。而且整個過程也許已經發生了，就象我們現在設想生物進化現在所做的那樣，但沒有受益于一種預先準備好的目的，一種永恒不變的科學真理，它在科學知識的每一個發展階段上只是一個比較好的典型。然而，迄今為止，注意這場爭論的任何人都會感到需要問，為什么進化過程竟然會起作用。為了使科學成為可能，自然界，包括人在內必須是怎么樣的，為什么科學團體竟然會達到在其他領域中不能達到的牢固的一致？為什么一致竟然能忍受一個接一個的規范改變？以及為什么規范改變竟會總是產生比以前已知的那些在任何意義上都更加完善的工具？按照一種觀點，這些問題，除了第一個，已經回答了。但是，按照另一種觀點，這些問題就象這本小冊子開始時那樣還沒有解決。不僅這種科學團體必須是專門的。那種團體也是這個世界的一部分，這個世界也具有非常專門的特征，這些特征是什么，我們并不比開始時知道得更準確。可是，為了使人可以了解這個世界，這世界必須是怎么樣的這個問題并不是由這本小冊子創造的。相反，它象科學本身一樣古老，而且它仍然沒有得到回答。但是，在這里不需要回答它。關于自然界的任何概念已經證明同科學的成長相一致，是同這里提出的科學的進化觀點相一致的。因為這種觀點同仔細觀察科學生活也是一致的，在企圖解決許許多多仍然存在的問題時運用這種觀點是強有力的論據。