正文 第8节

  站在地上手拿小瓶子进行的。电学家还必须学习到不但瓶子里面需要一层导体涂料，外面也需要，而电流体实际上根本就不是蓄集在瓶子里面的。在探索过程中他们偶而发现了这一点，还看到了某些其他的异常效应，于是我们称之为莱顿瓶的装置就涌现了。更进一步，导致莱顿瓶出现的实验，其中有很多都是富兰克林所完成的，也使流体说必须大大修改，从而为电提供了第一个全面的规范。1

  在或大或小的程度上对应于从电击到预见结果的系列，上述三个事例所共有的特征，也是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。在专业以外理当了解得更好的心理学实验中，布伦纳bruner和泡斯特曼p一stn要求实验对象从短时间受控的出示中分辨出一系列的扑克牌来。许多牌合乎正常，但也有一些作得反常，例如有一张红色的黑桃六和一张黑色的红心四。在一系列逐步加多的出示中，每一次实验只给一个对象看一张牌。每次出示后问他看到了什么，实验总是以连续两次辨别正确而告结束。2

  1关于莱顿瓶的不同发展阶段，见ib柯亨：富兰克林和牛顿；思辨的牛顿实验科学以及由此而来的富兰克林电学研究之例菲拉德尔菲亚，1959年，第385386c400406c452467c

  506一507页。惠泰克叙述过最后阶段，前引书，第5052页。

  2js布伦纳和里欧泡斯特曼：论不快调感觉：一种规范，人格期刊，第xvlll卷1949年，第206223页。

  即使出示的时间最短，许多对象也辨得清绝大多数牌，而稍微延长一点时间，所有的对象就把所有的牌都辨清了。对于正常的牌一般总是辨别得了，但对反常的牌则几乎总是表面上毫不犹豫或困惑地看成了正常牌。例如，黑色的红心四要么看成是黑桃四，要么看成是红心四。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。比方看到了红色的黑桃六，有的说那是黑桃六，但出了点纰漏黑底上有红镶边。再拉长出示时间，就会引起更多的犹豫和混乱，直到最后，有时大多数对象会一下子毫不犹豫地辨别清楚了。而且，认过两三张这样的怪牌以后，他们再对付别的牌就没有更多困难了。

  但也有少数对象始终不能对他们的范畴作必要的调整。即使把辨明正常牌所需平均出示时间延长40倍，仍然有百分之10的怪牌认不出来。失败者往往自己感到十分苦恼。有一个叫了起来：“什么花色我也认不出来。那回简直不象是一张牌。我不知道现在它又是什么颜色，究竟是一张黑桃还是一张红心。我现在简直不能确定一张黑桃是什么样子了。我的天呀”1下一节我们将看到科学家的行为也常常是这样。

  1js布伦纳和里欧泡斯特曼：论不协调感觉；一种规范，人格期刑，第xviii卷1949年，第218页。我的同事泡斯特曼告诉我，即使事先知道一切纸牌及其表现她还是发现人们在看到这种自相矛盾的牌时所引起的严重不安。

  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c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。

  科学革命的结构

  ts库恩著

  vll　危机和科学理论的涌现

  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。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c但常常更大得多的变革。

  已经论证过，在科学中，事实和理论c发现和发明并不是范畴上永远不同，因而可以料想这一节同上一节会有所重迭。不能说普里斯特利首先发现氧，拉瓦锡以后又发明氧，但这种说法又很有吸引力。氧作为发现我们已碰见过了，我们马上又要把它作为发明来迎接。在处理新理论的涌现时，我们必然也要扩大我们对发现的理解。重迭不就是同一。并不是c至少并不单单是由于上一节所考察的各种发现，才有这样一些规范变革，如哥白尼革命c牛顿革命c化学革命c爱因斯坦革命。也不是由于这些发现才有某些更专门从而也更小一些的规范改变，如光的波动理论c热力学理论或麦克斯韦电磁理论。这样的理论怎么可能从常规科学之中产生呢这种常现科学活动更少是为了理论探索，更多是为了科学发现。

  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。对这一点，我想历臾的证据是绝不含糊的。托勒密天文学的情况是哥白尼宣言之前的一桩丑闻。1伽里略研究运动的贡献密切依赖于经院批评家仍在亚里士多德理论中所发现的困难。2牛顿关于光和色的新理论来源于没有一种现存前规范理论可以说明光谱长度的发现；而代替牛顿理论的是波动理论，在人们愈来愈关心衍射效应和极化效应对牛顿理论的关系中的反常现象时，这一理论正好公布。3热力学是从十九世纪并存的两种物理理论的冲突中产生的，量子力学是从黑体辐射c比热c光电效应周围的各种困难中产生的。4而且，除牛顿一例以外，在所有其他事例中都早就深深觉察到反常了，人们甚至可以把这些影响所涉及的领域恰如其分地说成是处于一种不断增长的危机状态。它要求大规模的规范破坏以及对常规科学的问题和技巧进行重大变革，因而新理论涌现之前一般都有一个专业显著不稳定的时期。不出人们所料，这种不稳定来源于常规科学长期解不开它所应当解开的难题。现有规则的失败，正是寻求新的规则的前奏。

  1ar霍尔hall：150018一0年的科学革命伦敦，1954年，第16页。

  2马歇尔克莱杰特rshall

  ctt：中世纪的力学科学威斯康辛州，梅迪逊，1959年，第iiiii部。a伽依列在他的伽里略研究巴黎，1939年〕中指出了伽里略思想中的许多中世纪成分，特别见于该书第i卷中。

  3关于牛顿，见ts库恩：牛顿的光学论文，载。伊萨克牛顿自然哲学中的论文书信，

  ib柯亨编马萨诸塞州，坎布里奇，1958年，第2745页。关于波动理论的前奏，见et惠泰克：以太和电理论的历史，第1卷第2版；伦敦，1951年，第94109页；ed：归纳科学史修订版；伦敦；1847年；第ii卷，第396466页。

  4关于热力学，见sp汤普逊：拉格斯的威廉汤姆逊开尔文男爵的生平伦敦，1910年，第1卷，第266281页。关于量子理论，见弗雷茨雷舍fritz

  reiche：量子理论，hs海特菲尔德hatfield和hl布罗兹br一se

  译伦敦；1922年，第iii章。

  先来看看规范变化的一个特别著名的事件，即哥白尼天文学的涌现。它的先驱托勒密体系先在公元前最后两个世纪和公元后最初两个世纪发展起来，那时这个体系在预言恒星和行星的位置变化方面取得了值得赞美的成功。任何一种其他古代理论都做不到这么好。对于恒星，托勒密天文学今天仍然作为一种技术上的近似而得到广泛应用；对于行星，托勒密的预测也同哥白尼的一样可靠。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。托勒密体系不管是对行星位置还是对春分c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，正象把天体观测同牛顿理论结合起来的同样的尝试，也为牛顿在十八世纪的后继者提出了正常研究问题。有时候天文学家完全有理由假定，这些尝试也可以同导出托勒密体系的尝试一样成功。对于某一误差，天文学家们总是可以通过调整托勒密体系中的复合圆环而消除。但随着时间的推移，人们只要注意一下许多天文学家正常研究活动的最后结果就可以发现，天文学的混乱性比精确性提高得要快得多，这里校正了一种误差，那里又会冒出另一种来。1

  因为天文学传统一再为外界所打断，又因为天文学家之间的联系受到没有印刷的限制，这些困难慢慢才被认识到。最后终于觉察了。到十三世纪阿耳丰叟十世aif一n

  x宣称，上帝在创世时如果请教过他，一定会获致忠言。在十六世纪，哥白尼的合作者多米尼加达诺瓦拉d一ni

  dan一vara坚持，决不会有一种象托勒密体系那么繁杂c那么不确切的体系，竟然可能符合真实的自然界。哥白尼本人在天体运行论一书的序言中也写过，他所继承的那种天文学传统最后造出来的只能是一个妖怪。到十六世纪初欧洲愈来愈多最优秀的天文学家都认识到，天文学规范已不能应用于它自己的传统问题了。这样的认识，正是哥白尼放弃了托勒密规范而另找新规范的必要前提。他这个著名的序言至今仍然是对一种危机状态的经典叙述。2

  1jle德雷耶drerer天文学史从泰勒斯到开普勒第2版；纽约，1953年，第

  xixii章。

  2ts库恩：哥白尼革命马萨诸塞州；坎布里奇，1957年，第135143页。

  从技术上按常规解决难题的活动中断了，当然这还不是哥白尼所面临的天文学危机的唯一因素。进一步的研究又考虑到改革日历的社会压力，这压力使岁差的难题更为迫切。还有，更全面的说明还要考虑中世纪亚里士多德派的批评c新柏拉图主义的复兴，以及其他一些重大的历史因素。但是技术上的中断仍然成了危机的核心问题。在成熟科学中天文学在古代已经成熟了象上面所引证的那些外界因素，主要的作用是确定了中断的时机，使中断更易于理解，还规定了中断因为受到特殊注意而最先出现的领域。这一类的问题虽然极其重要，但已超出了本文的界限。

  如果哥白尼革命的事例大致已经清楚了，让我们转到第二个情况不大一样的事例上，即以拉瓦锡的氧燃烧理论的涌现为前导的危机。十八世纪七十年代由于化学中许多因素的相互结合而产生了一次危机，历史学家无论是对这些因素的性质或是对它们的相对重要性都有不同看法。其中有两个因素一般都认为具有头等重要性：气体化学的兴起和重量关系问题。前者的历史开始于十七世纪空气泵的发展及其在化学实验中的应用。以后一个世纪中化学家们通过空气泵和其他许多气体装置愈来愈认识到，空气一定是化学反应中一种活泼的成分。但是化学家们借助于一些例外简直含糊得可能根本不是例外还是相信空气只是一种气体。直到1756年约瑟夫布莱克表明可以明确地把“固定空气”　2从普通空气中分离出来，人们仍然认为这两种气体的样品只是因为不纯才有区别。1

  1jr帕亭顿partgt一n：化学简史第2版；伦敦，1951年。第4851c7385c90120页。

  布莱克的工作以后，气体研究进展迅速，在卡文迪什c普里斯特利c舍勒等人手里成绩尤为斐然，他们创造了一系列可以鉴别不同气体样品的新技术，所有这些人，从布莱克到舍勒，都相信燃素说，都经常用这个理论设计和解释实验。舍勒为了取得除去燃素的热质，实际上是第一次通过一连串精致的实验而获得了氧。但这些实验的最后结果出现了各种各样的气体样品和属性，复杂得使燃素说愈来愈应付不了实验室的经验。这些化学家们尽管都没有提出过应当取代这种理论，但再也不能始终如一地用它了。到十八世纪七十年代初拉瓦锡开始作空气实验时，几乎有多少气体化学家就有多少燃素说的变形。1一种理论的变形骤增，正是危机的一般迹象。在哥白尼的序言中也抱怨过这一点。

  1虽然他们主要关心的是稍晚一些的时期，但许多有关材料部散见于ir帕丁顿和道格拉斯麦启d一ugs

  kie的烧素说的历史研究，科学年鉴，第11卷1937年，第361404页2第iii卷1938年，第158c337371页；第ii卷1939年，第337371页。

  燃素说对气体化学愈来愈模棱两可，用处也愈来愈少，这还不是拉瓦锡面临危机的唯一根源。他还很关心解释大多数物体燃烧或焙烧以后的重量增加，这又是一个具有一段长长史前期的问题。至少有几个穆斯林化学家早已知道某些金属在焙烧后可以增重。十七世纪有几个研究者从同一事实中得出结论说，焙烧过的金属从大气中搞来了一些成分。但在十七世纪大多数化学家似乎还不需要这个结论。如果化学反应可以改变各种成分的体积c颜色和质地，为什么不能改变重量呢重量并不总是测量物质的量。而且，由焙烧而来的增重仍然是一种孤立的现象。大多数自然物如水头，如燃素说后来所说的，焙烧后失去重量。

  但是经过十八世纪，原先对增重问题的满意回答就愈来愈难以维持了。一方面这是因为天平作为一种化学工具用得愈来愈多。另一方面因为气体化学的发展使之有可能也有需要保留气体反应物，化学家发现了愈来愈多的焙烧引起增重的实例。同时，由于化学家逐渐接受了牛顿的引力理论，也使他们坚持认为，重量的增加也必然是物质的量的增加。这些结论并不一定要放弃燃素说，因为还可以做各种各样的调整。也许燃素具有负重量，也许火粒子或者别的什么东西在燃素离开时进入了焙烧物。此外还有一些其他解释。但是，增量问题即使没有否定燃素说，它也一定会膨胀起来，引出愈来愈多的专题研究。其中的一个专题是：关于把燃素作为一种同重量一起并按重量变化［分解］的实体在与之化合的物体中的产生，1772年在法国科学院宣读，而这一年正好是以拉瓦锡向科学院秘书递交了他著名的密封短简而结束的。在写这张短简以前，化学家们多年来已接近觉察边缘的一个问题已成了一个突出的未解难题。1人们精心设计了燃素说的许多不同的说法来对付。象气体化学问题一样，增重问题也使燃素说愈来愈难以理解究竟是怎么回事了。人们虽然仍旧委托它作为一种研究工

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