科学结构的革命byT.Kuhn-chapter X
X 革命是世界观的改变 根据现代编史工作的要求审查过去的研究记录，科学史家也许会惊呼，当规范(paradigms)改变时，这个世界本身也同它们一起改变。科学家们在新规范的指百吓采用新工具观察新领域，甚至更重要的是，科学家们在革命期间用熟悉的工具观察他们以前已经观察过的领域时看到了新的不同的东西。这有点象把这个专业团体突然运送到另一个行星上去了，在那里熟悉的对象是以不同的眼光来看待的，并且是由不熟悉的对象连结起来的。当然，那种情况并没有发生：没有地理上的移植，实验室外面日常事务通常也象以前一样在继续。尽管如此，规范改变确实使科学家们用不同的方式去看待他们的研究工作约定的世界。就他们只是依靠由他们看到和做到的那个世界而论，我们也许想要说，在一次革命以后，科学家们是对一个不同的世界在作出回答。
视觉形态(visual gestalt)中这种熟悉的转化表演对于科学界的这些转变来说作为基本原型是很有启发性的。在革命以前在科学界中的鸭子在革命以后成了兔子。这个人第一次从上面看到了匣子的外部，后来则从下面看见了它的内部。象这些转变，虽然通常比较逐渐，并且几乎总是不可逆的。却是科学训练的普通伴随物。看一张等高线地图，学生看到的是纸上的线条，制图学家看到的是一张地形图。看一张气泡室照片，学生看到的是混乱而屈折的线条，物理学家看到的是熟悉的亚核事件的记录。只有在许多次这样的视觉转换以后，学生才成为科学家世界的一个居民，见科学家之所见，行科学家之所行。可是，学生当时进入的世界并不是一劳永逸的，一方面由环境的本质，另一方面由科学的性质确定的。不如说，它是由环境和训练学生在追求的常规科学的传统决定的。因此，在革命的时代，当常规科学的传统改变时，科学家对他的环境的知觉必须再教育，在某些熟悉的处境中，他必须学习去看到一种新的形态。在他已经这样做以后，他的研究世界似乎各处都会同他以前栖息的世男不能相提并论。这是另一个理由，为什么由不同规范指导的学派总是有点矛盾。
What is the Gestalt experiments?
当然，格式塔实验通常只说明知觉转变的本性。他们并不告诉我们关于规范的作用或以前在知觉过程中吸收的经验。但是，关于这个问题有一大堆心理学文献，其中有许多都导源于汉诺威学院的开创性工作。一个实验对象，他戴上黑眼镜，装上倒置镜头，最初从上到下着整个世界。开始时，他的知觉装备象他没有戴上黑眼镜受训练时那样起作用，结果是极端的迷失方向，严重的个人危机。但是在这个对象已经开始学习去同他的新世界打交道时，他的整个视野突然改变，通常要在一段时间以后，在此期间视觉混乱了。此后，对象又重新被看到了，就象它们被戴上黑眼镜以前一样。吸收以前不规则的看得见的领域已经作用于并且改变了这个领域本身。①人习惯于倒置镜头已经从字面上也从隐喻上经历了视觉的革命转化。
在第六章中讨论过的不规则纸牌游戏问题经历了完全相同的转化。直到延长亮牌使人们认识到，宇宙包含不规则的牌为止，他们只看到以前的经验已经为他们准备好的牌型。然而，一旦经验已经提供了必要的附加范畴，他们就能在容许完全辨认的第一次足够长的检查中看出所有不规则的牌。还有其他各种实验说明，在实验中显示的物质的大小、颜色等等也随着对象以前的训练和经验在变化。②看看这些例子从中提出的丰富实验文献就使人们怀疑，有些东西象规范一样是知觉本身的前提。一个人所看到的不仅依赖于他在看什么，而且也依赖于他以前的视觉概念的经验已经教会他去看什么。(What a man sees depends both upon what he looks at and also upon what his previous visual-conceptual experience hast taught him to see.)没有这样的训练，用威廉·詹姆士的话来说，只能是“十足的混乱”。
①原来的实验是由乔奇·M·斯特拉顿做的：《没有视网膜象倒置的视觉》，《心理学评论》，第IV卷；（1897年），第341～36O页；463～481页。一篇更时髦的评论是由哈维·AZ/font]·卡尔提出的：《空间知觉引论》，（纽约，1935年；英文版），第18～57页。 ②例如，艾伯特·H·海斯托夫：《暗示对刺激物的大小和知觉的距离人间的关系的影响》，《心理学杂志》，第XXIX卷（195O年），第195～217页；和季洛姆·S·布鲁纳李奥·波斯特曼和约翰·罗德里格斯：《预期和色的知觉》《美国心理学杂志》；第LXIV卷（1951年）；第216～227页。
近年以来，几本涉及科学史的著作已经发现上面描述的几种实验的启发性很大。特别是N.R.汉生已经用格式塔论证来详尽阐述我在这里关心的某些科学信念的相同的结果。①其他同事已经反复地注意到，如果谁能假定科学家偶然经验到象上面描述的那些知觉转移，科学史就会写得更好和更有条有理。然而，尽管心理学实验是有启发性的，由于这种情况的本质，这些实验不可能有更大的意义了。这些实验确实表现了知觉的特征，这可能是科学发展的核心，但是，这些实验并没有证明，所有从事研究工作的科学家所运用的小心的和受控制的观察都分享那些特征。而且，正是这些实验的本质使那个问题不可能有任何直接的证明。如果历史的例子是要使这些心理学实验似乎很适当，我们首先必须注意我们可以和不可以期望历史提供的各种证据。作格式塔示范表演的对象知道，他的知觉已经转移，因为当他手里拿着同样的书或纸张时，他能使它反复地来回移动。他意识到在他的环境里什么也没有改变，他的注意力越加不是针对图象（鸭子或兔子），而是针对他正在看着的这张纸上的线条．最后，他甚至可以学会看出那些线条而不着任何一个图象，然后，他可以说（他早先不可能已经合理地说了的）他真的看出了这些线条，但是交替地把它们看成是一只鸭子和是一只兔子。由于同样的理由，不规则纸牌实验的主体知道（或者，更准确些，能被说服），他的知觉必然已经转移，因为一个外部权威，这个实验工作者使他确信，不管他看过什么，他总是在看一张黑桃五。在这些场合下，就象在所有类似的心理学实验里一样，论证的有效性依赖于它用这种方法是可以分析的。除非有一种外部标准，能说明一种视觉开关，而且不能引出关于交替知觉的可能性的结论。
① N．R:汉生：《发现的模式》（剑桥，1958年，英文版）；第i章。 可是，对于科学观察，情况恰好相反。科学家除了用他的眼睛和工具看到的以外，没有什么可以依靠的。如果有更高的依据，只要求助于它，就可以证明他的视觉已经转变，那么，这种依据本身就会成为他的资料的来源，他的视觉行为就会成为各种问题的来源（就象实验的主体对于心理学家那样）。如果科学家能象形态实验的主体那样来回转移，就会引起各种同类型的问题。一段时期光“有的时候是波和有的时候是粒子”，这个时期是一个危机时期，是有些什么错了的时期，这个时期只是随着波动力学的发展而告终的，并且证明了光是自相一致的实体，既不同于波也不同于粒子。因此，在科学中，如果知觉转换伴随着规范改变，我们就不可以期望科学家们直接证明这些改变。这位皈依于哥白尼主义的人在看月亮时不会说，“我习惯于看见一个行星，但是我现在看见的是一个人造卫星。”那种说法含有托勒密体系从前曾经是正确的这种意思。一位皈依于新天文学的人则说，“我从前认为这个月亮是（或者把这个月亮着成是）一个行星，但是我错了。”那种陈述在科学革命的后果中确实重新出现了。如果它通常用同样的效应来隐瞒科学眼光的转变或其他一些精神上的转化，我们也许不能期望直接证明那种转变。倒不如说我们必须寻求简接的行为证据证明有新规范的科学家看问题的方法不同他以前看问题的方法。 于是，让我们回到这种资料，并且相信有这样一些改变的史学家在科学界中能发现哪几种转变。威廉·赫舍尔爵士发现天王星提供了第一个例子，而且与不规则的纸牌实验很相适应。在1690年到1781年间，至少有十七个不同场合，许多科学家，包括几位欧洲最著名的观察者，在我们现在猜想那时必然由天王星占领的位置上看到了一颗星。这个集团中一位最好的观察者在1769年事实上已经连续四夜看到了这颗星，但没有注意到这种运动能提出另一种鉴别。十二年后，赫舍尔用他自己制造的一架大大改进了的望远镜这样做时，他第一次观察到了同样的对象。结果，他已能注意到一个明显的圆盘大小的东西，至少对恒星来说是异乎寻常的。什么东西搞错了，因而，他把鉴别推迟到进一步考查以后。那种考查揭示了天王星在恒星之间的运动，因此，赫舍尔宣布他已经看到了一个新的彗星！只是在几个月以后，在试图把观察到的运动纳入一个彗星轨道毫无成效以后，莱克塞尔才提出，这轨道可能是行星的轨道。①当这个建议被接受以后，在专业天文学家的世界里已经有少数几个恒星和又一个行星。一个天体已经连续不断地被观察了将近一个世纪，在1781年以后，又以不同的方式被看到了，因为，象一张不规则的纸牌一样，它不再能适应由以前流行的规范提供的知觉范畴（恒星或彗星）了。 目光的转移使天文学家们去观察天王星，可是，这个行星似乎不仅影响到对以前观察到的对象的了解。它的后果是更为深远的。也许，尽管证据不可靠，由赫舍尔逼出来的比较不重要的规范改变，在1801年以后，帮助天文学家们准备好迅速发现大量小行星或小游星。因为它们很小，这些小行星就没有显示出使赫舍尔留心的反常的放大率。可是，准备要发现外加行星的天文学家们在十九世纪前五十年中用标准的仪器是可以认出其中二十个的。②天文学史提供了科学知觉中由规范引起的改变的其他许多例子，其中有些例子不那么模棱两可，例如，西方天文学家们在哥白尼的新规范第一次提出以后的半个世纪期间，首先看到了以前不可变的天空中的变化，能认为这是偶然事件吗？中国人的宇宙信念并不“排除天上的变化，在早得多的时代里已记录了天上出现的许多新星。即使没有望远镜的帮助，中国人在伽利略和他的同时代人看到这些现象前几个世纪也已经系统地记录了太阳黑子的出现。③紧接在哥白尼以后西方天文学的天空中出现的天象变化的仅有例证也是太阳黑子和一个新星。十六世纪未的天文学家们，用某些象一段线那么简单的传统工具，发现了替星通过以前留给不变的行星和恒星的空间在任意漫游。④当天文学家们用古老的工具观察古老的对象时迅速而又毫不费力地看到了新东西，会使我们想要说，在哥白尼以后，天文学家们生活在一个不同的世界里。总之，他们的研究所作的回答好象就是那么回事。 ①彼特·多阿；《天文简史》〔伦敦，1950年，英文版〕，第115～116页。 ②鲁道夫·沃尔夫：《天文学史》（慕尼黑，1877年，德文版），第513～515，683～693页。特别要注意沃尔夫的叙述使它多么难以说明这些发现是波德定律的结果。 ③李约瑟；《中国科学技术史》，第三卷，（剑桥， 1959年，英文版）；第423～429，434～436页。 ④ T·S·库恩；《哥白尼革命》（剑桥，麻省，1957年，英文版），第2O6～209页。 前面的例子是从天文学中选出来的，因为天象观测报告经常是用一种由比较纯粹的观测术语组成的词汇表达的。只有在这样的报告中我们才能希望发现科学家的观测和心理学家的实验主体之间的完全对应。但是我们不需要坚持这样完全的对应，只要放松我们的标准，我们就有许多东西可以获得。如果我们能同意“看到”这个动词的日常应用，我们就可以很快地认识到，我们已经遇到了其他许多科学知觉中发生转变的例子，它们都是伴随着规范改变而来的。“知觉”和“看”的引伸的用法，需要简短明确的答辩，但是让我们首先说明它在实践中的应用。
再看一看我们前面从电学史引用的两个例子。在十七世纪期间，当电学研究是受一种以太理论指导时，电学家们反复地看到了细袜子从吸引它们的带电物体上反跳出来或跌落下来。至少那是十七世纪的观察家们说过他们看到了的事情，同我们没有理由怀疑我们自已的知觉报告一样也不能怀疑他们的知觉报告。在同样的仪器面前，现代的观察者会看到静电排斥（而不是机械的或引力的反跳），但是在历史上，有一种普遍忽略了的例外，直到豪克斯比的大规模装置已经大大地放大了它的效应为止，静电排斥本身并没有被看到。可是，在接触超电以后的排斥是豪克斯比所看到的许多新的排斥效应中的唯一的一个。通过他的研究，更确切地说，就象在形态转换中一样，排斥突然成为超电的基本表现形式，于是吸引就需要说明了。②十八世纪初期可以看到的电现象比十七世纪的观察者们所看到的那些电现象更难以捉摸、更变化多端。或者，再举一个例子，在吸收了弗兰克林的规范以后，有一个莱顿瓶的电学家们就看到了某种不同于他以前看到的东西。这种装置是一个电容器，既不需要瓶的形状，也不需要玻璃。而是突出地出现了两片导电的云层，其中一片已经不是原来装置的组成部分。就象各种成文的讨论和图象表示逐渐表明的，两片金属片中间夹一个非导体已经成为这类装置的典型。①同时，其他感应效应得到了新的描述，还有其他～些效应则第一次受到注意。 ②杜恩·罗勒和社恩，H．D．罗勒：《电荷概念的发展》（剑桥，麻省，1954年，英文版），第21～29页。 ①参看第七章中的讨沦以及该章注9中引用的参考文献。
这种转变并不限于天文学和电学。我们已经评述了某些类似的可以从化学史中抽提出来的洞察力的转变。我们说过，拉瓦锡在普里斯特利看到去燃素空气的地方和其他人根本什么也没有看到的地方看到了氧。可是，拉瓦锡在学会看到氧的过程中，也必须改变他对其他许多更熟悉的实物的观点。例如，在普里斯特利和他的同时代人看到一种原始的土的地方，拉瓦锡却看到了化合物矿石，此外还有其他许多这样的改变。至少，作为发现氧的一种结果，拉瓦锡是以不同的方式看自然界的。同时在不求助于他以不同方式去看的被假定为不变的自然界时，经济原理会极力要求我们说，在发现氧以后，拉瓦锡是在一个不同的世界里工作。
我立刻想问一下避免这种古怪的表达方式的可能性，但是，我们首先要问一个外加的例子，这个例子是从伽利略的著作的最著名的部分得来的。从远古以来许多人都已经看到一个重物体在一根绳子或链条上来回摆动直到它最终静止为止。对于亚里士多德学派的人来说，他相信，一个重物体是靠它自已的本性，从较高的位置运动到较低的位置上的一种自然静止状态。这个摆动的物体只不过降落有困难。它受到这根链条的约束，只有在一段曲折的运动和一段相当长的时间以后，才能在它的低点上达到静止。另一方面，伽利略观察这个摆动的物体时，却看到了一个摆，这个物体，几乎是连续不断地重复同样的运动，一次又一次以至于无穷。伽利略在看到这个重要事物的同时，也考察了摆的其他各种性质，围绕着它们建立了他的新力学的许多最著名的和有独到见解的部分。例如，伽利略从摆的性质为重量和降落速度的独立性，以及为斜面上向下运动的垂直高度和终点速度之间的关系，导出了他的唯一充分而又完备的论据。①所有这些自然现象，他都是以不同于他们以前已经看到的方式去看待的。
洞察力的转移为什么会发生呢？当然是由于伽利略的个人天才。但是要注意，在这里，那种天才并不是以对摆动物体的更准确或客观的观察来显示自己的。形象地说，亚里士多德学派的感觉一样准确。当伽利略报告了摆的周期不依赖于振幅，因为振幅是90度。他对摆的观点使他看得比我们现在在那里能发现的更有规律得多。②不如说这里已经涉及的似乎是天才利用知觉的可能性使一个中世纪的规范转变有了价值。伽利略不是完全作为一个亚里士多德学派的人出现的。相反，他是被培养为用原动力理论去分析运动的，这是一种中世纪末期的规范，这种规范认为，一个重物体的连续运动是由发动这种运动的发起人注入其中的一种内在力量引起的。琼·布里坦和尼古拉·奥斯姆，这两位十四世纪的经院哲学家使原动力理论具有最完备的形式，他们是已知已经看到伽利略所看到的那部分摆动运动的第一批人。布里坦把一根摆动的绳的运动描写为当这根绳受冲击时原动力首先被注入其中的一种运动，其次，在这根绳对着它的张力的阻力转移时，这种原动力就被消耗了；然后张力把这根绳带回，直到到达运动的中点，注入增加的原动力；此后，这种原动力使这根绳向相反方向转移，重新对着这根绳的张力等等，这个对称的过程可以无限地继续下去。后来，奥斯姆在这个世纪里对摆动的石块作了类似的分析，现在看来是这种摆的最初的探讨。③他的观点显然很接近伽利略最初探讨摆的观点。至少，在奥斯姆的情况下，而且在伽利略的情况下几乎也—样，是从原来的亚里士多德学派的运动规范转变到经院哲学的原动力规范所可能有的一种观点。直到经院哲学的规范被发现以前，科学家看到的并没有摆，而只有摆动的石块。摆的产生很象一种规范引起的形态变换。 ①伽利略：《关于两门新科学的对话》H．克鲁和A·德·塞尔维欧译（伊文斯顿，伊利诺斯州，1946年，英文版），第8O～81，162～166页。 ②同上，第 91～94，244页。 ③M．克拉吉特：《中世纪的力学科学》（麦迪逊·威斯康辛，1959年；英文版），第537～538页，570页。 可是，我们真的需要把区分伽利略和亚里士多德，或者把区分拉瓦锡和普里斯特利的描述为洞察力的转变吗？当这些人在观察同类对象时真的看到不同的东西吗？有没有任何合理的观念使我们能说，他们是在不同的世界里从事他们的研究呢？这些问题不能再推迟了，因为显然有另一种普通得多的方法去描述上面略述过的所有历史上的例子。许多读者一定会想要说，有规范的改变仅仅是科学家对观察的解释，它本身是由环境和感觉装置一劳永逸地确定的。按照这种观点，普里斯特利和拉瓦锡两人都看到了氧，但是他们对他们的观察有不同的解释；亚里士多德和伽利略两人都看到了摆，但是他们对他们两人已经看到的东西的解释不同。
让我们立刻说明，当科学家们改变他们关于基本物质的见解时所发生的这种最普通的观点既不是完全不适当的，也不仅是一种错误。不如说这是笛卡儿提出的一种哲学规范的主要部分，同时已发展成为牛顿力学。那种规范为科学和哲学两者都服务得很好。利用那种规范，象力学本身一样在基本理解方面已经是富有成效的，这种基本理解用另一种方法也许不能获得。但是正如牛顿力学这个例子也指出，甚至过去最惊人的成就也不能保证，危机能无期地被推迟。今天，在哲学、心理学。语言学、甚至艺术史等部门中的研究，全都集中到使人想起传统的规范是不知怎么地歪了。科学史研究也使这种不适应日益明显，我们的主要注意力在这里必然指向这个问题。
这些引起危机的问题还没有为传统的认识论规范产生一个可行的代替方案，但是，这些问题确实开始使人想起那种规范所会有的某些特征。例如，我尖锐地意识到，说什么当亚里士多德和伽利略着摆动的石块时，前者看到了受约束的降落，而后者看到了一个摆所造成的困难。这一章开头几句话甚至以更基本的形式提出了同样的困难：虽然这个世界并没有随着规范的改变而改变，此后科学家却在一个不同的世界里工作。不过，我确信，我们至少必须学会弄懂类似这些陈述的意思。在一次科学革命期间所发生的事情是不可以完全归结为重新解释个别的和不变的资料的。首先，这种资料并不是明确不变的。一个摆并不是一块降落的石块，氧也不是排除了燃素的空气。因此，正如我们不久就会看到的，科学家们从形形色色的对象中收集的这种资料本身是不同的。更重要的是，不论是个人还是团体造成的从受约束的降落到摆，或者从排除了燃素的空气到氧的转化过程，并不是一个类似解释的过程。在没有确定的资料可供科学家作解释的情况下，怎么能这样做呢？倒不如说科学家是一个解释者，他接受一种新规范就象一个戴上了反向的透镜的人。象以前一样，面对同样的星座，并且知道他在这样做，可是，他发现有许多细节彻头彻尾地改变了。
这些话都不是想要指出科学家们并不对观察和资料作独特的解释。相反，伽利略解释了对摆的观察，亚里士多德解释了对降落的石块的观察，莫兴布鲁克解释了对一个充满电荷的瓶的观察，弗兰克林则解释了对一个电容器的观察。但是这些解释都以一个规范为先决条件。它们是常规科学的组成部分，正如我们已经看到的，这种事业的目的在于精炼、扩大和连接已经存在的规范。第三章提供了许多例子，解释在其中起了核心作用。那些例子代表了绝大多数研究工作。科学家在每一个例子中依靠一个已被接受的规范，知道一种资料是什么，应当用什么工具来重新得到它，是什么概念适合于解释它。规范已给定，对研究它的事业来说，对资料斈解释就是核心。 但是，那种解释事业只能连接一个规范，而不是改正它，这是这一节在结尾前的包袱。各种规范根本不是常规科学所能改正的。相反，正如我们已经看到的，常规科学最终只能导致对反常现象的认识和危机。而且这些常规科学不是靠审议和解释，而是靠形态转换之类比较突然和没有结构的事件结束的。而且科学家们常常谈到“从眼睛里掉下来的障眼物”或“充满着”以前难解的难题的“闪电”，使它的组成部分以新的方式被看到，并第一次允许有它的解。在其他各种场合，这种适当的说明来自睡眠。①“解释”这个词的通常意义都不适用于这些直觉的闪光，新规范就是通过它们产生的。虽然这样的直觉依赖于由老规范得到的经验，反常的和合适的两种都有，它们却不是象一种解释那样，同经验的特殊项目合乎逻辑地或一件一件地联系在一起。相反，它们集中了大部分经验，并使它们转化为一堆颇为不同的经验，此后会同新规范而不是老规范一件一件地联系在一起。
为了更好地了解经验中的这些差别能是什么，我们暂时回到亚里士多德、伽利略和摆。是什么资料使不同规范的相互作用和它们的共同环境对每一种规范都成为可以接受的？亚里土多德学派的人在着受约束的降落时会测量（或者至少会讨论，亚里士多德学派的人很少测量）石块的重量，它已经提高的垂直高度，它达到静止所需要的时间。这些资料同介质的阻力在一起就是亚里士多德学派的科学在讨论落体时应用的概念范畴。②由他们指导的正常研究不可能产生伽利略发现的定律。它只能——并且由另一条道路它确实——导致一系列危机，由此出现了伽利略的摆动着的石块的观点。作为那种危机和其他智力变化的结果，伽利略还以完全不同的方式看到了摆动着的石块。阿基米德关于浮体的工作使介质成为不重要的东西；原动力理论使运动对称而持久；而拿破仑主义则使伽利略的注意力指向运动的圆形。③因此，他测量了每一次摆动的重量、半径、角位移和时间，这些恰好就是能解释伽利略关于摆的定律的资料。在这件事上解释已被证明几乎是不必要的。已知的伽利略规范，象摆的规则性是很容易为检验所理解的。伽利略发现，摆垂的周期完全不依赖于振辐，这个发现是导源于伽利略的常规科学必须破除的，也是我们今天完全无法用文件证明的，此外我们怎样去说明伽利略的这个发现呢？对于亚里士多德学派不可能存在的规则性（事实上，自然界在任何地方都举不出确切的例子来说明）是直接经验的结果，这种人象伽利略做过的那样看到了摆动着的石块。
①[雅克]哈达玛：《下意识的直觉和科学研究的逻辑》（1946年12月8日发明宫会议[阿冷松，无日期，法文版]），第7～8页。同一作者的《数学领域中的发明的心理学》（普林斯顿，1949年，英文版）。虽然完全局限于数学发明。却是一个充分得多的报告。 ② T.S.库恩：《思想实验的作用》见R·塔顿和I·B·柯亨编：《亚历山大·柯依尔论丛》，1963年由海尔曼出版社（巴黎）出版。 ③ A.柯依尔：《伽利略研究》（巴黎，1959年，法文版）第I卷；第46～51页；《伽利略和柏拉图》《思想史杂志》第IV卷，（1943年），第400～428页。
这个例子也许是想象出来的，因为亚里士多德学派设有纪录关于摆动着的石头的讨论。但是，亚里士多德学派确实讨论了比较简单的情况，如石头没有显著约束而降落，这里显然有洞察力方面的差别。亚里士多德在凝视一块降落的石头时看到了状态的变化，而不是一个过程。因而对他来说运动的有关测量是经过的总距离和过去的总时间，所产生的参数我们现应说不叫做速度，而是平均速度。①同样，因为石头是受它的本性的驱使达到它最终的静止点，亚里士多德看到了这种运动期间的任何时刻有关距离的参数是到最后终点距离，而不是离运动起点的距离。②那些概念上的参数构成他的著名的“运动定律”的基础，并赋予意义。可是，部分由于原动力规范，以及部分由于一种形式范围学说，经院哲学的批评改变了这种观察运动的方法。由原动力推动的一块石头，在从它的起点降低时得到了越来越多的原动力；因而从哪儿来的距离而不是到哪儿去的距离成了适当的参数。此外，亚里士多德的速度观念被经院哲学家分化为两种概念，在伽利略以后立刻成了我们的平均速度和瞬时速度。但是当人们通过这种规范看到这些概念时，只是一部分如降落的石块，摆等，几乎是靠检验才显示出它的起支配作用的定律。伽利略并不是提出石头以等加速运动降落的第一批人中的一个。③而且，在他用一个斜面做实验以前已经提出了他的关于这个问题的定理及其许多结果。这种定理是新的规律性的另一种网络，易于为这个世界里的天才所理解，共同取决于自然界和各种规范，伽利略和他的同时代人根据这些规范已经提出了这种定理。生活在那个世界里，伽利略只要愿意，仍然能说明为什么亚里士多德已经看到了它所做的事情。可是，伽利略关于降落的石头的经验的直接内容并不是亚里士多德的经验所已经有的。 ①T.S.库恩，《思想实验的作用》；《亚历山大·柯依尔论丛》（参看注14的全部引文）。 ② A.柯依尔，《伽利略研究》第II卷，第7～11页。 ③克拉齐特，同上，第iv,vi和ix章。
当然，我们需要如此关心“直接经验”即感性特征，是不清楚的，一种规范是如此精彩，它们几乎总是根据检验才放弃它们的规律性。那些特征必须随着科学家们对各种规范所承担的义务而明显地改变，但是，当我们谈到原始资料或者粗糙的经验时，它们还远不是我们心目中已经有的东西，科学研究被认为是从这些经验出发的。也许直接经验应当象流体那样搁在一边，而且我们应当用讨论来代替科学家们在他的实验室里完成的操作和测量。也许这种分析应当从直接给予的东西进一步向前推进。例如，这种分析应当用某中性的观察语言来处理，也许一个人想要同视网膜的印象一致起来，作为引起科学家们所看到的东西的媒介。只有用这些方法中的某一种，我们才能希望恢复一个领域，在这个领域里，经验重新是一劳永逸地稳定的，在这个领域里，摆和降落的石头不是不同的感觉，而是观察一块摆动的石头所提供的明确的资料的不同解释。
但是，感性经验是固定的和中性的吗？理论只不过是对给定资料的人为解释吗？三个世纪以来经常指引西方哲学的认识论观点是一种直接而明确的，是的！在没有已经提出的可供选择的方案时，我发现它不可能完全消灭那种观点。然而，它不再有效地起作用了，而且现在在我看来，通过引进中性的观察语言使它这样做的企图是没有希望的。
一个科学家在实验室里进行的操作和测量并不是经验“给定的”，而是“艰难地收集到的”。它们并不是科学家看到的东西，至少在他的研究工作很好地进展和他的注意力集中以前不是。不如说，它们是更基本的感性内容的具体标志，而且它们本身就是为仔细研究正常研究工作选择的，只是因为它们答应有机会富有成效地精心制作一种已被接受的规范。它们在某种程度上是从直接经验引伸出来的，比直接经验清楚得多，而操作和测量则是规范决定的。科学并不处理一切可能的实验操作。在摆上完成的测量是不适用于受约束的降落的场合的。适用于解释氧的性质的作用同那些在研究去燃素空气的特征时所需要的作用也不相同。
至于纯粹的观察语言，也许有人会设计出来。但是，在笛卡儿以后三个世纪，我们对这样一种可能发生的事情的希望仍然完全依赖于一种感觉和思维的理论。现代心理学实验在迅速地增加各种理论几乎不能处理的现象。鸭子-兔子表明，视网膜印象相同的两个人能看到不同的事物；倒装透镜表明，视网膜印象不同的两个人能看到相同的事物。心理学对相同的效应提供了大量其他证据，由此而生的怀疑已经很快就被企图显示一种真正的观察语言的历史加强了。现在要达到那种目标的企图还没有接近于一种可以普遍应用的纯感觉的语言。那些最近出现的企图都具有一种特征，他们有力地加强这本书的几个主要论点。从一开始，他们就预先假定一种规范，或者取自一种流行的科学理论，或者取自日常谈话的某些部分，然后，他们试图从中消除一切不合逻辑的和非感知的术语。在少数谈话范围内，这种努力已经推进得很远，而且有了有趣的结果。毫无问题这种努力是值得追溯的。但是，它们的结果是一种语言，就象在科学中应用过的那些语言一样，包含着许多关于自然界的预期，违反这些预期的时刻就不起作用了。奈尔逊·古德曼在描术他的《现象的结构》的目的时所证明的恰好就是这个论点：“那就很幸运，[除存在的现象外]再也没有什么是有问题的了；对于‘可能的’情况来说还很不清楚，这些情况并不存在，但应当是存在过的。”①因此，没有一种语言局限于报告一个领先完全已知的世界，而且只能产生关于“现实的东西”的中性的和客观报告。哲学研究甚至还没有对一种语言能做什么想要做的提供暗示。 ① N．古德曼：《现象的结构》（剑桥，麻省，1951年，英文版）；第4～5页。这一段值得更广泛地引用：“如果1947年威灵顿的居民中只有那些重量在175和180磅之间的有红头发，那末‘1947年威灵顿的红头发居民’和1947年重量在175和180磅之间的威灵顿居民，就可以连结成一个结构定义…这些属性之一而不是其他是否已经适用于某人这个问题并没有关系…一旦我们已经确定没有这样的人，…那就很幸运，再也没有什么是有问题的了；对于‘可能的’情况来说还很不清楚，这些情况并不存在；但应当是存在过的。”
在这些情况下，我们至少可以怀疑，当科学家们把氧和摆（也许原子和电子也是一样）当作他们的直接经验的基本组成部分来处理时，他们在原理上以及在实践上都是正确的。民族、文化以及行业等等都是规范包含的经验的结果，此外，行星和摆，电容器和矿石化合物以及其他类似的物体，都已经在科学界占有一席地位。同这些感觉的对象相比较，米尺的读数和视网膜的印象两者都是精心制作的构成物，只有当科学为了他的研究的特殊目的而安排这个或那个这样做时，经验已经直接进入这些构成物。这并不是暗示，例如，摆是科学家在看一块摆动的石头时可能看到的唯一的东西。（我们已经指出，另一个科学团体能看到受约束的降落。）而是暗示，看一块摆动的石头的科学家不可能有原则上比看一个个摆更基本的经验。可供选择的方案并不是某种假设为“固定的”理解力，而是通过另一种规范的理解力，使这块摆动的石头成为另外种东西。
只要我们回想起科学家和工匠都不是一件一件地学会去看这个世界的，这一切就会更加合理。除非全部概念上的和操作上的范畴都是预先准备了的。例如，发现一种增补的超铀元素，或者看到一座新房屋，科学家和工匠两者都得从不断变动的经验中清理整个领域。儿童把“妈妈”这个字从全体人类转给所有女性，然后转移给他的母亲，恰恰不知道“妈妈”的含义是什么或者他的妈妈是谁。同时他认识到在男性和女性之间有某些差别以及所有女性中只有一个人会对他采取的方法。他的反应，期望和信念，确实，他的理解了的世界，也相应地改变了。根据同样的理由，哥白尼学派否定了太阳的传统名称“行星”，并没有认识到“行星”意味着什么，或者太阳是什么。相反，他们是在改变“行星”的意义，以便使它能继续对全部大体而不只是太阳作出有用的区别，他们是用不同于他们以前已经看到的方法去看这个世界的。对于早先我们提出的例子都可以提出同样的论点。看到氧而不是排除了燃素的空气，看到电容器而不是莱顿瓶，或者看到摆而不是受约束的降落，仅仅是科学家对大量有关化学、电学和力学的理解力的一种整体转移中的一个组成部分。同时规范决定着巨大的经验领域。
可是，只有在经验已经这样被确定以后，才能开始寻求一个操作定义或者一种纯粹的观察语言。科学家或哲学家在看到一个摆时，必须已经能认识到这个楼是什么，并问是什么尺寸或视网膜印象组成这个摆。如果他看到的是受约束的降落，甚至就不可能提出他的问题了。而如果他看到的是一个摆，但是他是用看一个意义或者一台摆动的天平同样的方法去看这个摆的，他的问题就不可能得到回答。至少它不会是同样的问题。因此，虽然他们始终是合理的而且有时是非常富有成效的，关于视网膜印象或者关于特定的实验室操作的结果的各种问题都以某种方式从感觉上和概念上把一个世界区分开来为先决条件。在某种意义上这样一些问题是常规科学的组成部分，因为他们取决于一种规范的存在，而且作为规范改变的一种结果，他们得到的是不同的回答。
为了结束这一章，今后让我们忽略视网膜印象，而重新把注意力局限于实验操作，它为科学家提供他所已经看到的尽管零碎却很具体的标志。这样一些实验操作随规范改变的方式我们已经反复地观察过了。在一次科学革命以后，许多陈旧的量度和操作成为不适当的而代之以其他。一个人并不把用于氧的全部同样的试验用于排除了燃素的气体。但是这种改变决不是全体的。因此，不论他会看到什么，在一次革命以后，科学家还是在看这个相同的世界。而且，虽然以前他曾以不同的方式用过他们，他的许多语言和他的大多数实验室仪器同以前仍然是同样的。结果，革命后的科学总是包括许多相同的操作，用同样的仪器完成，并用同样的术语描述，就象他的革命前的先驱一样。只要这些持久的操作完全改变了，这种改变必须在它们同规范的关系中或者在它们的具体结果中展现。现在我提出，用引进最后一个新例子的办法使这两种改变都会出现。我们在考察道尔顿和他的同时代人的工作时将发现，同一种操作，当它通过一个不同的规范同自然界相联系时，就能成为自然界的规律性的完全不同方面的标志。还有我们有时将看到老操作的新作用会产生不同的具体结果。
整个十八世纪和进入十九世纪以后，欧洲化学家几乎普遍相信，基本的原子是靠相互的亲和力结合在一起的，全部化学品都是由这种基本的原子组成的。因此一块银子是因为银粒子之间的亲和力而粘合的（直到拉瓦锡以后这些粒子本身被认为是由更基本的粒子化合成的）。按照同样的理论，银在酸中分解（或者盐在水中）是因为酸的粒子吸引了银的粒子（或者水的粒子吸引了盐的粒子）而且比这些溶解物的粒子的相互吸引更加强有力。或者再举一个例子，铜会在银的溶液里分解，并沉淀出银，是因为铜和酸的亲和力比酸对银的亲和力大。许多其他现象都是以同样的方式解释的。在十八世纪这种有选择的亲和力理论是一种令人钦佩的化学规范，广泛地有时颇富成效地被用于设计和分析化学实验。① ① H．梅茨格：《牛顿，斯塔，玻希夫和化学学说》（巴黎， 1930年，法文版）；第 34～38页。
可是，自从吸引了道尔顿的工作，亲和力理论划分物理学上的混合物和化学上的化合物的界线在某种程度上已经成为不熟悉的了。十八世纪的化学家们确实认识两种过程。当混合时产生热、光、起泡沫或者其他类似的东西，就可以看到发生了化学上的化合。另一方面，如果混合物中的粒子能用肉眼区别，或用机械分开，那就只有物理学上的混合物。但是在大量中间情况中，如水中的盐，合金，玻璃，空气中的氧，等等，这些粗糙的标准用处很小。
大多数化学家在他们的规范指引下，把整个中间范围看成是化学的范围，因为它组成的这些过程全部受同类力的支配。水中的盐或氮中的氧恰好象把铜氧化所产生的组合一样是化学组合的一个例子。把溶液看成是化合物的论据是很强有力的。亲和力理论本身是很好地被证明了的。此外，形成化合物的原因被认为是溶液的被观察均匀性。例如，如果氧和氮只是混合，而不在大气中化合，那么，较重的气体氧就应当沉到底。道尔顿认为大气是一种混合物，从来没有能令人满意地说明氧为什么没有能这样做。吸收了他的原子理论才最终于造成了以前没有的反常现象。①
有人想要说，化学家把溶液看成是化合物同他们的后继者的区别仅在于定义问题。在一种意义上可以说情况就是这样。但是，那种意义不仅是使定义习用方便。在十八世纪，混合物用操作试验并没有同化合物完全区分开来，也许他们不可能已被区分开来。即使化学家们已经寻找过这样的实验，他们会找出使溶液成化合物的标准。混合物和化合物的区别是他们的规范的组成部分，也是他们观察他们的整个研究领域的那种方法的组成部分，而且它本身是先于任何实验室试验的，虽然并不先于整个化学积累起来的经验。
但是，用这种方式来观察化学时，化学现象则是区别于那些随着吸收道尔顿新规范而出现的定律的例证。特别是，当溶液仍旧是化合物时，再多的化学实验本身也不能产生定比定律。在十八世纪末，大家都知道，某些化合物通常它们的组分的重量有固定的比例。德国化学家李希特对某几类反应是即已经注意到进一步的规律性，现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。
[ 本帖最后由 fussfun 于 2007-4-19 22:40 编辑 ] |
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发表于 2007-4-16 13:01
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