《科学革命の構造》閲覧リポート

第一章

靶子:一种认为科学是教科书中方法的总汇,科学家则是尝试为此种总汇贡献一二之人士,科学史就是编年史,科学史学家关注定理是何时被何人发现并描述阻碍诸成分积累的错误,这种思路。

批驳靶子:难以界定某些概念首先被何者提出;过去的错误体系并非不自洽

转变:注重某门科学在对应时代的历史地位;不关注伽利略的观点和现代观点的关系,而是关注伽利略观点与其所在“科学共同体”的关系。

就算是遵循同一组方法论的人,也会因为各种因素而产生不同的看法。观察和经验可以大幅度限制众多方法论,但是不可能唯一确定方法论。在观察和经验的框架下,不同学派间的区别,就是所谓的“不可通约性”。

启蒙教学决定了不同学派间共同信奉的前提,例如宇宙是由何种实体构成,实体以何种方式互动,又如何与感官互动,寻求答案应该采取何种方式;这些问题帮助科学家开展科研,在没有这些前提时又应如何行动。

第二章

常规科学是建立在数种过去科研基础上的研究。这些科研基础被教材记录,而在教材流行之前著名的科学经典承担着这样的责任。不论是经典著作还是教科书,它们都具有两个特征:吸引忠实的拥趸,使他们脱离其它科学模式;为后继者留下待解决的问题。这样的成就被称作“范式”。

例:光学的发展:前范式时代->牛顿粒子说->波动说->波粒二象性说。

普遍接受的范式并不是很容易就能出现。为什么这是困难的?因为搜集与学科有关的资料是一件较为随机的事,有启发性之事与无启发性之事被混合;片面的记录忽视了重点;等。因此,一套对上述自然现象加以筛选的信念,是诠释自然史的必要之物。这套信念可以是通过流行的哲学、另一门科学、个人或历史的偶然事件等得到提供,因此前范式时代不同的人用不同的范式诠释同一组(可能不完全相同)的现象。

分歧的思路会消失,且消失总是由前范式之一的学派胜利造成。获胜的学派也因为其自身筛选的信念,只能强调并解释一部分自然现象,且在此基础上也能产生一部分成果(例如莱顿瓶是由秉信电是流体之人研发出的)。更杰出的范式(例如富兰克林的电学理论)就可以在此基础上诞生。流体理论仅仅由小部分人信奉,富兰克林范式将其带给大部分人:这种范式提示哪些实验值得做,哪些实验因为只是次要的或者过于高深的不值得做,因此大大提升研究效率。同时,范式的出现并不意味着一切争论的结束,可能还有子范式去争论一些更细微的问题,例如电究竟是一种流体还是两种。

当大多数人接受同一种范式后,旧范式的拥趸要么改换门庭,要么只能固步自封最终消亡。与此同时,范式的出现往往意味着刊物的出现、专家学会的建立、课程的设立(这些科学专业化的特征往往是在十九世纪以后了)。范式和教科书使得科学家可以探索未知而非为每个前提辩护,使得短小精悍、只写给专业同行的论文得到流行。

范式的建立往往标志着一门科学的兴起。后者的出现也并非一蹴而就,但是当从历史的角度回顾,如果在短时间内对某物的认识出现了爆发性的增长,出现了写给同行的论文而非写给更大范围的书,那么就可以认为一门科学诞生了。

第三章

范式最初出现时,应用范围和精确性都不高;之所以其在竞争中胜出,是因为其较同侪更能解决一些被认为更重要的问题。常规科学所做的,就是不断扩展范式的应用范围和精确性。

常规科学的三个焦点:探索某些范式所表明的特别能解释事物本质之事实;某些用于验证范式正确性之事实;搜集事实,包括阐明范式的经验、解决理论残留的含糊性、解决某些注意到但尚未解决的问题。

  1. 测量诸如星球位置大小、溶液酸碱度等事实。
  2. 设计实验验证范式。
  3. 测量各种常数、确定定量的定律、探索范式扩展的可能性。

【P23-24】

常规科学的理论的三方面:

  • 用现存的理论来预测信息。常常被认为没有科学含量并丢给工程师解决。目的是展示范式的新应用,或者提高已有应用的精确性。
  • 确保理论和事实相验证,将某些为使理论简洁而所作假设精确化。
  • 重阐明范式,对其重新表述。

第四章

常规科学的目的不在于去发现重大的实质性的新事物。那为什么还要作常规科学的研究?部分是为了扩大范式应用范围和精确性,部分是因为,虽然结果是可预期的,但是解谜的过程可能需要一些新的方式。

谜题的好坏并不在于其价值:真正有价值的问题不一定有解。谜题的价值仅仅在于求解其的方法是否新颖。常规科学预测某些问题的解,把它当作谜题,并且摒弃某些被认为是其它学科范畴的问题或者某些过于复杂的问题。总而言之,常规科学的问题和谜题有着共同点,那就是可以由范式预知其可解性,并确信足够精明者即可成功。谜题的解要与相关范式吻合,解谜的方法要与范式兼容,正如游戏的规则一般。【P32】

规则可能来源于范式,可能受制于现有仪器,可能来源于一些哲学、方法论,甚至可能是科学家职业所要求的。

第五章

范式可以在对某一专业仔细研究,从教科书、实验和授课中提炼出。然而,范式存在并不意味着规则一定存在。每个人都有其理解范式的方法,但是一致同意的对范式的“合理诠释”不一定存在。缺乏此种诠释并不影响研究:可以通过“直接检查范式”来验证研究正确性。正如很难找到应用于某种自然存在之事物的充分必要性质一样,单一常规科学也不一定存在充分必要的描述。

发现指导某问题的规则是困难的。这类似于,一个理论只有有其应用之后,才会被接受。学习理论并非来自于课本,而是来自于观察其如何被用于解决问题。科学家的能力也主要是在于解决问题的能力。

范式除了规则以外,还通过模仿来指导研究。常规科学在没有规则时,只依靠对某几个问题的共识解答就能开展研究;但是,如果遇到了范式模型不可靠的地方,规则就变得重要起来,并常常引发争论;这些争论在前范式时期和革命时期都很常见。

明显的规则常常可以应用于多个广泛的科学团体,但是范式仅仅是一小部分人的专利;相隔很远的学科常常有着截然不同的范式,就算是同一领域工作的人也会在专业专门化中获得不同范式。这就意味着,革命往往仅仅会影响到一小部分的人;虽然某种理论可能是多种科学团体的范式,但是对于不同团体的意义不同;因此,该范式在不同团体间确立不同的传统,这些传统有重叠但是外延不尽相同;各个传统内部的革命不一定扩散至其它传统。

综上,范式在以下四个方面,优先于规则,无需规则的介入即可指导常规科学:

  • 发现规则是困难的,正如哲学家想给某种事物下定义。
  • 科学家学习新理论,来自于应用与实践而非教科书的定义。
  • 范式除了规则外,也可通过直接模仿以指导研究。
  • 规则应用于多个广泛的科学团体,但是范式仅仅影响小部分人,并且

第六章

常规科学的成功,并没有任何新颖性可言。但是科学一直都不断产出新现象和理论,并由此产生了产出此类新发现的理论。

这涉及到两部分:新颖事实的发现,与新兴理论的诞生——尽管两者之间的区别可能有时并不是很大。新颖的事实,或者称为反常,是发现的开始;随着进一步探索,最终会调整范式使得其与反常产生相同的预测。

什么是发现?发现是一段“概念同化”的过程:认为氧是脱燃素空气和认为氧是一种元素的人,会把氧气的发现归功于不同的人。发现必然最终导致着范式的改变,感受到反常并不意味着新发现,只有对它有初步的认识才意味着发现。发现并不会立刻引发范式,正如 X 射线在发现的最初十年内没有引发范式的变动。然而,它却改变了仪器的使用方式,违背了学界对仪器的“预期”,尽管并没有违背理论的预期——时兴的理论允许其存在。

莱顿瓶的发现则是一种新类型:为莱顿瓶提供预期的理论并非是范式理论;虽然其是在理论的指导下推导出的发明,但是该理论本身也是在前范式时代竞争的若干理论之一,其在其余理论的视角下,是反常。

总结:导致新类型现象出现的反常具有共同的特征,即:意识到反常;逐渐从概念和观察方面认识到反常;范式的转变和常见的同时伴有之阻力。即:违背期望,表现抗拒;认识到差错;调整范畴直至反常被包涵。

第七章

常规科学不是追求发现,更不是追求发明新理论,因此新兴理论必然无法直接从常规科学中产生。范式的变换必然伴随着旧有范式的大范围失效和常规解谜的崩溃,同时各种新兴学派如同前范式时代一样竞争。同时,一个不算很典型的特征是,往往最终引起范式崩溃的问题都是早已被认识到的问题,只不过早期认为它们已经被完全解决了,因此当其被判明失败后会造成格外强烈的挫败感;同时,正解往往已经被提前至少是部分被预见,只不过被忽略,因此格外遗憾。但是,新兴理论往往只有在危机下才会被正确认识,因为更换新工具也是一种浪费。危机的意义就在于指出更换工具的时机已至。

第八章

危机与反常并不意味着对旧有范式的抛弃。事实上,科学家抛弃旧有范式,总是伴随着接受一种新范式;这种扬弃往往包含着范式与自然界的比较以及范式之间的比较。同时,实验工作本身是无法推翻定义的;科学家不能一面拒斥范式一面又仍是科学家。

因此,不存在无反例的研究。每一个被看作是谜的问题,从另一种角度来看就是反例;所有不曾遇到反例的研究都是不存在更多的谜的研究,这样的研究已经变成纯粹的工具了。此外,危机并不能将谜转成反例。

科学家如何应对反常?通常的情况下,科学家愿意等待,特别是当其它方面存在众多问题之时;这种耐心也被认为是合理的。为数众多的反常可以被看作是反例,留待将来再作考察。

因此,将要引发危机的反常必然有其特殊之处;对遇到的所有反常都不厌其烦穷究的科学家很少作有意义的工作。例如对范式中某些前提产生质疑(麦克斯韦理论中的以太拖曳问题);范式本身否定了某些应用的可行性;过久都没有合理的解决方案等,都会促使反常向危机转化。

此时,反常被广泛承认,并随着阻碍时间延长逐渐转化为学科主题,对其的分析逐渐从原始范式开始发散,诸多特设性调整模糊了常规科学的法则,范式的实践者开始否定彼此对范式的诠释,乃至于怀疑之前已用范式解决的问题的标准解答。

不论如何,危机始于反常带来的范式的模糊化和常规研究的规则松弛,并以三种结果之一而终,即常规科学解决了反常(常常不那么令人满意,会导致一些人失望,认为是常规科学的终结);众多努力均无法解决反常以至于科学家搁置其以待后人;新兴范式出现。

范式转变并非累积的过程,更像是在旧范式的废墟上重建新范式,其改变了旧范式诸多基本理论,更改变了诸多理论的应用。新旧范式解决的问题有很大的交集,但更大的可能是不完全重叠。除此之外,在解谜策略上也往往有明显差异。

在一些场合,例如杨的波动理论和拉瓦锡的元素论,是在危机前很久就已经产生了;但是在其余场合,旧范式的崩溃和新范式的凸现间有较长时间,此时科学家需要理解非常规科学究竟是什么。在认识到反常的存在后,科学家总是首先尝试更精确地分离出反常,并且寻求扩大裂痕的方式——此时更像是随机漫游者,做实验仅仅是为了试探结果,并且尝试建构某些理论:成功会构建通往新范式的道路,失败则也可轻易舍弃。

没有危机存在,人们不会费力去考察常规科学的适用范围或者提出激进的假说;只有在危机时刻,人们才会构建实验以定位反常之源头。除此之外还有另一种非常规研究,即转向哲学研究:哲学研究往往在范式转换期提供较好的指导作用。

危机往往同时伴随着众多新发现的诞生。

竞争方案增加、做新尝试的意愿、对旧有范式的明确不满、对哲学的求助,对范式基础的争论,都是常规科学转向非常规科学亦或称为革命的前兆。常规科学是相对于这些前兆而言的,而非相对于革命而言的。

第九章

为什么科学革命能被冠以革命之名?政治革命起源于某一些人感觉现行制度已经无法有效应对当前环境中问题了,而科学革命也来源于某一些人感觉现行范式已经无法被有效利用以探究自然界的某一方面。换言之,革命的前提是旧事物的机能失灵,不论革命是大范围的范式转换还是氧气或 X 射线等小问题。同时,政治革命是以现行制度所不容许之方式改变现行制度,在过渡阶段时则没有可言统一的制度;科学革命亦然。

竞争着的范式常常均是自洽的,因此当它们的拥趸之间相互攻讦之时,每一个范式同时都是论证的起点和终点。因为争辩范式的各方各自出发点的相似之处极为有限,因此无法在某个超越各个共同体的共识的基础上辩驳。因此为了了解科学革命如何实现,不但要考察实验和逻辑等自然条件在革命中的影响,还要考察不同共同体间有效的说服和论辩技巧。

常规科学家与革命科学家有何不同?有没有什么内在理由表明,新范式必然意味着旧范式的摒弃?事实上,新理论并不意味着与旧理论的冲突:新理论可能是在讨论先前未知之现象,亦或是统合旧有下级理论的更高级理论。此种新理论会将科学看作累积性的,从已知到未知、从初级到高级的进步。

许多人以及教学方式认为科学即为累积知识之活动;但是事实上几乎所有新理论都会摧毁旧理论。常规科学是累积性的,而革命科学是破坏性的。

新理论诞生于三者:现存范式已妥为解释之问题——此时新理论常常无法被广泛接受因为并没有其优于旧理论的理由正如波动说;有待完善解释之问题——但是目的仍是完善旧范式而非发明新范式;公认的无法被旧有范式同化之新范式。

但是存在一种狭隘的想法,其认为只要新旧理论能对同样的现象做出同样的预言则二者即可共存,正如牛顿力学和爱因斯坦理论;其认为,既然工程师等可以应用牛顿力学,且在某些限制下牛顿力学可以从爱因斯坦力学导出,因此前者是后者的特例,而一个理论总是不可能同其特例完全冲突的。这种思想进一步认为,只要从可被爱因斯坦理论攻击的领域退出,例如高精度测量或是高速场合,则牛顿力学就是不败的;但是同样的撤退也可以应用于燃素说等理论,并且其将理论的应用范围限制于其最先被应用于解释的若干现象,精度也无法提高,最终会导致其丧失对新兴现象做任何推测。摒弃错误即摒弃进步,不做出可能失败的承诺即不会有常规科学。

更何况,牛顿力学根本无法从爱因斯坦力学中导出:其内层的守恒质量与不变空间根本无法与爱因斯坦的底层理念兼容,必须改变那些基本的概念才能得到牛顿力学。从另一角度来说,爱因斯坦理论取代牛顿理论,也正是因为基本概念的重确立。

因此,新兴范式必然与旧有范式存在不可调和的差异。这些差异中,最明显的莫过于对于宇宙的构成要素及其行为的不同看法,除此之外还有对于问题重要性的看法,将一些问题归入另外的学科,一些问题被认为不科学,一些被忽视的问题的重要性得到认可;最终,一些对科学问题本身的看法得到重构,例如“石头往下掉落是因为本质是向下移动”等说法在牛顿体系中被完全认为是无意义之言,使得科学中据以判定问题和解答正当性的标准产生了变化。

牛顿力学认为万有引力是毋庸置疑的前提;爱因斯坦理论又解释了万有引力产生的原因,回归了前牛顿时代解释一切的看法。

在竞争着的范式间做选择时,必然会引出不能由常规科学标准解决的问题;两个学派在辩论优劣时,必然涉及到对方的标准。同时,因为各个范式均不能解决所有问题,范式辩论总会涉及哪些问题比较适合去解决的问题。

第十章

革命之后,科学家看代问题和世界的方法都发生了改变。地理学家看等高线、物理学家看云室,这种思维方式都是需要多次转变才能获得的。因此,科学革命后,科学家对环境的看法就需要重新训练。

诸如倒置眼镜、异常纸牌实验等表明,一个人看到的不仅依赖于看什么,还依赖于以前经验所教给他所看的。哥白尼日心说流行后,人们短时间内发现了大量彗星;他们用古老的工具观察古老的星空,但是看到许多新东西。

“普利斯特里和拉瓦锡都看到氧气,但是他们以不同方式来诠释”,是一种自笛卡尔开始并随着牛顿力学完善的哲学范式的一部分,其对科学和哲学均有很大贡献;但是这个范式现在已经不能适应,因为科学家以不同方式看待同一件事时,注重不同的关键点。同时,在看待事情时,科学家并不一定有自身的诠释方案,不像个诠释者。

当然,这并不意味着科学家不会产生自己的诠释,但是这些诠释均预设了相关的范式。在常规科学的方面,诠释阐述了相关的范式,但是不能修正它;修正范式的过程比起重诠释更像是灵光一现。

正因为科学家就算看着同一组现象侧重点也不同,所以科学家得到的理论也不同。假如认为不同理论是科学家对一组现象的不同诠释,那么首先要有一种绝对中立客观的语言描述客观现象,这就是哲学问题了。

革命后的科学总是包含许多革命前的操作,但是在新体系中可能有不同的诠释。不论是理论、数据,都发生了改变:革命后,我们处于一个不同的世界。

第十一章

为什么称科学革命是几乎不可见的?因为科学家和普通人对创造性科学活动的印象均来自于同一个来源,即教科书、科普读物和科学哲学著作,并且这些都仅关注于其描述的科学共同体所专注之范式。换言之,三者均描述着过去革命的稳定成果,展现的是当今常规科学的基础,对于这些基础如何被认识、被采纳的过程,则不需要提供详细的信息。

教科书总是第一个范式兴起所带来的附加现象;因此,每当新一轮革命进行完后,教科书就需要部分乃至全部重写;一旦重写,革命的作用乃至革命本身就会被掩盖。教科书提起过去伟人的贡献,目的是为了使得阅读者感受自身处于一历史悠久的传统中,并且仅提到对书中范式有贡献的部分;随着革命后教科书的一次次改写,科学结构看上去似乎是累积性的事业。

对当时的“偏见”和“谬误”着以过多笔墨被认为是不适当的;这种对历史事实之蔑视植根于科学行业的意识形态中。如道尔顿和牛顿等将过去贡献省略或转以自己范式描述(伽利略虽然有类似的描述但是侧重点并不同)等策略更是加重了把科学发展线性化的倾向。

换言之,曲解使得革命被无形化了;教学中的这种曲解是这件事不可见之原因。

  • 本章仅仅是为了解释“为什么前人没有提出这件事”。

第十二章

新兴范式的先驱们(通常踏入新领域不久,没有受到旧范式根深蒂固的影响)如何将其推向世界?

首先,不存在证实科学理论的绝对标准;因此大家或许更关注在现存条件下理论成立的概率,但是这件事本身往往有赖于纯粹中性的叙述语言。另一种思路是波普尔的否证主义,但是以何种标准衡量否定的范围又成为了新问题。或者也可以结合,验证两种思路何者更加贴合事实,但是两种理论的侧重点又有所不同。

总体而言,因为衡量问题的标准不同,也即所谓的不可通约性,革命前后乃至革命中不同理论间的沟通必然是不完全的。不可通约性体现在三方面,即侧重的问题不一样、各种概念和操作的重新叙述、(抽象的)世界的不同。因为不可通约性,范式的转换必须是一蹴而就的,而不能逐步逐步地完成。

科学家是如何完成范式转变的?事实上,他们经常不能。新科学的胜利常常不是说服所有人,而是说服新人,熬死旧人。旧人对旧范式的顽固在革命时期显得食古不化,但是在常规科学时期却是解谜的必要步骤。

科学家个人的皈依可能有多种琐碎的问题;因此更重要的是考察整个科学团体的皈依。被证明有效的说服方式,包括:

  • 能解决使得旧范式陷入危机之问题。
  • 在定量方面表现出更好的精确性。
  • 特别震撼之现象,例如泊松光斑。
  • “更美观,更简洁”

产生富有佐证力度之例子的工作,有很大部分是常规科学的工作,例如傅科摆证明自转等,在革命时期出现泊松光斑之类的例子是罕见的。

新兴范式常常仅在引发危机的反常处有着较好的效果,因此如果被讲求实际者用相对解题能力比较时常常会被扼杀。因此,范式论辩不能涉及相对解题能力;新范式的支持者常常只能基于自身信念来支持之。没有经历危机者,常常无法抛下解题能力的关键证据。

第十三章

为什么只有科学呈现一种不断进步的模式,而艺术、政治理论等不然?事实上,一个语义学上的把戏是,“科学”往往是形容那些以明显方式进步的学科的。但是,为什么会存在有不断进步以至于可以被称作科学的学科,为什么其余学科没有呈现出进步的模式?

首先,成功的具有创造性的工作就是进步。假如我们怀疑某个领域是否存在真的进步,只不过是因为不同的竞争学派仍然存在并且互相质疑其它学派的基础,尝试否认其它学派的进步罢了。这一竞争同时还发生在革命时代,旧范式的拥趸质疑拥抱新范式是否会导致进步的停止。换言之,进步只有在常规科学时代才是明显的:这仅仅是因为科学共同体无法以其它方式看待其工作成果。同时,范式的确立使得共同体的成员得以免于考察问题的第一性原理,显著增加效率,显得进步格外明显。

除此之外,还有科学工作的相对独立性:科学对话仅在共同体成员之间进行,也只由成员评价。如诗人、神学家等,都免不了受到大众的指摘。同时,自然科学家不像社会科学家、医生、工程师等职业那样必须选择亟待解决之问题或者有重大社会影响之问题,而是解决那些有充分理由相信可以解决之问题,故而能产生更多之成果。

在艺术、文学等学科,教科书只起到次要的作用,成员通过其它艺术家尤其是早期艺术家的作品得到熏陶;历史、社科等,教科书显得更加重要,但是原始资料也是必不可少的;自然科学则从一开始就完全依靠教科书,通过教科书训练而成的科学共同体必然高度适应于解谜,尽管这有时会导致革命时期的僵硬性,但是这种僵硬性也不失为反常的指示器。

我们不得不思考,非常规科学为什么也意味着进步。事实上,成功的革命,结果必然是多个学派之一胜出,而该学派之拥趸必然要宣称自己较竞争者们更加进步;同时,新兴范式必然摒弃了旧范式中的若干理论,修正了旧范式的若干概念,他们会把这些看成进步。这似乎说明,成熟的科学共同体的成员都是覆写历史的受害者,似乎认为在学界话语权就是正确;这确实是合理的,前提是话语权不能掌握在非专业的权威手中,否则革命就并非科学的。科学的革命有赖于把话语权授予具有某种资格的成员,这些成员往往需要满足如下的条件:

  • 关注有关自然的若干问题。
  • 研究较为具体细节的问题。
  • 令他满意的答案须由科学共同体中许多人接受。

同时,科学的话语权必须借助共同的训练掌握于具有相似价值观的一批人手中,否则就会引起真理是否唯一的问题。【在革命时期是否如此?革命时期科学家的主要任务是得出统一的范式,在其它时刻冲突的规则彼此不能共存。】

这样的团体必然会对新范式有着比较挑剔的品味,例如,新范式必须能够解决一些用其它方式难以解决之问题;新范式必须保留大部分旧范式下的结论和定理。因此,科学能够解决的问题必然是不断增长的,尽管时有老成果需要被抛弃。

范式的转变使得科学家和向他们学习的人们越来越靠近真理,这样的想法应该被摒弃:首先,将科学看作不断扩张的演化过程已经足以说明其成功了,没必要假定完全客观的“真理”来度量之;正如物种进化不需要假定这是造物主的目的一样。

posted @ 2024-05-09 17:21  Troverld  阅读(57)  评论(2编辑  收藏  举报