第一章 导言：历史的角色

(1)如果不把历史仅仅看成逸事或年表的贮藏所，历史就能彻底改变现在支配我们的科学形象。这幅之前形成的形象甚至是由科学家自己描绘的，主要来自于对已有科学成就的研究。这些成就记录在经典中，更晚近的记录在教科书中，每一代新科学家都从这些著作中学习如何从事这一行当。然而不可避免地，这些书旨在说服和教学，从中得出的科学概念不可能符合产生这些书的科学事业，就像一国的文化形象不能从旅游指南或语言教科书中得到一样。本书试图表明，教科书在一些根本方面误导了我们。它旨在概述一种非常不同的科学概念，这种概念可以从研究活动本身的历史记录中产生。

(2)不过，如果我们继续寻求和考察历史资料主要是为了回答从科学教科书中得出的那种不合历史的刻板形象所引出的问题，新概念就不会产生。例如，教科书似乎常常暗示，书中各页所描述的观察、定律和理论唯一地例证了科学的内容。这些书几乎总是让人以为，科学方法仅仅是用以收集教科书资料的操作技巧，以及将这些资料与教科书中的理论概括联系起来的逻辑操作罢了。由此产生的科学概念对我们理解科学的本质和发展产生了深刻影响。

如果说科学就是现行教科书中收集的一系列事实、理论和方法，那么科学家就是力争为这些东西作出贡献的人，不论成功与否。科学的发展成了一个逐渐累积的过程，事实、理论和方法单独或一起加入日益增长的科学技巧和知识。科学史这门学科则将这些连续不断的增长和对累积的阻碍载入编年史。这样一来，关心科学发展的历史学家似乎有两项主要任务：一方面，他必须确定当时每一项科学事实、定律和理论是何人在何时发现或发明的；另一方面，他必须描述和解释现代科学教科书的各个组成部分受到了哪些错误、神话和迷信的阻碍，从而无法更快地累积起来。许多科学史研究都曾指向这些目标，今天也不例外。

(3)然而近年来，一些科学史家发现越来越难以履行累积发展观赋予他们的职责。作为累积过程的编年史家，他们发现，研究越多就越难回答这样一些问题：氧气是什么时候发现的？谁最先想出了能量守恒概念？其中有些人逐渐怀疑，提出这类问题根本就是错误的。也许科学并不是通过累积一个个发现和发明而发展的。与此同时，这些历史学家还发现，他们越来越难以区分过去的观察和信念中的“科学”成分与被其前辈信手贴上“错误”和“迷信”标签的东西。例如，他们越是仔细地研究亚里士多德的力学、燃素化学或热质热力学，就越是确定，那些曾经流行的自然观作为一个整体并不比今天流行的自然观更不科学，也并不更是人类特有习性癖好的产物。如果将这些过时的信念称作神话，那么神话也可以通过现在产生科学知识的方法和理由产生出来。而如果将它们称作科学，那么科学就包含着与我们今天的信念完全不相容的一套信念。面对这两种选项，历史学家必定会选择后者。从原则上讲，过时的理论并非因为已经遭到抛弃就是不科学的。然而，这样的选择很难把科学发展看成一个累积增长的过程。历史研究表明，很难把一个个发明和发现孤立起来看待，这让人有理由对形成这些个别科学贡献的那种累积过程产生深刻的怀疑。

(4)所有这些怀疑和困难导致在以科学为对象的研究中发生了一场编史学革命，尽管这场革命还处于早期阶段。渐渐地，科学史家们已经开始提出新的问题，追踪不同的、往往较少具有积累性的科学发展线索，而且在这样做的时候往往并非完全自觉。他们不再寻求旧科学对我们目前观点的永恒贡献，而是试图展现那门科学在当时的历史整体性。例如，他们不问伽利略的看法与现代科学的看法有什么关系，而是问他的看法与他所在的群体，即他的老师、同时代人和直接的科学继承者的看法有什么关系。不仅如此，在研究该群体与其他类似群体的看法时，他们坚持采取一种通常与现代科学迥然不同的观点，这种观点使那些看法拥有最大的内在融贯性和与自然最密切的相符。从由此产生的著作（亚历山大·柯瓦雷的著作也许最具代表性）来看，科学绝非旧编史学传统的作者们所讨论的那种事业。至少，这些历史研究暗示出一种新的科学形象的可能性。通过清楚地阐明新编史学的某些含义，本书旨在勾勒出那种形象。

在这种努力的过程中，科学的哪些方面会突显出来呢？至少在陈述顺序上，首先是，方法论的指导本身并不足以对许多类型的科学问题指定唯一的实质性结论。一个知道什么是科学却对电学或化学一无所知的人，若受命考察电学或化学现象，则可能合理地得出若干不相容结论当中的任何一个。在这些合理的可能结论中，他所得出的特定结论也许取决于他之前在其他领域的经验，研究中的偶然事件，或者他个人的性格。例如，他把关于星体的哪些信念带到了化学或电学研究中？与新领域相关的可设想的实验有很多，他决定先做哪一个呢？由此产生的复杂现象的哪些方面，他觉得与阐明化学变化或电亲和力的本质特别相关？至少就个人而言，有时也就科学共同体而言，对这类问题的回答往往是科学发展的关键决定因素。例如，我们将在第二章看到，大多数科学在早期发展阶段都有一个典型特征，那就是有若干迥然不同的自然观在持续竞争，每一种自然观都部分来自于科学观察与方法的要求，而且全都与之大致相容。这些不同学派之间的区别并不在于方法上的某种缺陷——它们都是“科学的”——而在于我们所谓各个学派看待世界以及在这个世界里做科学的不可公度的（incommensurable）方式。观察和经验能够而且必须大大限制可容许的科学信念的范围，否则就没有科学了。但仅凭观察和经验并不能决定这样一套特定的信念。对于某个科学共同体在某一时期所拥护的信念，总有一种由个人与历史的偶然事件混合而成的看似随意的要素在发挥重大影响。

(5)然而，这种随意性要素并不表明任一科学群体无需一套共有的信念就能从事其行当，也不会使该群体在某一时期实际秉持的这套特殊信念变得不重要。在科学共同体认为还没有明确回答一些问题之前，有效的研究几乎不会开始，比如：宇宙是由哪些基本实体构成的？这些基本实体是如何相互作用并与感官发生作用的？对于这些实体可以提出哪些合理的问题？在寻求解答时需要运用哪些技巧？至少在成熟科学中，这样一些问题的答案（或其完整替代品）已经牢固地嵌入了培养学生从事专业实践的教育启蒙中。那种教育既严格又刻板，因此这些答案渐渐控制了科学心灵深处。在很大程度上，正是由于答案的这种功效，常规研究活动才这么有效率、有方向。第三、四、五章考察常规科学时，我们最终想把那种研究描述为一种顽强而投入的努力，旨在把自然强行纳入专业教育所提供的概念框架。同时我们会问，如果没有这些概念框架，研究是否还能进行，不论在其历史起源中、偶尔在其后来的发展中存在哪些随意性要素。

(6)不过，那种随意性要素的确存在，对科学发展也有重要影响，我们将在第六、七、八章详细考察。大多数科学家不得不终生从事的常规科学基于一个假设，即科学共同体知道世界是什么样子。事业的成功大都来自共同体捍卫这个假设的意愿，如有必要甚至不惜代价。例如，常规科学往往会压制重要的新奇事物，因为这些事物必然会破坏常规科学的基本信念。不过，只要这些信念继续保有随意性要素，常规研究的本质就会保证新奇事物不会长期受到压制。有的时候，一个用已知规则和程序应该能够解决的常规问题，群体中最杰出的成员无论怎样研究都无法解决。在另一些时候，一件为常规研究而设计制造的仪器未能按照预期方式工作，显示出一种反常，多次努力之后仍不能符合专业预期。通过诸如此类的方式，常规科学一再出错。这时，整个行业都不再能够回避颠覆现有科学实践传统的反常，非常规的研究就开始了，最终使整个行业秉持一套新的信念，为科学实践建立一个新的基础。发生专业信念转移的非常规事件，就是本书中所谓的科学革命。它们打破传统，是对受传统束缚的常规科学活动的补充。

科学革命最明显的例子是科学发展中以前常常被称为革命的那些著名事件。因此，在开始直接详细考察科学革命本质的第九、第十章中，我们将反复讨论科学发展中几个重大的转折点，这些转折点与哥白尼、牛顿、拉瓦锡、爱因斯坦的名字联系在一起。至少在物理科学史上，这些事件比大多数其他事件更能清楚地显示所有科学革命到底是怎么回事。每一场革命都迫使共同体抛弃一种确立已久的科学理论，而赞成另一种与之不相容的理论。每一场革命之后，科学探讨的问题变了，同行用以确定可接受问题或合理解答的标准也变了。每一场革命都改变了科学想象，改变的方式我们最终需要这样描述：世界发生了改变，科学研究是在不同的世界里做的。这些变化连同几乎总是与之伴随的争论，是科学革命最典型的特征。

(7)通过研究比如说牛顿革命或化学革命，这些特征会特别清晰地显示出来。不过，本书的一个基本论点是，通过研究其他许多并不明显具有革命性的事件，同样可以得到这些特征。对于受麦克斯韦方程影响小得多的专业群体来说，麦克斯韦方程与爱因斯坦方程同样具有革命性，因此同样受到抵制。很自然地，发明其他新理论往往也会激起其专业领域受到侵犯的某些专家的同样反应。对于这些人来说，新理论意味着支配常规科学先前实践的规则即将发生变化，因此新理论不可避免会给利用这些规则成功完成的许多科学工作带来影响。因此一种新理论，无论其应用范围有多么专门，很少或绝不只是对已有知识的一种增加。吸纳新理论需要重建先前的理论，重新评价先前的事实，这本质上是一个革命过程，很少由一个人完成，而且从来不是一蹴而就。历史学家的词汇迫使他们把这个延续的过程看成一个孤立事件，难怪他们很难为之标明确切的发生时间。

在发生革命的领域中，对专家产生革命性影响的科学事件并非只有新的理论发明。支配常规科学的信念不仅指明了宇宙中包含哪些实体，而且还暗示了宇宙中不包含哪些实体。因此（这一点需要进一步讨论），像氧气或X射线这样的发现并非只是在科学家的世界里增添了一个新事物而已。最终结果是如此，但这要等到专业共同体对传统实验程序作出重新评价，改变共同体早已熟悉的实体概念，同时转换据以讨论世界的理论网络。科学事实和科学理论无法截然分离，也许除非是在某个常规科学实践传统内部。因此，意外发现不只具有事实上的意义。也因此，新奇的重要事实或理论不仅在量上丰富了，而且在质上改变了科学家的世界。

(8)这种关于科学革命本质的扩展的观念是本书接下来所要描述的内容。这种扩展固然超越了惯常用法的界限，但我会继续把发现看成革命性的。正因为可以把发现的结构与例如哥白尼革命的结构联系起来，我才觉得这种扩展的科学革命观念如此重要。前面的讨论指明了常规科学和科学革命这两个互补的概念如何在接下来的九章中得到详细阐述。本书的其余部分则试图解决其余三个主要问题。第十一章通过讨论教科书传统，考察科学革命先前为何如此难以觉察。第十二章描述旧常规科学传统的拥护者与新常规科学传统的拥护者之间的革命性竞争。因此在一种说明科学研究的理论中，本章考虑的过程应当取代惯常的科学形象使我们熟悉的那种确证或否证程序。科学共同体各个部门之间的竞争，是实际导致拒斥一种业已接受的理论或采用另一种理论的唯一的历史过程。最后，第十三章将会追问，通过革命而发展如何可能与科学进步这个看似独特的特征相容。不过对于这个问题，本书只作出概略的回答，这种回答依赖于科学共同体的特征，还需要做更多探索和研究。

(9)毫无疑问，有些读者已经在怀疑，历史研究是否可能造成这里所要达成的概念转变。有一大堆二分法可以表明，这实际上是做不到的。我们也常说，历史是一门纯粹描述性的学科。然而，上面提出的论点往往是诠释性的，有时则是规范性的。此外，我的许多概括都涉及科学家的社会学或社会心理学，但至少我有几个结论在传统上属于逻辑或认识论。在上一段话中，我似乎已经违背了“发现的语境”（the context of discovery）和“辩护的语境”（the context of justification）这个颇具影响的当代区分。像这样把不同的领域和不同的事物混在一起，除了显示极大的混乱还能显示什么呢？

在思想上受到诸如此类的区分的长期影响，我很清楚它们的重要性和影响力。多年以来，我一直认为它们涉及知识的本质，现在我仍然认为，经过恰当的改造，它们能够说明一些重要的东西。但是当我试图把它们用于获得、接受和吸纳知识的实际情况时，即使只是粗略的应用，它们也显得很成问题。现在，它们并非基本的逻辑区分或方法论区分，因此应当先于对科学知识的分析，而是对于用它们来解决的问题的一组传统实质性答案不可或缺的组成部分。这种循环不会使它们失效，但的确使之成为一种理论的组成部分，于是它们也必须像其他领域的理论一样接受详细检查。如果它们的内容不只是纯粹的抽象，我们就必须通过观察它们在意欲阐明的资料中的应用来发现那个内容。对于可以合理地要求用知识理论来讨论的各种现象，科学史怎么可能不是一个宝库呢？