科学革命的结构

title: 内容.
content: 主要的概念为 典范转移(Paradigm shift)、不可通约性(Incommensurability,或译不可共量性)
title: 历史.
content: 科学革命的结构,最初是统一科学国际百科全书中的一篇专题,然后在1962年由芝加哥大学出版社出书。1969年库恩在后记中增加他对第一版争议的回应。50周年纪念版(与哈金的介绍文章)由芝加哥大学出版社在2012年4月出版。  库恩回溯著书的源起,在1947年当他仍是哈佛大学的研究生时,被要求教导人文学科的研究生,一个聚焦在历史案例的科学课程。库恩后来说「直到那时,我不曾阅读过有关科学的旧文件。」亚里士多德的物理学令人惊异地,不同于牛顿对于物质和运动的概念。他写道:「...当我阅读了,亚里士多德看来不仅对力学无知,而且是个很糟的物理学家。尤其是关于运动,他的作品对我来说,逻辑和观察两者上似乎充满了同样有极严重的错误。」当仔细阅读亚里士多德的物理学时,库恩形成的观点是:这和亚里士多德拥有英明头脑的事实,明显有矛盾。而为了好好审视亚里士多德的推理,人们必须意识到当时的科学惯例。他的结论是,亚里士多德的概念并不是比牛顿差的,就是不同而已。这种观点是科学革命的结构的基础。  在库恩此书的出版之前,关于科学研究和发现的过程,已经有许多想法被提出了。路德维希·弗莱克在他的书中:科学事实的起源与发展,提出了科学知识社会学的第一个系统。他表示想法的交流会导引一个集体思想的建立,当其充分发展时,会分化为深奥(专业)和通俗(外行)的圆。库恩为1979年版 Fleck 的书作序前言中,指出他在1950年读到并相信,已有人早先察觉我在科学史中的发现。  到库恩直接回复,有个理论是卡尔·波普尔爵士的“证伪”(falsificationism),它强调区分什么是科学的或不科学的,是否能被证伪是最重要的标准。库恩也阐述了实证主义(verificationism),出现在20世纪20年代实证哲学家之间的哲学运动。可实证原则主张有意义的语句必须经由经验实证或逻辑要求来支持。
title: 概要.
title: 基本方法.
content: 库恩对科学史和科学哲学的研究注重于概念性的议题,譬如常态科学的实践、历史事件的影响、科学发现的出现,科学革命的本质,以及科学革新的过程。在某个时期内,有什么样的知识选项和策略,提供给人们?在某特定时期中,有什么类型的词汇和术语为人所知并用于沟通?此书强调科学理论不能归功于早期研究传统思想的重要性,认为其发展并不是从事实的直接累积中出现,而是从一个变动中的知识情境和可能性发展出来。这种方式大部分相似于非线性历史的历史学派。
title: 化学的历史范例.
content: 库恩从科学史取例来说明他的想法。例如十八世纪的科学家认为,同质的溶液是化学合成物。因此水和酒精的混合,一般被分类为化合物。如今它被认为是一种溶液,已无理由去质疑它是不是一种化合物。水和酒精不会自动地分离,蒸馏过程也不能完全分离(它们是共沸混合的)。水和酒精能以任何比例结合使用。在这种范式下科学家认为,化学反应(诸如水和酒精的组合)并不需要固定的比例就可发生。  但这种信念最后被道尔顿的原子论推翻,它宣称原子仅能在简单的,整数比例下才能结合。根据这个新的范式,没有在固定比例发生的反应,不能成为化学过程。在科学社群间,这种类型的世界观转变,展示了库恩所谓的范式转移(paradigm shift)。
title: 哥白尼革命.
content: 科学思想革命的显著例子是哥白尼革命。托勒密学派的思想,周期和本轮(有些额外的概念)用于模拟星球的运行,而地球位于其宇宙观固定不动的中心。随着天体的观测精度提高,托勒密学派的周期性和本轮机制,为了维持计算的行星位置与观测结果密合,不得不增加复杂性。哥白尼提出了以太阳为中心,而地球围绕太阳旋转的宇宙模型。对于模拟行星的运动,哥白尼以他熟悉的方法,也一样是托勒密学派的周期和本轮机制。然而和当时的托勒密模型相比较,哥白尼模型需要更多的周期和本轮,而且因为缺乏精确计算,他的模型并不能比托勒密模型有更精确的预测。哥白尼同时代的人拒绝了他的宇宙观,库恩称他们这样做是正确的:哥白尼的宇宙观缺乏可信度。  库恩说明了当伽利略介绍其有关运动的新思路,之后的范式转移可能如何发生。直观地说当一个物体在运动中,它很快就停止不前。一个制作精良的车在停止前或可长途跋涉,但除非一直推车,否则它最终会停止移动。亚里士多德曾认为,这大概是自然的基本属性:一个物体的运动得以持续,必须有持续的推动。鉴于当时可得的知识,这代表合情合理的思维。  伽利略提出了一个大胆的猜想:假设,他说我们一直观察到最后停止的运动物体,只是因为有些摩擦一直发生。伽利略并没有能客观证实其猜想的设备;但他认为,如果没有任何摩擦使运动中的物体慢下来,那么在没有任何附加力之下,这物体固有的趋势,仍将保持运动的速度。  使用周期和本轮的托勒密方法已经力竭穷尽了:在观察到的异常现象,它们所需要的复杂度,彷如蘑菇般迅速增长而无止尽。开普勒是放弃了托勒密范式工具的第一人。他开始探索火星有一个椭圆形轨道,而不是圆形轨道的可能性。很明显地,角速度是不能恒为定值的,但要找出描述行星球角速度变化率的公式,非常困难。经过多年的计算,开普勒得出了我们现在所知的等面积第二定律。伽利略的猜想仅仅止于猜想,开普勒的宇宙论也是。但每一个猜想相互增长了对方的可信度,然后他们一起改变了科学界的普遍看法。后来,牛顿爵士发现开普勒的三条定律,可从单一个运动和行星运转的理论推导出来。牛顿将伽利略和开普勒启始的范式转移,凝聚且一体化了。
title: 相干性.
content: 科学的目标之一,是在条理前后一致的框架内找出一些模型,而这些模型尽可能诠释最多的观测结果。总之,伽利略对运动的反思和开普勒的宇宙观,能呈现有个条理一致的框架,可和亚里士多德/托勒密框架相媲美。  一旦范式转移已经发生,教科书会被重写。通常科学史也会被重写,而被表示成一个必然过程,主导现行潮流并确立思想框架。在这个确立框架中的普遍信念,若有迄今尚未诠释的异常现象,会在恰当的时机被清楚地诠释。库恩指出,解谜过程在科学家职涯中占据了大部分(如果不是全部)时间。他们很有韧劲的追求谜题的解答,因为既定范式之前的成功往往令人产生极大的信心,担保了谜题的解答是存在的,尽管解答可能非常难以得到。而库恩将这个过程称为常态科学。  当某个范式已延展到它的极限,异常现象—以当前范式观察到却解释失误的现象—则开始累积。它们的重要性是由该学科的实践人员判断。有些异常现象可能被认为是观察错误,有些只要求目前的范式小小地调整,在适当时机将会辨明。一些异常现象自动地消除了,加深了在这个研究方向的范式可用度。而无论有些异常现象很重大或有许多,库恩指出,除非有其它可信的选择方案提供,实践的科学家并不会对已确立的范式失去信心;在范式担保了问题存有解答却失去求解的信心,实际意味着不再是一个科学家。  在任何一个科学社群,也有些个人比大多数更大胆。这些科学家判断危机的存在,走上库恩称之为革新的科学,探索有无长期保持的,似乎更显明的假设,那些替代的范式。对于既定的思想框架来说,有时这会产生一个竞争对手。新的候选范式将随之有许多异常现象待解释,部分是因为它仍然是全新和不完整的。库恩强调,科学社群的主流应该而且也会反对任何观念上的转变。要充分发挥其潜力,科学社群需要含括保守的人和大胆的人。在科学史中有很多确立框架的可信想法,最终被证实的例子。要预测某个候选的新范式最终是否能解答异常现象,几乎是不可能的。那些能洞察理论潜力的科学家们,他们很可能是首先转移到,偏好挑战性范式的那一群人。通常有如下的周期,其中有两种范式的追随者。随时间推移,如果挑战的范式凝聚而且条理一致了,它将取代旧范式,而范式转移将会发生。
title: 阶段.
content: 库恩依照时间次序,将科学发展区分为不同的阶段。  第一阶段—范式出现以前的阶段,只存在一次,其中没有对任何特定理论的共识。这个阶段的特点是某些不兼容和不完全的理论。因此,大多数的科学探索都有冗长的书籍形式,因为没有公认为理所当然的事实主体。在范式出现以前的社群,如果其中活动成员终于倾向这些概念框架之一,而最后对合适方法的选项产生广泛共识,那么共通的术语和实验方式,有助于提升洞察力。  第二阶段—常态科学开始,在主导范式的理论脉络中解决谜题。只要在学科内部有共识,常态科学就会继续。随着时间的推移,常态科学的进展可能显示有异常现象:在现有范式的背景下难以解释的事实。通常这些异常可被解决;在某些情况下它们会累积到使常态科学变得困难的点,并揭露出旧有范式中的弱点。  第三阶段—如果范式理论长期无法解释异常现象,科学社群进入到危机时期。危机通常在常态科学的理论脉络中解决。然而,常态科学依据范式理论的重大努力失败后,科学可能进入下一个阶段。  第四阶段—范式转移或科学革命,是重新检视该领域的基本假设并建立新范式的阶段。  第五阶段—革命后,新范式的主导地位建立,所以科学家回复到有常态科学,以新范式的理论脉络来解决谜题。科学可以反复经历这些周期;而库恩指出对科学来说,这种不经常或不容易发生的转移,是一件好事。
title: 不可共量性.
content: 根据库恩说法,范式转移前后的科学范式完全不同,所以它们的理论是不能互相比较的(incommensurable)—新范式无法以旧范式的规则来证明或反驳,反之亦然。(之后库恩解释「相称的」和「无法相比较的」这两个词语,是指语义之间的区别,亦即他所谓相称的陈述,可以完整地从一个语言翻译到另一个;而在无法相比较的语言中,不可能进行严格的翻译)范式转移不仅涉及一个理论的修改或转变,它改变了术语的定义方式,该领域的科学家如何看待他们的主题,以及,也许最重要的是,什么样的问题被认为是有效的,有什么规则可用于确认特定理论的真实性。新理论并不只是延伸旧的理论,像科学家以前所想的那样,而是全新替代的世界观。这样的不可共量性质,不仅存在于范式转移之前和之后,而且存在于矛盾范式之间的时期。根据库恩说法,根本不可能建立一个公正的语言,可以对于冲突范式之间来作中立比较。因为所用的术语是构成个别范式整体的必需部件,因此在每个范式中有不同的涵义。相互斥范式的拥护者处于一个难点:「虽然对方都想将其它范式以及其中问题,转换成他习惯的科学范式说明,但两方却也不希望证实另一方的问题。范式之间的竞争,并不是通过证明就能解决的那种争斗。」不同范式的科学家最后都是各说各话。  库恩说验证者使用的概率式验证,本质上就不能决断理论之间的冲突,因为它们只属于其所探究的范式。同样地,意图否证一项陈述的报告,将会落入它们原先想比较的范式其中之一,所以也不足以完成这项任务。根据库恩说法,否证性的概念无助于理解科学何以如此发展。在科学实践中,如果有其它被认为可行的替代理论,科学家将只考虑一种理论已经被否证的可能性。如果没有,科学家将继续坚持既定的概念框架。如果范式转移发生了,教科书将被重写以表明先前的理论已经被否证。在20世纪80年代和90年代,他进一步发展了关于不可共量性的想法。在他未发表的手稿“多元化的世界”中,库恩引入了组概念的理论:一组相互关联的概念,它们是科学发展一段时期中的特征,在结构上与现代类比的组概念不同。这些不同的结构意味着事物和过程的不同“分类法”,并且分类法中的这种差异构成不可共量性。这个理论是坚定的自然主义论,并利用发展心理学“创立基于经验与现实的一个准先验理论”。

Summary: 《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolutions),1962年出版;于1970年再版;英文简写为SSR),是美国科学史家与科学哲学家托马斯·库恩的著作。这本书的出版是历史,哲学和科学知识社会学的一个里程碑事件;在学术界内外,引发了连续广泛的评估和反响。库恩挑战当时对「常态科学」历程的主流观点。常态科学的历程被认为是由公认事实和理论「累积而发展」,而他认为:相对于常态科学这样累积连续概念的期间中,另外有一段被革新科学所中断的模式。在科学革新历程中发现的「异常现象」导出了新的范式,然后以此范例质疑旧数据的新问题,超过之前范式单纯的「解谜」,改变研究规则并指导新研究的「地图」。

The Structure of Scientific Revolutions: The Structure of Scientific Revolutions (1962; second edition 1970; third edition 1996; fourth edition 2012) is a book about the history of science by the philosopher Thomas S. Kuhn. Its publication was a landmark event in the history, philosophy, and sociology of scientific knowledge. Kuhn challenged the then prevailing view of progress in science in which scientific progress was viewed as "development-by-accumulation" of accepted facts and theories. Kuhn argued for an episodic model in which periods of conceptual continuity where there is cumulative progress, which Kuhn referred to as periods of "normal science", were interrupted by periods of revolutionary science. The discovery of "anomalies" during revolutions in science leads to new paradigms. New paradigms then ask new questions of old data, move beyond the mere "puzzle-solving" of the previous paradigm, change the rules of the game and the "map" directing new research.