Teadusrevolutsioonide struktuur

"Teadusrevolutsioonide struktuur" ("The Structure of Scientific Revolutions") on Thomas Kuhni teadusfilosoofiline teos. 
Raamat ilmus kirjastuse The University Chicago Press väljaandel 4 trükis 1962, 1970, 1996 ja 2012. Eesti keeles ilmus see Ruth Liase tõlkes Rein Vihalemma järelsõnaga "Avatud Eesti raamatu" sarjas Ilmamaa väljaandel 2003.

I. Sissejuhatus: Ajaloo roll

Senine ettekujutus teadusest põhineb peamiselt õpikutel, mis põhinevad valmistulemustel ja mille eesmärk on pedagoogiline ja veenmisele suunatud. Raamat püüab teadusajaloo najal näidata, et see ettekujutus on ekslik. Ka teadusajalugu ei suuda seda põhjalikult muuta, kui läheneda sellele õpikutest võetud ebaajaloolistest stereotüüpidest lähtudes. Kui eeldada, et teaduse sisu ja meetodid langevad kokku õpikus esitatuga, tingib see teatud pildi teaduse loomuse ja arengu kohta. Teaduse areng on siis nende faktide, teooriate ja meetodite teadusse toomise lugu, mis õpikus kirjas on. Teadusajaloo ülesandeks jääb siis kroonikapidamine teadmiste saamise ja seda takistavate tegurite (eksituste, müütide, eelarvamuste) kohta. Viimastel aastatel on mõned teadusajaloolased hakanud kahtlustama, et need (näiteks millal hapnik avastati) ei ole õiged küsimused, võib-olla teadus ei arene üksikavastuste kuhjumise teel. Ajaloolised üksikasjad raskendavad neile vastamist. Raske on vahet teha vaatluste ja uskumuste "teadusliku" komponendi ning eksituste ja eelarvamuste vahel. Kunagised vaated loodusele ei olnud vähem teaduslikud kui praegused. Kui pidada neid müütideks, siis müüte saadi samasuguste meetoditega ja usuti samasugustel põhjenditel nagu praegust teaduslikku teadmist. Kui pidada neid teaduseks, siis see sisaldas uskumusi, mis on tänastega ühitamatud. Teadusajaloolane peab neist alternatiividest valima teise. Siis aga on raske näha teaduse arengut kasvuna. Tulemuseks on revolutsioon teadusajaloos, mis on küll alles algjärgus. On hakatud püüdma vaadelda mingi aja teadust tervikus. Mingi teadlaste rühma arvamusi tuleb vaadata vaatepunktist, mis annab neile maksimaalse seesmise kooskõlalisuse ja kooskõla loodusega. Võib-olla parim näide on Alexandre Koyré kirjutised. 
See raamat püüab visandada uut teaduspilti, tehes eksplitsiitseks mõned uue teadusajalookirjutuse järelmid. Esiteks, paljude teaduslike küsimuste puhul jätab meetod kui niisugune teadlasele võimaluse jõuda erinevate vastusteni, mis on omavahel ühitamatud. Vastuse määravad tõenäoliselt teadlase eelnev uurimiskogemus, juhused uurimise käigus ja isiklik eripära. Mõnikord toimivad need tegurid ka teadlaste kogukonna puhul. II peatükis tuleb juttu sellest, kuidas enamiku teaduste algusaegadel võistles omavahel hulk vaateid, milleni jõuti samade vaatluste põhjal samade meetoditega. Eri koolkondi ei eristanud mitte erinevad meetodi puudujäägid, vaid maailmanägemise ja teadusetegemise viisid. Vaatlus ja kogemus, mis peavadki võimalikke järeldusi kõvasti piirama, et tegu oleks teadusega, ei määra ära konkreetseid uskumusi, vaid alati lisandub isiklikust ja ajaloolisest juhusest tulenev komponent. Hoolimata sellisest suvalisusest ei saa teadlaste rühm töötada ilma omaksvõetud uskumuste komplektita. Tõhus uurimine on vaevalt võimalik, kui kogukond ei arva, et on leidnud kindlad vastused niisugustele küsimustele nagu: mis on universumi fundamentaalsed koostisosad, kuidas nad interakteeruvad omavahel ja meeltega, milliseid küsimusi on nende kohta õige küsida ja milliste tehnikate abil vastuseid otsida. Vähemalt küpsetes teadustes on vastused sellistele küsimustele teadlaste väljaõppe kaljukindel osa. Sellise range ja jäiga väljaõppe tõttu juurduvad need kindlalt teadlaste teadvusse. Paljuski seletab see normaalse uurimistöö erilist tõhusust ja suunda. III, IV ja V peatükis kirjeldatakse normaalteadust kui pingelist ja pühendunud katset toppida loodus professionaalsest haridusest saadud mõistelistesse sahtlitesse ning küsitakse, kas uurimistöö saaks toimuda ilma selliste sahtliteta, mis on küll ajaloolise päritolu ja mõnikord edasise arengu poolest mingil määral suvalised. VI, VII ja VIII peatükis uuritakse suvalisuse mõju teaduse arengule. Normaalteaduses, mille raamidesse enamik teadlasi enamiku aega vältimatult jääb, eeldatakse, et teadlaste kogukond teab, missugune maailm on. Teaduse edu tuleb suurel määral teadlaste valmidusest seda eeldust (mõnikord kõrge hinnaga) kaitsta. Näiteks surutakse fundamentaalsed uuendused sageli alla, sest need õõnestavad põhieeldusi. Kuivõrd aga nendes eeldustes on midagi suvalist, tuleb normaalteaduse loomusest, et uuendusi ei saa väga kaua alla suruda. Mõnikord paneb normaalne probleem, mis peaks olema lahendatav teadaolevate reeglite ja protseduuridega, vastu korduvatele rünnakutele rühma kõige võimekamate liikmete poolt, kelle pädevuses see on. Teistel juhtudel lakkab normaalteaduse tarbeks konstrueeritud seade oodatud viisil töötamast. Ilmneb anomaalia, mida hoolimata korduvatest jõupingutustest ei õnnestu kõrvaldada. Kui normaalteadust tabavad niisugused või teistsugused korduvad ebaõnnestumised, siis ei saa teadlaste kogukond enam kõrvale hoida anomaaliatest, mis õõnestavad teaduspraktika olemasolevat traditsiooni. Siis algavad erakorralised uuringud, mis viivad lõpuks uute eeldusteni, teaduspraktika uue aluseni. Neid erakorralisi episoode nimetatakse selles raamatus teadusrevolutsioonideks. 
IX ja X peatükis on juttu teadusrevolutsioonide loomusest ning uuritakse tuntumaid ja ilmekamaid revolutsioone, mida seostatakse Mikołaj Koperniku, Isaac Newtoni, Antoine Lavoisier' ja Albert Einsteini nimega. Igaüks neist nii-öelda muutis maailma, milles teadust tehakse. Muutused uurimistöö eeldustes ja maailmapildis ning nendega enamasti kaasnevad vaidlused on teadusrevolutsioonidele iseloomulikud. Raamat väidab, et need esinevad ka paljudes teistes episoodides, mis ei ole nii ilmselt pöördelised; need toimuvad lihtsalt väiksemas ringis, Maxwelli võrrandid olid sama pöördelised ja neile osutati samasugust vastupanu. Asjatundjad, kelle pädevusalale uus teooria tungib, peavad senise töö üle vaatama, eelneva teooria rekonstrueerima ja eelnevad faktid ümber hindama. Seda ei saa teha üks inimene ega üleöö. Uus teooria ei ole tavaliselt lihtsalt lisandus teadmistele, sellepärast teadusajaloolastel ongi olnud raskusi avastuse defineerimisega (nende sõnavaras on see isoleeritud sündmus). Et normaalteadus sisaldab eeldusi ka selle kohta, missuguseid entiteete ei ole olemas, siis võib revolutsioonilist mõju avaldada ka millegi (näiteks hapniku või röntgenikiirte) avastamine; see ei ole lihtsalt uute asukate lisandumine teadlaste maailma, vaid nõuab ka traditsiooniliste katseprotseduuride ülevaatamist ning uut arusaama seni tunnustatud entiteetidest. Teadusliku fakti ja teooria vahel ei ole selget piiri (või kui, siis ainult konkreetse normaalteadusliku traditsiooni raames), sellepärast muudabki uut laadi entiteetide avastamine ka teooriat. Raamatus mõistetaksegi teadusrevolutsiooni niimoodi laialt, sest autor peab oluliseks niisuguste avastuste sarnasust Koperniku pöördega. XI peatükis tuleb jutuks, miks õpikutraditsioonis oli teadusrevolutsioone nii raske näha. XII peatükk kirjeldab uue ja vana normaalteadusliku traditsiooni pooldajate vahelist revolutsioonilist võistlust. See on ainuke ajalooline protseduur, mis viib mõne teooria kõrvaleheitmise või omaksvõtmiseni (Kuhni kontseptsioonis on see kinnituse või falsifikatsiooni alternatiiv). XIII peatükis küsitakse, kuidas teadusrevolutsioonid saavad olla ühitatavad teaduse progressiga, mis paistab olevat teaduse ainulaadne omadus. Vastus ainult visandatakse, sest see nõuab teadlaste kogukonna lähemat uurimist.
Kas tõesti ajalooline uurimine võimaldab niisugust mõistelist muutust? Näiteks võidakse väita, et ajalugu on puhtkirjeldav, siin aga on esitatud tõlgendavaid ja koguni normatiivseid teese. Paljud üldistused puudutavad teadlaste sotsioloogiat või sotsiaalpsühholoogiat, vähemalt mõned aga kuuluvad loogika ja epistemoloogia valda. Võib koguni tunduda, et on eiratud mõjukat avastuskonteksti ja õigustuskonteksti eristust. Kas niisugune eklektika ei vii mitte vältimatult suure segaduseni? Kuigi autor leiab endiselt, et need eristused on tähtsad, tunnistab ta, et tema katsed rakendada neid olukordadele, milles teadmisi tegelikult saadakse, omaks võetakse ja assimileeritakse, on osutunud väga problemaatiliseks. Paistab, et tegu ei ole elementaarsete loogiliste või metodoloogiliste eristustega, mis eelnevad teadusliku teadmise analüüsile, vaid lahutamatu osaga traditsioonilistest sisulistest vastustest küsimustele, mille uurimiseks nad on mõeldud. See tsirkulaarsus ei tee neid kehtetuks, kuid teeb need teooria osaks, mistõttu neid tuleb järele katsuda nagu teooriaid ikka. Kui nende sisu ei ole puhas abstraktsioon, tuleb see sisu avastada, vaadeldes neid rakenduses andmetele, mida nad on mõeldud valgustama, ja neid andmeid pakub just teaduse ajalugu.

II. Teekond normaalteaduseni

Normaalteadus on uurimistöö, mis põhineb kindlalt ühel või mitmel mineviku teadussaavutusel, mida mõni konkreetne teadlaste kogukond mõnda aega tunnistab oma edasisele praktikale alustrajavaks. Tänapäeval kirjeldatakse neid saavutusi (kuigi harva algsel kujul) õpikutes. Õpikud esitavad omaks võetud teooria korpuse, toovad illustratsiooniks hulga selle edukaid rakendusi ning võrdlevaid neid rakendusi näidisvaatluste ja -katsetega. Sellised õpikud said populaarseks 19. sajandi alguses; varem etendasid seda osa paljud kuulsad klassikalised teosed, sealhulgas Aristotelese "Füüsika", Ptolemaiose "Almagest", Isaac Newtoni "Principia" ja "Opticks", Benjamin Franklini "Experiments and Observations on Electricity", Antoine Lavoisier' "Keemia algkursus", Charles Lyelli "Principles of Geology", määratlesid tulevaste praktiseerijate jaoks teadusharu legitiimsed probleemid ja meetodid. Nad said seda teha tänu sellele, et 1) nende saavutus oli piisavalt enneolematu, et tõmmata pooldajate rühm püsivalt kõrvale võistlevatelt teadustegevuse viisidelt, ja 2) piisavalt lõpetamata, et jätta sellele rühmale lahendamiseks igasuguseid probleeme. Niisuguseid saavutusi nimetab Kuhn paradigmadeks. Selle sõnavalikuga viitab ta sellele, et nad on seaduste, teooria, rakenduste ja instrumentide poolest eeskujuks, millest võrsuvad konkreetsed koherentsed uurimistraditsioonid, nagu näiteks Ptolemaiose astronoomia, Koperniku astronoomia, Aristotelese dünaamika, Newtoni dünaamika, korpuskulaarteooria, laineteooria. Paradigma uurimine on algajale teadlasele põhiliseks ettevalmistuseks. Kui ta hakkab sellele toetuma, siis vaevalt tekib kolleegidega fundamentaalseid lahkarvamusi, sest nende reeglid ja standardid tulenevad samast paradigmast. Nende reeglite ja standardite järgimisest tulenev konsensus on normaalteaduse tekkimise ja jätkumise eeltingimus. 
Miks paradigma lojaalsuse objektina eelneb mõistetele, seadustele, teooriatele ja neist tulenevatele vaatekohtadele? Miks paradigma on üksus, mida ei saa täielikult taandada loogiliselt atomaarsetele koostisosadele, mis võiksid seda asendada? Enne neile olulistele küsimustele vastamist tuleb tuua näiteid sellest, kuidas normaalteadus ja paradigmad toimivad. Nende mõistete selgitamiseks olgu märgitud, et võib olla teaduslik uurimistöö ilma paradigmadeta, või vähemalt ilma nii sundivate ja ühemõtteliste paradigmadeta nagu ülalmainitud. Iga teadusvaldkonna küpsuse märgiks on see, et ta omandab paradigma ning esoteerilisemat tüüpi uurimistöö, mida paradigma võimaldab. 
Mis tahes nähtuste rühma uurimise ajaloos leiab teadusajaloolane tõenäoliselt mustri, mida siin illustreeritakse füüsikalise optika näitel. Tänapäeva õpikud ütlevad, et valgus on footonid, kvantmehaanilised entiteedid, millel on nii osakeste kui ka lainete omadusi. Aga enne kui see kontseptsioon 20. sajandil Max Plancki, Albert Einsteini jt tööde tulemusel tekkis, seisis õpikutes, et valgus on põikilainete levimine; selle kontseptsiooni aluseks oleva paradigma moodustasid Thomas Youngi ja Augustin-Jean Fresneli tööd 19. sajandi algusest. 18. sajandil oli paradigmaks Newtoni "Opticks", mille järgi valgus on aineosakesed. Sel ajal otsiti tõendeid valgusosakeste rõhust tahkele kehale. Ent antiikajast kuni Newtonini puudus üldtunnustatud vaade valguse loomuse kohta. Järgiti enamasti Epikurost, Aristotelest või Platonit. Ühe koolkonna järgi oli valgus kehadelt väljuvad osakesed, teise järgi keha ja silma vahelise keskkonna modifikatsioon, kolmas seletas valgust silmast lähtuvate osakeste ja keskkonna vastastikuse toimega jne. Iga koolkond oli seotud teatud metafüüsikaga ning seletas hästi teatud paradigmaatilisi nähtusi, teiste jaoks olid ad hoc hüpoteesid või võeti neid lahendamist vajavate probleemidena. Kõigil koolkondadel oli saavutusi, mida Newton sai kasutada. Vähemalt kõige loovamad nende koolkondade liikmed olid ka tänase mõõdupuu järgi teadlased, ometi ei olnud nende töö tulemused päriselt teadus. Iga autor pidi otsast alustama ning suuresti ise valima nähtused, mida seletada, ja meetodid (vaatlused ja katsed). Nii vaieldi sageli teiste koolkondadega sama palju kui uuriti loodust. Selline muster valitseb tänapäevalgi mitmes loominguvaldkonnas. See võimaldab märkimisväärseid avastusi ja leiutusi. Kuid see erineb Newtoni-järgsest mustrist füüsikalise optika arengus. 
Teine näide on elektrinähtuste uurimine 18. sajandi esimesel poolel. Tähtsatel eksperimenteerijatel (Francis Hauksbee, John Theophilus Desaguliers, Charles François de Cisternay du Fay, Jean-Antoine Nollet, William Watson, Benjamin Franklin) oli peaaegu igaühel oma vaade elektri olemusele; kõik vaated põhinesid tollasel mehaanilis-korpuskulaarsel filosoofial. Kõik teooriad põhinesid vaatlusel ja katsel ning lisaprobleemide valikul ja tõlgendusel, kuid neil oli vaid perekondlik sarnasus, kuigi loeti üksteise töid. Üks teooriate rühm pidas fundamentaalsete elektrinähtuste põhjuseks tõmbumist ja hõõret, pidades tõukumist elastse põrke tagajärjeks ning lükates Stephen Gray avastatud elektrijuhtivuse uurimise edasi. Teised pidasid tõmbumist ja tõukumist võrdselt fundamentaalseteks elektri ilminguteks (neid oli vähe, isegi Franklini teooria ei seletanud negatiivse laenguga kehade tõukumist), kuid ei osanud seletada keerulisemaid elektrijuhtivuse ilminguid. Kolmas rühm lähtus aga nendest ja pidas elektrit elektrijuhtides voolavaks fluidumiks, mitte mittejuhtidest lähtuvaks "efluuviumiks"; neil oli aga raske seletada tõmbumist ja tõukumist. Alles Franklin ja tema vahetud järglased lõid paradigma, mis suutis seletada peaaegu kõiki elektrinähtusi.
Sellised olukorrad on tüüpilised; välja jäävad näiteks matemaatika ja astronoomia, kus paradigmad tekkisid juba esiajal, ja näiteks biokeemia, mis tekkis juba küpsetest erialadest. Sarnane olukord oli näiteks liikumise uurimisega (dünaamika) enne Aristotelest, staatikaga enne Archimedest, soojuse uurimisega enne Joseph Blacki, keemiaga enne Robert Boyle'i ja Herman Boerhaavet ja ajaloolise geoloogiaga enne James Huttonit. Mõnes bioloogia osas, näiteks pärilikkusõpetuses, on esimesed üldtunnustatud paradigmad veel hilisemad. Jääb lahtiseks, millises sotsiaalteaduses paradigma üldse on tekkinud. Tee konsensuseni on väga vaevaline. 
Kui puudub paradigma või selle kandidaat, siis kõik faktid, mis võiksid teadusharu arengule kaasa aidata, tunduvad olevat ühevõrra olulised. Varajane faktide kogumine on seetõttu palju juhuslikum kui see, mida me hilisemast teadusest teame. Peale selle, kui pole põhjust otsida teatud laadi varjatumat teavet, siis piirdutakse juba teadaolevate faktidega, mida on küllaga. Faktistikku kuuluvad juhuslike vaatluste ja katsetega saadud ning meditsiinist, kalendritegemisest ja metallurgiast ning muudest käsitöödest saadud esoteerilisemad andmed. Et käsitööd on niisuguste faktide kättesaadav allikas, mida poleks saanud juhuslikult avastada, siis on tehnika etendanud hädavajalikku osa uute teaduste tekkes. Ent nagu näitavad näiteks Plinius vanema ja Francis Baconi loodusloolised ülevaated, toodavad need segadust; sellise kirjanduse nimetamine teaduslikuks tekitab kõhklusi. Bacon pakub soojuse, värvuse, tuule, kaevandamise jne kohta hulga teavet, osalt ka peidetut. Seal leidub fakte, mis hiljem osutusid avastustele viivateks, (kuumutamine segamise teel) ja fakte, mis jäid mõneks ajaks liiga keeruliseks, et neid teooriaga integreerida, (sõnnikuhunnikute soojus). Et iga kirjeldus on tahes-tahtmata osaline, siis jätab looduslugu hoolimata tohutust faktide hulgast tavaliselt välja just need faktid, mis osutuvad hilisematele teadlastele olulisteks. Näiteks ei maini peaaegu ükski varajastest elektri looduslugudest, et sõklad (chaff), mida hõõrutud klaaskepp ligi tõmbab, tõukuvad tagasi; seda ei peetud elektriliseks, vaid mehaaniliseks efektiks. Et faktikogude koostajatel ei ole aega ega vahendeid faktide kontrollimiseks, siis leidub seal ka selliseid, mis ei leia hiljem kinnitust (näiteks kuumutamine antiperistaasi või jahutamise abil). Harva (näiteks antiikaja staatika ja dünaamika ning geomeetrilise optika puhul) piisab teooriata kogutud faktidest paradigma loomiseks. 
Loodusloo tõlgendamiseks (faktide valikuks ja hindamiseks) on tarvis vähemalt implitsiitseid teoreetilisi ja metodoloogilisi (omavahel läbi põimunud) uskumusi. Kui need uskumused pole faktikogus implitsiitsed, siis tuleb need võtta väljastpoolt: kas mõnest metafüüsikast, mõnest teisest teadusharust või isiklikust või ajaloolisest juhusest. Pole siis ime, et teadusharu varajases järgus kirjeldatakse ja tõlgendatakse sama valdkonna (kuigi tavaliselt mitte samu) fakte erinevalt. Üllatav ja võib-olla ka loodusteadusele ainulaadne on see, et need lahknevused üldse kunagi suuresti kaovad – väga suurel määral ja näiliselt alatiseks. Seda põhjustab tavaliselt ühe koolkonna võidulepääs, kusjuures see koolkond rõhutas oma iseloomulike uskumuste ja eelarvamuste tõttu teatud kindlat osa algselt teadaolevatest faktidest, nagu näiteks need elektriuurijad, kes pidasid elektrit fluidumiks. Neil tuli pähe panna see fluidum pudelisse ning nii saadi Leideni purk, mida poleks kunagi juhuslikult avastatud, kuid millele tulid 1740ndate alguses sõltumatult vähemalt kaks teadlast. Benjamin Franklin püüdis algusest peale just seda nähtust seletada ning jõudis paradigmani. Et teooriat aktsepteeritaks paradigmana, peab ta olema võistlejatest parem, kuid ei pruugi seletada kõiki fakte (Franklini teooria ei teinud seda). Franklini paradigma (nagu ka fluidumiteooria) vihjas, millised katseid tasub teha ja milliseid mitte (sest need on suunatud teisejärgulistele või liiga keerulistele nähtustele). (Tekkis küll ka Robert Symmeri alternatiivne kahe fluidumi teooria, kuid peagi selgus, et need teooriad on empiiriliselt samaväärsed.) Ent paradigma tegi seda palju tõhusamalt, sest kuna vaidluste lõpu tõttu polnud tarvis algtõdesid üle korrata ning oldi kindlad, et ollakse õigel teel, siis söandati ette võtta täpsemaid, esoteerilisemaid ja vaevalisemaid uurimisi. Et polnud enam tarvis tegelda kõigi elektrinähtustega, saadi valitud nähtusi ühisel jõul palju üksikasjalikumalt uurida, konstrueerides spetsiaalseid seadmeid ning kasutades neid süstemaatilisemalt kui varem. Faktide kogumine ja teooria sõnastamine omandasid kindla suuna, uurimistöö tõhusus kasvas, kinnitades Francis Baconi mõtet, et tõde sünnib kergemini eksitusest kui segadusest.
Paradigma tekkega vanemad koolkonnad järk-järgult kaovad. Osa nende esindajaid liitub uue paradigmaga, vanasid koolkondi hakatakse ignoreerima. Uus paradigma annab valdkonnale uue ja rangema definitsiooni. Kes liituda ei taha, jäävad isolatsiooni või liituvad teiste rühmadega. (Isolatsiooni jäi näiteks elektriuurija Jean-Antoine Nollet, astroloogia jäi isolatsiooni astronoomia suhtes, "romantiline keemia" keemia suhtes.) Sageli jäid nad filosoofiaosakondadesse. Mõnikord muudab just paradigma vastuvõtmine varem ainult looduse uurimisest huvitatud olnud rühma professiooniks või vähemalt distsipliiniks. Loodusteadustes (kuid mitte näiteks meditsiinis, tehnikas ja õigusteaduses, kus põhiline olemasolu õigustus on väline ühiskondlik vajadus) on erialaste teadusajakirjade ja teadusseltside asutamist ning pretensiooni kohale õppekavas tavaliselt seostatud esimese paradigma vastuvõtmisega. Nii oli see vähemalt 19. sajandi algusest, mil teadusliku spetsialiseerumise institutsiooniline muster välja kujunes, kuni 20. sajandi keskpaigani, mil spetsialiseerumise välised tundemärgid omandasid omaette prestiiži. 
Kui teadlane võtab paradigmat enesestmõistetavana, siis ta ei pea oma töödes alustama esmaprintsiipidest ja iga kasutusele võetavat mõistet õigustama. See jääb õpikute autoritele. Teadlane alustab sealt, kus õpik lõpetab, ning keskendub kõige subtiilsematele ja esoteerilisematele teemadele. Publikatsioonid hakkavad vähe uuritud kombel muutuma: nad ei ole enam adresseeritud kõigile huvilistele, vaid paradigmat jagavatele kolleegidele, kes neist ka ainsana aru saavad. 
Loodusteaduses on raamatud tänapäeval kas õpikud või tagasivaatavad mõtisklused teaduselu mõne külje üle. Raamatu autor pigem kahjustab oma professionaalset mainet. Ainult paradigmade-eelsel ajal oli raamat professionaalne saavutus nagu tänini teistes loomevaldkondades. Ja ainult neis viimastes valdkondades on võhikul lootust jälgida uurimistöö arengut originaalpublikatsioonide järgi. Matemaatikas ja astronoomias kaotasid publikatsioonid juba antiikajal arusaadavuse haritlaskonnale laiemalt. Dünaamika alased tööd muutusid arusaamatuks hiliskeskajal, ja said lühikeseks ajaks arusaadavaks ainult paradigmavahetuse aegu 17. sajandi alguses. Elektriuurimused muutusid arusaamatuks enne 18. sajandi lõppu ja enamik teisi füüsika valdkondi 19. sajandil. Samadel sajanditel toimus see bioloogia harudes ja mõnes sotsiaalteaduse harus on võib-olla toimumas. Publikatsioonide arusaamatuse üle on tavaks kaevata, aga vähe on pööratud tähelepanu selle seosega teaduse progressi seesmiste mehhanismidega.
Üleminekud küpsele teadusele on harva olnud nii järsud ja ühemõttelised, kui siinse vältimatult skemaatilise esituse järgi võib paista, kuid need pole ka toimunud järk-järgult teaduse kogu arengu jooksul. Kuigi 1700–1740 teati elektrinähtustest palju rohkem kui 17. sajandil, avastati järgmisel 50 aastal vähe uusi nähtusi; Henry Cavendishi, Alessandro Volta ja Charles Augustin de Coulombi tööd sajandi viimasel kolmandikul on aga Grayst, du Fayst ja isegi Franklinist rohkem ees kui viimaste tööd 16. sajandi avastustest. Millalgi 1740–1780 said elektriuurijad esimest korda võtta valdkonna aluseid enesestmõistetavana. Nad asusid konkreetsemate ja peidetumate probleemide kallale ja hakkasid üha rohkem kirjutama kitsale ringile.

III. Normaalteaduse loomus

Kui paradigma esitab valmis töö, mis probleemid siis jäävad lahendamata? Paradigmaks nimetatakse tavaliselt omaks võetud eeskuju või mustrit, näiteks morfoloogiline paradigma võib anda mustri paljude tegusõnade pööramiseks ja iga näide võib ise olla paradigmaks. Teaduses aga on paradigma harva korratav, vaid see on nagu tavaõiguses kohtuotsus, mida uute või kitsamate tingimuste tarbeks täpsustatakse.
Kui paradigma ilmub, on ta piiratud ulatuse ja täpsusega. Paradigmad omandavad oma staatuse sellepärast, et nad lahendavad rivaalidest edukamalt mõned probleemid, mida praktiseerijate rühm on hakanud teravaks pidama. See ei tähenda, et oldaks ühe probleemiga täiesti edukas või paljude probleemidega märkimisväärselt edukas. Alguses on suuresti tegu paljutõotavusega, mis ilmneb valitud ja veel ebatäielikel näidetel. Normaalteadus on selle tõotuse täitmine. Selleks laiendatakse teadmist neist faktidest, mida paradigma näitab eriti kõnekatena, suurendades kooskõla nende faktide ja paradigma ennustuste vahel ning paradigmat täpsustades. Neil, kes asja sees ei ole, on raske mõista, kui palju tööd paradigma teha jätab ja kui köitev see töö on. See tundub katsena toppida loodus suhteliselt jäika sahtlisse, mille paradigma ette annab. Uut liiki nähtusi ei püüta esile kutsuda, sageli ei nähtagi neid nähtusi, mis sahtlisse ei mahu. Tavaliselt ei püüta ka uusi teooriaid leiutada ning ollakse sallimatud teiste leiutatud teooriate vastu.
Kuigi normaalteadus uurib paradigmat usaldades kitsast ala, on see kitsendus teaduse arengule oluline. Paradigma sunnib teadlasi uurima mingit looduse osa nii üksikasjalikult ja sügavalt, nagu muidu oleks mõeldamatu. Vähemalt osa neist saavutustest osutub jäädavaks. Ja normaalteadusel on sisseehitatud mehhanism, mis lõdvendab kitsendust, kui paradigma ei toimi enam tõhusalt. Teadlased hakkavad siis teisiti käituma ja uurimisprobleemide loomus muutub.
Millistest looduse faktilistest aspektidest teadlased artiklites tavaliselt räägivad? Mis määrab nende valiku? Mis motiveerib teadlast hoolimata aja, seadmete ja raha kulust lõpuni minema? Kuhni meelest on ainult kolm tavalist fookust, mis pole alati erinevad. Esiteks faktid, mis paradigma järgi on asjade loomuse koha pealt eriti kõnekad. Need tuleb kindlaks teha täpsemalt ja rohkemates olukordades. Need on olnud näiteks astronoomias tähtede asend ja tähesuurus, varjutusmuutlike kaksiktähtede ja planeetide pöörlemisperiood, füüsikas materjalide erikaal ja kokkusurutavus, lainepikkus ja spektri tugevus, elektrijuhtivus ja kontaktpotentsiaal, keemias keemiline koostis, kaalude suhted, keemistäpid, lahuste happelisus, struktuurivalemid, optilised aktiivsused. Katsed selliste faktide täpsust ja ulatust suurendada moodustavad olulise osa katsetest ja vaatlustest. Selleks on leiutatud, ehitatud ja tööle rakendatud keerulisi aparaate, mis on nõudnud palju annet, aega ja raha, nagu näiteks sünkrotronid ja raadioteleskoobid. Näiteks Tycho Brahe ja Ernest Lawrence on saanud kuulsaks selliste faktide kindlakstegemise täpsuse, usaldatavuse ja usaldatavusega, ilma et nad oleks uudseid avastusi teinud.
Teiseks väiksem hulk fakte, millel ei pruugi iseenesest tähtsust olla, mida aga saab paradigmateooria ennustustega otseselt võrrelda. Tavaliselt on vähe valdkondi, milles teooriat saab otseselt loodusega võrrelda, eriti kui teooria on formuleeritud matemaatiliselt. Sageli nõuab see võrdlemine teoreetilisi ja instrumentaalseid lähendusi, mis tunduvalt vähendavad oodatavat kooskõla. Kooskõla parandamine või uute võrdluskohtade leidmine on eksperimentaatorile ja vaatlejale pidevaks väljakutseks. Näiteks on spetsiaalsed teleskoobid Mikołaj Koperniku ennustatud aastaparallaksi demonstreerimiseks, "Principia" ilmumisest ligi sajand hiljem George Atwoodi poolt leiutatud Atwoodi masin Newtoni teise seaduse ühemõtteliseks demonstreerimiseks, Léon Foucault' leiutatud aparaat, millega näidati, et valguse kiirus on õhus suurem kui vees, hiiglaslik stsintillatsiooniloendur neutriinode olemasolu demonstreerimiseks. Seda tüüpi katsed on paradigmast ilmsemini sõltuvad kui esimest tüüpi faktide kindlakstegemine. Probleem ise tuleneb paradigmast ja sageli rakendatakse paradigmat ka aparaatide konstrueerimisel. Ilma "Principiata" ei oleks Atwoodi masinaga tehtud mõõtmised mitte midagi tähendanud. 
Kolmandaks, empiiriline töö paradigma täpsustamiseks, ühemõtteliseks muutmiseks ning niisuguste probleemide lahendamise võimaldamiseks, millele varem ainult juhiti tähelepanu. See on kahest esimesest tähtsam. Matemaatilisemates teadustes on mõnede katsete eesmärk füüsikaliste konstantide kindlakstegemine. Näiteks tulenes Isaac Newtoni gravitatsiooniseadusest küll gravitatsioonikonstandi olemasolu, kuid tal polnud umbkaudugi tarvis teada selle väärtust. Esimest korda tegi selle kindlaks alles Henry Cavendish 1790ndate lõpus. Selle suure tähtsuse tõttu on väljapaistvad eksperimentaatorid sellega hiljemgi tegelnud. Samamoodi on tegeldud näiteks astronoomilise ühiku, Joule'i koefitsiendi ja elementaarlaengu kindlakstegemisega. Vähesed neist töödest oleksid olnud mõeldavad ilma paradigmateooriata, mis määratleb probleemi, ja ühtki neist poleks teoks tehtud, kui paradigmateooria poleks taganud stabiilse lahendi olemasolu. 
Paradigma täpsustamine võib seisneda ka kvantitatiivsete seaduste (näiteks Boyle'i-Mariotte'i seadus, Coulombi seadus, Joule'i-Lenzi seadus) kindlakstegemises. Ei pruugi olla ilmne, et selliste seaduste leidmiseks on tarvis paradigmat. Väidetavalt piisab selleks mõõtmistest ilma teooriata. Aga ajalugu ei kinnita, et Francis Baconi "Novum Organumi" meetod siin töötaks. Robert Boyle'i katsed ei oleks olnud mõeldavad (või oleks saanud teise tõlgenduse või oleks tõlgendamata jäänud), kui õhku ei oleks võetud elastse fluidumina, millele saab rakendada hüdrostaatikas välja töötatud mõistestikku. Charles-Augustin de Coulomb võlgnes edu sellele, et ta kasutas spetsiaalset aparaati punktlaengute vahelise jõu mõõtmiseks, (kangkaalu abil mingit haaratavat seaduspära ei olnud leitud). Selleks oli aga tarvis eeldada, et elektrifluidumi kõigi osakeste vahel on kaugmõju. Seda jõudu, millelt ainsana võis oodata lihtsat seaduspära, Coulomb mõõtiski. Kvalitatiivse paradigma ja kvantitatiivse seaduse vahel on tegelikult nii üldine ja lähedane seos, et Galileo Galileist saadik on seadusi paradigma abiga õigesti ära arvatud juba aastaid enne seda, kui konstrueeriti aparaat nende katseliseks kindlaksmääramiseks.
Paradigmat täpsustatakse veel kolmandat liiki katsetega, mis teistest rohkem meenutavad maadeuurimist ning mis on valdavad rohkem siis ja seal, kui tegu on looduse seaduspära pigem kvalitatiivse küljega. Sageli pole üheselt selge, kuidas paradigmat üle kanda ühtedelt nähtustelt nendega sarnastele nähtustele. Siis on tarvis katseid alternatiivide vahel valimiseks. Näiteks rakendas paradigma (adiabaatilise kokkusurumise) soojusteooriat kuumutamisele ja jahutamisele segamise ja oleku muutmise teel. Aga soojus võib vabaneda ja eralduda ka näiteks keemiliste reaktsioonide, hõõrde, kokkusurumise või gaasi absorbeerimise tagajärjel, ja igal juhtumil on mitu mõeldavat võimalust soojusteooria rakendamiseks. Kui näiteks vaakumil oleks soojusmahtuvus, siis saaks kuumenemist kokkusurumisel seletada sellega, et gaas seguneb tühjusega; või ehk on asi selles, et gaasi erisoojus oleneb rõhust; oli ka teisi seletusi. Valiku tegemiseks tehti palju katseid, mis kõik võtsid soojusteooria paradigmana aluseks ning kasutasid seda katsete ülesehitamisel ja tulemuste tõlgendamisel. 
Normaalteaduse teoreetilised probleemid jagunevad üsna samamoodi nagu eksperimentaalsed ja vaatluslikud. Väike osa sellest on lihtsalt teooria rakendamine iseseisva tähtsusega faktide (näiteks efemeriidid, läätsede karakteristikud, raadiolevi kõverad) ennustamiseks. Ent selle töö jätavad teadlased tavaliselt inseneridele ja tehnikutele. Olulistest teadusajakirjadest selliseid tulemusi tihti ei leia. Küll aga arutatakse seal palju selliseid teoreetilisi probleeme, mis mitteteadlaste silmis on peaaegu samasugused: need on teoreetilised mõttekäigud, millega ennustatakse fakte, millel pole iseseisvat tähtsust, vaid mida saab katsetega otseselt kontrollida. Need kas demonstreerivad paradigma uut rakendust või suurendavad olemasoleva rakenduse täpsust. Seda on tarvis sellepärast, et teooriat ja fakte on sageli üliraske kõrvutada. Teadlased, kes 18. sajandi alguses võtsid "Principia" dünaamika paradigmaks, pidasid selle järelduste üldisust enesestmõistetavaks. Tõepoolest, ükski varasem töö ei olnud võimaldanud nii suurt uurimise täpsuse ja ulatuse kasvu korraga. Isaac Newton tuletas Kepleri seadused ja ka seletas mõningaid Kuu kõrvalekalduvusi neist seadustest nende seast, mida oli täheldatud. Samuti tuletas ta täheldatud tulemused pendlite ja loodete kohta. Lisaeelduste abil, mis olid küll ad hoc, tuletas ta Boyle'i-Mariotte'i seaduse ning tähtsa seaduse helikiiruse kohta õhus. See oli äärmiselt muljet avaldav edu. Arvestades seaduste üldisuspretensiooni, oli rakendusi vähe, ja Newton nendega peaaegu piirduski. Pealegi ei olnud needki rakendused täpsed võrreldes täpsusega, mis on kättesaadav tänapäeva füüsikamagistrantidele. Ja "Principia" oli mõeldud peamiselt taevamehaanika probleemide lahendamiseks. Polnud sugugi selge, kuidas rakendada seda maa peal, eriti piirangutega liikumiste korral. Maiseid probleeme oli küll edukalt lahendatud teiste tehnikatega, mille töötasid välja Galileo Galilei ja Christiaan Huyghens ning mida 18. sajandil arendasid edasi Bernoullid, Jean le Rond d'Alembert jt. Võis küll arvata, et mõlemad tehnikad on paigutatavad mingi üldisema formuleeringu alla, kuid esialgu polnud teada, kuidas.
Täpsuse empiirilisest küljest oli juba juttu. Probleemid olid ka teooria poolel. Rakendades oma seadusi pendlitele, oli Isaac Newton sunnitud võtma pendliläätse masspunktina, et pendli pikkust üheselt määratleda. Enamik tema teoreeme (väheste hüpoteetiliste ja esialgsete eranditega) ignoreeris ka õhutakistuse mõju. Need olid mõistlikud füüsikalises lähenduses, kuid sellistena need piirasid oodatavat kooskõla ennustuste ja katsetulemuste vahel. Samasugused raskused olid veel ilmsemad taevamehaanikas, sest Newton arvestas ainult Päikese ja planeedi, mitte planeetide omavahelist külgetõmmet, mis piiras kooskõla teooria ja vaatlusandmete vahel. Teadlaste meelest oli see kooskõla küll enam kui küllaldane. Kui mitte arvestada mõningaid maapealseid probleeme, ei saanud ükski teine teooria Newtoni teooriale lähedalegi. Newtoni teooriat ei vaidlustanud keegi selle põhjendusega, et see pole katse ja vaatlusega küllaldases kooskõlas. Ometi pakkus see kooskõla puudulikkus Newtoni järgijatele köitvaid teoreetilisi probleeme. Oli näiteks tarvis teoreetilisi tehnikaid mitme üksteist külgetõmbava keha liikumise arvutamiseks ja häiritud orbiitide stabiilsuse uurimiseks. Nende probleemidega tegelesid paljud 18. sajandi alguse ja 19. sajandi parimad matemaatikud, sealhulgas Leonhard Euler, Pierre-Simon Laplace, Joseph-Louis Lagrange ja Carl Friedrich Gauß. Matemaatikud töötasid välja ka vahendid näiteks hüdrodünaamika ja keele võnkumise teooria tarvis. Vähemalt matemaatilisemates teadustes on suurem jagu teoreetilisest tööst seda laadi.
On ka teistsugust tööd. Isegi matemaatilisemates teadustes on teooria täpsustamise probleeme, ja sel ajal kui teaduse areng on põhiliselt kvalitatiivne, on sellised probleemid valdavad. Mõnikord on probleem lihtsalt ümbersõnastamises. Näiteks "Principia" ei olnud alati kergesti rakendatav, sest esitus oli kohmakavõitu ning suur osa selle tähendusest oli rakendustes ainult implitsiitne. Paljude maapealsete rakenduste puhul tundusid näiliselt teistsuguse kontinentaalse mehaanika tehnikad tunduvalt võimsamatena. Sellepärast püüdsid matemaatilised füüsikud Eulerist ja Lagrange'ist William Rowan Hamiltoni, Carl Gustav Jacob Jacobi ja Heinrich Hertzini mehaanikat ekvivalentsel, kuid esteetiliselt ja loogiliselt rahuldavamal kujul ümber formuleerida, nii et see oleks ühtsem ning selle rakendamine uuele ainesele oleks ühemõttelisem.
Sarnaseid paradigma ümberformuleerimisi on kõigis teadustes korduvalt olnud, ja enamik neist on viinud sisulisemate muudatusteni. Need muudatused tulevad empiirilisest tööst paradigma täpsustamiseks. Oma mõõtmisseadmete konstrueerimisel pidi Charles-Augustin de Coulomb rakendama elektriteooriat ja tulemuste põhjal täpsustas ta teooriat. Need, kes planeerisid eksperimendid kokkusurumisel kuumenemise teooriate vahel valimiseks, sõnastasid ka need teooriad. Nad töötasid nii fakti kui ka teooriaga ning nad ei saanud ainult uut teavet, vaid ka täpsustasid paradigmat. Paljudes teadustes on suurem osa normaalteadusest niisugune.
Oluliste faktide kindlaksmääramine, faktide ja teooria kooskõlla viimine ning teooria täpsustamine ammendavad empiirilise ja teoreetilise normaalteadusliku uurimistöö. See ei ole küll kogu teadus, sest on ka erakorralisi probleeme, ja nende lahendamine teebki teaduse nii väärtuslikuks. Aga need tekivad ainult erilistel juhtudel, milleni viib normaalteaduse edenemine. Sellepärast langeb valdav enamik probleeme, millega tegelevad kõige väljapaistvamadki teadlased, ühte neist kolmest kategooriast. Teisiti ei saa paradigma raames töötada, ja paradigma hülgamine tähendab selle paradigmaga defineeritud teaduse praktiseerimise lõpetamist. Sellised hülgamised panevad aluse teadusrevolutsioonidele.

IV. Normaalteadus kui peamurdmisülesannete lahendamine

Normaalteaduses ei taotleta suuri mõistelisi ega fenomenilisi uuendusi. Näiteks lainepikkuse mõõtmisel on kõik ette teada peale kõige esoteerilisemate detailide, ja tüüpiline ootuste riba ei ole palju laiem. Charles-Augustin de Coulombi mõõtmised ei eeldanud võib-olla algusest peale just pöördruudu seadust; need, kes uurisid kuumenemist kokkusurumisel, olid sageli valmis mitmeks alternatiiviks. Aga ettenähtavate ning seega assimileeritavate tulemuste skaala on ka neil juhtudel väike võrreldes kõigi kujutletavate tulemustega. Ja kui tulemus sellele skaalale ei paigutu, siis on tavaliselt tegu uurija veaga. Näiteks pöörati 18. sajandil vähe tähelepanu katsetele, mis mõõtsid elektrilist külgetõmmet kangkaalu jms seadmetega. Et need ei andnud kooskõlalisi ega lihtsaid tulemusi, ei saanud neid paradigma täpsustamiseks kasutada. Sellepärast jäid need paljasteks faktideks, mis ei olnud seotud ja mida ei saanud siduda elektriuurimise käimasoleva progressiga. Alles järgneva paradigma raames on võimalik näha, milliseid elektrinähtuste karakteristikuid need näitavad. Ka Coulombil ja tema kaasaegsetel oli see hilisem paradigma või vähemalt paradigma, millest tulevad külgetõmbe puhul samad ootused. Sellepärast Coulomb saigi konstrueerida aparaadi, mis andis tulemuse, mida paradigma täpsustades sai assimileerida. Sellepärast tulemus ka ei üllatanud kedagi ja mitmed kaasaegsed olid seda juba ennustanud. Isegi paradigma täpsustamiseks mõeldud projekt ei sea eesmärgiks ootamatut uudsust.
Kui sisuline uudsus ei ole eesmärgiks, siis miks nende probleemidega üldse tegeldakse? Vähemalt selleks, et suurendada paradigma täpsust ja rakendatavuse ulatust. See vastus ei seleta aga teadlaste entusiasmi ja pühendumust. Keegi ei pühenda aastaid parema spektromeetri väljatöötamisele või võnkuvate keelte probleemi parema lahenduse väljatöötamisele ainult saadavate andmete olulisuse pärast. Efemeriidide arvutamine ja edasiste tulemuste saamine sama instrumendiga annavad sageli sama olulisi andmeid, kuid teadlased põlgavad selle ära, sest suuresti on tegu juba tehtu kordamisega. Normaalteaduse probleem on nii köitev sageli sellepärast, et kuigi selle tulemus on ettenähtav, on selleni jõudmine kaheldav ning nõuab igasuguste mõisteliste, insenerlike ja matemaatiliste peamurdmisülesannete lahendamist. Äralahendaja näitab end hea lahendajana, ja see väljakutse on oluline osa teadlase tavalisest motivatsioonist.
Peamurdmisülesanded [puzzles, raamatu tõlkes "mõistatused"] on ülesanded, millega saab leidlikkust ja lahendamise osavust proovile panna, nagu näiteks pusled ja ristsõnad. Peamurdmisülesande puhul ei ole vastuse huvitavusel ega olulisusel tähtsust. Vastupidi, väga olulised probleemid, näiteks vähi ravi ja püsiv rahu, ei ole peamurdmisülesanded, suuresti sellepärast, et neil ei pruugi üldse lahendust olla. Näiteks pusle, mille tükid on juhuslikult valitud kahest erinevast karbist, ei sobi osavuse proovilepanekuks, sest vaevalt suudab leidlikemgi inimene sellega toime tulla. Peamurdmisülesande definitsiooni järgi peab tal lahendus kindlasti olemas olema. 
Paradigmaga saab teadlaste kogukond muu hulgas kriteeriumi niisuguste probleemide valikuks, millel võib eeldada lahenduse olemasolu. Suuresti ongi need ainsad probleemid, mida teadlaste kogukond peab teaduslikuks ja soovitab lahendamisele võtta. Teatud probleemid, sealhulgas paljud need, mis kunagi olid standardsed, lükatakse tagasi kui metafüüsilised, teise distsipliini kuuluvad või liiga rasked, et nende peale aega raisata. Paradigma võib isegi jätta teadlased kõrvale ühiskondlikult oluliste probleemide lahendamisest. Niisugused probleemid võivad olla tähelepanu hajutavad, nagu näitavad 17. sajandi baconiaanluse mõned tahud ja mõned tänapäeva sotsiaalteadused. Üks põhjusi, miks normaalteadus paistab nii kiiresti edenevat, ongi see, et selle praktiseerijad keskenduvad probleemidele, mille lahendamisel võib takistuseks olla ainult leidlikkuse puudumine. 
Kui nii, siis on selge, miks teadlased normaalteaduse probleeme nii kirglikult ja pühendunult lahendavad. Inimest võib teadusse tõmmata näiteks soov olla kasulik, uue territooriumi avastamise põnevus, lootus leida kord ning tung väljakujunenud teadmist kontrollida. Need ja teised motiivid aitavad ka valida probleeme, millega tegelema hakata. Kuigi see toob kaasa frustratsiooni, asenduvad need motiivid teistega. Teadus tervikuna on mõnikord kasulik, avastab uut territooriumi, demonstreerib korda ja paneb ammuseid uskumusi proovile, aga normaalteaduses ei tee konkreetne teadlane peaaegu kunagi neid asju. Tema motiiviks on hoopis näidata, et ta lahendab ülesande, mida keegi pole lahendanud või pole nii hästi lahendanud.
Peamurdmisülesandel peavad definitsiooni järgi olema reeglid, mis piiravad aktsepteeritavate lahenduste loomust ja samme, mida lahendamiseks astutakse. Pusle kokkupanek ei ole lihtsalt pildi kokkupanek. Ükskõik kui hea see pilt ka poleks, ei kõlba ta lahenduseks, kui mõni tükk jääb üle, mõni tagakülg pole alla pööratud, kuskil on mõni auk või tükid üksteise peale pandud või kokku kägardatud. Samasugused kitsendused on ristsõnade, mõistatuste, maleülesannete jne puhul. Kui pidada reegliks ka kindlaks kujunenud vaatekohti või eelarvamusi, siis normaalteaduse probleemid on nagu peamurdmisülesanded. Kui keegi konstrueerib valguse lainepikkuse mõõteriista, siis ta ei saa rahulduda seadmega, mis lihtsalt seab teatud spektrijoontele vastavusse teatud arve. Ta peab olemasolevat optikateooria põhjal näitama, et tema mõõteriista näidud ongi need, mis teoorias figureerivad lainepikkustena. Kui teooria ebamäärasuse või aparaadi mõne komponendi analüüsimata jäämise tõttu jääb see tõestus poolikuks, siis on kolleegidel õigus öelda, et ta pole midagi mõõtnud. Näiteks ei olnud elektronide hajumise maksimumidel, mida hiljem hakati võtma elektroni lainepikkuse näitajatena, esialgu teadlaste jaoks tähtsust. Ja kui see seos hiljem leiti, siis tuli aparaat ümber teha, et katsetulemused ühemõtteliselt teooriaga seostuksid. Muidu ei oleks ülesanne olnud lahendatud. 
Samalaadsed kitsendused on teoreetiliste probleemide lahendustel. 18. sajandil ei õnnestunud tuletada Kuu liikumist Newtoni liikumisseadustest ja gravitatsiooniseadusest. Mõned teadlased pakkusid välja pöördruutude seaduse asendamist seadusega, mis sellest väikeste kauguste korral kõrvale kaldub. See aga tähendanuks paradigma muutmist, vana peamurdmisülesande lahendamisest loobumist ja uue lahendama asumist. Teadlased säilitasid reeglid, kuni 1750. aastal avastati, kuidas neid edukalt rakendada. Kõige ilmsemad ja tõenäoliselt kõige siduvamad reeglid ongi niisugused üldistused, eksplitsiitsed väited seaduste, mõistete ja teooriate kohta. Need väited aitavad peamurdmisülesandeid sõnastada ja vastuvõetavaid lahendusi piiritleda. Näiteks Newtoni seadused olid 18. ja 19. sajandil selles rollis. Ainehulk oli paljude füüsikute silmis fundamentaalne ontoloogiline kategooria ning valdav uurimisala oli jõud ainetükkide vahel. Keemias oli koostise püsivuse seadusel pikka aega täpselt samasugune jõud: see formuleeris aatomkaalude probleemi, sidus keemilise analüüsi vastuvõetavad tulemused ning rääkis aatomite, molekulide, keemiliste ühendite ja segude loomusest. Maxwelli võrranditel ja statistilise mehaanika seadustel on samasugune roll tänapäeval. 
Ajalugu näitab, et sellised reeglid ei ole ainsad ega kõige huvitavamad. On näiteks instrumentide ehitust ja nende kasutamist puudutavad eelistused. Hoiaku muutumine tule rolli suhtes keemilises analüüsis etendas olulist osa 17. sajandi keemia arengus. 19. sajandil panid füsioloogid kõvasti vastu Hermann von Helmholtzi ideele, et füüsikalised katsed võiksid nende valdkonnale valgust heita. 20. sajandil näitab keemilise kromatograafia ajalugu instrumentidega seotud reeglite rolli, sama ilmneb röntgenikiirte avastamisloost.
Vähem lokaalsed ja ajutised, kuigi mitte muutumatud, on kvaasimetafüüsilised hoiakud. Näiteks eeldasid pärast umbes 1630. aastat ja eriti pärast René Descartesi ülimõjukaid töid, et universum koosneb mikroskoopilistest osakestest ja kõiki loodusnähtusi saab seletada nende osakeste kuju, suuruse, liikumise ja vastastikuse toimega. Metafüüsilise eeldusena ütles see, milliseid entiteete loodus sisaldab ja milliseid mitte: on ainult kujuga aine liikumine. Metodoloogilise eeldusena ütles see, kuidas peavad fundamentaalsed seadused ja seletused välja nägema: seadused peavad konkretiseerima osakeste liikumist ja vastastikust toimet ning seletused peavad antud loodusnähtuse taandama osakeste liikumisele ja vastastikusele toimele nende seaduste järgi. Universumi korpuskulaarkontseptsioon ütles ette ka uurimisprobleeme. Näiteks keemik, kes Robert Boyle'i kombel pooldas seda uut filosoofiat, pööras erilist tähelepanu reaktsioonidele, mida võis vaadelda muundumistena. Kõik keemilised muutused pidid põhinema osakeste ümberpaigutumisel. Korpuskularism mõjutas ka optikat, mehaanikat ja soojusteooriat.
On veel mõned eeldused, mis on kõigile loodusteadlastele ühised. Näiteks peab loodusteadlane tahtma loodusest aru saada ning suurendada selle korrastatuse täpsust ja ulatust. See peab viima teda looduse mõne aspekti üksikasjalikule empiirilisele uurimisele (võib-olla kolleegide vahendusel). Ja kui kuskil avastatakse korratust, siis tuleb vaatlustehnikat täiustada või teooriaid täpsustada. On ka teisi selliseid universaalseid reegleid. 
Kuigi ilmselt on reegleid, mida mingi eriala praktiseerijad mingil ajal kõik järgivad, ei pruugi need reeglid iseloomustada kogu praktikat, mis neil spetsialistidel ühine on. Sellepärast Kuhn nimetabki normaalteaduse sidususe allikaks ühiste reeglite, eelduste ja vaatekohtade asemel ühiseid paradigmasid.

V. Paradigmade prioriteet

Küpsete teadlaskogukondade paradigmasid on suhteliselt lihtne kindlaks teha, kuid sellega ei ole veel kindlaks tehtud ühised reeglid. Selleks tuleb uurida, millised eksplitsiitsed või implitsiitsed abstraheeritavad elemendid on kogukonna liikmed paradigmadest abstraheerinud ja reeglitena kasutusele võtnud. Need reeglid aga ei pruugi olla kõigile rühma liikmetele ühised. Ometi on tarvis ühist alust reeglite koha pealt kuidagi konkretiseerida, ja see tekitab teadusajaloolasel pidevat ja sügavat frustratsiooni.
Teadlased võivad nõustuda, et Newton, Lavoisier, Maxwell või Einstein paistavad olevat andnud mõnele oluliste probleemide rühmale püsiva lahenduse, kuid pole ometi (mõnikord ebateadlikult) nõus mõne konkreetse abstraktse karakteristikuga, mis teeb selle lahenduse püsivaks. Nad võivad küll nõustuda paradigmaga, kuid mitte selle tõlgenduse või põhjendusega. Paradigma standardse põhjenduse või reeglitele taandamise puudumine ei takista paradigmadel uurimistöö juhtnööriks olemist. Normaalteaduse võib ära määrata osalt paradigmade otsene uurimine, millele sageli aitab kaasa reeglite ja eelduste sõnastamine, kuid see võib ka puududa. Täielikku reeglite komplekti ei pruugigi olemas olla. (Michael Polanyi ("Personal Knowledge") on rääkinud teadlase "vaikivast teadmisest", mis on omandatud praktikast ja mis ei ole sõnastatav.) 
Kui pädevat reeglite kogumit ei ole, mis hoiab siis teadlast konkreetse normaalteadusliku traditsiooni juures? Mis see "paradigmade otsene uurimine" on? Ludwig Wittgenstein ("Filosoofilised uurimused") ütleb, et teatud liiki asjadel ei pruugi olla ühiseid tunnuseid, vaid ainult perekondlik sarnasus (osaliselt kattuvate sarnasuste võrgustik). Selle olemasolu seletab piisavalt seda, et me tunneme vastava asja või tegevuse piisavalt ära. Ainult juhul kui perekonnad, mida me nimetame, kattuksid osalt ja läheksid üksteiseks sujuvalt üle, st kui ei oleks loomulikke perekondi, annaks asjaolu, et me neid edukalt ära tunneme ja nimetame, tunnistust igale klassinimele vastavast ühiste tunnuste komplektist (Kuhni lisandus Wittgensteinile). Sama lugu võib olla erinevate uurimisprobleemide ja -tehnikatega ühe normaalteadusliku traditsiooni raames. Ühine ei ole neile mitte mingi eksplitsiitne või isegi täiesti avastatav reeglite ja eelduste komplekt, neil võib olla perekondlik sarnasus ning nad võivad võtta eeskujuks paradigmaatiliste tööde erinevad aspektid. See, et teadlased tavaliselt ei küsi ega vaidle selle üle, mis teeb ühe või teise probleemi või lahenduse legitiimseks, ahvatleb neid oletama, et nad teavad seda. Asi võib aga olla selles, et nad ei pea sellisele küsimusele vastamist oma töösse puutuvaks. Paradigmad võivad olla reeglistikele eelnevad, neist siduvamad ja täielikumad. 
Kust me võtame, et see tõesti nii on? Esiteks, ühiseid reegleid on väga raske avastada, pigem on tegu perekondliku sarnasusega. Teiseks, teadlased ei õpi mõisteid, seadusi ja teooriaid abstraktsel kujul ja omaette, vaid tutvuvad nendega rakenduste kaudu. Uus teooria esitatakse kohe koos konkreetsete rakendustega, muidu seda ei võetaks jutulegi. Kui teooria võetakse omaks, siis ta rändab ka õpikutesse koos nendesamade või teiste rakendustega. Need ei ole seal kaunistuseks ega dokumenteerimiseks, vaid teooria õppimine käib koos probleemide lahendamise harjutamisega paberil ja laboris. "Jõu" ja "massi" ning aja ja ruumi tähendus Newtoni dünaamikas õpitakse põhiliselt rakendustest, mitte ebatäielikest definitsioonidest. Doktoritöös on lugu samamoodi, kuigi probleemid on keerulisemad ja vähemate pretsedentidega. Võib ju oletada, et teadlane millalgi intuitiivselt abstraheerib mängureeglid, aga seda pole erilist põhjust uskuda, sest teadlased ei oska oma valdkonna juurdunud aluste ning legitiimsete probleemide ja meetodite kohta suurt rohkem öelda kui võhikud. Kui nad abstraktsioone üldse valdavad, siis nad näitavad seda eelkõige võimega edukalt uurimistööd teha, selle võime seletamiseks pole aga mängureegleid tarvis eeldada. Kolmandaks, normaalteadus saab läbi ilma reegliteta niikaua, kui teadlaste kogukond ei sea küsimärgi alla juba saavutatud probleemilahendusi. Reeglid peaksid oluliseks saama siis, kui paradigmas ei olda enam kindlad. Täpselt nii ongi. Paradigmade-eelsel ajal peetakse palju sügavaid vaidusi aluste üle, kuigi need ei vii üksmeele, vaid piiritlevad koolkondi. Veel suuremat osa kui optikas ja elektri alal etendasid need 17. sajandi keemias ja 19. sajandi alguse geoloogias. Normaalteaduse ajal selliseid vaidlusi peaaegu ei ole, kuid need toimuvad reeglipäraselt teadusrevolutsioonide eel ja nende ajal. Üleminek Newtoni mehaanikalt kvantmehaanikale tõi kaasa palju vaidlusi füüsika loomuse ja standardite üle; mõned neist kestavad seniajani. Galilei ja Newtoni mehaanika assimileerimine tekitas eriti kuulsaid vaidlusi Aristotelese, René Descartesi ja Gottfried Wilhelm Leibnizi pooldajatega. Kui teadlastel pole üksmeelt, kas valdkonna fundamentaalsed probleemid on lahendatud, omandab reeglite otsimine rolli, mida sel tavaliselt pole. Neljandaks, võivad olla ka väikesed revolutsioonid, mis puudutavad ainult kitsa eriala teadlasi, kelle jaoks ka uue ootamatu nähtuse avastamine võib olla revolutsiooniline. Kui normaalteadus on nii jäik ja teadlaste kogukonnad on nii üksmeelsed, kuidas saavad paradigmamuutused piirduda väikese teadlaste rühmaga? Eelnevast võib jääda mulje, et ühe paradigma kadumisega kaob kogu normaalteadus. Ent kõik valdkonnad kokku on sageli pigem logisev ehitis, mille osade vahel on vähe sidusust. Aga reeglite asendamine paradigmadega teebki valdkondade ja erialade mitmekesisuse mõistetavamaks. Eksplitsiitsed reeglid on sageli ühised väga suurele teadlaste rühmale, aga paradigmad ei pruugi olla. Isegi kui alustatakse samadest raamatutest ja saavutustest, võidakse spetsialiseerumise käigus jõuda erinevate paradigmadeni. Näiteks kõik füüsikud õpivad kvantmehaanikat ning enamik rakendab seda. Ent nad ei õpi kõik samu rakendusi ning seepärast ei puuduta muutused kvantmehaanika praktikas kõiki ühtviisi. See, mida kvantmehaanika kellelegi tähendab, sõltub sellest, milliseid kursusi ta on võtnud, milliseid õpikuid ta on lugenud ja milliseid ajakirju ta jälgib. Kuigi kvantmehaanika seaduste muutus on neile kõigile revolutsiooniline, ei ole muutus ühes või teises paradigmaatilises rakenduses nende kõigi jaoks revolutsiooniline. Kuigi kvantmehaanika on paljude teadlasrühmade paradigma, ei ole see kõigi jaoks sama paradigma. Spetsialiseerumise mõju illustreerib järgmine näide. Füüsikult ja keemikult küsiti, kas heeliumi aatom on molekul. Keemiku meelest kahtlemata on; sest ta käitub gaaside kineetilise teooria mõistes molekulina; füüsiku meelest kahtlemata mitte, sest tal pole molekulaarspektrit.

VI. Anomaalia ja teaduslike avastuste ilmumine

Normaalteadus on väga kumulatiivne ning suurendab väga edukalt teadusliku teadmise ulatust ja täpsust. Selles suhtes vastab ta täpselt tavalisele ettekujutusele teadusest, kuid puudub faktiliste ja teoreetiliste uuenduste taotlemine ja edu korral ta ka ei leia uuendusi. Ent teaduses avastatakse uusi ja ootamatuid nähtusi ning leiutatakse radikaalselt uusi teooriaid. Ajalugu näitab koguni, et teadusel on ainulaadselt võimas tehnika selliste üllatuste tegemiseks. Järelikult peab paradigma raames tehtav uurimistöö olema paradigmamuutuse esilekutsumiseks eriti tõhus viis. Fundamentaalne uudsus tekib ühtede reeglite järgi mängitavas mängus kogemata, selle äraseedimiseks on tarvis aga uusi mängureegleid. 
Kuidas toimub uudsete faktide avastamine ja uudsete teooriate leiutamine? (Avastamise ja leiutamise erinevus osutub kunstlikuks.) Avastus saab alguse sellest, et teadvustatakse anomaaliat, st tunnistatakse, et loodus on rikkunud paradigmast tulenevaid ootusi. Järgneb anomaalia ala uurimine, mis lõpeb alles siis, kui teooriat on niimoodi (mitteaditiivselt) kohandatud, et see, mis enne oli anomaalne, on nüüd oodatud. Enne seda polegi uus fakt teaduslik fakt.
Hapniku avastamisele on õigus pretendeerida vähemalt kolmel mehel, ja nähtavasti rikastasid 1770ndate alguses katseklaasis õhku mitmed teisedki teadlased. Normaalteaduse (pneumaatilise keemia) progress valmistas läbimurret põhjalikult ette. Kõige varasem pretendent suhteliselt puhta hapniku saamisele oli Carl Wilhelm Scheele, kes aga hilise publitseerimise tõttu edasisele sündmuste käigule mõju ei avaldanud. Teine oli Joseph Priestley, kes uuris suurest hulgast tahketest ainetest eralduvaid "õhkusid" ning kogus kuumutatud elavhõbe(II)oksiidist vabanenud gaasi. Aastal 1774 määras ta selle gaasi vähendatud ehk deflogisteeritud väävelõhuks (dilämmastikoksiid), 1775. aastal tavaliseks õhuks, milles on tavapärasest vähem flogistoni, (deflogisteeritud õhuks). Kolmas pretendent Antoine Lavoisier alustas hapnikuni viinud tööd pärast Priestley 1774. aasta katseid, võib-olla Priestley vihjel. 1775. aasta alguses teatas Lavoisier, et elavhõbe(II)oksiidi kuumutamisel saadud gaas on "õhk ise ilma mingi muutuseta, [ainult et] ... ta väljub puhtamana, hingatavamana." 1777. aastaks oli Lavoisier (võib-olla Priestley teise vihje abiga) jõudnud järeldusele, et see gaas on eraldi liik, üks õhu kahest põhilisest koostisosast, millega Priestley kunagi ei nõustunud. See avastusmuster tekitab küsimuse, mida saab küsida iga uudse teadlaste teadvusse jõudnud nähtuse kohta. Kas hapniku avastas Priestley, Lavoisier või mitte kumbki? Millal see avastati (nii võib küsida ka siis, kui pretendente ei ole)? Otsitavat laadi vastust ei ole olemas. Asjaolu, et seda küsitakse, näitab, et avastusele nii põhjapanevat osa omistav kujutlus teadusest on vildak. Priestley pretensioon rajaneb sellel, et ta isoleeris hapniku esimesena. Aga tema hapnik ei olnud puhas, ja ebapuhas hapnik on igaühel, kes suleb õhu pudelisse. Ja kui Priestley oli avastaja, millal ta selle avastas? 1774. aastal pidas ta seda gaasiks, mis oli juba tuntud. 1775. aastal pidas ta seda deflogisteeritud õhuks, mis pole veel hapnik ja mis polnud ka flogistoniteooria pooldajate jaoks päris ootamatu gaas. Kui me sellega pole rahul, siis ei sobi ka Lavoisier' 1775. aasta töö, mille tulemusel ta pidas seda õhuks endaks. Ja isegi 1777. aastal ja elu lõpuni pidas Lavoisier hapnikku atomaarseks "happelisuse printsiibiks" ning väitis, et gaas moodustub alles siis, kui see printsiip ühineb soojusainega. Peaks ehk ütlema, et 1777. aastaks ei olnud hapnik avastatud? Aga happelisuse printsiip jäi keemiasse 1810. aastani ja soojusaine 1860ndateni, ometi oli hapnik (dihapnik) enne saanud standardseks keemiliseks aineks. On selge, et siin on tarvis uut sõnavara ja uusi mõisteid. Avastamine ei ole lihtne akt, mida võiks võrrelda tavalise nägemisega (mis on ise ka küsitav). Avastamisele ei saa kunagi täpset aega omistada, ja sageli ka mitte autorit. Kui Scheelet mitte arvestada, siis võib julgelt öelda, et hapnikku ei avastatud enne 1774. aastat ja tõenäolisemalt me ütleksime, et 1777. aastaks või pisut hiljem oli see avastatud. Täpsem dateerimine oleks meelevaldne, sest uut laadi nähtuse avastamine on vältimatult keeruline sündmus, mis kätkeb nii nähtuse olemasolu kui ka selle olemuse tunnistamist. Kui me peaksime hapnikku deflogisteeritud õhuks, peaksime Priestleyt kõhklematult avastajaks, aga daatum jääks lahtiseks. Kui aga avastuses on lahutamatult seotud vaatlus ja mõistestus, fakt ja teooriaga assimileerimine, siis avastus on protsess ja võtab aega. Ainult juhul, kui kõik vajalikud mõisted on juba valmis, saab avastus ühe hetkega toimuda, aga siis ei ole see nähtus uut laadi. Kas avastus kätkeb ka paradigmamuutust? Üldist vastust ei saa veel anda, aga vähemalt hapniku juhtumil on vastus jaatav. Alates 1777. aastast ei kuulutanud Lavoisier mitte niivõrd hapniku avastamist kui põlemise hapnikuteooriat. Sellest sai alguse nii suur keemia ümberformuleerimine, et seda nimetatakse keemiarevolutsiooniks. Kui hapniku avastamine poleks olnud uue keemiaparadigma ilmumise oluline osa, siis ei oleks prioriteediküsimus nii oluline tundunud. Ent hapniku avastamine ei olnud iseenesest keemiaparadigma muutumise põhjus. Lavoisier oli juba ammu veendunud, et flogistoniteooriaga on midagi valesti ja põlevad kehad neelavad mingit õhu osa. Selle kohta deponeeris ta Prantsuse Akadeemia sekretärile pitseeritud märkuse. Töö hapnikuga andis Lavoisier' rahulolematusele flogistoniteooriaga kindlama kuju ja struktuuri. Ta sai lihtsalt teada, mis gaas see on, mis põlemisel neeldub.               
Röntgenikiirguse avastamine on juhusliku avastuse klassikaline näide. Sellised avastused leiavad aset sagedamini, kui teaduslike aruannete ebaisikulisuse nõuded meil kergesti näha võimaldavad. Wilhelm Conrad Röntgen katkestas normaalteaduse raames toimunud katoodkiirte uurimise pärast avastust, et baariumplaatinatsüaniidist ekraan helendab, kui tema varjestatud aparaadis on gaaslahendus. Järgnenud seitsme palavikulise nädala jooksul, mil Röntgen harva laborist lahkus, selgus, et põhjuseks on kiirgus, mis lähtub sirgjooni mööda gaaslahendustorust, see heidab varje, magnet ei kalluta seda kõrvale ja palju muud. Enne avastusest teatamist veendus Röntgen, et efekti ei tekita mitte katoodkiired, vaid tegur, millel on vähemalt mingi sarnasus valgusega. Röntgenikiirguse avastamisel on silmatorkavaid sarnasusi hapniku avastamisega: enne elavhõbe(II)dioksiidiga katsetamist oli Lavoisier teinud katseid, mille tulemused ei olnud flogistoniparadigmaga kooskõlas; Röntgeni avastus algas arusaamisest, et ekraan helendab, kuigi ei peaks helendama. Mõlemal juhus etendas anomaalia (nähtus, milleks paradigma pole uurijat ette valmistanud) olulist osa uudsuse tajumise ettevalmistamisel. Kuid mõlemal juhtumil oli tajumus, et midagi on valesti, kõigest avastuse eelmäng. Ei hapnik ega röntgenikiired ei ilmunud ilma edasise katsetamise ja assimileerimiseta. Kuidas tuleks röntgenikiirte avastamist dateerida? Igatahes pole see esimene hetk, kui Röntgen vaatles üksnes helendavat ekraani. Vähemalt üks uurija oli ka seda helendust vaadelnud, kuid ei avastanud midagi. Peaaegu sama selge on, et avastus ei toimunud uurimise viimasel nädalal, kui Röntgen uuris juba avastatud kiirguse omadusi. Saab öelda ainult, et röntgenikiirgus ilmus Würzburgis 8. novembri ja 28. detsembri vahel 1895. Ent erinevalt hapniku avastamisest ei olnud röntgenikiirguse avastamine järgneva 10 kuu jooksul segatud ühessegi ilmsesse teoreetilisse mullistusse. Mis mõttes siis saab öelda, et selle avastuse äraseedimine nõudis paradigmamuutust? Tolleaegsete paradigmade abil ei saanud küll räntgenikiirgust ennustada (James Clerk Maxwelli elektromagnetismi teooria polnud veel üldtunnustatud ja katoodkiirte teooria oli vaid üks mitmest spekulatsioonist), kuid need ka ei keelanud ilmsel moel röntgenikiirguse olemasolu, nii nagu flogistoniteooria keelas Antoine Lavoisier' tõlgenduse Joseph Priestley gaasile. Vastupidi, aktsepteeritud olid nähtav valgus, infrapunakiirgus ja ultraviolettkiirgus. Miks röntgenikiirgust ei võetud uue liikmena tuntud nähtuste klassis nagu uusi keemilisi elemente? Röntgenikiirgus kutsus esile vapustuse, Lord Kelvin pidas seda algul isegi pettuseks. See rikkus sügavalt juurdunud ootusi, mis Kuhni arvates implitsiitselt kätkesid käibivate laboriprotseduuride konstruktsioonis ja tõlgenduses. Elektronkiiretorud olid laialt kasutuses, nii et röntgenikiirgus oli pidanud tekkima ka teistes laborites, ilma et seda oleks teatud. Need kiired, millel võis olla ka teisi allikaid, võisid osaleda teisiti seletatud efektide tekitamises. Vähemalt pidi neid aparaate nüüd tinaga varjestama hakkama. Kõik varasemad katsed tuli üle korrata, sest üks tegur oli olnud kontrolli alt väljas. Röntgenikiirgus avas küll normaalteadusele uue valdkonna, kuid muutis juba olemasolevaid valdkondi: varem paradigmaatilised instrumendid jäid paradigmaatilisusest ilma. Otsus kasutada teatud aparaati teatud viisil kätkeb eeldust, mis piirab võimalikke asjaolusid. Instrumentaalsed ja teoreetilised ootused on etendanud teaduse arengus otsustavat osa. Üks niisugune ootus oli osa hapniku avastamise loost. Kasutades standardset "õhu headuse" testi, segasid nii Priestey kui ka Lavoisier ühe mahuosa oma gaasi ühe mahuosa lämmastikhappega ning mõõtsid gaasilise jäägi ruumala. Varasem kogemus kinnitas, et õhu puhul on see jääk üks mahuosa ning teiste gaaside ja saastunud õhu puhul suurem. Katsetes hapnikuga leidsid mõlemad, et jääk on ligi üks mahuosa, ning määrasid gaasi vastavalt sellele. Alles palju hiljem ja osalt juhuslikult loobus Priestley standardsest protseduurist, proovides segada lämmastikhapet oma gaasiga teistes proportsioonides. Osutus, et nelja mahuosa lämmastikhappe korral jääki peaaegu ei ole. Algne protseduur kätkes eeldust, et ei ole gaase, mis käituvad hapniku kombel.
Uraani lõhustumist oli keeruline ära tunda osalt sellepärast, et lõhustumissaadusi otsiti raskete elementide seast. Kas me peaksime sellepärast, et sellised instrumentaalsed ootused on sageli eksitavad, loobuma standardsetest testidest ja standardsetest instrumentidest? See oleks mõeldamatu. Paradigmaatilised protseduurid ja rakendused on sama vajalikud nagu paradigmaatilised seadused ja teooriad, ja neil on samad tagajärjed. Nad piiravad uurimisele parajasti kättesaadavate nähtuste ringi. See aga näitab ka, miks röntgenikiirte avastamine teeb vajalikuks paradigma muutuse teadlaste kogukonna teatud osas ning kuidas see avastus paistis paljudele teadlastele avavat uue veidra maailma ning etendas mõjusat osa kriisis, mis viis 20. sajandi füüsikani. 
Leideni purk kuulub teooria poolt indutseeritud avastuste hulka. Paradigmateooria ennustatud avastused ei vii uut laadi faktideni. Ent on ka mitteparadigmaatilised täpsustamata ja spekulatiivsed teooriad, mida teadlased arendavad paradigmade-eelsel ajal ja suurte paradigmamuutusteni viivate kriiside ajal ning mille sihiks on avastused. Sageli on avastus mõnevõrra erinev spekulatiivse ja esialgse hüpoteesi eeldusest. Avastus ilmub ja teooria saab paradigmaks ainult juhul, kui katse ja esialgne teooria viiakse täpsustuste abil kooskõlla. Kui algas Leideni purgi avastamine, siis elektri uurimine oli paradigmade-eelses olekus. Üks koolkond pidas elektrit fluidumiks, ning seetõttu püüti elektrit pudelisse panna, hoides käes veega täidetud klaasanumat ning hoides vett kontaktis elektrijuhiga, mis ripub töötavast elektrostaatilisest generaatorist. Eemaldades purgi masinast ja katsudes vaba käega vett või sellega ühenduses olevat elektrijuhti, koges uurija tõsist lööki. Kuid need esimesed katsed ei andnud elektriuurijatele Leideni purki; seade ilmus aeglasemalt ning jälle on võimatu öelda, millal avastus lõpule jõudis. Esimesed katsed elektrifluidumit salvestada õnnestusid ainult sellepärast, et uurijad hoidsid anumat käes, seistes maas. Nad ei teadnud veel, et purk nõuab peale seesmise juhtiva katte ka välist ning tegelikult fluidum üldse ei salvestu purki. Seade, mida me nimetame Leideni purgiks, ilmus millalgi seda näitava ja muid anomaalseid efekte ilmsiks toova uurimistöö käigus. Katsed, mis viisid Leideni purgi ilmumiseni, olid ka katsed, mis nõudsid fluidumiteooria revideerimist ning andsid esimese täieliku elektri paradigma. 
Neile kolmele näitele ühised tunnused on suuremal või vähemal määral (vapustavast tulemusest oodatuni) on iseloomulikud kõigile avastustele, millest ilmub uut laadi nähtusi. Nende tunnuste seas on eelnev teadlikkus anomaaliast, vaatlusliku ja mõistelise tunnistamise järkjärguline ja üheaegne ilmumine ning järgnev paradigmaatiliste kategooriate ja protseduuride ilmumine, mida sageli saadab vastupanu. On isegi tõendeid, et samad tunnused on omased tajule. Jerome S. Bruner ja Leo Postman ("On the Perception of Incongruity: A Paradigm" (veebiversioon)) näitasid katsealustele lühiajaliseks tajumiseks mängukaartide jadasid, mis sisaldasid anomaalseid kaarte, nagu näiteks must ärtu neli. Iga kaarti näidati mitu korda järjest aina pikemat aega, kuni katsealune kaardi kaks korda järjest õigesti ära tundis. Anomaalseid kaarte tajuti tavaliselt ilma kõhkluseta normaalsetena, näiteks musta ärtu nelja tajuti ärtu neljana või poti neljana. Korduval näitamisel hakati kõhklema ning anomaaliat teadvustama, kuid kohe ei saadud aru, milles asi on, kuni lõpuks tuli enamikul katsealustel järsku selgus. Kui paar anomaalset kaarti oli juba ära tuntud, läks edasi asi libedalt. Mõned katsealused jäidki jänni ega saanud lõpuks enam mitte millestki aru. Ka teaduses ilmub uudsus raskuste ja vastupanuga. Algul nähakse ka seal, kus hiljem nähakse anomaaliat, ainult oodatavat ja tavalist. Edasisel tutvumisel teadvustatakse, et midagi on valesti, ning seostatakse see mõne varasema sarnase juhtumiga. Siis algab mõisteliste kategooriate kohandamine, kuni algne anomaalne on saanud oodatavaks. Selleks hetkeks on avastus lõpule viidud. 
Nüüd me hakkame aru saama, miks normaalteadus, mis ei ole suunatud uudsusele ning kaldub seda algul maha suruma, põhjustab neid siiski nii tõhusalt. Paradigma arendamine nõuab keerulisi seadmeid, esoteerilist sõnavara ja oskusi ning mõistete rafineerimist tervest mõistusest tunduvalt erinevaks. Normaalteadus muutub üha jäigemaks, aga selle uurimisalas saavutatakse teadmise detailsus ning vaatluse ja teooria kooskõla täpsus, mis teisiti pole saavutatavad. Ilma spetsiaalse aparatuurita, mis on loodud peamiselt oodatavateks funktsioonideks, tulemusi, mis viivad lõpuks uudsuseni, ei esineks. Ainult see, kes täpselt teab, mida oodata, saab aru, kui midagi on valesti. Anomaalia ilmub ainult paradigma taustal. Mida täpsem ja kaugeleulatuvam on paradigma, seda tundlikuma anomaalia (ning paradigma muutmise võimaluse) indikaatori ta annab. Isegi vastupanu muutustele on kasulik, tagades, et paradigma ei anna liiga kergesti alla ning anomaaliad, mis viivad paradigmamuutuseni, tungivad olemasoleva teadmise tuumani. Asjaolu, et uudsus ilmub sageli mitmest laborist korraga, näitab nii normaalteaduse tugevat traditsioonilisust kui ka täielikkust, millega see rajab teed iseenda muutumisele.

VII. Kriis ja teaduslike teooriate ilmumine

Kõik eelmises peatükis kirjeldatud avastused olid paradigmamuutuse põhjused või aitasid sellele kaasa. Need muutused olid nii destruktiivsed kui ka konstruktiivsed. Pärast avastuse äraseedimist saadi seletada rohkem nähtusi või juba tuntud täpsemalt. Selleks tuli mõnest varem standardsest uskumusest või protseduurist loobuda, asendades need varasema paradigma koostisosad teistega. Kõik normaalteaduses tehtud avatused tõid kaasa sellised nihked, kui just kõik peale üksikasjade ei olnud juba oodatud. Samalaadsed nihked, kuid tavaliselt palju suuremad, toimuvad uute teooriate leiutamise puhul. Et fakt ja teooria, avastus ja leiutis ei ole rangelt ja alati lahus, siis võib oodata kattumisi. Uute teooriate ilmumine heidab uut valgust ka avastustele. Kattumine ei ole siiski samasus. Seda tüüpi avastused, millest eelmises peatükis juttu on, ei kutsu vähemalt üksinda esile selliseid paradigmanihkeid nagu Koperniku revolutsioon, Newtoni revolutsioon, keemiline revolutsioon ja Einsteini revolutsioon, ega ka selliseid rohkem valdkonna piiresse jäävaid paradigmamuutusi nagu valguse laineteooria, soojuse dünaamiline teooria ja Maxwelli elektromagnetiline teooria. Kuidas saavad sellised teooriad normaalteadusest tekkida, kui normaalteadus ei püüdle nende poole niigi palju kui avastuste poole?
Anomaaliaga sarnanev, kuid sügavam teadvustus on kõigi aktsepteeritavate teooriamuutuste eeltingimus. Ajaloolised tõendid selle kohta on Kuhni meelest täiesti ühemõttelised. Enne Koperniku ettepanekut oli Ptolemaiose teooria skandaalses seisus. Galileo Galilei panus liikumise teooriasse sõltus skolastikute avastatud raskustest Aristotelese teoorias. Isaac Newtoni uus valguse ja värvuse teooria sai alguse avastusest, et ükski olemasolevatest paradigmaeelsetest teooriatest ei seleta spektri pikkust. Valguse laineteooria taustal anomaaliate pärast seoses difraktsiooni ja valguse polarisatsiooniga. Termodünaamika sündis kahe olemasoleva füüsikateooria kokkupõrkest ja kvantmehaanika sündis raskustest seoses absoluutselt musta keha kiirgusega, erisoojustega ja fotoefektiga. Kõigil juhtudel peale Newtoni teooria oli anomaaliat nii kaua teadvustatud ja see oli nii sügavale tunginud, et võib öelda, et need valdkonnad olid kasvavas kriisis. Et uute teooriate ilmumine nõuab ulatuslikku paradigma lõhkumist ning suuri nihkeid normaalteaduse probleemides ja meetodites, siis eelneb sellele tavaliselt ebakindluse periood. Ebakindlust tekitab olukord, kus peamurdmisülesanded ei tule pika aja jooksul välja. Kui olemasolevate reeglitega välja ei tule, siis hakatakse varsti otsima uusi. 
Eriti kuulus juhtum on Koperniku astronoomia ilmumine. Kui Ptolemaiose süsteem välja töötati, ennustas see tähtede asendit paremini kui teised antiikaja süsteemid. Tähtede puhul kasutatakse Ptolemaiose süsteemi insenerliku lähendusena seniajani, planeetide puhul oli Ptolemaiose süsteem sama hea kui Koperniku oma. Kuid see, et teooria on imetlusväärselt edukas, ei tähenda kunagi, et ta oleks täiesti edukas. Ennustused planeetide asendi kohta ja võrdpäevsuste pretsessiooni kohta ei olnud kunagi täielikus kooskõlas parimate olemasolevate vaatlustega. Nende väikeste lahknevuste vähendamine moodustaski suure osa Ptolemaiose järgijate normaalteadusest. Mõnda aega olid astronoomid täiesti õigustatud arvama, et need katsed osutuvad sama edukaks kui need, mis viisid Ptolemaiose süsteemi loomisele. Iga lahknevust sai kõrvaldada ringjoonte süsteemi kohandamisega. Aga astronoomia keerukus kasvas lõpuks kiiremini kui täpsus ja kui lahknevus ühes kohas parandati, andis see end tõenäoliselt teises kohas tunda. Et astronoomia traditsioon välistel põhjustel korduvalt katkes ja enne trükikunsti leiutamist oli astronoomide vaheline suhtlus piiratud, siis saadi asjast aru alles aegamööda. 13. sajandil sai Alfonso X juba öelda, et ta oleks võinud Jumalale maailma loomisel head nõu anda. 16. sajandil leidis Domenico da Navara, et Ptolemaiose süsteem on nii kohmakas ja ebatäpne, et see ei saa tõsi olla. Ja ka Kopernik ise kirjutas raamatu "De revolutionibus" eessõnas (mis on kriisi kirjeldus), et astronoomiline traditsioon, mille ta pärandiks sai, on loonud ainult koletise. 16. sajandi alguseks tunnistas üha rohkem parimaid astronoome Ptolemaiose paradigma ebaedu, muidu ei oleks Kopernik saanud seda hüljata ja paremat otsida. Astronoomia kriis kätkes peale peamurdmisülesannete lahendamise ebaedu ka teadusvälist survet kalendrireformi tõttu, mis tegi pretsessiooni ülesande pakiliseks. Täielikku käsitlusse kuuluks muu hulgas ka keskaegne Aristotelese kriitika ja renessansiaegne platonism, aga kriisi tuumaks jääb ikkagi tehniline suutmatus ülesandeid lahendada. Küpsete teaduste puhul (nagu astronoomia antiikajast saadik on olnud) mõjutavad välised tegurid seda, millal kokkuvarisemine aset leiab, kui kergesti seda tunnistatakse ja millises vallas toimub kokkuvarisemine esimesena. Seda laadi küsimused on küll väga tähtsad, kuid siinses raamatus neid ei käsitleta. 
Ka Antoine Lavoisier' põlemise hapnikuteooria ilmumisele ilmnes kriis. 1770ndatel tekitasid kriisi mitmed tegurid koos, üldtunnustatult esmajärgulised olid pneumaatilise keemia teke ja kaalusuhete küsimus. Pneumaatiline keemia sai alguse 17. sajandil, kui leiutati õhupump ja hakati seda keemiakatsetes kasutama. Saja aasta jooksul hakkasid keemikud õhupumba jt pneumaatiliste seadmete abil taipama, et õhk on keemiliste reaktsioonide aktiivne osaline. Väheste eranditega uskusid keemikud endiselt, et õhk on ainus gaas. Kuni 1756. aastani, mil Joseph Black näitas, et "fikseeritud õhk" (süsihappegaas) on õhust erinev, arvati, et gaasid erinevad üksteisest ainult lisandite poolest. Pärast seda edenes gaaside uurimine kiiresti, eriti Henry Cavendishi, Joseph Priestley ja Carl Wilhelm Scheele käe all. Nad töötasid välja hulga viise gaaside eristamiseks. Kõik nad kasutasid katsete planeerimisel ja tõlgendamisel flogistoniteooriat. Katsetes soojusaine deflogisteerimiseks sai Scheele hapnikku. Flogistoniteooria suutis üha halvemini saadud gaaside omadusi tõlgendada. Keegi neist ei pannud ette teooriat välja vahetada, kuid nad ei suutnud seda vastuoludeta rakendada. 1770ndate alguseks, kui Antoine Lavoisier alustas oma katseid "õhkudega", oli flogistoniteooria versioone sama peaaegu palju kui pneumaatilisi keemikuid. Teooria versioonide paljunemine on kriisi tavaline sümptom. Ka Mikołaj Kopernik kaebas oma raamatu eessõnas selle üle. Flogistoniteooria kasvav ebamäärasus ja vähenev kasulikkus ei olnud kriisi ainsad allikad. Lavoisier püüdis ka seletada enamiku kehade kaalu kasvu põlemisel ja roostetamisel. Juba mõned islami keemikud teadsid, et mõned metallid muutuvad roostetades raskemaks. 17. sajandil tegid mõned uurijad sellest järelduse, et roostetav metall liidab mingi õhu koostisosa, kuid enamik keemikuid pidas seda järeldust tarbetuks, sest kui keemiline reaktsioon võib muuta koostisosade ruumala, värvust ja tekstuuri, miks siis mitte ka kaalu. Kaalu ei peetud alati ainehulga mõõduks. Pealegi, enamik looduslikke kehi, näiteks puit, kaotab roostetamisel kaalu, nagu hilisem flogistoniteooria ennustabki. 18. sajandi jooksul muutus see seletus aga üha problemaatilisemaks. Et kaalu hakati keemias üha enam kasutama ning gaasiliste reaktsioonisaaduste kinnipüüdmine muutus võimalikuks ja soovitavaks, siis avastati üha enam juhtumeid, kus roostetamisel kaal kasvas. Newtoni gravitatsiooniteooriat aegamisi assimileerides hakati väitma, et kaalu kasv annab tunnistust ainehulga kasvust. See ei viinud flogistoniteooria kõrvaleheitmisele, sest teooriat sai mitut moodi kohandada. Võib-olla flogistonil on negatiivne kaal, võib-olla pärast flogistoni lahkumist sisenevad roostetavasse kehasse tule osakesed, oli ka teisi seletusi. Oli aga palju uurimusi kaalu kasvu probleemist, see oli saanud oluliseks peamurdmisülesandeks. Ka see probleem ajendas välja töötama paljusid flogistoniteooria versioone, nii et teooria muutus ebamääraseks ja tekkis paradigmade-eelse perioodi sarnane olukord, mis on samuti kriisi tüüpiline tagajärg. 
19. sajandi lõpus tekkis füüsikas kriis, mis rajas teed relatiivsusteooria ilmumisele. Juba 17. sajandi lõpus kritiseeris mitu loodusfilosoofi, eriti Gottfried Wilhelm Leibniz, Isaac Newtoni jäämist klassikalise absoluutse ruumi kontseptsiooni juurde uuendatud kujul. Nad suutsid peaaegu näidata, et Newtoni süsteemis ei ole absoluutsel asukohal ja absoluutsel liikumisel mitte mingit funktsiooni. Neil õnnestus vihjata täiesti relativistliku ruumi ja liikumise käsituse suurele ilule, mis hiljem ilmsiks tuli. Nende kriitika oli puhtloogiline. Nagu varajased Koperniku pooldajad, kes kritiseerisid Aristotelese Maa paigalseisu tõestusi, ei unistanudki nad relativistlikust süsteemist, millel oleks vaatluslikke järelmeid. Nad ei seostanud oma vaateid mingite probleemidega Newtoni teooria rakendamisel. Sellepärast nende vaated unustati 18. sajandi alguses ja ilmusid uuesti alles 19. sajandi lõpus, mil nad olid füüsika praktikaga hoopis teistsuguses suhtes. Tehnilised probleemid, millega relativistlik ruumifilosoofia hiljem seostus, hakkasid normaalteadusse tulema valguse laineteooria aktsepteerimisega pärast 1815. aastat, aga enne 1890ndaid ei tekitanud need kriisi. Kui valgus on mehaanilises eetris Newtoni seaduste kohaselt leviv lainetus, siis peaksid nii taevavaatluste kui ka maapealsete katsetega põhimõtteliselt saama registreerida triivi eetri suhtes (eetrituul). Taevavaatlustest tõotasid ainult aberratsiooni vaatlused piisavat täpsust, et saada vajalikku infot, nii et eetritriivi registreerimisest aberratsiooni mõõtmise teel sai tunnustatud normaalteaduslik probleem. Selle lahendamiseks ehitati palju spetsiaalset aparatuuri, triivi aga ei vaadeldud ning seetõttu jäeti probleem teoreetikute lahendada. 19. sajandil leiutasid Augustin Jean Fresnel, George Gabriel Stokes jt arvukaid eetriteooria versioone vaadeldava triivi puudumise seletamiseks. Kõik need eeldasid, et liikuv keha viib mingi osa eetrist endaga kaasa. Ja kõik seletasid edukalt mitte ainult taevavaatluste, vaid ka maapealsete vaatluste, sealhulgas kuulsa Michelsoni-Morley eksperimendi tulemusi. Vastuolu oli ainult teooria versioonide vahel, aga vastavate eksperimenditehnikate puudumise ei saanudki see teravaks. Olukord muutus alles 19. sajandi kahel viimasel kümnendil, kui Maxwelli elektromagnetismiteooria aegamisi omaks võeti. James Clerk Maxwell oli Newtoni pooldaja, kes uskus, et valgust ja elektromagnetismi üldiselt põhjustavad eetri osakeste muutuvad nihkumised. Tema varajased elektri ja magnetismi teooriad kasutasid otseselt neid omadusi, mida ta eetrile omistas. Lõplikust versioonist jättis ta need kõrvale, kuid uskus endiselt, et tema teooria on ühitatav Newtoni mehaanilise maailmapildi mõne versiooniga. Sobiva versiooni väljatöötamine jäi talle ja tema järgijatele väljakutseks. Ülesanne osutus aga väga raskeks. Nii nagu Koperniku astronoomiline ettepanek tekitas hoolimata autori optimismist olemasolevatele liikumisteooriatele kasvava kriisi, tekitas Maxwelli teooria lõpuks Newtoni paradigmale kriisi. Veel enam, see kriis oli kõige teravam just liikumisega eetri suhtes seotud probleemide tõttu. Kehade elektromagnetilist käitumist arutades ei viidanud Maxwell eetri kaasavedamisele ja osutus, et seda on tema teooriasse raske sisse tuua. Nii osutus terve varasemate vaatluste seeria eetris triivimise registreerimiseks anomaalseks. Pärast 1890. aastat püüti seetõttu pikalt nii registreerida liikumist eetri suhtes kui ka eetri kaasaviimist Maxwelli teooriasse integreerida. Esimesed ebaõnnestusid aina, kuigi mõnede analüütikute meelest ei olnud nende tulemused ühesed. Teiste seas oli paljutõotavaid, eriti Hendrik Lorentzi ja George Francis FitzGeraldi omad, kuid need tekitasid ka uusi raskusi ning viisid lõpuks kriisile omasele võistlevate teooriate paljunemisele. Sellises olukorras tekkis 1905. aastal Albert Einsteini erirelatiivsusteooria. 
Need kolm näidet on peaaegu täiesti tüüpilised. Kõikidel juhtudel ilmus uus teooria alles pärast normaalteadusliku peamurdmisülesannete lahendamise selget läbikukkumist. Ja välja arvatud Koperniku juhtum, milles teadusvälised tegurid etendasid eriti suurt osa, toimus see kokkuvarisemine ja teooriate paljunemine alles kümme või kakskümmend aastat enne uue teooria ilmumist. Uus teooria paistab olevat otsene reaktsioon kriisile. Peale selle (kuigi see ei ole nii tüüpiline), probleemid, millest kokkuvarisemine alguse sai, olid kõik seda tüüpi, mis olid juba ammu tunnustatud. Varasem normaalteaduse praktika oli igati õigustanud nende lahendatuks või peaaegu lahendatuks pidamist, ja see aitab ka seletada, miks ebaõnnestumist nii teravdatult tajuti. Ebaõnnestumine uut tüüpi probleemi puhul võib valmistada pettumust, kuid pole üllatav. Probleemid ja peamurdmisülesanded ei pruugi esimesel katsel lahendust leida. Neile näidetele on ühine ka see, et need demonstreerivad kriisi rolli: iga näite puhul oli lahendus osaliselt ennetatud juba siis, kui kriisi ei olnud, ja kriisi puudumise tõttu oli neid ignoreeritud.  
Ainuke täielik ennetus on ka kõige kuulsam, nimelt Koperniku ennetus Aristarchose poolt 3. sajandil eKr. Sageli öeldakse, et kui vanakreeka teadus oleks olnud vähem deduktiivne ja vähem dogmaatiline, oleks heliotsentriline astronoomia võinud alguse saada 18 sajandit tegelikust varem. Aga see ignoreerib ajaloolist konteksti. Arustarchose ettepaneku ajal ei olnud palju mõistuspärasemal geotsentrilisel maailmasüsteemil, mida heliotsentriline süsteem oleks kujuteldavaltki võinud rahuldada. Kogu Ptolemaiose süsteemi areng toimus sajandeid pärast Aristarchose ettepanekut. Polnud ka ilmseid põhjusi võtta Aristarchost tõsiselt. Koperniku väljatöötatum ettepanekki polnud Ptolemaiose süsteemist lihtsam ega täpsem. Olemasolevad vaatlusliku kontrolli võimalused ei võimaldanud üht teisele eelistada. Üks tegureid, mis viis astronoomid Koperniku juurde (ja mis Arustarchose puhul puudus) oli tunnustatud kriis, mis uuenduse üldse põhjustas. Teises kahes näites ei ole nii täielikke ennetusi. Aga üks põhjusi, miks Jean Rey, Robert Hooke'i ja John Mayow' 17. sajandi õhu neeldumise teooriaid kuulda ei võetud, oli see, et neil puudus kokkupuude tunnustatud murekohaga normaalteaduse praktikas. Sama põhjus pidi suuresti olema sellel, et Newtoni 17. ja 18. sajandi relativistlikke kriitikuid kaua ignoreeriti.
Teadusfilosoofid on korduvalt näidanud, et antud andmete kogumile saab alati asetada rohkem kui ühe andmete kogumi. Teadusajalugu näitab, et eriti uue paradigma esimestel arenguetappidel ei ole selliseid alternatiive ka kuigi raske leiutada. Aga seda tehakse harva, välja arvatud paradigmade-eelsel etapil ja väga erilistel puhkudel järgneva arengu jooksul. Kuni paradigma vahenditega saab sellega määratud probleeme lahendada, liigub teadus kõige kiiremini ja tungib kõige sügavamale, neid vahendeid kasutades. Asi on selles, et nagu tööstuseski, võetakse uued vahendid kasutusele siis, kui selleks on vajadus. Kriiside tähtsus on selles, et nad annavad märku, et on tulnud aeg vahendeid vahetada.

VIII. Reaktsioon kriisile

Ränkade ja venima jäänud anomaaliate korral võivad teadlased küll hakata usku kaotama ja alternatiive kaaluma, kuid kunagi ei ütle nad kriisini viinud paradigmast lahti, ei võta anomaaliaid vastunäidetena, mida nad teadusfilosoofia keeles on. See üldistus on osalt lihtsalt ajaloolise fakti deklareerimine. Paradigma kuulutatakse kehtetuks ainult juhul, kui saadaval on alternatiiv. Teadusajaloost ei ole leitud protseduuri, mis meenutaks falsifikatsiooni otsese loodusega võrdlemise kaudu. Teadlased küll heidavad teooriaid kõrvale ning kogemus ja eksperiment on selle juures olulised, kuid see ei põhine kunagi ainult teooria võrdlemisel maailmaga. Otsus paradigma kõrvale heita on alati samal ajal otsus omaks võtta teine paradigma, ning sellele viiv otsus kätkeb alati kummagi paradigma võrdlust maailmaga ja paradigmade omavahelist võrdlust. 
On ka teine põhjus kahelda selles, et teadlased heidavad paradigmasid kõrvale anomaaliate või vastunäidete tõttu. Ülalpool esitatud põhjused kahtlemiseks on puhtfaktilised, nii et tegu on vastunäidetega valitsevale epistemoloogiateooriale. Kui Kuhnil on praegu õigus, siis paremal juhul aitavad need jõuda kriisini, või õigemini, võimendada juba täiesti olemasolevat kriisi. Omaette võetuna nad filosoofilist teooriat ei falsifitseeri, sest selle kaitsjad hakkavad nagu teadlasedki leiutama teooria uusi versioone ja ad hoc-modifikatsioone, et konfliktist lahti saada. Paljud asjassepuutuvad modifikatsioonid ja täpsustused on kirjanduses juba olemas. Nii et selleks et Kuhni vastunäited oleks midagi enamat kui väike ärritaja, peavad need aitama ilmuda teistsugusel teaduse analüüsil, mille raames need enam muret ei tee. Veel enam, kui teadusrevolutsioonide tüüpiline muster on siin rakendatav, siis need anomaaliad ei tundu enam lihtsalt faktidena. Teadusliku tunnetuse uue paradigma seisukohast võivad need tunduda tautoloogia lähedastena, olukorra nendingutena, mille teisiti olemine polekski mõeldav. On näiteks sageli tähele pandud, et Newtoni teine seadus, milleni jõudmiseks läks küll tarvis sajanditepikkust faktuaalset ja teoreetilist uurimistööd, on Newtoni teooria pooldajate silmis lähedane puhtloogilisele väitele, mida kui tahes suur hulk vaatlusi ei saa ümber lükata. Koostise püsivuse seadus, mis enne John Daltoni töid oli väga kaheldava üldisusega katsetulemus, sai pärast Daltoni töid keemilise ühendi definitsiooni koostisosaks, mida ükski katse omaette võetuna ei saa kõigutada. Midagi sarnast juhtub ka üldistusega, et teadlased ei heida anomaaliate või vastunäidete puhul paradigmasid kõrvale. Muidu nad poleks teadlased.
Mõned mehed lahkusid teadusest, sest nad ei kannatanud kriisi välja. Loovad teadlased peavad aeg-ajalt elama teaduses, mis on liigestest lahti. Teadusest lahkumine on ainus paradigma hülgamise viis, milleni vastunäited omaette võetuna on viinud. Pärast esimese paradigma leidmist pole olemas uurimistööd ilma paradigmata. 
Peamurdmisülesanded on olemas ainult sellepärast, et ükski paradigma ei lahenda täielikult kõiki probleeme. Need vähesed, mis seda tegid, lakkasid varsti andmast uusi probleeme ja muutusid inseneride töövahendiks. Kui jätta kõrvale puhtinstrumentaalsed probleemid, võib iga peamurdmisülesannet näha vastunäitena ning kriisi allikana. Seda, mida enamik Ptolemaiose järgijaid nägi peamurdmisülesannetena, nägi Mikołaj Kopernik vastunäidetena. Seda, mida Joseph Priestley nägi edukalt lahendatud peamurdmisülesandena teooria täpsustamisel, nägi Antoine Lavoisier vastunäitena. Seda, mida Hendrik Lorentz, George Francis FitzGerald ja teised nägid peamurdmisülesannetena Isaac Newtoni ja James Clerk Maxwelli teooria täpsustamiseks, nägi Albert Einstein vastunäitena. Isegi kriis iseenesest ei muuda peamurdmisülesannet vastunäiteks. Kriis lõdvendab peamurdmisülesannete lahendamise reegleid, nii et uus paradigma saab lõpuks ilmuda. Kas ükski teooria ei ole kunagi silmitsi vastunäitega või kõik teooriad on alati silmitsi vastunäidetega. 
Kuidas sai asi teisiti paista, nimelt et väite kõrvutamine faktiga määrab ühemõtteliselt tõesuse või vääruse? Normaalteadus püüab viia teooriat ja fakti paremasse vastavusse ning seda võidakse näha kontrollimisena või kinnituse või falsifikatsiooni otsimisena. Tegelikult püütakse lahendada peamurdmisülesannet, mille olemasolu eeldab paradigma kehtivust. Kui lahendust ei leita, siis on süüdi teadlane, mitte teooria. Ja see, kuidas õpikutes esitatakse teooriaid koos näidisrakendustega, võib kergesti jätta mulje, nagu rakendused oleksid tõendid teooria kasuks. Ent üliõpilased ei aktsepteeri teooriaid tõendite alusel, vaid õppejõu ja õpiku autoriteedi alusel. Rakendused on õpikus sellepärast, et nende õppimine on osa paradigma õppimisest. Kui rakendused oleksid esitatud tõenditena, siis alternatiivsete tõlgenduste esitamata jätmine ja lahendamata probleemide arutamata jätmine näitaksid suurt kallutatust. 
Kuidas teadlased vastavad anomaalia teadvustamisele? Isegi suur lahknevus teooria ühes rakenduses ei pruugi kaasa tuua kuigi sügavat reaktsiooni. Lahknevusi on alati, ja tavaliselt saadakse neist lõpuks normaalteaduse raames jagu. Väga sageli parema meelega oodatakse ja tegeldakse vahepeal teiste probleemidega. 60 aasta jooksul pärast Newtoni algset arvutust oli Kuu perigee ennustatud liikumine tegelikust poole võrra väiksem. Sellal kui Euroopa parimad matemaatilised füüsikud edutult asjaga tegelesid, tehti ka ettepanekuid Newtoni gravitatsiooniseadust muuta. Kuid neid ettepanekuid ei võetud tõsiselt, ja kannatlikkus osutuski õigustatuks. Alexis Clairault näitas 1750, et tegu oli matemaatilise veaga. Isegi juhtudel, kus lihtsalt viga pole naljalt võimalik (matemaatiks on lihtne või tuttav), ei vii püsiv ja tunnistatud anomaalia alati kriisini. Keegi ei pannud Newtoni teooriat tõsiselt küsimärgi alla ammu tunnistatud lahknevuste pärast selle teooria ning helikiiruse ja Merkuuri liikumise vahel. Esimene lahendati ootamatult soojusega tehtud katsetega, millel oli hoopis teine eesmärk. Teine sai lahenduse alles üldrelatiivsusteooriaga pärast kriisi, mille tekitamises see lahknevus ei etendanud mingit osa. Nähtavasti ei tundunud kumbki nii fundamentaalne, et oleks kriisi peale välja mindud.
Selleks et anomaalia tekitaks kriisi, peab see tavaliselt olema midagi kui lihtsalt anomaalia. Kui teadlane hakkab iga anomaalia üle järele mõtlema, siis ta teeb harva midagi olulist. Küsimusele, mis paneb anomaalia paistma ühiseid jõupingutusi väärivana, ei ole tõenäoliselt täiesti üldist vastust. Mõnikord näitab anomaalia selgelt, et paradigma vajab eksplitsiitset fundamentaalset üldistamist, nagu eetri kaasaviimise probleem Maxwelli teooria pooldajatele. Koperniku revolutsiooni puhul tekkis kriis sellepärast, et rakendustel, et rakendustel, mida anomaalia pärssis, oli suur praktiline tähtsus. 18. sajandi keemias muutis normaalteaduse areng kaalusuhete probleemi lihtsalt tüütusest kriisi allikaks. Küllap on teisigi asjaolusid (näiteks probleemide lahendamatuse pikk aeg), mis anomaalia pakiliseks teevad, ja tavaliselt toimib mitu koos.
Kui algab kriis, muutub anomaalia üldtunnustatuks. Üha rohkemad parimad teadlased hakkavad sellele üha rohkem tähelepanu pöörama. Tavaliselt see lahendatakse peagi, või hakkavad paljud juhtivad teadlased pidama seda teadusharu põhiprobleemiks. Tekib paradigma (suurelt jaolt ad hoc) modifikatsioonide paljunemine, normaalteaduse reeglid muutuvad üha ähmasemaks. Kaob üksmeel selles, mis paradigma on, ja isegi lahendatud probleemide standardsed lahendused satuvad küsimärgi alla. Mõnikord teadlased tunnistavad seda olukorda (Mikołaj Kopernik, Albert Einstein). Wolfgang Pauli tajus olukorda enne Werner Heisenbergi maatriksmehaanikat talumatult piinavana. Sellised kokkuvarisemise tunnistused on väga haruldased, kuid kriisi tagajärjed ei sõltu täielikult selle teadvustamisest. On ainult kaks universaalset kriisi tagajärge. Kriisiaegne uurimistöö on väga sarnane paradigmade-eelsega, ainult et lahknevuste koht on väiksem ja selgepiirilisem. Ja kõik kriisid lõpevad ühel viisil kolmest. Mõnikord saab normaalteadus kriisist jagu. Mõnikord ei lahenda probleemi ka radikaalselt uudsed lähenemised, ning probleem jäetakse uuele põlvkonnale, kellel on paremad vahendid. Ja mõnikord ilmub uus paradigmakandidaat ja toimub võitlus selle aktsepteerimise nimel. 
Üleminek uuele paradigmale ei ole kumulatiivne, vaid valdkonna uuesti ülesehitamine uutel alustel, mis muudab mõnesid kõige elementaarsemaid teoreetilisi üldistusi ja paljusid paradigmaatilisi meetodeid ja rakendusi. Üleminekuajal on suur, kuid mitte täielik kattumine probleemides, mida kumbki paradigma suudab lahendada, kuid meetodid on erinevad. Kui üleminek on läbi, siis on vaade meetoditele ja eesmärkidele muutunud. Seda on võrreldud teisest otsast vaatamisega ja geštaldi muutusega. Aga teadlased ei näe midagi millenagi, vaid lihtsalt näevad seda. Teadlasel ei ole võimalik nägemisviise sisse ja välja lülitada. 
Kuidas näeb erakorraline uurimistöö välja? Kuidas anomaalia muudetakse seadusesarnaseks? Mida teadlased teevad, kui nad saavad aru, et nende ettevalmistuse piires pole võimalik probleemi lahendada? Need küsimused vajavad rohkem uurimist, mitte ainult ajaloolist. Sageli ilmub uus paradigma või selle alge enne kriisi tunnistamist (Lavoisier' pitseeritud käsikiri; Thomas Youngi valguse laineteooria ilmus enne kriisi tunnistamist). Teistel juhtudel (Kopernik, Einstein, tänapäeva tuumateooria) läheb kokkuvarisemise tunnistamisest uue paradigma ilmumiseni hulk aega. Sel juhul saab jälgida, kuidas erakorraline teadus välja näeb. Sageli alustatakse anomaalia isoleerimisest ja struktureerimisest. Proovitakse järele, kui kaugele paradigma raames saab minna. Samal ajal püütakse kokkuvarisemist teravana näidata. Ja nii nagu teadlast tavaliselt kujutletaksgi, tehakse huupi katseid, otsides tagajärge, mille loomust ei osata ära arvata. Püütakse luua spekulatiivseid teooriaid, mis võiksid viia uue paradigmani. Huupi uurimise näited on Johannes Kepleri katsed seletada Marsi liikumist ja Joseph Priestley reaktsioon uute gaaside paljunemisele. Parimaid näiteid pakub tänapäeva väljateooria ja osakestefüüsika. Kui poleks olnud kriisi, mis sundis kompima normaalteaduse piire, kas oleks tehtud tohutuid jõupingutusi neutriino avastamiseks? Või kas oleks ette pandud ja kontrollitud paarsuse jäävuse rikkumist? Need katsed olid osalt katsed ähmast anomaaliate komplekti lokaliseerida ja selle allikat määratleda. Sageli toimub ka teistsugune erakorraline uurimistöö. Mõistatuste avamiseks kasutatakse filosoofilist analüüsi. Normaalteadus üldiselt hoiab filosoofiast eemale, ja küllap õigusega. Paradigma kasutamine ei nõua reeglite ja eelduste eksplitseerimist. Eelduste otsimine võimaldab aga paradigma haaret lõdvendada ja otsida uut paradigmat. Newtoni füüsikale ja relatiivsusteooriale ja kvantmehaanikale eelnes ja nendega kaasnes kaasaegse uurimistraditsiooni fundamentaalne filosoofiline analüüs. Mõlemal perioodil etendas kriitilist osa mõtteeksperiment. Mõtteeksperimentide abil isoleeritakse probleemi juur nii selgelt, nagu laboris pole võimalik. Erakorraline uurimistöö toob sageli kaasa ka palju uusi avastusi, sest uurimistöö keskendub kitsale probleemistikule. Need tekivad kas juhuslikult või uue hüpoteesi ennustustena või tuntud nähtuste ümbertõlgendustena. Mõnikord laseb struktuur, mille erakorraline uurimistöö anomaaliale annab, ette aimata uue paradigma kuju. Albert Einstein nägi juba enne uue mehaanika väljatöötamist seost absoluutselt musta keha kiirguse, fotoefekti ja erisoojuste vahel. Tavaliselt aga uue paradigma struktuuri ette ei nähta, vaid uus paradigma või vihje sellele ilmub järsku. Kuidas uus andmete korrastamise viis leiutatakse, see jääb selgusetuks. Peaaegu alati olid need leiutajad väga noored või valdkonnas uustulnukad. 
Normaalteaduse mõiste sõltub rohkem erakorralise uurimistöö kui teadusrevolutsiooni mõistest.