科学革命的结构
《科学革命的结构》(英语原名:The Structure of Scientific Revolutions,1962 年;1970 年第二版;1996 年第三版;2012 年第四版)是哲学家托马斯·S·库恩 (Thomas S. Kuhn) 撰写的一本关于科学史的书。它的出版是科学史、哲学和科学知识社会学的里程碑事件。库恩挑战了当时盛行的科学进步观,将科学进步视为公认事实和理论的“积累发展”。库恩主张一种情节模型,其中存在累积进步的概念连续性时期,库恩称之为“常规科学”时期,被革命性科学时期打断。在科学革命期间发现的“异常”导致了新的范式。新范式然后对旧数据提出新问题,超越先前范式的单纯“解谜”,改变游戏规则和指导新研究的“地图”。[1]
The Structure of Scientific Revolutions | |
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作者 | 托马斯·库恩 |
类型 | 书面作品[*] |
语言 | 英语 |
主题 | 科学史 |
发行信息 | |
封面设计 | Ted Lacey |
出版机构 | 芝加哥大学出版社 |
出版时间 | 1962 (50th Anniversary Edition: 2012) |
出版地点 | 美国 |
页数 | 264 |
所获奖项 | International Sociological Association Books of the Century[*] |
规范控制 | |
ISBN | 9780226458113 |
杜威分类法 | 501 |
LC分类法 | Q175.K95 |
例如,库恩对哥白尼革命的分析强调,在一开始,它并没有提供比托勒密系统更准确的天体事件预测,例如行星位置,而是基于更好的承诺吸引了一些从业者,可能在未来某个时候开发的更简单的解决方案。库恩将上升革命的核心概念称为“范式”,从而使这个词在 20 世纪下半叶得到广泛的类比使用。库恩坚持认为范式转变是社会学、热情和科学承诺的混合体,而不是逻辑上确定的程序,这在他的工作中引起了轩然大波。库恩在 1969 年第二版的附言中处理了该些问题。对于一些评论家来说,《科学革命的结构》将现实主义的人文主义引入了科学的核心,而对于另一些评论家来说,库恩在其最伟大成就的核心中引入了一种非理性的元素,从而玷污了科学的高贵。
内容
编辑主要的概念为 典范转移(Paradigm shift)、不可通约性(Incommensurability,或译不可共量性)
历史
编辑科学革命的结构,最初是统一科学国际百科全书中的一篇专题,然后在1962年由芝加哥大学出版社出书。1969年库恩在后记中增加他对第一版争议的回应。50周年纪念版(与哈金的介绍文章)由芝加哥大学出版社在2012年4月出版。
库恩回溯书的源起:在1947年,他仍是哈佛大学的研究生的时候,他被要求教导人文学科的研究生,一个聚焦在历史案例的科学课程。库恩后来说“直到那时,我不曾阅读过有关科学的旧文件。”亚里斯多德的物理学令人惊异地不同于牛顿对于物质和运动的概念。他写道:“......当我读了后,亚里斯多德看来不仅对力学无知,而且是个很糟的物理学家。在我看来,他的作品似乎从逻辑和观察方面都充满了极严重的错误,尤其是关于运动。”在仔细阅读亚里斯多德的物理学时,库恩的观点是:这和亚里斯多德拥有英明头脑的事实明显有矛盾。而为了好好审视亚里斯多德的推理,人们必须意识到当时的科学惯例。他的结论是,亚里斯多德的概念并不是比牛顿差的,只是不同而已。这个观点是科学革命的结构的基础。
在库恩此书的出版之前,关于科学研究和发现的过程已经有许多想法被提出。路德维希·弗莱克在他的书中写道:科学事实的起源与发展,提出了科学知识社会学的第一个系统。他表示想法的交流会导引一个集体思想的建立,而当其充分发展时,会分化为深奥(专业)和通俗(外行)的圆。库恩为1979年版 Fleck 的书作序前言中,指出他在1950年读到并相信,已有人早先察觉他在科学史中的发现。
到库恩直接回复,有个理论是卡尔·波普尔爵士的“证伪”(falsificationism),它强调区分甚么是科学的或不科学的,是否能被证伪是最重要的标准。库恩也阐述了实证主义(verificationism),出现在20世纪20年代实证哲学家之间的哲学运动。可实证原则主张有意义的语句必须经由经验实证或逻辑要求来支持。
概要
编辑基本方法
编辑库恩对科学史和科学哲学的研究注重于概念性的议题,譬如常态科学的实践、历史事件的影响、科学发现的出现,科学革命的本质,以及科学革新的过程。在某个时期内,有什么样的知识选项和策略,提供给人们?在某特定时期中,有什么类型的词汇和术语为人所知并用于沟通?此书强调科学理论不能归功于早期研究者的传统思想的重要性,认为其发展并不是从事实的直接累积中出现,而是从一个变动中的知识情境和可能性发展出来。这种方式大部份相似于非线性历史的历史学派。
化学的历史范例
编辑库恩从科学史取例来说明他的想法。例如十八世纪的科学家认为,同质的溶液是化学合成物。因此水和酒精的混合,一般被分类为化合物。如今它被认为是一种溶液,已无理由去质疑它是不是一种化合物。水和酒精不会自动地分离,蒸馏过程也不能完全分离(它们是共沸混合的)。水和酒精能以任何比例结合使用。在这种范式下科学家认为,化学反应(诸如水和酒精的组合)并不需要固定的比例就可发生。
但这种信念最后被道尔顿的原子论推翻,它宣称原子仅能在简单的,整数比例下才能结合。根据这个新的范式,没有在固定比例发生的反应,不能成为化学过程。在科学社群间,这种类型的世界观转变,展示了库恩所谓的范式转移(paradigm shift)。
哥白尼革命
编辑科学思想革命的显著例子是哥白尼革命。托勒密学派的思想,周期和本轮(有些额外的概念)用于模拟星球的运行,而地球位于其宇宙观固定不动的中心。随著天体的观测精度提高,托勒密学派的周期性和本轮机制,为了维持计算的行星位置与观测结果密合,不得不增加复杂性。哥白尼提出了以太阳为中心,而地球围绕太阳旋转的宇宙模型。对于模拟行星的运动,哥白尼以他熟悉的方法,也一样是托勒密学派的周期和本轮机制。然而和当时的托勒密模型相比较,哥白尼模型需要更多的周期和本轮,而且因为缺乏精确计算,他的模型并不能比托勒密模型有更精确的预测。哥白尼同时代的人拒绝了他的宇宙观,库恩称他们这样做是正确的:哥白尼的宇宙观缺乏可信度。
库恩说明了当伽利略介绍其有关运动的新思路,之后的范式转移可能如何发生。直观地说当一个物体在运动中,它很快就停止不前。一个制作精良的车在停止前或可长途跋涉,但除非一直推车,否则它最终会停止移动。亚里斯多德曾认为,这大概是自然的基本属性:一个物体的运动得以持续,必须有持续的推动。鉴于当时可得的知识,这代表合情合理的思维。
伽利略提出了一个大胆的猜想:假设,他说我们一直观察到最后停止的运动物体,只是因为有些摩擦一直发生。伽利略并没有能客观证实其猜想的设备;但他认为,如果没有任何摩擦使运动中的物体慢下来,那么在没有任何附加力之下,这物体固有的趋势,仍将保持运动的速度。
使用周期和本轮的托勒密方法已经力竭穷尽了:在观察到的异常现象,它们所需要的复杂度,彷如蘑菇般迅速增长而无止尽。克卜勒是放弃了托勒密范式工具的第一人。他开始探索火星有一个椭圆形轨道,而不是圆形轨道的可能性。很明显地,角速度是不能恒为定值的,但要找出描述行星球角速度变化率的公式,非常困难。经过多年的计算,克卜勒得出了我们现在所知的等面积第二定律。伽利略的猜想仅仅止于猜想,克卜勒的宇宙论也是。但每一个猜想相互增长了对方的可信度,然后他们一起改变了科学界的普遍看法。后来,牛顿爵士发现克卜勒的三条定律,可从单一个运动和行星运转的理论推导出来。牛顿将伽利略和克卜勒启始的范式转移,凝聚且一体化了。
相干性
编辑科学的目标之一,是在条理前后一致的框架内找出一些模型,而这些模型尽可能诠释最多的观测结果。总之,伽利略对运动的反思和克卜勒的宇宙观,能呈现有个条理一致的框架,可和亚里斯多德/托勒密框架相媲美。
一旦范式转移已经发生,教科书会被重写。通常科学史也会被重写,而被表示成一个必然过程,主导现行潮流并确立思想框架。在这个确立框架中的普遍信念,若有迄今尚未诠释的异常现象,会在恰当的时机被清楚地诠释。库恩指出,解谜过程在科学家职涯中占据了大部分(如果不是全部)时间。他们很有韧劲的追求谜题的解答,因为既定范式之前的成功往往令人产生极大的信心,担保了谜题的解答是存在的,尽管解答可能非常难以得到。而库恩将这个过程称为常态科学。
当某个范式已延展到它的极限,异常现象—以当前范式观察到却解释失误的现象—则开始累积。它们的重要性是由该学科的实践人员判断。有些异常现象可能被认为是观察错误,有些只要求目前的范式小小地调整,在适当时机将会辨明。一些异常现象自动地消除了,加深了在这个研究方向的范式可用度。而无论有些异常现象很重大或有许多,库恩指出,除非有其它可信的选择方案提供,实践的科学家并不会对已确立的范式失去信心;在范式担保了问题存有解答却失去求解的信心,实际意味著不再是一个科学家。
在任何一个科学社群,也有些个人比大多数更大胆。这些科学家判断危机的存在,走上库恩称之为革新的科学,探索有无长期保持的,似乎更显明的假设,那些替代的范式。对于既定的思想框架来说,有时这会产生一个竞争对手。新的候选范式将随之有许多异常现象待解释,部分是因为它仍然是全新和不完整的。库恩强调,科学社群的主流应该而且也会反对任何观念上的转变。要充分发挥其潜力,科学社群需要含括保守的人和大胆的人。在科学史中有很多确立框架的可信想法,最终被证实的例子。要预测某个候选的新范式最终是否能解答异常现象,几乎是不可能的。那些能洞察理论潜力的科学家们,他们很可能是首先转移到,偏好挑战性范式的那一群人。通常有如下的周期,其中有两种范式的追随者。随时间推移,如果挑战的范式凝聚而且条理一致了,它将取代旧范式,而范式转移将会发生。
阶段
编辑库恩依照时间次序,将科学发展区分为不同的阶段。
第一阶段—范式出现以前的阶段,只存在一次,其中没有对任何特定理论的共识。这个阶段的特点是某些不兼容和不完全的理论。因此,大多数的科学探索都有冗长的书籍形式,因为没有公认为理所当然的事实主体。在范式出现以前的社群,如果其中活动成员终于倾向这些概念框架之一,而最后对合适方法的选项产生广泛共识,那么共通的术语和实验方式,有助于提升洞察力。
第二阶段—常态科学开始,在主导范式的理论脉络中解决谜题。只要在学科内部有共识,常态科学就会继续。随著时间的推移,常态科学的进展可能显示有异常现象:在现有范式的背景下难以解释的事实。通常这些异常可被解决;在某些情况下它们会累积到使常态科学变得困难的点,并揭露出旧有范式中的弱点。
第三阶段—如果范式理论长期无法解释异常现象,科学社群进入到危机时期。危机通常在常态科学的理论脉络中解决。然而,常态科学依据范式理论的重大努力失败后,科学可能进入下一个阶段。
第四阶段—范式转移或科学革命,是重新检视该领域的基本假设并建立新范式的阶段。
第五阶段—革命后,新范式的主导地位建立,所以科学家回复到有常态科学,以新范式的理论脉络来解决谜题。科学可以反复经历这些周期;而库恩指出对科学来说,这种不经常或不容易发生的转移,是一件好事。
不可共量性
编辑根据库恩说法,范式转移前后的科学范式完全不同,所以它们的理论是不可共量的(incommensurable)—新范式无法以旧范式的规则来证明或反驳,反之亦然。(之后库恩解释“相称的”和“无法相比较的”这两个词语,是指语义之间的区别,亦即他所谓相称的陈述,可以完整地从一个语言翻译到另一个;而在无法相比较的语言中,不可能进行严格的翻译)范式转移不仅涉及一个理论的修改或转变,它改变了术语的定义方式,该领域的科学家如何看待他们的主题,以及,也许最重要的是,什么样的问题被认为是有效的,有什么规则可用于确认特定理论的真实性。新理论并不只是延伸旧的理论,像科学家以前所想的那样,而是全新替代的世界观。这样的不可共量性质,不仅存在于范式转移之前和之后,而且存在于矛盾范式之间的时期。根据库恩说法,根本不可能建立一个公正的语言,可以对于冲突范式之间来作中立比较。因为所用的术语是构成个别范式整体的必需部件,因此在每个范式中有不同的涵义。相互斥范式的拥护者处于一个难点:“虽然对方都想将其它范式以及其中问题,转换成他习惯的科学范式说明,但两方却也不希望证实另一方的问题。范式之间的竞争,并不是通过证明就能解决的那种争斗。”不同范式的科学家最后都是各说各话。
库恩说验证者使用的概率式验证,本质上就不能决断理论之间的冲突,因为它们只属于其所探究的范式。同样地,意图否证一项陈述的报告,将会落入它们原先想比较的范式其中之一,所以也不足以完成这项任务。根据库恩说法,否证性的概念无助于理解科学何以如此发展。在科学实践中,如果有其它被认为可行的替代理论,科学家将只考虑一种理论已经被否证的可能性。如果没有,科学家将继续坚持既定的概念框架。如果范式转移发生了,教科书将被重写以表明先前的理论已经被否证。在20世纪80年代和90年代,他进一步发展了关于不可共量性的想法。在他未发表的手稿“多元化的世界”中,库恩引入了组概念的理论:一组相互关联的概念,它们是科学发展一段时期中的特征,在结构上与现代类比的组概念不同。这些不同的结构意味著事物和过程的不同“分类法”,并且分类法中的这种差异构成不可共量性。这个理论是坚定的自然主义论,并利用发展心理学“创立基于经验与现实的一个准先验理论”。
范式
编辑对科学进步的观点
编辑影响
编辑物理学
编辑社会学
编辑经济学
编辑政治科学
编辑评论
编辑典范概念
编辑典范的不可共量性
编辑不可共量性及感知
编辑荣誉
编辑版本
编辑参见
编辑注解
编辑参考资料
编辑引用
编辑- ^ Kuhn, Thomas S. The Structure of Scientific Revolutions. 3rd ed. Chicago, IL: University of Chicago Press, 1996. Asking new questions of old data on pages 139, 159. Moving beyond "puzzle-solving" on pages 37, 144. Change in rule sets on pages 40, 41, 52, 175. Change in the direction or "map" of research on pages 109, 111.
书目
编辑- . T. S. 库恩著,李宝恒、纪树立译,《科学革命的结构》 上海:上海科学技术出版社, 1980。
- . 孔恩著,程树德、傅大为、王道还、钱永祥译,《科学革命的结构》,台北:远流出版社,1989 初版, 1994 年二版 。
- . 托马斯・库恩著,金吾伦、胡新和译,《科学革命的结构》 北京:北京大学出版社, 2003。