科學革命的結構

1962年图书

科學革命的結構》(英語原名:The Structure of Scientific Revolutions,1962 年;1970 年第二版;1996 年第三版;2012 年第四版)是哲學家托馬斯·S·庫恩 (Thomas S. Kuhn) 撰寫的一本關於科學史的書。它的出版是科學史、哲學和科學知識社會學的里程碑事件。庫恩挑戰了當時盛行的科學進步觀,將科學進步視為公認事實和理論的「積累發展」。庫恩主張一種情節模型,其中存在累積進步的概念連續性時期,庫恩稱之為「常規科學」時期,被革命性科學時期打斷。在科學革命期間發現的「異常」導致了新的範式。新範式然後對舊數據提出新問題,超越先前範式的單純「解謎」,改變遊戲規則和指導新研究的「地圖」。[1]

The Structure of Scientific Revolutions
作者托馬斯·庫恩
類型書面作品[*]
語言英語
主題科學史
發行資訊
封面設計Ted Lacey
出版機構芝加哥大學出版社
出版時間1962 (50th Anniversary Edition: 2012)
出版地點美國
頁數264
所獲獎項International Sociological Association Books of the Century[*]
規範控制
ISBN9780226458113
杜威分類法501
LC分類法Q175.K95

例如,庫恩對哥白尼革命的分析強調,在一開始,它並沒有提供比托勒密系統更準確的天體事件預測,例如行星位置,而是基於更好的承諾吸引了一些從業者,可能在未來某個時候開發的更簡單的解決方案。庫恩將上升革命的核心概念稱為「範式」,從而使這個詞在 20 世紀下半葉得到廣泛的類比使用。庫恩堅持認為範式轉變是社會學、熱情和科學承諾的混合體,而不是邏輯上確定的程序,這在他的工作中引起了軒然大波。庫恩在 1969 年第二版的附言中處理了該些問題。對於一些評論家來說,《科學革命的結構》將現實主義人文主義引入了科學的核心,而對於另一些評論家來說,庫恩在其最偉大成就的核心中引入了一種非理性的元素,從而玷污了科學的高貴。

內容

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主要的概念為 典範轉移(Paradigm shift)、不可通約性(Incommensurability,或譯不可共量性)

歷史

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科學革命的結構,最初是統一科學國際百科全書英語International Encyclopedia of Unified Science中的一篇專題,然後在1962年由芝加哥大學出版社出書。1969年庫恩在後記中增加他對第一版爭議的回應。50週年紀念版(與哈金的介紹文章)由芝加哥大學出版社在2012年4月出版。

庫恩回溯書的源起:在1947年,他仍是哈佛大學的研究生的時候,他被要求教導人文學科的研究生,一個聚焦在歷史案例的科學課程。庫恩後來說「直到那時,我不曾閱讀過有關科學的舊文件。」亞里士多德的物理學令人驚異地不同於牛頓對於物質和運動的概念。他寫道:「......當我讀了後,亞里士多德看來不僅對力學無知,而且是個很糟的物理學家。在我看來,他的作品似乎從邏輯和觀察方面都充滿了極嚴重的錯誤,尤其是關於運動。」在仔細閱讀亞里士多德的物理學時,庫恩的觀點是:這和亞里士多德擁有英明頭腦的事實明顯有矛盾。而為了好好審視亞里士多德的推理,人們必須意識到當時的科學慣例。他的結論是,亞里士多德的概念並不是比牛頓差的,只是不同而已。這個觀點是科學革命的結構的基礎。

在庫恩此書的出版之前,關於科學研究和發現的過程已經有許多想法被提出。路德維希·弗萊克在他的書中寫道:科學事實的起源與發展,提出了科學知識社會學的第一個系統。他表示想法的交流會導引一個集體思想的建立,而當其充分發展時,會分化為深奧(專業)和通俗(外行)的圓。庫恩為1979年版 Fleck 的書作序前言中,指出他在1950年讀到並相信,已有人早先察覺他在科學史中的發現。

到庫恩直接回覆,有個理論是卡爾·波普爾爵士的「證偽」(falsificationism),它強調區分甚麼是科學的或不科學的,是否能被證偽是最重要的標準。庫恩也闡述了實證主義(verificationism),出現在20世紀20年代實證哲學家之間的哲學運動。可實證原則主張有意義的語句必須經由經驗實證或邏輯要求來支持。

概要

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基本方法

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庫恩對科學史和科學哲學的研究注重於概念性的議題,譬如常態科學的實踐、歷史事件的影響、科學發現的出現,科學革命的本質,以及科學革新的過程。在某個時期內,有什麼樣的知識選項和策略,提供給人們?在某特定時期中,有什麼類型的詞彙和術語為人所知並用於溝通?此書強調科學理論不能歸功於早期研究者的傳統思想的重要性,認為其發展並不是從事實的直接累積中出現,而是從一個變動中的知識情境和可能性發展出來。這種方式大部份相似於非線性歷史的歷史學派。

化學的歷史範例

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庫恩從科學史取例來說明他的想法。例如十八世紀的科學家認為,同質的溶液是化學合成物。因此水和酒精的混合,一般被分類為化合物。如今它被認為是一種溶液,已無理由去質疑它是不是一種化合物。水和酒精不會自動地分離,蒸餾過程也不能完全分離(它們是共沸混合的)。水和酒精能以任何比例結合使用。在這種範式下科學家認為,化學反應(諸如水和酒精的組合)並不需要固定的比例就可發生。

但這種信念最後被道爾頓的原子論推翻,它宣稱原子僅能在簡單的,整數比例下才能結合。根據這個新的範式,沒有在固定比例發生的反應,不能成為化學過程。在科學社群間,這種類型的世界觀轉變,展示了庫恩所謂的範式轉移(paradigm shift)。

哥白尼革命

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科學思想革命的顯著例子是哥白尼革命。托勒密學派的思想,週期和本輪(有些額外的概念)用於模擬星球的運行,而地球位於其宇宙觀固定不動的中心。隨着天體的觀測精度提高,托勒密學派的週期性和本輪機制,為了維持計算的行星位置與觀測結果密合,不得不增加複雜性。哥白尼提出了以太陽為中心,而地球圍繞太陽旋轉的宇宙模型。對於模擬行星的運動,哥白尼以他熟悉的方法,也一樣是托勒密學派的週期和本輪機制。然而和當時的托勒密模型相比較,哥白尼模型需要更多的週期和本輪,而且因為缺乏精確計算,他的模型並不能比托勒密模型有更精確的預測。哥白尼同時代的人拒絕了他的宇宙觀,庫恩稱他們這樣做是正確的:哥白尼的宇宙觀缺乏可信度。

庫恩說明了當伽利略介紹其有關運動的新思路,之後的範式轉移可能如何發生。直觀地說當一個物體在運動中,它很快就停止不前。一個製作精良的車在停止前或可長途跋涉,但除非一直推車,否則它最終會停止移動。亞里士多德曾認為,這大概是自然的基本屬性:一個物體的運動得以持續,必須有持續的推動。鑑於當時可得的知識,這代表合情合理的思維。

伽利略提出了一個大膽的猜想:假設,他說我們一直觀察到最後停止的運動物體,只是因為有些摩擦一直發生。伽利略並沒有能客觀證實其猜想的設備;但他認為,如果沒有任何摩擦使運動中的物體慢下來,那麼在沒有任何附加力之下,這物體固有的趨勢,仍將保持運動的速度。

使用週期和本輪的托勒密方法已經力竭窮盡了:在觀察到的異常現象,它們所需要的複雜度,彷如蘑菇般迅速增長而無止盡。開普勒是放棄了托勒密範式工具的第一人。他開始探索火星有一個橢圓形軌道,而不是圓形軌道的可能性。很明顯地,角速度是不能恆為定值的,但要找出描述行星球角速度變化率的公式,非常困難。經過多年的計算,開普勒得出了我們現在所知的等面積第二定律。伽利略的猜想僅僅止於猜想,開普勒的宇宙論也是。但每一個猜想相互增長了對方的可信度,然後他們一起改變了科學界的普遍看法。後來,牛頓爵士發現開普勒的三條定律,可從單一個運動和行星運轉的理論推導出來。牛頓將伽利略和開普勒啟始的範式轉移,凝聚且一體化了。

相干性

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科學的目標之一,是在條理前後一致的框架內找出一些模型,而這些模型盡可能詮釋最多的觀測結果。總之,伽利略對運動的反思和開普勒的宇宙觀,能呈現有個條理一致的框架,可和亞里士多德/托勒密框架相媲美。

一旦範式轉移已經發生,教科書會被重寫。通常科學史也會被重寫,而被表示成一個必然過程,主導現行潮流並確立思想框架。在這個確立框架中的普遍信念,若有迄今尚未詮釋的異常現象,會在恰當的時機被清楚地詮釋。庫恩指出,解謎過程在科學家職涯中佔據了大部分(如果不是全部)時間。他們很有韌勁的追求謎題的解答,因為既定範式之前的成功往往令人產生極大的信心,擔保了謎題的解答是存在的,儘管解答可能非常難以得到。而庫恩將這個過程稱為常態科學。

當某個範式已延展到它的極限,異常現象—以當前範式觀察到卻解釋失誤的現象—則開始累積。它們的重要性是由該學科的實踐人員判斷。有些異常現象可能被認為是觀察錯誤,有些只要求目前的範式小小地調整,在適當時機將會辨明。一些異常現象自動地消除了,加深了在這個研究方向的範式可用度。而無論有些異常現象很重大或有許多,庫恩指出,除非有其它可信的選擇方案提供,實踐的科學家並不會對已確立的範式失去信心;在範式擔保了問題存有解答卻失去求解的信心,實際意味着不再是一個科學家。

在任何一個科學社群,也有些個人比大多數更大膽。這些科學家判斷危機的存在,走上庫恩稱之為革新的科學,探索有無長期保持的,似乎更顯明的假設,那些替代的範式。對於既定的思想框架來說,有時這會產生一個競爭對手。新的候選範式將隨之有許多異常現象待解釋,部分是因為它仍然是全新和不完整的。庫恩強調,科學社群的主流應該而且也會反對任何觀念上的轉變。要充分發揮其潛力,科學社群需要含括保守的人和大膽的人。在科學史中有很多確立框架的可信想法,最終被證實的例子。要預測某個候選的新範式最終是否能解答異常現象,幾乎是不可能的。那些能洞察理論潛力的科學家們,他們很可能是首先轉移到,偏好挑戰性範式的那一群人。通常有如下的週期,其中有兩種範式的追隨者。隨時間推移,如果挑戰的範式凝聚而且條理一致了,它將取代舊範式,而範式轉移將會發生。

階段

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庫恩依照時間次序,將科學發展區分為不同的階段。

第一階段—範式出現以前的階段,只存在一次,其中沒有對任何特定理論的共識。這個階段的特點是某些不兼容和不完全的理論。因此,大多數的科學探索都有冗長的書籍形式,因為沒有公認為理所當然的事實主體。在範式出現以前的社群,如果其中活動成員終於傾向這些概念框架之一,而最後對合適方法的選項產生廣泛共識,那麼共通的術語和實驗方式,有助於提升洞察力。

第二階段—常態科學開始,在主導範式的理論脈絡中解決謎題。只要在學科內部有共識,常態科學就會繼續。隨着時間的推移,常態科學的進展可能顯示有異常現象:在現有範式的背景下難以解釋的事實。通常這些異常可被解決;在某些情況下它們會累積到使常態科學變得困難的點,並揭露出舊有範式中的弱點。

第三階段—如果範式理論長期無法解釋異常現象,科學社群進入到危機時期。危機通常在常態科學的理論脈絡中解決。然而,常態科學依據範式理論的重大努力失敗後,科學可能進入下一個階段。

第四階段—範式轉移或科學革命,是重新檢視該領域的基本假設並建立新範式的階段。

第五階段—革命後,新範式的主導地位建立,所以科學家回復到有常態科學,以新範式的理論脈絡來解決謎題。科學可以反復經歷這些週期;而庫恩指出對科學來說,這種不經常或不容易發生的轉移,是一件好事。

不可共量性

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根據庫恩說法,範式轉移前後的科學範式完全不同,所以它們的理論是不可共量的(incommensurable)—新範式無法以舊範式的規則來證明或反駁,反之亦然。(之後庫恩解釋「相稱的」和「無法相比較的」這兩個詞語,是指語義之間的區別,亦即他所謂相稱的陳述,可以完整地從一個語言翻譯到另一個;而在無法相比較的語言中,不可能進行嚴格的翻譯)範式轉移不僅涉及一個理論的修改或轉變,它改變了術語的定義方式,該領域的科學家如何看待他們的主題,以及,也許最重要的是,什麼樣的問題被認為是有效的,有什麼規則可用於確認特定理論的真實性。新理論並不只是延伸舊的理論,像科學家以前所想的那樣,而是全新替代的世界觀。這樣的不可共量性質,不僅存在於範式轉移之前和之後,而且存在於矛盾範式之間的時期。根據庫恩說法,根本不可能建立一個公正的語言,可以對於衝突範式之間來作中立比較。因為所用的術語是構成個別範式整體的必需部件,因此在每個範式中有不同的涵義。相互斥範式的擁護者處於一個難點:「雖然對方都想將其它範式以及其中問題,轉換成他習慣的科學範式說明,但兩方卻也不希望證實另一方的問題。範式之間的競爭,並不是通過證明就能解決的那種爭鬥。」不同範式的科學家最後都是各說各話。

庫恩說驗證者使用的概率式驗證,本質上就不能決斷理論之間的衝突,因為它們只屬於其所探究的範式。同樣地,意圖否證一項陳述的報告,將會落入它們原先想比較的範式其中之一,所以也不足以完成這項任務。根據庫恩說法,否證性的概念無助於理解科學何以如此發展。在科學實踐中,如果有其它被認為可行的替代理論,科學家將只考慮一種理論已經被否證的可能性。如果沒有,科學家將繼續堅持既定的概念框架。如果範式轉移發生了,教科書將被重寫以表明先前的理論已經被否證。在20世紀80年代和90年代,他進一步發展了關於不可共量性的想法。在他未發表的手稿「多元化的世界」中,庫恩引入了組概念的理論:一組相互關聯的概念,它們是科學發展一段時期中的特徵,在結構上與現代類比的組概念不同。這些不同的結構意味着事物和過程的不同「分類法」,並且分類法中的這種差異構成不可共量性。這個理論是堅定的自然主義論,並利用發展心理學「創立基於經驗與現實的一個準先驗理論」。

範式

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對科學進步的觀點

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影響

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物理學

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社會學

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經濟學

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政治科學

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評論

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典範概念

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典範的不可共量性

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不可共量性及感知

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榮譽

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版本

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參見

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註解

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參考資料

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引用

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  1. ^ 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.

書目

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  • . T. S. 庫恩著,李寶恆、紀樹立譯,《科學革命的結構》 上海:上海科學技術出版社, 1980。
  • . 孔恩著,程樹德、傅大為、王道還、錢永祥譯,《科學革命的結構》,臺北:遠流出版社,1989 初版, 1994 年二版 。
  • . 托馬斯・庫恩著,金吾倫、胡新和譯,《科學革命的結構》 北京:北京大學出版社, 2003。

外部連結

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