科学革命的结构

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The Structure of Scientific Revolutions
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Cover of the first edition
作者 Thomas S. Kuhn
封面設計 Ted Lacey
出版地 United States
語言 English
出版商 University of Chicago Press
出版日期 1962 (50th Anniversary Edition: 2012)
媒介 Print (Hardcover and Paperback)
頁數 264
ISBN 9780226458113
杜威分类法 501
LC分类法 Q175.K95
History of science

科學革命的結構》(The Structure of Scientific Revolutions),1962年出版;於1970年再版;英文簡寫為SSR),是美國科學史家與科學哲學湯瑪斯·孔恩的著作。這本書的出版是歷史,哲學和科學知識社會學的一個里程碑事件;在學術界內外,引發了連續廣泛的評估和反響。孔恩挑戰當時對「常態科學」歷程的主流觀點。常態科學的歷程被認為是由公認事實和理論「累積而發展」,而他認為:相對於常態科學這樣累積連續概念的期間中,另外有一段被革新科學所中斷的模式。在科學革新歷程中發現的「異常現象」導出了新的範式(paradigms),然後以此範例質疑舊數據的新問題,超過之前範式單純的「解謎」,改變研究規則並指導新研究的「地圖」。

例如,孔恩對於哥白尼革命(Copernican Revolution)的分析強調:哥白尼提出的日心說在開始時,和托勒密的地心系統比較,對天文事件如行星的軌道位置,並沒有更精確的預測。而是呼籲一些研究人員未來將可以發展出更好,更簡單的解決方案基礎。孔恩將某一優越革新的核心概念,稱為它的「典範」,而使得這個詞語在20世紀下半葉被廣泛地類比使用。孔恩堅持認為典範轉移是研究社群,熱忱和科學承諾的綜合,而不是一確定的邏輯程序,他的說法引起了一片譁然。而於1969年再版的後記中,說明了他對典範的定義及關係。

對孔恩這本書的某些評論為:介紹了寫實的人文主義到科學核心;而其它評論則為:孔恩將非理性的元素引進科學最偉大的成就中,使其崇高的性質失去光澤。

內容[编辑]

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[编辑]

科學革命的結構,最初是統一科學國際百科全書中的一篇專題,然後在1962年由芝加哥大學出版社出書。1969年孔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。

孔恩回溯著書的源起,在1947年當他仍是哈佛大學的研究生時,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。」亞里斯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:「......當我閱讀了,亞里斯多德看來不僅對力學無知,而且是個很糟的物理學家。尤其是關於運動,他的作品對我來說,邏輯和觀察兩者上似乎充滿了同樣有極嚴重的錯誤。」當仔細閱讀亞里斯多德的物理學時,孔恩形成的觀點是:這和亞里斯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斯多德的推理,人們必須意識到當時的科學慣例。他的結論是,亞里斯多德的概念並不是比牛頓差的,就是不同而已。這種觀點是科學革命的結構的基礎。

在孔恩此書的出版之前,關於科學研究和發現的過程,已經有許多想法被提出了。路德維希·弗萊克在他的書中: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,當其充分發展時,會分化為深奧(專業)和通俗(外行)的圓。孔恩為1979年版 Fleck 的書作序前言中,指出他在1950年讀到並相信,已有人早先察覺我在科學史中的發現。

到孔恩直接回覆,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。孔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[编辑]

基本方法[编辑]

孔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[编辑]

孔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,展示了孔恩所謂的範式轉移(paradigm shift)。

哥白尼革命[编辑]

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。隨著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,孔恩稱他們這樣做是正確的:哥白尼的宇宙觀缺乏可信度。

孔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。亞里斯多德曾認為,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。克卜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,克卜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,克卜勒的宇宙論也是。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,牛頓爵士發現克卜勒的三條定律,可從單一個運動和行星運轉的理論推導出來。牛頓將伽利略和克卜勒啟始的範式轉移,凝聚且一體化了。

相干性[编辑]

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克卜勒的宇宙觀,能呈現有個條理一致的框架,可和亞里斯多德/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。孔恩指出,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。而孔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,孔恩指出,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,實際意味著不再是一個科學家。

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,走上孔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。孔恩強調,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[编辑]

孔恩依照時間次序,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。隨著時間的推移,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;而孔恩指出對科學來說,這種不經常或不容易發生的轉移,是一件好事。

不可共量性[编辑]

根據孔恩說法,範式轉移前後的科學範式完全不同,所以它們的理論是不能互相比較的(incommensurable)—新範式無法以舊範式的規則來證明或反駁,反之亦然。(之後孔恩解釋「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。根據孔恩說法,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。

孔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。根據孔恩說法,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,孔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著事物和過程的不同“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[编辑]

Kuhn's opinion on scientific progress[编辑]

影響[编辑]

物理學[编辑]

社會學[编辑]

經濟學[编辑]

政治科學[编辑]

評論[编辑]

典範概念[编辑]

典範的不可共量性[编辑]

不可共量性及感知[编辑]

Awards and honors[编辑]

版本[编辑]

參見[编辑]

註解[编辑]

參考資料[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,程樹德、傅大衛、王道遠、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。

外部連結[编辑]