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
題材 History of science
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

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]