《科学史的历史》
第五章：库恩的旅程——从范式到演化
一、1962年的夏天
1962年的夏天，加利福尼亚州伯克利分校的一间办公室里，一位四十岁的物理学教授正在校对他即将出版的书稿。托马斯·塞缪尔·库恩身材瘦削，戴着一副黑框眼镜，说话时会不自觉地停顿，仿佛在寻找那个最精确的词汇。他的学术生涯颇为独特：先在哈佛大学学习物理学，然后在普林斯顿教授科学史，如今栖身于伯克利。他的研究领域横跨物理学史和科学哲学，但在两个圈子里，他都算不上核心人物。物理学家认为他已经"叛逃"到了人文学科，历史学家则怀疑这个懂量子力学的人是否能真正理解历史的复杂性。
那本书稿很薄，不到两百页，原本是应《统一科学百科全书》之邀撰写的一个分卷。百科全书的主编们希望库恩提供一篇关于科学发展的历史概述，供逻辑实证主义者和科学哲学家参考。他们期待的是一部关于"科学如何累积进步"的综述，但库恩交给他们的，却是一颗定时炸弹。
《科学革命的结构》于1962年夏末由芝加哥大学出版社出版，首印数量不大，装帧朴素，学术圈的反响起初也颇为冷淡。逻辑实证主义者觉得它过于描述性，缺乏规范力量；历史学家则认为它过于哲学化，忽视了具体的历史细节。但在这本小册子的平静表面之下，一场认识论的地震正在酝酿。库恩在书中提出了一个简单却极具破坏力的命题：科学进步不是朝向真理的线性累积，而是跳跃的、断裂的、不可通约的范式更替。这个命题像一把锋利的手术刀，剖开了自启蒙时代以来关于科学理性的所有自满假设。
库恩的论述始于一个观察，这个观察如此显而易见，以至于之前的哲学家们竟然集体忽视了它：绝大多数科学家的日常工作，不是在提出革命性理论，而是在解决具体的、技术性的问题。他们不是在质疑牛顿定律或量子力学的基本框架，而是在这些框架内计算行星的轨道、预测晶体的结构、解释光谱的偏移。库恩将这种活动称为"常规科学"（normal science），并将其定义为"以范式为基础的、累积性的研究活动"。常规科学的目标是精确化和扩展，而非批判和颠覆。科学家们像解 crossword 的人一样，相信谜题有解，相信规则是确定的，相信最终答案已经被他们所接受的范式所保证。
但库恩的真正洞见在于，这种看似保守的常规科学，恰恰是科学革命的必要前提。正是因为科学家在常规时期对基本假设的忠诚，科学才能积累起足够深厚的技术基础和实验数据；也正是因为这种忠诚，当反常现象开始侵蚀范式的根基时，危机才会显得如此剧烈、如此不可调和。科学革命不是来自外部的批判，而是来自内部的崩溃。库恩写道："常规科学最终只能导致识别出反常现象，并导致危机。而危机，通过使常规科学的规则松弛，最终为新范式的涌现开辟了道路。"
这个简单的描述性框架，却蕴含着摧毁性的哲学后果。如果科学革命是范式的整体更替，那么革命前后的科学之间，就不是简单的"更精确"关系，而是根本不同的世界观。牛顿力学与爱因斯坦相对论之间，燃素说与氧化理论之间，地心说与日心说之间——这些不是同一阶梯上的不同台阶，而是不可通约的认知体系。接受相对论的科学家，看待时间、空间、质量的方式，与牛顿时代的科学家完全不同。他们生活在不同的世界里——至少，他们"看见"了不同的世界。
二、范式：一个概念的失控生涯
"范式"（paradigm）是库恩最著名、也最失败的概念发明。这个词在《科学革命的结构》中以至少二十一种不同的方式出现，以至于库恩自己后来也承认，它的使用是"极其糟糕的"。它有时指一个具体的科学成就（如牛顿的《原理》），有时指一套共享的信念和价值，有时指一个标准的问题解决方案，有时指整个科学共同体的世界观。这种概念的模糊性，既让"范式"一词迅速渗透到学术和大众话语的每一个角落，也让库恩在后半生陷入了无休止的解释和辩护。
但如果我们回到库恩最初的使用语境，"范式"的核心含义是清晰的：它是一个科学共同体在特定时期内共享的"标准范例"——一种无需争论就被接受的问题解决方案，它为后续的研究提供了模型。比如，牛顿的《自然哲学的数学原理》不仅提出了一套定律，更展示了一种解决问题的方式：如何从观测数据中提取数学规律，如何用数学推导预测现象，如何将这些预测与新的观测对照。19世纪的物理学家学习牛顿，不是通过学习他的定律本身（这些定律可以在几页纸内写完），而是通过学习他解决具体问题的方法——行星轨道、摆的运动、潮汐的周期、彗星的路径。这些方法构成了物理学的"范式"。
范式的力量在于它的沉默性。一旦范式被接受，它就退入背景，成为"理所当然"的东西。科学家不再质疑牛顿力学的基本框架，而是在这个框架内解决具体的问题。这种沉默性让科学能够高效地运作——不需要每次做实验前都重新论证因果律的有效性，不需要每次计算前都重新定义质量的概念。但也正是这种沉默性，让范式变得难以察觉。就像鱼不会意识到水的存在，科学家也不会意识到范式的存在——直到它开始破裂。
库恩后来试图用更精确的概念来替代"范式"。在1969年的后记中，他提出了"专业母体"（disciplinary matrix）——指共同体共享的符号概括、模型、价值和范例的集合；以及"范例"（exemplar）——指具体的、被当作标准的问题解决方案。但这些修正从未获得原词那样的传播力。"范式"已经失控，它变成了一个文化符号，被用来描述从艺术运动到商业模式的一切事物。库恩对此既无奈又略带苦涩：他发明了一个概念，却失去了对它的控制。
三、常规科学：解谜的日常
在库恩的图景中，常规科学占据了科学史绝大部分时间。它不是批判性的、革命性的，而是解谜性的（puzzle-solving）。科学家相信谜题有解，相信规则是确定的，相信最终答案已经被范式所保证。他们的工作是在范式的边界内，找到那个已经被承诺存在的答案。
这种描述让许多人感到不安。难道科学家只是"技工"，而不是"思想家"？波普尔式的科学英雄——大胆猜想、勇敢证伪——在库恩的笔下变成了兢兢业业的解谜者。但库恩的回答是：恰恰因为科学家在常规时期不批判基本假设，科学才能积累如此深厚的知识。如果每个人都时刻质疑牛顿定律，物理学将停留在永远的争论中，无法发展出天体力学的精细计算、无法预测海王星的存在、无法建立工程学的可靠基础。常规科学的"保守性"，是科学力量的来源。
以19世纪末的化学为例。门捷列夫的元素周期表在1869年提出后，成为化学的核心范式。几代化学家在这个框架内工作：发现新元素、填补周期表的空缺、测定原子量、研究元素的化合规律。他们不是在质疑周期律，而是在实现周期律的承诺。镭的发现、惰性气体的填补、稀土元素的分离——这些都是常规科学的辉煌成就。它们没有推翻周期表，而是让它变得更加精确、更加完备。
但常规科学也有其阴暗面。它的解谜活动往往排除了那些"无法被范式格式化为谜题"的问题。在牛顿范式统治下，"生命是什么"不是一个合法的物理学问题；在笛卡尔范式下，"心灵如何与身体互动"被还原为机械碰撞。范式不仅开启了某些问题，也关闭了另一些问题。被关闭的问题，往往成为革命的种子。它们不是被解决了，而是被遗忘了——直到某个反常现象迫使科学家重新面对它们。
四、反常与危机：裂缝如何扩大
反常（anomaly）是库恩理论中另一个关键概念。它指的是那些与范式预期不符的观测或实验结果。单个反常不会推翻范式——科学家会将其归因于仪器误差、计算失误、或者尚未理解的干扰因素。事实上，科学家对反常的第一反应，往往是保护范式，而不是放弃它。
19世纪末的物理学为这种保护机制提供了丰富的案例。1887年，迈克尔逊和莫雷进行了著名的以太漂移实验，结果为零——没有探测到地球在以太中的运动。这个结果与经典电磁学的预期严重冲突。但物理学家并没有立即放弃以太理论。相反，他们提出了各种保护性假说：菲茨杰拉德-洛伦兹收缩假说认为，物体在以太中运动时会沿运动方向收缩，恰好抵消了预期的效应；还有人认为地球拖曳了周围的以太，使得局部以太相对于地球静止。这些假说在数学上是自洽的，在预测上与观测一致——它们成功地吸收了反常，保护了以太范式的核心。
同样，黑体辐射的"紫外灾难"——经典理论预测高温物体在高频波段会辐射无限大的能量——在1900年前后也是一个顽固的反常。物理学家尝试了各种修正：修改能量均分定理、引入新的统计方法、调整电磁学的边界条件。这些努力不是非理性的，而是在范式框架内寻求最优解的合理尝试。普朗克最初的量子假说，甚至被他本人视为一种数学技巧，而非物理实在。
但反常有一种累积的、侵蚀性的力量。当反常越来越多，当它们开始出现在核心领域而非边缘地带，当保护范式的特设性假说变得越来越复杂、越来越不自然时，危机就降临了。危机是一种特殊的心理状态：科学家开始感到，现有的工具不再够用，现有的概念不再清晰，现有的问题不再值得解决。他们开始怀疑——不是怀疑某个具体的理论，而是怀疑整个看世界的方式。
库恩指出，危机时期的科学呈现出一种奇特的面貌：原有的规则松弛了，科学家开始尝试各种非正统的方法，哲学思辨重新进入实验室，年轻一代对旧权威失去耐心。1905年的物理学界正是如此：爱因斯坦发表了五篇改变世界的论文，其中关于光电效应和狭义相对论的论文，直接挑战了经典物理学的根基。但爱因斯坦不是从真空中产生的——他是在经典物理学的危机中，找到了新的可能性。
五、革命：世界观的格式塔转换
库恩将科学革命定义为范式的整体更替。但他强调，这种更替不是渐进改良，而是格式塔转换——就像看鸭兔图时，你既可以看见鸭子，也可以看见兔子，但你不能同时看见两者。革命前后的科学家，生活在不同的"世界"中。
这个论断是库恩最具争议的部分。许多科学家感到被冒犯：如果科学革命只是"视角转换"，那么科学与占星术、宗教、意识形态有何区别？库恩的回应是微妙的。他不是否认科学的进步，而是否认进步是线性累积的。牛顿力学没有被爱因斯坦"证伪"——在低速、弱引力场条件下，牛顿力学仍然是极其精确的有效近似。但爱因斯坦的时空观与牛顿的时空观是不可通约的：它们对"时间""空间""质量"的定义根本不同。
以"质量"概念为例。在牛顿力学中，质量是物体的固有属性，不随运动状态改变，分为"惯性质量"和"引力质量"，两者恰好相等是一个经验事实。在相对论中，质量与能量等价（E=mc²），随速度增加而增大，"惯性"和"引力"被重新定义为时空几何的性质。这两个"质量"不是同一个概念的不同近似，而是根本不同的本体承诺。牛顿派科学家问："这个物体有多少质量？"爱因斯坦派科学家问："在特定参考系中，这个系统的质能是多少？"问题本身已经改变。
拉瓦锡的化学革命提供了另一个案例。在燃素说范式中，燃烧是物质释放"燃素"的过程；在拉瓦锡的氧化理论中，燃烧是物质与氧气结合的过程。这两个理论不仅给出了不同的答案，更提出了不同的问题。燃素论者关心的是"燃素是什么"；氧化论者关心的是"氧气的性质是什么"。当拉瓦锡重新定义"元素"为"不可再分的物质"时，他不仅改变了化学的定律，更改变了化学的本体论——什么存在、什么值得研究、什么算作解释。
库恩强调，这种转换不是通过理性的说服完成的。你不能用牛顿的术语来证明爱因斯坦的正确，因为证明的标准本身已经改变。革命类似于宗教皈依或格式塔转换：不是证据的累积，而是整体的视角切换。年轻一代更容易接受新范式，因为他们还没有在旧范式中投入太多的职业资本；老一辈则往往坚持旧范式直到去世。这不是因为老一辈愚蠢，而是因为他们的认知结构已经被旧范式所塑造。
六、不可通约性的迷宫
"不可通约性"（incommensurability）是库恩理论的核心，也是科学哲学史上最激烈的战场。库恩区分了至少四个层面的不可通约，每一个层面都挑战了传统的科学理性观。
语义不可通约是最明显的层面。革命前后的核心术语无法逐字翻译，因为它们嵌入在不同的概念网络中。"力"在牛顿力学中是一种引起加速度的外部作用；在广义相对论中，是时空弯曲的表现。"元素"在燃素说时代包括"火"和"土"；在拉瓦锡之后，是化学分析的最终产物。这些术语不是简单的名称替换，而是整个话语体系的重构。库恩晚年用"词典"（lexicon）概念来描述这种现象：不同范式使用不同的词典，词典之间的翻译总是局部的、不完美的。
知觉不可通约则更加激进。库恩认为，科学家 literally 看见不同的东西。他引用了心理学实验，证明知觉是"理论负载的"——我们看见什么，取决于我们预期什么。伽利略看摆动的吊灯，看见的是周期性的等时运动，由此发现了摆的等时性原理；亚里士多德派学者看见的是物体寻求自然位置的挣扎，因此不会想到测量周期。同一个物理过程，不同的范式赋予了不同的知觉组织。库恩甚至写道："在革命之后，科学家们所面对的是一个不同的世界。"
价值不可通约涉及科学评价的标准。不同范式对"什么是好的科学"有不同的标准。牛顿范式重视数学的精确性和因果的必然性；达尔文范式重视历史的叙事性和偶然的解释。量子力学的矩阵力学强调数学的严格性和可观测性；波动力学强调直观的图像和连续性。这些价值差异无法通过中立的算法来裁决，因为它们定义了什么是"裁决"本身。库恩指出，科学家选择范式时，往往依赖于"美""简单性""自然性"等主观标准——这些标准不是逻辑的，而是审美的。
存在论不可通约是最深的层面。革命前后的科学家对"什么存在"有不同的承诺。牛顿相信绝对时空的存在；爱因斯坦认为时空是关系的、相对的。燃素论者相信燃素是一种真实的物质；氧化论者认为燃素不存在。这些本体承诺的差异，不是可以通过实验简单裁决的，因为实验本身已经预设了某种本体论。
不可通约性概念引发了科学哲学界的地震。卡尔·波普尔及其弟子拉卡托斯猛烈抨击库恩，认为不可通约性将导致相对主义——如果科学理论之间无法比较，那么科学进步就是幻觉。库恩的回应是：不可通约性不是交流的绝对不可能，而是完美翻译的不可能。科学家可以通过学习新范式的"词典"，实现部分的理解和交流。但这种学习不是逻辑的推导，而是实践的参与——就像学习一门外语，你不能只靠词典，而必须生活在那种语言中。
七、法国渊源：被忽视的认识论祖先
库恩通常被归入英美分析传统，但他的思想深处流淌着法国认识论的血脉。1960年代，库恩在普林斯顿高等研究院期间，与法国科学史家乔治·康吉莱姆建立了密切的通信关系。康吉莱姆的著作——特别是《正常与病态》（1943）——对库恩产生了深远的影响，尽管库恩在《科学革命的结构》中很少直接引用他。
康吉莱姆的核心概念是"概念塑形"（conceptual molding）。他认为，科学概念不是对自然的中性描述，而是塑造可理解性的模具。一个概念一旦确立，它不仅组织经验，更创造了经验的可能性条件。比如，"正常"与"病态"的区分，在19世纪医学中不是对自然事实的发现，而是一种规范性的建构——它定义了什么应该被治疗、什么应该被容忍、谁是病人、谁是健康人。这种概念分析的方法，直接启发了库恩对"范式"的理解：范式不是理论，而是使理论成为可能的认知框架。
更早的加斯东·巴什拉，则通过"认识论障碍"（epistemological obstacle）的概念，为库恩的"反常"提供了哲学基础。巴什拉在《科学精神的形成》（1938）中指出，科学思维的发展不是直线进步，而是不断克服深层障碍的过程。这些障碍不是简单的无知，而是积极的认知惯性——它们曾经帮助人类理解世界，现在却成为理解的壁垒。实体论障碍（将抽象概念实体化）、泛灵论障碍（将自然人格化）、实用主义障碍（将知识还原为有用性）——这些障碍潜伏在科学思维的深处，只有经过严格的"认识论断裂"才能被克服。
库恩的"科学革命"，在巴什拉的语境中，就是一种认识论断裂——不是知识的简单增加，而是知识得以可能的条件的根本改变。这种法国传统，让库恩的理论远比英美同行所理解的更加激进：它不只是关于科学理论的更替，而是关于理性本身的历史性。理性不是永恒的、超历史的，而是在特定的历史条件下被塑造、被重构的。
八、共同体与教科书：权力的沉默
库恩将科学革命的主体定义为"科学共同体"——共享范式的研究者群体。但这个概念在库恩的用法中是理想化的、同质的。他假设共同体内部有基本的共识，革命是共同体整体的范式转换。后来的科学社会学家指出，这种假设忽视了科学内部的权力斗争和边界工作。
谁属于共同体？谁被排除在外？库恩很少追问这些问题。但历史告诉我们，共同体的边界从来不是自然的。19世纪的英国皇家学会排斥女性；20世纪的美国物理学界排斥非白人；当代的全球科学界排斥非英语研究者。这些排斥不是偶然的，而是结构性的——它们定义了谁有资格参与"解谜"，谁的声音值得被倾听，谁的观察算作"事实"。
教科书的案例揭示了这种权力的运作。库恩指出，科学革命后，教科书会被重写，以制造一种连续性的幻觉——仿佛新范式是旧范式的自然延伸，仿佛革命从未发生。但教科书不仅是认识论装置，更是权力装置。它们决定了哪些名字被铭记、哪些名字被遗忘、哪些实验被奉为经典、哪些实验被贬为错误。
以化学教科书为例。拉瓦锡之后的化学教科书，将燃素说描绘成一种荒谬的、前科学的迷信——燃素被描述为"假想物质"，燃素论者被描述为"被错误理论蒙蔽的人"。但历史研究表明，燃素说在18世纪是一个高度成功的研究纲领，拥有精确的实验技术和自洽的概念体系。教科书的重写，不是谎言，而是选择性的记忆——它让新范式看起来 inevitable，让旧范式看起来 ridiculous。通过这种方式，胜利者不仅赢得了现在，更赢得了过去。
这种"记忆的清洗"在科学史中反复出现。哥白尼革命后，托勒密被简化为"阻碍进步的人"；达尔文革命后，特创论被排除在生物学话语之外；量子革命后，经典决定论被描述为"过时的"。教科书通过制造连续性，维护了当下范式的合法性，同时也关闭了历史反思的可能性。
九、从革命到演化：库恩的自我修正
库恩的后半生，几乎都在为自己的理论辩护和修正中度过。1969年的后记中，他承认"范式"概念过于模糊，试图用"专业母体"和"范例"来替代它。1977年的《必要的张力》中，他强调了"传统"与"创新"之间的辩证——科学既需要保守的常规科学，也需要激进的革命，两者构成一种必要的张力。
更深刻的转变发生在晚年。库恩逐渐放弃了早期"格式塔转换"的强不可通约性，转向一种更温和的语言理论。他提出，不同范式之间的翻译虽然不可能完美，但可以通过建立局部对应来实现部分交流。他还将自己的立场定义为"后达尔文式康德主义"——承认知识是由认知结构主动建构的（康德），但这种结构本身是通过历史演化而变化的（达尔文）。
这种转变是库恩对自己思想的诚实。他意识到，如果不可通约性被推到极致，科学史本身将不可能——历史学家如何能理解过去的科学？如果亚里士多德和牛顿生活在不同的世界，我们如何能写出涵盖两者的历史？库恩的回答是：历史学家必须学会双重眼光——既能用现代的眼光理解过去的理论，又能同情地进入过去的概念世界。这种"历史主义"的态度，成为专业科学史的标志。
库恩晚年的另一个重要发展，是对"无范式科学"的关注。他指出，在当代的一些前沿领域——如认知科学、神经科学、气候变化研究——不存在单一的支配性范式，而是多个竞争的研究纲领并存。这些领域更像是他描述的"前范式科学"，充满了争论和方法论的多样性。但这是科学的退化，还是一种新形态的进步？库恩没有给出确定的答案，但他暗示，未来的科学可能不再遵循"常规科学-危机-革命"的简单循环，而是进入一种更复杂的、多中心的演化模式。
十、结语：我们仍在库恩的旅程中
库恩于1996年去世，但他的问题比以往任何时候都更加紧迫。在人工智能时代，我们面临着一个新的"范式"问题：当机器开始生成科学假设、设计实验、撰写论文时，"科学共同体"的边界在哪里？当深度学习模型的内部表征对人类来说不可解释时，"不可通约性"是否从人与人之间，扩展到了人与机器之间？
跨学科研究也挑战着库恩的框架。气候变化科学、合成生物学、量子计算——这些领域没有单一的范式，而是多个范式的临时联盟。它们更像是库恩描述的"前范式科学"，充满了竞争的方法论和不可通约的概念。但这是科学的退化，还是一种新形态的进步？也许，库恩的"革命"模型需要被扩展，以容纳这种多中心、网络化的科学组织形式。
更重要的是，库恩提醒我们，科学史不是对过去的怀旧，而是对当下认知条件的反思。我们今天视为理所当然的概念——基因、信息、生态系统、人工智能——也许只是暂时的范式。未来的历史学家可能会惊讶于我们为何如此确信。理解库恩，就是理解这种认知的谦逊：我们不是在攀登通往真理的阶梯，而是在一个不断重构的迷宫中探索。每一次"革命"，都不是终点的临近，而是新问题的开启。
科学史的记忆功能，在库恩的框架中获得了新的意义。它不仅保存了过去的知识，更保存了过去的世界观——那些已经被遗忘的、看问题的方式。这些记忆不是古董，而是资源：它们让我们意识到当下的局限，为未来的相变提供参照。正如库恩所展示的，理解过去的科学，不是评判它的对错，而是进入它的世界，暂时悬置我们今日的知识，去体验另一种理性的可能性。
在这个意义上，每一位科学史家，都是库恩精神的继承者。无论他们研究的是古希腊的天文学还是二十世纪的分子生物学，他们都在做同一件事：守护人类认知多样性的记忆，让这种记忆继续照亮未来的道路。而这，正是库恩不可替代的遗产。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自王涛科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-41701-1534602.html?mobile=1
收藏
