科学简史：科学革命篇论文

第一篇：科学简史：科学革命篇论文

科学简史 结课论文

2011-06-07 16:04:51| 分类： 默认分类|字号 订阅

摘要：懂得人类历史的发展与近代物理学的关系，用近代物理学从发生到发展的全部知识来充实自己的头脑，了解爱因斯坦、普朗克、玻尔等许多杰出科学家的贡献，以加深对物理学规律的理解，并学习他们的科学研究方法和科学思维的方法。同时通过学习，了解我国物理学工作者对近代物理学的贡献，激发我们的爱国热情，这对使我们成为适应现代科学技术发展需要的人才，具有重要的意义。

关键词：科学 物理近代物理学 物理学家

在两千多年前，伟大的物理学家阿基米德首先发现了力学杠杆的巨大作用。他曾夸下海口：“给我一个可以依靠的支点，我就能把地球挪动。”而在一百多年前，伟大的思想家马克思第一次指出了科学技术这个社会杠杆的巨大作用。他深刻的分析道：分工、蒸汽力和机器，这是18世纪中叶起工业用来摇撼旧世界基础的三个伟大杠杆。所以纵观人类社会几千年来的发展，与科学技术是分不开的。在一定意义上甚至可以说，正是科学技术决定了人类社会的进程。人类的历史，同时又是一部科学技术发展史。而在人类科学史中，物理学无疑是最辉煌的那一篇章。近代物理学作为物理学的重要组成部分，是每个想有作为的当代大学生都应了解的历史。

第一章 发展中物理学

回顾一下十七世纪以来物理学的历史，令人感到，其中自始至终贯穿着一个根深蒂固的观点。这就是这样一种认识世界的方法，首先要寻找这些要素，要阐明这些要素所服从的规则。类似于这种想法，以下称之谓要素论。当然，构成近代物理学基础的原子论无疑是最典型的要素论的自然观。迄今几乎所有的物理学的理论体系都具有要素论的结构。1.相对论

相对论是现代物理学的重要基石。它的建立是20世纪自然科学最伟大的发现之一，对物理学、天文学乃至哲学思想都有深远的影响。相对论是科学技术发展到一定阶段的必然产物，是电磁理论合乎逻辑的继续和发展，是物理学各有关分支又一次综合的结果。相对论经迈克耳逊、莫雷实验、洛伦兹及爱因斯坦等人发展而建立。

2.量子力学 19世纪末的一系列重大发现，揭开了近代物理学的序幕。1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难，引入了能量了概念，为量子理论奠定了基石。随后爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提出了光量子假说，并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念，为量子理论的发展打开了局面。1913年，玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用了量子化概念，对氢光谱作出了满意的解释，使量子论取得了初步的胜利。之后经过玻尔、索末菲海森堡、薛定谔、狄拉克等人开创性的工作，终于在1925年-1928年开成了完整的量子力学理论。

3.原子核及基本粒子 原子核物理学起源于放射性的研究，是19世纪末兴起的崭新课题。1932年对于从原子核到基本粒子这一研究方向来讲，是具有特别重要意义的一年。在1932年，由于安德森（C.D.Anderson，1905年）发现了正电子。从那个时候起，又经历了1934年费米（E.Fermi，1901-1954年）β蜕变的理论、1935年汤川秀树（1907年）的介子理论，方才形成了以基本粒子的相互转变为中心问题的基本粒子理论。而成为上述理论研究基础的量子场论是海森堡及泡利在1929年建立的。

原子核物理学是卢瑟福在1919年发现用放射性物质放出的α射线轰击氮原子核后获得氢原子核及氧原子核作为前兆而开始的。但是，真正的发展应该讲是从有一系列重要发现的1932年开始的。这一年，科克洛夫特（J.S.Cockcroft，1899-1976年）同沃尔顿（E.T.S.Walton，1903年）用70万伏的高电压加速质子撞击锂核，成功地实现了第一次人工的原子核转化。还是在1932年，查德威克发现了中子，明确了原子核的构成要素，海森堡立即开展了由质子同中子组成的原子核模型的理论研究。在前一年的1931年，劳伦斯（E.O.Lawrence，1901-1958年）发明了回旋加速器。在1934年，约里奥.居里夫妇（Frederic，1900-1958年；Irene，1897-1956年）发现了人工放射性。作为刚开始的核反应研究的成果之一，是哈恩，迈特纳（L.Meitner，1878年）以及史脱拉斯曼（F.Strassmann，1902年）在1938年末所发现的铀核裂变。当时的这一发现，由于受到第二次世界大战前夕那种紧张形势的影响，立即促使人们花了很大力量来从事开发原子能的研究。

自从P居里测量了镭的热值时起，人们都普遍认识都原子核中蕴藏着极大的能量。人们尽管害怕可能出现原子弹，却开始了制造原子弹发研究工作。经过努力，在1942年12月研制了第一台原子炉，并在1945年7月制造成功了原子弹。第二次世界大战以后，当然核物理学作为国家最重要的科学耗费了巨额的资金，并一举成了所谓的重大科研项目之一。

4.固体物理学 20世纪初，固体物理学就开始深入到微观领域，人们开始利用微观规律来计算实验观测量。量子力学首先应用于简谐振子及简单的原子上，并显示了其正确性，其次又在化学键的问题上取得了效果。海特勒（W.Heitler，1904年）同伦敦（F.London，1900-1954年）在1927年把量子力学应用于由两个氢原子所组成的系统，成功地说明了氢键的问题，并导入了“交换力”的概念，如此，在建立量子论的化学键理论基础的同时，在第二年的1928年，交换力的概念在铁磁性的理论上也获得了成功。海森堡根据电子的相互交换作用，澄清了韦斯以来没有弄清楚的分子场产生的原因。在1928年，布洛哈（F.Bloch，1905年）用量子力学论述了晶体晶格内电子的运动，奠定了能带理论的基础。20世纪20年代后固体物理学作为一门学科在物理学领域中诞生了。

5.物理学与技术 从上述情况开始发展的固体物理学，成了第二次世界大战后各种技术革新的基础。特别是在1948年发明的晶体管，它使电子的面貌焕然一新，这也纯粹是固体物理学研究的产物。此外，诸如铁氧体、量子放大器、莱塞（激光）等对于当今电子学所不可缺少的要素也都是物质结构学发展的产物。当然，如果没有以高分子科学为支柱的许多基础科学的成果，与电子学并驾齐驱、支撑着现代技术革新的合成化学工业也是不可能出现的。但是，综合起来说，这些研究广义地讲应属于物质结构学的范围。

以上所讲的是物理学的发展为新技术提供了基础，当然，与此相反的关系也完全存在。假如不采用电子技术的各式各样的机器，今天的物理学，甚至整个科学研究都可能连一天也存在不下去。同时还应注意到，由于对技术进步的不断要求，作为这些技术基础的物理学的研究也正在日益加强。因而，世界各国在物理学上有关教育以及对研究成果的奖励方面的费用支出也增加了。可以说，没有上述各方面的条件，就不可能存在今天这种大规模、多方面的物理学研究。6.物理学的未来 但是，在物理学历史上象这样普遍认为基本的定律都已被找到了，而研究要走向常规化的情况并非第一次碰到。而实际上对基本粒子的研究是以寻找超出量子力学范围的新的规律性作为目标。同时，对于宇宙的构成和天体的各种现象直至有关生命现象的物理学研究还只是刚刚开始。期待今后会有真正的发展。今后所期待出现的物理学的变革，或许会要征服指导立刻迄今物理学的基本观点的要素论本身。现在，有关要素论的自然探讨已经涉及到生物的构造和功能。也有不少物理学家预见，今后的物理学中最有兴趣的领域一定是生物物理学。同时，在另一方面，分解生命体的所有成分，然后将这些成分组合起来形成一个整体，靠这种物理学的方法来求得要素这件事果真有可能吗或者是否有意义，医学界及生物学方面的一部分人对此提出了十分深刻的问题。

第二章近代物理学的序幕

19世纪末，物理学已经有了相当的发展。物理学主要的分支：力学、热学和分子运动论、电磁学以及光学都已经建立了完整的理论体系，在应用上也取得了巨大成果。然而，正在这个时候，从实验上陆续发现了一系列重大的发现，把人们的注意力引向更深入、更广阔的天地，从而揭开了近代物理学革命的序幕。从伦琴发现X射线的1895年开始到1905年爱因斯坦发表三篇著名论文为止，就有十几项重大发现，这一系列的发现集中在世纪之交的年代里不是偶然的而是生产和技术发展的必然产物。同时随着科研方法的改进，更是加速了物理学的发展。

1.电子的发现

电子的发现起源于对阴极射线的研究。1858年德国物理学家普吕克尔在观察放电管中的放电现象时发现正对阴极管壁发出绿色的荧光。1876年，另一位德国物理学家哥尔茨坦认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。英国物理学家克鲁克斯以及舒斯特根据各自的实验及解释都认为阴极射线是由粒子组成的。

从1890年起，英国剑桥大学卡文迪许实验室主任J.J.汤姆生就带领自己的学生研究阴极射线，他将定性研究和定量研究相结合，认为阴极射线是带电微粒子。

⒈定性研究。J.J.汤姆生将佩兰实验作了一些改进。他把联到静电计的电磁接受器（法拉第圆桶）安装在真空管的一侧（可参见＜物理学史＞p184），平时没有电荷进入接受器，用磁场使射线偏折。当磁场达到某一值时，接受器接受到的电荷猛增，说明电荷确实来自阴极射线。同时J.J.汤姆生还改进了赫兹的静电场偏转实验，他进一步提高了真空度，并且减小极间电压，以防止气体电离，终于获得了稳定的静电偏转。

⒉定量研究。J.J.汤姆生用不同方法测出阴极射线的荷质比。一种方法是用静电场偏转管在管子两侧各加一通电线圈以产生垂直于电场方向的磁场，然后根据电场和磁场分别造成的偏转，计算出阴极射线的荷质比e/m，另一种方法是测量阴极的温升。因为阴极射线撞击到阳极，会引起阳极的温度升高。J.J.汤姆生把热电偶接到阳极，测量它的温度变化，根据温升和阳极的热容量可以计算粒子的动能，再从阴极射线在磁场中偏转的曲率半径，推算出阴极射线的荷质比与速度，两种不同的方法得到的结果相近，荷质比都是e/m=10 库仑/千克。

⒊普遍性证明。J.J.汤姆生还用不同的材料作为阴极和不同气体做实验，结果荷质比也都是同一数量级。证明各种条件下得到的都是同样的带电粒子流，与电极材料无关，与气体成分也无关。

1897年4月30日，J.J.汤姆生以《论阴极射线》为题发表论文。1899年，J.J.汤姆生采用了斯坦尼于1891年时提出“电子”一词来表示他的“载荷子”电子的发现，打破了“原子是物质结构的最小单元”的观念，揭示了电的本质，汤姆生也因此被誉为“最先打开通向基本粒子物理学大门的科学家”。

2.X射线的研究 19世纪末，阴极射线研究是物理学的热门课题。在德国的维尔茨堡大学，伦琴教授也对这个问题感兴趣。1895年11月8日，他在一次偶然实验中，突然发现在不超过一米远的小桌上有一块亚铂钡做成的荧光屏发出闪光。他很奇怪就移远荧光屏继续试验。只见荧光屏的闪光，仍随放电过程的节拍断续出现。他取来各种不同的物品，包括书本、木板、铝片等等，放在放电管和荧光屏之间，发现不同的物品效果很不一样。有的挡不偏偏住，有的起阻挡作用。显然从放电管发出了一种穿透能力很强的射线。为了确证这一新射线的存在，伦琴用了6个星期深入研究这一现象。1895年底，他以通信的方式将这一以现公之于众。由于这一射线有强大的穿透力，能够透过人体显示骨骼和薄属中的缺陷，在医疗和金属检测上有重大的应用价值，因此引起了人们极大的兴趣。伦琴在他的论文中把这一新射线称为X射线。

3.放射性的发现 对阴极射线研究引起了放射性物质的发现。法国物理学家亨利·贝克勒尔开始考虑荧光与X射线是否同时产生，产生的机制是否相同。贝克勒尔在实验上排除了由于太阳光线的热从磷光物质会发射一种辐射，能贯穿对光不透明的纸面使银盐还原。贝克勒尔这一发现，说明原来以为荧光（和磷光）与X射线属于同一机理的设想不符合实际并继续进行各种实验，他还发现纯金属比铀化合物强好多倍，铀盐的这种辐射不仅能使底片感光，还能使气体电离变成导体，只要有铀这种元素存在，就会自发产生贯穿辐射。1896年5月18日，贝克勒尔与在法国科学院的例会上再次做了报告，以后将这种辐射称为贝壳勒尔射线。贝克勒尔发现放射性为后来居里夫妇、卢瑟福等对放射性研究发展开辟了道路。

第三章 相对论的建立

相对论的研究起源于“以太漂移”的探索以及光行差的观测。在古希腊时代，亚里士多德认为天体间一定充满有某种媒质。笛卡儿1644年发表的《哲学原理》中就引用了以太的观念。他认为“虚空”是不可能存在的，整个宇宙充满着一种特殊的易动的物体——以太。由于太阳周围以太出现旋涡，才造成行星围绕太阳的运动。1678年惠更斯把光振动类比于声振动，看成是以太中的弹性脉冲，光是一种以态波。但是后来牛顿就认为不需要以太，他主张超距作用，于是光的微粒说占了上风，以太理论受到压抑。1800年以后，由于波动说成功地解释了干涉、衍射和偏振等现象，以太学说重新抬头。在波动说的支持者看来，光既然是一种波，就一定要有一种载体，这就是以太。他们把以太看成是无所不在，绝对静止，极其稀薄的刚性“物质”。

1725——1728年，英国天文学家布拉德雷在对恒星研究的基础上，发现了光行差的现象。19世纪初法国著名物理学家阿拉果从牛顿力学速度叠加原理出发，认为如果发光体和观测者的运动速度不同，光速应有差别，即经典的速度叠加原理不适用于光的传播。利用光的粒子理论，很容易解释光行差现象。光行差现象恰好如同雨滴垂直落下时，以速度V行进的汽车上的观察者所看到雨滴倾斜情形一样。利用光的波动理论，若假定以太完全不被地球所拖曳，也同样可以解释光行差现象。若以太完全被运动的地球所拖曳，以太相对地球为静止，也就不出现光行差，望远镜自然不必倾斜。

狭义相对论建立之后，爱因斯坦并没有止步，从1907年到1916年的九年时间，爱因斯坦先后发表了好几篇论文，使广义相对论逐步完备。1916年，爱因斯坦发表了《广义相对论的基础》，对广义相对论的研究作了全面的总结。在论文中，爱因斯坦证明了牛顿理论可以作为相对论引力理论的第一级近似，并且组给出了谱线红移、光线弯曲、行星轨道近日点进动的理论预言。

第四章 量子力学的发展

1.黑体辐射的研究 热辐射是19世纪发展起来的一门新学科，它的研究得到了热力学和光谱学的支持，同时用到了电磁学和光学的新兴技术，而对热辐射的研究导致了量子论的诞生。

1859年，基尔霍夫证明物体热辐射的发射本领e(,T)和吸收本领a(,T)的比值都相等，并提出了黑体辐射的概念。根据基尔霍夫理论，只要知道黑体的辐出度以及物体的吸收比，就能了解一般物体的热辐射性质，因此，以实验和理论上确定黑体的单色辐出度就是研究热辐射问题的中心任务。

1879年，斯特潘根据实验总结出黑体辐射总能量与黑体温度四次方成正比的关系：。1884年这一关系得到斯特潘的学生波尔兹曼从电磁理论和热力学理论的证明。1893年，维恩也根据实验提出辐射能量分布定律?。这就是维恩分布定律，其中?表示能量随波长 分布的函数，也叫能量密度，T表示绝对温度，a,b为两个任意常数，并由此可以得到经验式子，b 为某一常数，这一结果称为维恩的位移定律。这些定律都反映出热辐射能量随着温度的升高而迅速增加，而且热辐射的最大波长，还随着温度的增加而向短波方向移动。

1900年12月4日普朗克德国物理学会宣读了一篇题为《关于正常光谱的能量分布定律》的论文，该日就视为量力论的诞生日。量子化提出具有重大的意义。量子概念是为克服经典物理学在对黑体辐射解释上等困难而提出来的，是人类认识自然的又一重大飞跃。

3.玻尔理论 电子的发现证明存在着比原子更小的粒子。在发生放射性蜕变时放射性物质发射出电子，阴极射线是由阴极发射出来的电子，光电效应中也会放出电子，因此电子是构成原子的一部分，原子应当是由电子和某种带正电荷的东西所组成。因此原子的模型如何成为20世纪初研究的热点。

1912年玻尔在曼彻斯特大学卢瑟福的实验室里工作，其时正值卢瑟福发表有核原子理论并组织大家对这一理论进行检验。玻尔坚信有核原子模型是符合客观事实的。认为要解决原子的稳定性问题，唯有靠原子假说，必须对经典概念进行一番彻底改造。1914年，也就是玻尔的原子理论发表的第二年，虽然量子论的观念还在争论当中，夫兰克和G．赫兹以能量分立的指导思想，进行电子与原子的碰撞实验。他们利用慢电子与稀薄水银蒸气碰撞方法，来确定银原子的激发电位或电离电位。从而证实原子只能处在一定的分立能量状态当中。由此在实验上突破了“自然无飞跃”能量连续性的经典物理观点。这个实验成为玻尔原子理论的一个重要证据之一，极大地推动了原子物理学的发展。

玻尔的理论不仅能成功地说明氢原子的光谱，对类氢离子的光谱也能很好地说明，从而建立了能基本用于原子现象的定态跃迁原子模型。

4.量子力学的建立 玻尔的量子理论尽量取得了不少令人惊奇的成果，但也遇到严重困难，需要重新认识电子的行为，建立新的概念，对玻尔理论作进一步改造。1924年泡利（W.Pauli）提出不相容原理。这个原理促使乌伦贝克（G.E.Uhlenbeck）和高斯密特（S.A.Goudsmit）在1925年提出电子自旋的设想，从而使长期得不到解释的光谱精细结构、反常塞曼效应和斯特恩—盖拉赫实验等难题迎刃而解。正好在这个时候，海森伯创立了阵矩力学，使量子理论登上了一个新的台阶。

1923年德布罗意提出物质波假设，导致了薛定谔在1926年以波动方程的形式建立了新的量子理论。不久薛定谔证明，这两种量子理论是完全等价的，只不过形式不同罢了。

1928年狄拉克提出电子的相对论性运动方程——狄拉克方程，奠定了相对论性量子力学的基础。他把量子论和相对论结合在一起，很自然地解释了电子自旋和电子磁矩的存在，并预言了正负电子对的湮没与产生。

1933年狄拉克还提出量子力学的第三种表达方式，这就是后来由费因曼发展的路径积分量子化形式。费因曼用这种量子理论研究电子和光子的相互作用，为量子电动学的发展打开了了新局面。

量子论和相对论是现代物理学的两大基石。如果说相对论给我们提供了新的时空观，就可以说量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子力学揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。

第五章 中国物理学者对近代物理学的研究

在中国，系统得物理学从19世纪末20世纪初开始。明末至清季近代物理学知识在中国的传播，中国的封建教育体系逐步走向近代教育体系，物理学研究机构和学术团体也相继建立。这三方面的因素为近代物理学在中国的肇始与发展打下了初步基础。

1.出国留学 中国学者出国留学可追溯到，在19世纪中叶，清朝赴欧留学得就达一百多人。清朝洋务活动的“求强”、“求富”过程中，为训练新式陆海军和创办近代军事工业和民安企业，曾陆续派出许多学生到各国求学。但主要是学习语言、驾驶、架线、电工、炮术、造船、铸造、采矿、机织等实用技术和军事技术，当时不可能也没有眼光派学生去学习数理化基础学科。

2.物理学教育的发展 在1895年和1897年分别创办了天津西学堂和上海南洋公学。包括在此之前创办的京师文馆、福建船政学堂、上海机器学堂在内，它们都是中国近代教育机关的肇始。戊戌变法运动之后，清政府被迫实施新政、兴办学堂，科学知识才正式列为课程。1903年，清政府规定在小学设理化课，高等学堂分政艺两科，艺科中有力学、物性、声学、热学、光学、电学和磁学等物理内容。辛亥革命后，北京、南京、武昌、广州等高等师范学堂先后设立数理化部。1920年前后，南京高等师范学校和北京大学首先建起物理实验室。从此改变了学习物理学只读课本不作实验的教学状态。

1898年创办的京师在大学堂，于1902年在格致科下设天文、地质、高等算学、化学、物理学、动植物学六目。1912年，私立金陵大学设物理系。1918年北京大学改物理门为物理系，这些是中国大学设立物理系的肇始。随后，1919年私立大同大学。1924年北京师范大学，1925年清华大学、燕京大学，1926年四川大学，1927年中山大学，1928年浙江大学、武汉大学，1930年及以后山东大学、安徽大学等等先后设立数理系或理化系或物理系

30年代中，清华大学物理系开设的物理学理论和实验课程有37门，还建立了普通物理、热学、光学、电学和近代物理5个实验室。不仅如此，物理学工作者逐渐根据自己教学积累的经验。用中文编写了物理学教材，改变了长期来使用外文教科书的局面。如叶企孙编写的《初等物理实验》，萨本栋编著的《普通物理学》和《普通物理实验》，严济慈与李晓方合编《理论力学》等等。

抗日战争期间，战区学校辗转内迁，虽十分艰苦，仪器设备与图书均大量散失，但仍努力坚持教学。如北京大学、清华大学和南开大学迁到昆明组成西南联合大学。师生们在极度困难条件下坚持教学、开展学术活动，此期间培育出的学生中，如西南联大的杨振宇、李政道、黄昆、朱光亚、林家翘等，后来都成为优秀物理学家。

3.研究机构的建立 我国20年代后期开始逐渐地建立起专门的物理学研究机构。1928年3月在上海成立国立理化实业研究所，同年6月中央研究院创立，同年11月理化实业研究所之一部分改名为物理学研究所，隶属中央研究院，由丁燮林任所长。该所在丁燮林领导下，先后还是建立了南京紫金山地磁台、物性、x射线、光谱、无线电、标准检验、磁学等实验室及金木工场。1929年9月在北平建立了北平研究院，副院长李书华创办了该院物理研究所，由严济慈任所长，开展了光谱、感光材料、水晶压电现象、水晶侵蚀图像、重力加速度、经纬度测量与物理探矿等研究工作。尤以应用光学、应用地球物理方面成绩卓著。

20世纪20年代末，国家批准有条件大学设立研究部，在教学同时开展科学研究。清华大学于1929年成立研究院，招收研究生，开展科学研究，试办物理研究所。1935年该物理所扩展为理科研究所，所下按学科设研究部，物理学部由物理系负责。在短期内建立了x射线、无线电、光学、磁学等研究室。以后陆续设立研究部的学校有燕京大学、北京大学、中央大学、武汉大学、北京大学、南开大学、金陵大学等学校。

抗日战争期间，由北京大学、清华大学和南开大学组成的西南联合大学继续开辟科研工作。1939年，清华大学在原有的金属研究室、无线电研究室的基础上，还新办了5个特种研究所，由叶企孙任特种研究所委员会主任委员。其中有无线电研究所（所长任之恭），金属研究所（所长吴有训）。

据教育部调查统计，直至1935年初，我国主要研究机构有142个，属自然科学的34个。

4.国外物理学家对我国近代物理学发展的作用（1）国外物理学家对我国物理学者得培养与帮助。

我国许多物理学家都得到了国外著名物理学者的培养，特别是我国中期的物理学者。如第一位物理学博士李复几1907年师从德国光谱学家凯瑟尔的指导；浙江籍物理学家何育杰，1903年，在曼彻斯特师从舒斯特，后又得到卢瑟福的指导。赵忠尧师从密立根等等。从他们那里，我国物理学者不仅学到了最新知识，而且学到了科研方法，促进了我国物理学的发展。（2）国外物理学家来华讲学极大地促进了我国物理学的发展。

1921年蔡元培和夏元瑮访问爱因斯坦，并邀请他来中国讲学，爱因斯坦很乐意。1922年11月爱因斯坦经上海去日本向学讲学，原计划在北大讲学两周，但因种种原因未能成行。尽管如此，在国内还是掀起了相对论的狂潮。

1937年5月31日至6月4日，玻尔来华进行了讲学。在北平作了三次讲演：《原子核Ⅰ》（北京大学二院大讲堂）；《原子核Ⅱ》（清华大学科学馆）；《物理中的因果律》（北京大学二院大讲堂）。在浙江大学也进行了讲学。

5.我国物理学者在近代物理学中的主要贡献

吴有训在美国研究Compton效应著称，他的关于Compton效应中变线与不变线的能量分布比率的两篇实验论文，确凿地证明了Compton效应的存在，丰富的和发展了Compton工作，并加速国际学术界对Compton效应的认识。

早在1930年，赵忠尧在研究硬 射线的吸收系数及其散射的实验中，最早观察到正负电子对的产生和湮没现象。他的发现是在C.D.Anderson发现正电子之前二年做出的。他对于人们确立正电子和正负电子对的概念以及对其性质了解起到了重要作用。

谢玉铭于1932-1934年间在美国与W.V.Houston合作研究氢原子光谱Balmer系的精细结构，发现了在40年代后期才得以肯定的“Lamb”移位，并提出了40年代后期有关重整化理论的发展方向相同的大胆建议。W.E.Lamb于1947-1948年间所作的类似实验及发现而获得1995年诺贝尔物理学奖。

萨本栋在30年代关于三相电路并矢代数的研究,是属于数学、物理和电机的三角地带，被美国电气工程师学会评为1937年度“理论和研究最佳文章荣获”。40年代萨本栋从事交流电机研究，以标么值系统分析交流电机问题。他根据在厦门大学和美国讲课的素材编写的《交流电机基础》一书，被英国、美各国高等院采作教材。开创了中国科学家编写的教材被国外采用的先例。

1949年，张文裕在吸收介子的云室研究中，发现了 子和 子辐射现象，开拓了奇异原子物理研究的新领域。国际上曾称此二发现为“张辐射”和“张原子”。

早期的这些成果的取得绝大多数是在国外获得，这些成果有的接近了诺贝尔奖，也为物理学在我国的发展打下基础。

牛顿曾说过，他之所以会比别人看的远一些，那是因为站在巨人的肩膀上。事实上，牛顿力学就是在吸收了伽利略、开普勒、笛卡尔等人的研究结果的基础上建立起来的。所以科学的历史表明，善于积累、继承和借鉴前人的优秀成果，是科学技术工作者有所发现和发明的重要前提。

我们的祖国正向现代化迈进，站在历史的瞭望台上，更清楚我们这一代人所肩负的历史重任。国家的先进与落后，关系于“科技”二字。哪个国家重视科学技术的发展，哪个国家拥有先进的生产力和强大的国力，就能对世界的发展产生巨大的影响。反之，就会落后。通过了解近代物理发展史，我们可以更深刻的领会“科学技术是第一生产力”这一论断的意义。找出落后的原因，明确奋斗的方向，以积极投身“科教兴国”事业，刻苦钻研科学技术的实际行动建设我们的祖国，以比前人更优异的成就，迎接东方又一次壮丽的日出！

主要参考资料

1)郭奕玲、沈慧君编著.物理学史.[M].1993.07.北京；清华大学出版社.（P218----P266、P306----P317、P401----P402）

2)方华基、叶高翔.科学家的互动与玻尔研究所的发展.[J] 2002.5 科学学研究

3)方华基、叶高翔.近代物理学发展初期创新物理实验研究的启示.[J] 2003.4 实验技术与管理

4)魏凤文、王士平、申先甲编著.当代物理学进展[M].1997.8.江西； 江西教育出版社(P312----P330)

第二篇：科学革命的结构 论文

关于托马斯 库恩 《科学革命的结构》的认识

摘要：

本文从托马斯库恩的《科学革命的结构》一书出发，论述了我对库恩的关于科学的发展，革命的分析和理解的认识，以及我从中得到的启发和认识。

常规科学是在范式引导下迅速发展的过程，而在面临范式不能解决的危机，新范式突显与旧范式发生不可调和的冲突，于是常常发生了所谓的科学的革命。

新旧范式，常常是不可通约的。科学的革命，是以新范式替代旧范式的过程，实则是令旧传统的科学共同体改宗，使其改变其在旧范式引导下形成的思想规则和世界观。

科学的发展，并非传统观点中的线性的累积的发展过程。前后理论之间并非有后者理论是对前者的统筹概括的说法，两者不可通约。科学的发展，也并非有具体的目标和方向，只是一个相对进步的过程。

科学共同体在范式之下形成的世界观使我认识到科学知识于我们的意义和价值。知识经验会影响我们看世界的方式，我们的学习，实则是在试图在我们的认识中营造一个更全面的世界。通过库恩的论述，我们以一种更客观的方式看待科学和科学的发展。

关键字：

范式 科学 革命 世界观 非线性

很多人,包括我在内，都一度认为，科学的发展过程，是一个不断地向真理接近的过程。可是，在托马斯库恩看来，这却是不正确的。库恩通过对科学发展和革命的过程的细致分析，告诉我们，科学的发展并不是线性的。他“把科学发展描绘成一个由一连串相续的为传统限

1定的时期并间以非积累性的间断点的过程”。尽管库恩承认科学是进步的，但他认为“这一进化过程不朝向任何目标”，认为在亚

3里士多德力学到牛顿力学到爱因斯坦力学的“前后相继中看不出本体论发展的一贯方向”。

范式

库恩认为，“范式是共有的范例”。就像我们学习物理时一样，当我们得知一个定理之后，我们需要通过学习例题的解答过程，通过具体对物理定律的应用来了解如何真正掌握物理的知识，能够学以致用。同时，我们在此基础上，当遇到新的问题时，我们与已知的知识技能进行类比，从而推知新的结论。譬如牛顿第二定律，我们需要知道在具体的情况下，什么是物体的加速度，如何对其进行受力分析，通过课本上的例题，我们学会分析小车的运动，物体的下落，而后我们才逐步推演到其他的事物上。

由此，我觉得，我们或许可以看到，学习科学的过程，不是“完全依赖文字媒介，而是

4文字表述与具体应用实例结合在一起”。我们的学习，常常需要以实践基础为依托，以现实情况为依托，而后才能真正的理解知识以及它的价值。“纸上谈兵终觉浅，绝知此事要躬行”。学习的过程，不但是学习理论的过程，有时付诸实践才是我们的源头活水。12引自库恩《科学革命的结构》后记

187页 书 153页 3书 185页 4书 171 页 范式与世界观

库恩认为，每个科学家，在不同范式的引导下，有着不同的世界观。范式是一套完整的概念系统，其被共同体完全地相信并作为依据。在此之上，科学共同体们看待世界的方式也受其影响。我们在观察世界时会因个人的知识而有自己的观察视角，我们不可能由我们不知道的知识引导下来思考当前的问题。就像没有学过牛顿力学的人，看到苹果从树上掉落，不会想到地球的引力一样。就像格塔式实验中，在不知道会出现异常牌的时候，我们常常辨识不出异常的牌。有时我们的思想，决定了我们所认知的世界。

由此，我得出的启发，是我们学习的目的。我们探索这个宇宙，探索一切未知的动力在何处。正如通俗的说法，我们是为了增长见识。而其内在的意义，或许就是，我们可以通过学习，通过知识和经验的不断获得，从而获得认识世界的一个全新的视角。我们可以凭知识和经验发现一个更完整的世界。芝诺认为，人的知识就是一个圈，我们知道得越多，圈越大，就越意识到我们的无知。我们在不断地学习探索之中，认识到宇宙世界的伟大和个人的渺小，于是我们找到了自己的存在的价值，找到了自己的永恒。

当然，我们也必须承认，有时知识和经验也会使人盲目，就像定向思维一样，有时会造成对新思路的抑制。可是我总相信，利大于弊。就像范式的存在一样，它使得常规科学迅速发展，也使得最终发现问题使自己被质疑，也使自己的科学共同体不愿轻易改宗。可是，这一切都是历史发展所必然需要的。

范式与常规科学

常规科学是科学共同体在范式的承诺之下的不断解谜的过程。在范式的指引下，科学家们热情而专注地去扩大范式所能应用的范围和精确性。他们倾心于完成一系列的扫尾工作。于是，常规科学得以迅速地发展起来。“常规科学是一种旨在修饰、扩散和精练早已存在的5范式的事业。”“给定范式之后，探究这一范式的事业的中心就是数据的诠释。”范式为科学共同体们画了一个圈，而科学共同体的任务，就是在这个圈里不断地挖深，不断地进行精加工。

科学革命

然而，当常规科学的发展遇到了公认的反常的现象、遇到新的理论，有时则会遇到不可避免的危机。当旧的范式不能很好的解决一个日益引起关注的问题之时，危机就日益开始加重。而科学革命的过程则是旧范式与新范式之间发生冲突而最终被取代的过程。

在书中，库恩细说了在两个不同的范式之间，新范式的共同体试图劝说旧范式的共同体时所存在的困难。

两大传统，依库恩之言，因为在两个不同的范式之下，科学共同体们，常常坚定地守着自己的范式，这是作为科学家不可避免地需要的思想。毕竟，只有在相信承诺、相信所有的谜都有规则，都有答案的前提之下，科学共同体们才能如此沉迷于科学探索的领域。这种坚定，本是作为范式发展的基石，以防被不值得在意的危机所推翻，可是，太过坚实的基石，也会意味着，当新范式试图取代旧范式时，所面临的重重困难。让科学共同体们放弃现有的范式，就像是让他们改宗，可想而知其艰难的程度。5书 111 页 不同的范式，常有自己的一套完整的概念系统，也因此在不同科学共同体中形成不同的世界观。像长期闭关自守的中国看到西方人一样，他们不能理解为什么这些外国人早饭吃面包，见到官僚不下跪，不理解他们的望远镜是做什么用途，因为他们生活在两个不同的世界。他们几乎没有相同的世界观，构成了他们的相互交流理解的鸿沟。不同范式的科学共同体们在争论时，有时同一个词在他们不同的世界内有着不同的用法，于是便造成了隔阂。

况且权衡不同的范式，并不存在共识的标准。没有可行的标准可以告诉我们放弃自己的范式而选择另一范式的原因。

范式之间，没有妥协，终只能以一种取代另一种的革命的方式，才能解决冲突。

革命的解决，是首先，科学共同体的少部分人，出于对新范式解题能力的信任或是纯粹的美感，或是对其未来发展的信念而改宗，进而在该领域中，为之不断寻找论据以说服其他科学共同体的过程。

科学的非线性发展

库恩在全书中，最想告诉我们的是，科学的发展，并不是积累性的线性发展。

可是在我们的思想中，我们常常会这么认为，就像力学从牛顿力学到爱因斯坦的相对论一样，我们会相信，爱因斯坦力学在生活中的运用的特例就是牛顿力学。

可是库恩并不这么认为，虽然加上物体速度远小于光速的条件，我们得到的结论与牛顿定律完全相同，可是，实质上，这两种力学有着两种完全不同的概念网络，爱因斯坦的理论在一定条件下的阐述也仍旧是爱因斯坦理论。两种理论不可通约。比如我们不能说某一事物经过一定修饰像另一事物，然后就说它此时就是那个事物。牛顿力学与爱因斯坦力学是两个不同的领域，爱因斯坦力学不是牛顿力学积累的成果。

还有许多别的例子也像这样，我们而今看来的日心说替代地心说，光的波粒二象性代替微粒说和波动说，看似是科学不断向前发展的成果，实则在前后理论之间其内在概念都发生了巨大的颠覆。这些都表明“科学革命就是科学家据以观察世界的概念网络的变更”。

另外，库恩还提到，科学的发展并不曾有一个确定的方向。但他同时也相信，科学是进步的。这两者其实并不矛盾。科学进步，未必意味着是向着既定方向的进步。就像达尔文的进化论一样，生物的进化并非有着一个既定的将要实现的目标，只是一种自然选择的结果。新旧理论替代的过程中，新理论未必就是沿着旧理论的方向发展的，它完全可以再开拓自己的领域。它可以在某一领域不予解答，也可以重新探讨某一曾经不予解答的领域。

我同意本书的很多观点，尽管有些思想与我们的传统观念很不一样。或许，这也是对我的世界观的一大影响吧。我们曾经获得的科学知识，绝大部分都是由教科书所提供的，而教科书的目的，则是以尽可能快的方式培养出新一代的科学共同体。因而其会省去科学发展的很多细节，而以形式上线性的方式传授给我们知识。这当然无可厚非，可是我觉得，当库恩以更细致的方式剖析了科学的发展及改革，我们便可以以一种更加客观的方式看待科学，看待那些在科学事业中作出贡献的科学家们。这于我们是获益匪浅的。

第三篇：科学简史结课论文手写1000字

工业机器人发展史

摘要：我国的工业机器人研制虽然起步晚，但是有着广大的市场潜力，有着众多的人才和资源基础。在十一五规划纲要等国家政策的鼓励支持下，在市场经济和国际竞争愈演愈烈的未来，我们一定能够完全自主制造出自己的工业机器人，并且将工业机器人推广应用到制造与非制造等广大的行业中，提高我国劳动力成本，提高我国企业的生产效率和国际竞争力，从整体上提高我国社会生产的安全高效，为实现伟大祖国的复兴贡献力量。

关键字：工业机器人；日本；日本工业机器人协会；制造。

据美国电气和电子工程师协会（IEEE）统计，日本机器人数量据世界首位。他们的算法基于制造工人与机器人的比例，即每万名工人拥有多少台制造机器人。其中日本的工业机器人密度达到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每万名工人拥有295台工业机器人，新加坡169台，韩国164台，德国163台。虽然排在前三位的国家都在亚洲，不过欧洲却是世界上工业机器人密度最大的地区。欧洲国家工业机器人密度为每万名工人50台，美洲为平均31台，亚洲平均27台。

日本是当今的工业机器人王国，既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国。但实际上工业机器人的诞生地是美国。机器人的启蒙思想其实很早就出现了，1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克发表了剧本《罗萨姆的万能机器人》，剧中叙述了一个叫做罗萨姆的公司将机器人作为替代人类劳动的工业品推向市场的故事，引起了世人的广泛关注。于是在1959年美国的英格伯格和德奥尔制造出了世界上第一台工业机器人，他们发现可以让机器人去代替工人一些简单重复的劳动且不需要报酬和休息，任劳任怨。接着他们两人合办了世界上第一家机器人制造工厂，生产unimate工业机器人。

与此同时，十九世纪七十年代的日本正面临着严重的劳动力短缺，这个问题已成为制约其经济发展的一个主要问题。毫无疑问，在美国诞生并已投入生产的工业机器人给日本带来了福音。1967年日本川崎重工业公司首先从美国引进机器人及技术，建立生产厂房，并于1968年试制出第一台日本产unimate机器人。经过短暂的摇篮阶段，日本的工业机器人很快进入实用阶段，并由汽车业逐步扩大到其它制造业以及非制造业。1980年被称为日本的“机器人普及元年”，日本开始在各个领域推广使用机器人，这大大缓解了市场劳动力严重短缺的社会矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓励政策，这些机器人收到了广大企业的欢迎。1980年-1990年日本的工业机器人处于鼎盛时期，后来国际市场曾一度转向欧洲和北美，但日本经过短暂的低迷期又恢复其昔日的辉煌。

1993年末，全世界安装的工业机器人有61万台，其中日本占60%，美国占8%，欧洲占17%，俄罗斯和东欧占12%。是什么使得日本的工业机器人产业有如此快速的发展，现理出几点原因：

(1)根本原因是日本的基本国情，人口少，劳动力严重短缺。日本每年的人口增长率在1.1%左右，而日本人都想接受高等教育导致其劳动力的增长速度却始终停留在0.7%。为了满足国民经济3%的增长要求，必须提高生产效率。

(2)1973年十月爆发的第一次石油危机提高了劳动力成本，日本政府不得不鼓励私营企

业向自动化领域投资，提高生产效率，以抑制由石油危机带来的成本型通货膨胀。

(3)工业机器人可以代替劳动者从事可能危害身体健康的劳动，避免了大量的工伤事故和

职业病，受到了人们的欢迎。

(4)日本自80年代起就采用推动工业机器人的普及和促进研究与发展的政策。

世界上的机器人供应商分为日系和欧系。瑞典的ABB公司是世界上最大机器人制造公司之一。1974年研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的取放和物料搬运。1975年生产出第一台焊接机器人。到1980年兼并Trallfa喷漆机器人公司后，其机

器人产品趋于完备。ABB公司制造的工业机器人广泛应用在焊接、装配铸造、水切割等领域。

日系是工业机器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、松下等国际知名公司。FANUC是世界上最大的机器人制造商之一。FANUC的前身致力于数控设备和伺服电机系统的研制和生产。1972年从日本富士通公司的计算机控制部门独立出来成立了FANUC公司。FANUC公司的主要业务分为两部分：工业机器人和工厂自动化。

机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。

1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：⑴顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；⑵沿轨迹作业型。这类机器人执行某种移动作业，如焊接。喷漆等；⑶远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；⑷智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。

我国工业机器人起步于70年代初，其发展过程大致可分为三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。而今经过20多年的发展已经初具规模。目前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术等。某些关键技术已达到或接近世界水平。和有着“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是人口多，劳动力过剩。刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。参考文献：

【1】 王握文.世界机器人发展历程[J].国防科技, 2001,(01)

【2】 陈爱珍.日本工业机器人的发展历史及现状[J].机械工程师, 2008,(07)

【3】 陈佩云.日本振兴工业机器人的政策[J].机器人技术与应用, 1994,(01)

【4】 陈佩云.我国工业机器人技术发展的历史_现状与展望[J].机器人技术与应用,1994,(02)

【5】 李红.日本的工业机器人为什么发展特别快[J].机器人技术与应用, 1995,(02)

【6】 吕学诗.工业机器人在生产和生活中的应用[J].机械制造, 1980,(07)

【7】 顾振宇.全球工业机器人产业现状与趋势[J].机电一体化, 2006,(02)

第四篇：时间简史读后感科学精神

《时间简史》读后感

——科学精神

浩瀚的宇宙充满许多令人费解地谜。可读完本书后，我发现具有科学精神比科学最新的突破更有意义。

对于宇宙的探索从公元前就已经开始了，到现在还没有结束。甚至我们对地球的探索也是一波三折。也许有一天我们能发现一族相对完整的理论。

彭齐亚斯和威尔逊检测一个微波探测器，无意中发现了宇宙微波背景辐射（可是开始时他们并没有意识到这个），直到剑桥一个研究小组提出了这个理论，彭齐亚斯和威尔逊才就自己的发现写了一篇论文，得到了诺贝尔物理学奖。多数人会觉得这纯粹是偶然、幸运，而我却不这么认为。普通人通常不能做到把自己观测到的结果同他人提出的理论联系起来，即使能做到，也不会去注意它们;而彭齐亚斯和威尔逊却能把观测和理论联系起来。要善于把两个截然不同的条件结合起来思考，从而得出新的结论。不同的条件之间总会有相似之处。

人的思维总是受到直觉的控制。比如，在20世纪之前，普遍认为宇宙是不变的，存在了很长时间，没人提出过不同意见。这就是所谓的思维定式。直到哈勃观测到红移现象才表明，宇宙是在膨胀的。我们生活中总会对部分事物产生这样的想法：“它必须这样发展，不可能那样发展。”我们应当想想为什么必须这样而不能那样。这种想法也许是错误的。

面对科学，我们确实应当避免思维定式。应当注意。不能只朝着

一个方面思考；要知道思考的方向不只有一条。多做几种假设，选择一个符合观测到的事实的假设。这样会离事实比较接近。思路要不拘一格，万不可墨守陈规。一昧地模仿他人，那样永远只能成为第二个；而且还不一定能成功。

人类对事物的探索并不是一帆风顺的；当他人得出结论时，并不可盲目认同。要敢于质疑；纵使是受到群众认可的权威也是一样。哥白尼质疑地心说；伽利略·伽利雷否认亚里士多德的部分学说。权威也许在今天还能解释地头头是道，明天便成了荒诞不经的事情。同时也不能轻易否认。肯定或否认都需要足够的证据。

以上是我读后对科学精神的理解。其实史蒂芬·霍金先生本身就是部分科学精神的体现。他虽然患有严重的疾病，可依旧对宇宙进行着深刻的思考。他对科学有着执著的追求。只有有着锲而不舍的精神的人才可能在科学界获得成功。如果遇到困难便停止前进，那么永远不可能在这方面取得成就；遇到困难积极思考，遭到挫折依然充满勇气的人，“才有希望到达光辉的顶点”。勇气也是必不可少的。直面障碍，不被困难之大给吓退，而要勇往直前。“追求科学需要特殊的勇气。”

科学精神比科学研究成果更重要。

第五篇：科学革命的结构(读书笔记)

①规范，原文是 paradigm。这个字来自希腊文，原来包含“共同显示”的意思，由此引出模式、模型、范例等义。特别是用在文法中，表示词形变化规则，如名词变格、动词人称变化等。作者在这个基础上用这个字来说明科学理论发展的某种规律性，即某些重大科学成就形成科学发展中的某种模式，因而形成一定观点和方法的框架。“规范”的译法比较接近于作者的原义。

I 导言：赋予历史的一种作用

我们如果把历史不仅仅看成是一堆轶事和年表，就会根本改变今天仍然支配我们头脑的关于科学的形象。

常现科学建立在这样一个假定之上：科学家了解世界是什么样子。科学事业的许多成就都是从科学界捍卫这个假定的决心中得来的，必要时还不惜付出相当的代价。

例如，常规科学往往压制重大的革新，因为必然要打破它的一些基本成现。但是只要成规中有任意性因素，常规研究的本性又可以保证革新不会被压制很久。有时一个很普通的问题，本来可以用已知的规则和方法加以解决，但是虽经这个专业的研究集体中最有才能的人反复钻研，仍然不得解决。也有时，为常规研究制造的某一种设备不合要求，结果出现了反常，怎么努力也不能使之同科学上预期的现象相一致。在这样一些情况下，常规科学就会走入歧途。这时候——也就是当这一专业再也避不开那种破坏科学实践旧传统的反常现象时——就会开始那种非常研究，最后终于把这一专业引向一套新的成规，为科学实践提供一个新的基础。这种使专业的成规发生变革的非常事件，就是本文所说的科学革命。作为常规科学活动所受传统束缚的补充，革命是对这种传统的破坏。

每一次革命都迫使科学界推翻一种盛极一时的科学理论，以支持另一种与之不相容的理论。每一次革命都必然会改变科学所要探讨的问题，也会改变同行们据以确定什么是可以采纳的或怎样才算是合理解决问题的标准。每一次革命都彻底改变了科学的形象，以至于最后我们不得不说，那个人们在里面进行科学研究的世界也根本变了。这些变化同几乎总是随之而来的争论一起，决定了科学革命的特征。

创立另一种新理论如果触犯了某些专家的专门职权范围，也照例会激起他们同样的反应。对这些人来说，新理论意味着改变常规科学原来所遵循的规则。因此，新理论不可避免地要指责他们所已经完成的许多科学研究。正因为这样，一种新的理论，不管应用范围是多么专门，都很少会、甚至永远也不会只是已知事实的累加。新理论的同化作用要求重新构思原来的理论，重新评价原来的事实，这个内在的革命过程很少是由一个人单独完成的，更不是一夜之间所能完成的。

只要学术界重新评价传统的实验方法，取代它久已熟悉的实体观念，并在这个过程中改变它把握世界的理论框架，最后就会出现这样的结果。

II 走向常规科学

“常规科学”是指严格根据一种或多种已有科学成就所进行的科学研究，某一科学共同体承认这些成就就是一定时期内进一步开展活动的基础。

这样一些著作，都在一定时期里为以后几代的工作者暗暗规定了在某一领域中应当研究些什么问题，采用些什么方法。

这些著作的成就足以空前地把一批坚定的拥护者吸引过来，使他们不再去进行科学活动中各种形式的竞争。同时，这种成就又足以毫无限制地为一批重新组合起来的科学工作者留下各种有待解决的问题。凡是具备这两个特点的科学成就，此后我就称之为“规范”。

我采用这个术语是想说明，在科学实际活动中某些被公认的范例——包括定律、理论、应用以及仪器设备统统在内的范例——为某一种科学研究传统的出现提供了模型。

根据共同规范进行研究的人们，也受同样的科学实践规则和标准所制约。这种制约以及由此所造成的表面上的一致，正是常规科学的前提，也是某一种研究传统形成和延续的起源。（第16屏）

一种规范经过革命向另一规范逐步过渡，正是成熟科学的通常发展模式。

在自然科学的发展中，当个人或集体第一次达到了能吸引下一代大多数实际工作者的综合时，老的学派就逐渐消逝了。这部分是由于这个学派的成员转变到新的规范方面去。但是总会有那么一些人墨守某种老观点，于是他们干脆被排除出这个行业，从此，他们的工作就再也无人理睬了。新的规范意味着这个领域有了新的更严格的规定。谁如果不肯或不能同它谐调起来，就会陷于孤立，或者依附到别的集团那里去。③

当个别科学家可以接受某一种规范时，他的主要工作就再也不需要从起码的原则开始，证明每一个引进的概念都合理，来重新确立他的研究领域了。这一些都可以留给教科书作者们。而有了一本教科书，科学家就可以从教科书达不到的地方开始研究，从而可以高度集中到科学界所关心的最微妙、最深奥的自然现象中去。

IlI 常规科学的本质

按既定的用法，规范就是一个公认的模型或模式，这一方面的意义我找不到更合适的用语，只能借用“规范”这个词。但是立即可以看出，借用这个词所能表示的“模型”和“模式”的意义，并不完全是通常用来定义“规范”的意思。例如在文法中，“amo，amas，amat”①是一种规范，因为它显示了用来组成大量其他拉丁文动词的模式，象构成“laudo，laudas，laudat”。②在这种典型的应用中，规范只有容许那些原则上可以取而代之的事例重复出现才有作用。但另一方面，在科学中规范又是很少重复的东西。正象共同法中公认的公正判决一样，在新的或者更严格的条件下，规范是一种需要进一步分析并具体化的东西。

如果了解了怎么可能是这样，我们就会认识到一种规范第一次出现时所能达到的范围和精确性是多么有限。规范所以能够获得这样的地位，因为它去解决一批实际工作者公认的重大问题时比竞争对手更为成功。但它更为成功的之处，却既不是完全成功地解决某一个问题，也不是显著成功地解决多么多的问题。一个规范的成功从一开始就主要是一种在选定的、但仍然未完成的事例中获得成功的指望。常现科学就在于实现这种指望，办法是：扩大对于那些规范特别能够加以说明的事实的知识，加强这些事实同规范预测之间的配合，进一步详细表达规范的本身。

常规科学研究总是为了深入分析规范所已经提供的现象和理论。（第27屏）

我们现在所讨论的常规研究，其视野也受到严格的限制。但正是这些因信仰规范而产生的限制，对科学的发展却成为不可缺少的。由于集中注意狭小范围中比较深奥的问题，规范会迫使科学家仔细而深入地研究自然界的某一部分，否则就不能想象。

我以为，关于事实的科学研究通常只有三个中心，它们之间的区别既不经常，也不永恒。首先是那一类事实，规范表明它们特别能揭示事物的本质。规范用这些事实解题，使事实对更加多样的情况具有更加精确的判决作用。某些科学家之所以获得巨大声誉，并不是由于他们的发现有什么新颖，而是由于他们为重新判定某种以前已知事实所用方法的精确性、可靠性和广泛性。

第二类的事实判定很普通，但也更少。这类判定针对那样一些事实，它们本身没有什么重要性，但可以直接用来同规范所预测的作比较。象这样一些以及其他许多类似的特殊仪器，说明必需有这些巨大的努力和创造性才能使自然界同理论愈来愈一致起来。②

第三类实验和观察，我认为穷尽了常规科学的搜集事实活动。它包括详细分析规范理论的经验性工作，以消除某些残留的含混不清，从而使以前只是引起注意的问题可以得到解决。这一类是最重要的一类，要加以描述还得细分。在更加数学化的科学中，旨在进行详细分析的实验是针对物理常数的判定的。当然，努力把规范表述清楚，并不限于制定普遍常数。努力的目标也可能是定量定律

再谈谈常规科学的理论问题，它也几乎要归到实验科学和观测科学同一类中。常规理论工作的一部分，尽管只是很小的一部分，就完全是一种现有理论的应用，即用来预测理论固有意义中所包含的关于事实的信息。编制天文历书

扩大理论同自然界之间的接触点经常会遇到巨大困难，正是从这些困难中产生了对上述这一种研究工作的需要。

这三类问题——判定重大事实、理论同事实相配、说明理论——我认为充斥了常规科学的文献，不管是经验科学还是理论科学。

IV 常规科学即解难题

刚刚接触到常规研究问题，其最为引人注目的特点也许就在于：它要求创造的新东西，不管是观念上的还是现象上的都很少。

至少对科学家来说，常规研究获得的结果是重大的，因为扩大了应用规范的可能范围，提高了应用的精确性。

我们知道，科学界利用规范的一个收获是，只要接受了这种规范，就有了一个标准来选择那些可以肯定有解的问题。在很大程度上，这正是科学界承认它们合乎科学、或鼓励其成员从事研究的仅有问题。

常规科学之所以看来进步得这么快，原因之一就是，常规科学工作者都集中到只要他们有能力就可以题决的问题上。

一个人可以由于各种各样的原因被科学吸引过去。有实用的要求，有探索新领域的激情，有寻求秩序的希望，还有检验已有知识的动力。类似这样一些动机，也促使他选定了后来他自己也投了进去的特定问题。而且，尽管结果有时遇到挫折，仍有充分的理由说明，这样的动机为什么会首先吸引他，以后又引导他前进。①整个科学事业的确不断证明自己的作用：打开新的境界，显示秩序，检验长期公认的信念。不过，投到正常研究问题中去的人却几乎永远不会做这一类的事。一旦投了进去，他的动力就完全属于另外一种了。这时向他挑战的是这样一个信念：只要他有足够的能力，就可以成功地解决以前谁都没有解决过或没有解决得这么好的难题。

现在让我们再来谈谈在难题和常规科学问题之间另一个更困难也更有特征的共同点。作为难题进行分类，一个问题必须具有一个以上的确定解。还必须有这样的规则，既可以限制可接受解的性质，也可以限制获得这些解时所要通过的步骤。

如果我们大大扩展“规则”这个词的用法——有时会同“既定观点”或“先入之见”等同起来——那么，这些在已有研究传统范围内可以接受的问题，就会显示出某些十分类似于这一套难题的特征。

存在这样一种成规的牢固框架——概念、理论、仪器以及方法论方面的成规——就会产生一种把常现科学同解决难题联系起来的隐喻。因为成规提供的规则告诉一门成熟专业的工作者世界是怎样的，他的科学又是怎样的，他就可以很自信地集中到这些规则和现有知识为他规定好的深奥问题上去。于是，他向自己提出的挑战就是；怎样对留下的难题给出一个解。就这样一些方面讨论难题和规则，正好说明了常现科学实践的本质。但另一方面，这种说明也可能完全误入歧途。在一定时期内把某一科学专业的所有工作者都结合在一起的规则。尽管，显然是有的，但这些规则本身并不能表明这里的专家们所有共同的实践。常规科学是—种高度确定的活动，但不需要完全由规则来确定。正因为这样，我在本文开始时引进了共有的规范，而不是共有的规则、假定和观点，尽管它们都是结成常规科学传统的源泉。我认为，规则来自规范，即使没有规则，规范仍然能够指导研究工作。

V 规范的优先性

走这一步时，历史学家必须把科学界的规范互相加以比较，并同它现在的研究报告作比较。这样做的目的是为了发现，科学界成员从更完整的规范中抽象出什么样的表面的或暗含的独立因素，又在他们的研究工作中安排了什么样的因素作为规则。任何人想要描述或分析这个特定科学传统的进化，一定会找到这样一种公认的原则和规则。

科学家们在鉴别规范时可以一致，而在全面解释规范或使之合理化时意见不一致，甚至根本没有想去进行这样的解释或合理化。缺乏标准的解释，或没有一致同意归结为一些规则，就不能阻止规范指导研究。直接检查规范也能部分决定常规科学，但这个过程往往也要借助于而不依赖于规则和假设的形成。尽管一种规范的存在甚至并不一定意味着有什么整套规则的存在。（第44屏）

相反，这些理性工具，在历史上和教学中，从一开始就是同应用一起并通过应用而优先显示出来的东西。一种新理论总是同它在某一具体自然现象领域的应用一起发表的，离开应用，理论不会有任何被接受的可能。被接受以后，这种以及其他应用就随着理论一起进入了教科书，未来的工作者即由此而学到他们的专业。

VI 反常和科学发现的涌现

常规科学，即我们刚刚考察过的解难题活动，是一种高度积累性的事业，它追求的目标即科学知识稳步的扩大和精确化，是有杰出成就的。在各个方面它都极其确切地符合于科学工作最通常的观念。但科学事业一个十分典型的成果却在落空。常规科学的目标并不在于事实或理论的新颖，就是成功时也毫无新颖之处。而科学研究却不断地揭示出意料之外的新现象，科学家们也一再发明出崭新的理论。科学史甚至表明，科学事业创造了这样一种使人惊讶的唯一有力的方法。如果科学的这一特征同上面所说的一致，那么在规范下进行的研究就必然是一种特别有效的引起规范变化的方式。这正是事实和理论中所包含的本质上的新东西的作用。在一套规则指导下所进行的博奕无意之中造就了这些新东西，却需要精心制作另一套规则来吸收它们。它们一旦成为科学的组成部分，科学事业，起码是这些新东西所在领域的专家们的科学事业，就再也不会完全一样了。

既然先是发现，即出现新的事实，后是发明，即出现新的理论，那么我们一定要问，这一类的变化究竟是怎样发生的。但发现和发明的区别，也即事实和理论的区别，可以马上证明完全是人为的。这种人为性对本文一些主要论点是一个重要线索。本节其他部分考察某些发现之后，我们很快就会看到，它们并不是孤立的事件，而是持续的事件具有一种按一定规则周期出现的结构。发现开始于感到反常，也即发觉自然界不知怎么违反了由规范引起并支配着常规科学的预期。接着是对这个反常区域或多或少地扩大进行探索。直到把规范理论调整到反常的东西成了预期的东西为止。吸收～类新事实要求更多地调整理论，直到调整好——科学家学会以另一种方式看待自然界——一新的事实才会真正成为科学事实。

既然这样，一种新现象及其发现者所具有的价值，将随着我们估计现象违反规范预见程度的大小而改变。

总之，使用特定的仪器，又以特定的方式使用，结果不管自觉与否，只能容许某几种情况出现。这里既有理论上的预测，也有仪器作用的预测，它们对科学发展往往都有决定性作用。

但并不是所有理论都是规范理论。不管是在前规范时期还是在引起规范巨大变化的危机过程中，科学家们通常总要提出许多思辨的、模糊的理论，以指明发现的途径。但发现却往往并不完全是这种思辨性和试探性的假设所预期的一个。只有当实验同试探性理论相互配合了，发现才会涌现出来，理论才会变成规范。

新类型现象所由以涌现的一切新发现的特征。这些特征有：事先觉察的反常，逐步而又同时涌现的观测上和概念上的认识，以及经常受到抵抗的规范范畴和规范程序的必然变化。甚至可以证明同一些特征已渗透到感知过程本身的性质之中。

人们可以没有感到任何问题就立即把它归之于一个由先入为主的经验所准备好的概念范畴中。人们甚至不大会说实验对象看到同他所要辨别的东西有点什么异样。

但也有少数对象始终不能对他们的范畴作必要的调整。

这个心理学实验，不管是作为隐喻，还是因为反映了思维本质，总是为科学发现的过程提供了一个异常简单而又异常有说服力的公式。科学也象扑克牌实验一样，新事物总是随同困难一起涌现出来，这种困难是通过由于违反了预期的根据所造成的障碍而表现的。起初，即使在后来发现有反常现象的情况下，也只能感受到预想的和通常的东西。但进一步的认识就会使人们觉察到有点什么不对头了，并把这种效应同以前曾经出过纰漏的事情联系起来。于是，对反常的觉察就开辟了一个调整理性范畴的时期，一直调整到最初的反常现象成为预期现象为止。到这时发现就完成了。我已强调过这种过程以及与之十分类似的过程，总是同科学上重大新事物的涌现纠缠在一起的。现在让我再指出，认清了这个过程我们最后就可以开始看到，常规科学的目的尽管并不在于寻求新事物，起初甚至还倾向于压制新事物，但也可以同样有效地引起新事物的产生。

在任何一门科学的发展中，最初公认的规范经常令人感到，它已十分成功地说明了为什么绝大多数观察和实验易于为科学工作者所理解。因此，更进一步的发展一般总是要求制造精致的装置，也即发展深奥的词汇和技巧，并把概念加以精炼，不断地使它同它在一般常识中的原型区别开来。这个专门化的过程一方面使科学家的视野受到极大的限制，使规范变化也受到相当的阻碍。科学愈来愈严格了。另一方面，在科学界由于规范的引导而集中注意的领域中，常规科学也带来了知识的细节，带来了任何别的办法都达不到的观察与理论的精确配合。而且，这些细节和配合的精确性，价值超过了它本身所具有的并不总是很大的固有意义。如果没有那种主要为了达到预期作用而制造的特殊仪器，就不可能最终导致新事物的出现。而且，就是有了这种仪器，新事物一般也只能出现于这些人面前，他们确切知道他们应当期待什么，因而他们能够认清出了什么岔子。反常现象看来只是违反规范所提供的背景。规范愈是确切，愈是广泛，它对反常现象、从而也即对规范变化的时机提供愈是灵敏的指示器。在科学发现的正常方式中，即使是对变化的阻力也具有一种作用，下一节对此将作更全面的讨论。保护规范不会太容易遭到抛弃，因而阻力就可以保证科学家也不会轻易受到迷惑，使规范发生改变的反常现象也不会侵入现存知识的核心。科学上的重大新事物常常同时从几个实验室涌现出来，这个事实正是常规科学顽强的传统性标志，也是传统的探索为自己准备好了变化方式的标志。

Vll 危机和科学理论的涌现（第60屏）

第VI节所考察的各种发现，或者是规范变化的原因，或者促进了规范的变化。而且，这种隐含着这些发现的变化是建设性创，同样也是破坏性的。科学家吸收了这些发现以后，就能够说明更大范围的自然现象，或者更为精确地说明某些以前已知的现象。（托勒密体系不管是对行星位置还是对春分、秋分的岁差所作的预测，总是不能很符合最好的观测。进一步减少那些细小的误差，成了许多托勒密的后继者的许多常规天文学研究的首要问题但要达到这一点）只有放弃以前的某些标准信念和方法，同时还要用别的来代替以前的部分规范。这样一种变革，我已论证过，是同所有通过常规科学得来的发现结合在一起的，但要排除那种除细节以外一般都可以预见的毫不惊人的发现。发现还不是这种破坏—建设性的规范变化的唯～来源。本节我们开始考察由新理论的发明所引起的同样的、但常常更大得多的变革。

觉察到反常如果确实对新类型现象的涌现起作用，那么谁也不会奇怪，这一类更深刻的觉察正是一切可接受理论变化的必要前提。

但是，对一种科学理论来说，值得赞美的成功决不是完美无缺的成功。

在每个事例中，新理论都只能在常规解题活动已宣布失败以后才涌现。而且，除了在哥白尼一例中科学以外的因素起了特别巨大的作用，旧理论的破产以及各种理论的骤然激增作为一个信号，不会超过新理论发表前一、二十年。新理论就象是对危机的直接回答。但还要注意，尽管也许不那么典型，引起旧理论破产的那些问题也都属对早已知道的那些问题。常规科学以前的实践完全有理由认为。这些问题已经解决或接近解决了，这就可以说明，为什么当失败来临的时候失败的感觉会那么尖锐。一种新型的问题解决不了，常常使人失望，但从来不使人惊讶。问题也好，难题也好，往往不会屈服于第一次的进军。最后，这几个事例还共同具有另一个特点，使它们对危机的作用更为重要：每一次危机的解决在有关科学未发生危机时至少可以部分预见得到；但在没有危机的情况下却又总是忽视了这样的预见。

科学哲学家们曾一再证明，根据同样一套材料总可以提出一种以上的理论构造。科学史表明，特别是在一种新规范的初期发展阶段上，发明这样一种替代的理论并不是很困难。但是，除非是在有关科学发展的前规范时期和后来进化中非常特殊的时机中，这种发明却正好是科学家所很少进行的。只要规范所提供的工具还能够解决它所规定的问题，科学就进展得最快，可以最深入地合理利用这些工具。理由是清楚的，科学象制造业一样——更换工具是一种浪费，只能留到需要的时候进行。危机的意义就在于它可以指示更换工具的时机已经到来。

VIII 对危机的反应

于是，让我们假定，危机是新理论出现所必需的前提条件，然后问科学家们对危机的存在怎样反应。首先要注意，当科学家们面临甚至很严重而长期的反常情况时所决不去做的事情，就能发现一部分回答，这是很重要的，也是显而易见的。虽然他们会开始失去信心，然后去考虑另一个可供选择的方案，但他们并没有抛弃把他们引进危机的规范。那就是说，他们并没有把反常情况看成是逆事例，不过在科学哲学的词汇里，这就是逆事例。这种概括在某种程度上只不过是一种以历史事实为依据的陈述，其基础就是象上面提出的和下面更广泛地提出的那些事例。

一个科学理论一旦达到了规范的地位，只有当一个更迭的候补者适合于取代它的位置时，才被宣布为站不住脚的。

此外，对科学家们因为面临反常现象或逆事例而抛弃规范抱怀疑态度还有第二条理由。在发挥这条理由时，我的论据本身将预示这篇论文的另一个主要论点。上述抱怀疑态度的理由纯粹是事实；那就是说，它们本身是一种流行的认识论的逆事例。因此，如果我的观点是正确的，它们最多只能有助于造成一种危机，或者更准确地说，有助于加强一种已经在很大程度上存在的危机。它们本身不能也不会证明那种哲学理论是错误的，它的辩护人会去做我们已经看到科学家们在面临反常情况时所做的事情。为了消除任何显而易见的冲突，他们会想出许多衔接方式和对他们的理论的特定限制。事实上，在文献中已经有许多恰当的限制。因此，如果这些认识论上的逆事例是要构成一种比较次要的刺激物，那就会因为他们的帮助而允许有一种新的不同的科学分析出现，在这个范围内，他们就不再是困难的来源。而且，如果有一种典型可以适用于这里，那么这些反常现象就不再被认为仅仅是事实了，我们以后将在科学革命中评述这种典型。在科学知识的一种新理论的范围内，他们似乎很象同义反复，对形势的陈述不能想象有另外的方式。

此外，对科学家们因为面临反常现象或逆事例而抛弃规范抱怀疑态度还有第二条理由。在发挥这条理由时，我的论据本身将预示这篇论文的另一个主要论点。上述抱怀疑态度的理由纯粹是事实；那就是说，它们本身是一种流行的认识论的逆事例。因此，如果我的观点是正确的，它们最多只能有助于造成一种危机，或者更准确地说，有助于加强一种已经在很大程度上存在的危机。它们本身不能也不会证明那种哲学理论是错误的，它的辩护人会去做我们已经看到科学家们在面临反常情况时所做的事情。为了消除任何显而易见的冲突，他们会想出许多衔接方式和对他们的理论的特定限制。事实上，在文献中已经有许多恰当的限制。因此，如果这些认识论上的逆事例是要构成一种比较次要的刺激物，那就会因为他们的帮助而允许有一种新的不同的科学分析出现，在这个范围内，他们就不再是困难的来源。而且，如果有一种典型可以适用于这里，那么这些反常现象就不再被认为仅仅是事实了，我们以后将在科学革命中评述这种典型。在科学知识的一种新理论的范围内，他们似乎很象同义反复，对形势的陈述不能想象有另外的方式。（第71屏）

虽然历史大概不会记录他们的名字，有些人因为他们不能容忍危机，无疑已经被迫抛弃科学。有创造性的科学家，象艺术家一样，必须能偶然在混乱的世界里生活，我在别处把这种必要性描述为科学研究中固有的“必要的压力”。②但是，我想，抛弃科学以支持另一种职业，是仅有的一种规范，靠逆事例本身就能导致抛弃这种规范。一旦发现了第一种并用来观察自然界的规范，就再也不会有那种缺乏任何规范的研究工作。抛弃一种规范而不同时以另一种去代替，就是抛弃科学本身。那种行动不仅在规范上，而且在人上都有反映。他不可避免地会被他的同伴着成是“责备他的工具的木匠。”

相反，同样的论点至少可以是等效的；没有逆事例就不会有研究工作。因为把常规科学同处在危机状态中的科学区别开来的是什么？当然不是前者没有面临逆事例。正相反，我们前面所说的构成常规科学的难题，只是因为没有规范才存在，规范为科学研究提供基础，并完备地解决它的全部问题。曾经有很少数似乎是这样做的学科（例如，几何光学），不久就完全不再发生研究问题，而成为工程的工具。除了那些唯一起作用的问题外，常规科学观为难题的每一个问题都可以从另一种观点一种逆事例，因而是一种危机的来源。爱因斯坦看成是逆事例的，在洛伦兹·菲茨杰拉德和其他人看来则是牛顿和麦克斯韦理论中的难题。而且，危机的存在本身并没有把一个难题转化为逆事例。并没有这样鲜明的分界线。而由于规范形式的激增，危机通过最终允许一种新规范的涌现而使正常的解题规则松弛。我认为，只有两种可能，或者是没有一种科学理论曾面临逆事例，或者是所有科学理论一直面临着逆事例。

这种情况怎样才能被看成不是那样呢？那问题必然导致对哲学的、历史的和批判的解释，而那些题目在这里是被排斥在外的。但是我们至少能指出两条理由，为什么科学被认为如此易于为这个一般原则提供一种说明，即真理和谬误唯一地和明确地由陈述和事实的对抗决定的。常规科学务必而且必须不断地力求使理论和事实更紧密地一致起来，那种活动很容易被看成是检验，或寻求证实或证明是错误的。它的目的是要解一个难题，因为它的存在就必须假定规范有效。只有这个科学家而不是这种理论不相信不足以得到一个解。在这里，甚至比上面更可以用那句谚语。“蹩 脚的木匠责备他的工具。”此外，科学教育把讨论一种理论同评论它的典型应用纠缠在一起，这种方式有助于加强一种主要是从其他来源证实了的理论。人们提出要这样做的最不重要的理由是，读科学教科书的人能容易地把这种应用理解为这个理论的证据，为什么应当相信它的理由。但是学科学的学生是因为教师和教科书的权威，而不是因为证据接受各种理论的。他们有什么选择余地呢了或者有什么能力呢？教科书中提出的应用并不是作为证据，而是因为学习它们是在流行的练习的基础上学习规范的一部分。如果应用是作为证据提出的，那么教科书的失败本身就使人想起另一个可供选择的解释，或者去讨论科学家们不能产生规范的各种问题，使他们的极端偏爱的作者相信各种解决办法。这样一种指控是一点道理也没有的。那么，怎样回到最初的问题呢？科学家们对意识到理论和自然界之间相适应方面的一种反常情况是否有反应呢？刚才所说的情况表明，即使不一致比理论的其他应用中经验到的大得多，也不需要引出很深刻的反应。始终有某些不一致。即使是最难对付的不一致，最后也会对正常的实践有反应。科学家们往往愿意等待，如果有许多问题在这领域的其他部分中有用时尤其如此。

因此，如果一种反常现象是会引起危机的，它通常必须不仅是一种反常现象。而在适应规范性质方面总会有各种困难；其中大多数或早或迟常常是靠不能预见的办法弄姿的。科学家停止考查他所注意到的每一种反常现象，就很少会做成有影响的工作。因而，我们必须问，是什么使一种反常现象看来值得一致努力去考查，对于这个问题，可能没有完全一致的回答。我们已经考查过的情况是很独特的，但决不是根据传统获得的。有时，一种反常现象会清楚地使这规范的明确而基本的判断发生问题，象在哥白尼革命中那样，一种反常现象并没有明显的基本重要性，只要它所禁止的应用在实践中特别重要，在这种情况下，对日历设计和占星术，就会引起危机。

为了这些理由或其他类似的理由，当一种反常现象达到看来是常规科学的另一个难题的地步时，就开始转化为危机和非常科学。于是这种反常现象本身就这样被同行们更为普遍地认识了。这领域的越来越多的著名人物对它越来越注意。如果它仍然继续反抗，虽然通常它并不反抗，许多人就会认为它的解决是他们学科的主要问题。对于他们，这领域看来不再和早先一样了。它的部分不同的外表仅仅是科学考查的新的固定点。改变的一个甚至更为重要的来源是许多部分解的发散性质，使这问题已取得一致的注意。对反对问题的早期攻击会十分紧密地引起规范规则。但是随着连续不断的反对，对它的越来越多的攻击会包括某些小的或不那么小的规范的连接方式，它们中间没有两个是完全相象的，每一个有一部分成功，但是没有一个足以被这个集体当作规范来接受。由于这种发散的连接方式激增（他们会越来越频繁地被描述为特定的调正），常规科学的规则变得越来越模糊了。虽然仍然有一个规范，但只有少数实践者证明完全同意它是什么。甚至以前已经解决了的问题的标准解也成了问题。

如此明确的认识上的崩溃是很少见的，但是危机的效应并不完全取决于对它的自觉的认识。我们能说这些效应是些什么呢？它们中只有两条看来是普遍的。一切危机都是从一种规范变模糊开始的，接着就使正常研究的规则松弛了。在这方商，危机时期的研究很象前规范时期的研究，但前者不同的地方比较小，而且是更清楚地规定了的。同时一切危机都随着规范的新的候补者出现。以及随后为接受它斗争而告终。

从一种处在危机中的规范过渡到一种新的规范，由此而能出现常规科学的一种新传统，远不是一个积累的过程，不是靠老规范的分析和推广而达到的。不如说它是这领域按新原理的一种重建，是一种改变这领域的某些最基本的理论推广，以及它的许多规范方法和应用的重建。在过渡时期，会有一大批问题，既能由老规范解决，也能由新规范解决，在这些问题之间决不会完全重迭。但是解决的方式也会有决定性的差别。当过渡完成时，同行会改变对这领域的观点、方法和目的。一个有洞察力的历史学家在考察由于规范改变而重定科学方向的经典情况时，最近把它描述为“拾起拐棍的另一头，”象以前一样处理同一堆数据的一种方法，但是，要给它们一个不同的框架，而使它们处在一个新的相互关系的体系中。①其他注意到科学进展的这个方面的人们强调了它在改变形象化方式方面的同一性：“纸上的这个符号最初看来象一只鸟，现在看来象一只羚羊，或者反过来也是这样”。②那种类似的事物可能是使人误解的。

前面的预期可以帮助我们认识危机是新理论涌现的一种适当的前奏，特别因为我们已经在讨论发明的出现中考察了同一过程的小型版本。正因为新理论的出现破除了科学实践的一种传统，并引进了一种在不同规则下和在不同论述领域中实施的新传统，很可能只有当第一种传统已经感到严重地走入迷途时才会发生。但是，那种议论仅仅是研究危机状态的前奏，而且，不幸它所导致的问题要求心理学家的能力甚至比要求历史学家的能力更多。非常研究象什么？反常现象是怎样成为定律似的东西的？当科学家们还只意识到某些东西已经不行了，在某个水平上根本错了，而他们的训练还没有使他们准备去讨论这个水平时，科学家们怎样继续前进呢了那些问题需要深远得多的研究，它应当不完全是历史的。随之发生的必然会是比以前所进行的更加有试探性和更加不完备。

一个新规范出现，至少在酝酿时，常常在危机前已经发展到某种程度，或者已经被明确地认识到了。

在这类情况下，人们只能说，规范的次要的瓦解和常规科学规则的最初的模糊，都足以促使某人用新方法去观察这领域。插在最初感到困难和认识到一个有用的候补者之间的必然是基本上无意识的。

这种非常研究，虽然并不一般地，而常常是伴随着另一种研究。我想，特别是在公认的危机时期，科学家们必须转向哲学分析，作为解开他们的领域中的谜的工具。科学家们并不一般地需要或希望成为哲学家。确实，常规科学通常同创造性的哲学保持一定距离，也许是有充分理由的。在正常的研究工作能用规范作为一个模型、规则和假设去处理的范围内，并不需要弄得很明确。在第V节中我们注意到，哲学分析所追索的一整套规则甚至用不着存在。但是，这不是说，寻求假设（甚至为不存在的一种传统）不可能是使思想上紧紧掌握的一种传统变弱并为一种新的传统打基础的一种有效方法。

随着这些非常程序单一地或集合地展开，另外一件事情也可能发生。由于把科学上的注意力集中在一个狭窄的困难地区上，和准备使科学上有才智的人去认识实验上的反常现象是什么，危机常常会产生出新的发明。

非常研究还必须有其他表示和效应，但是在这种地区，我们很少发现那种需要问的问题。然而，也许在这一点上再也不需要了。前面的评述应当足以表明，危机如何同时打破了旧框框，并为规范的根本转移提供了必须的日渐增长资料。有时新规范的形式在非常研究给予反常现象的结构中是有预兆的。

相反，新的规范，或者以后环节容许的充分暗示，有时是在午夜，在深深地处于危机中的一个人的思想里突然出现的。那最后阶段的性质是什么？一个人是怎样发明（或者发现他已经发明了）一种新方法的？它给予那时聚集起来的全部资料以秩序，这一切在这里仍然是不可思议的，也许永远是这样。

向新的规范过渡是科学革命，这是我们长期准备直接探讨的一个问题。然而，首先要注意一个最后的和显然难以捉摸的方面，在这方面，最后三章的材料已经准备了这条道路。直到第VI节，首先引进了反常现象这个概念，“革命”和“非常科学”这种术语可以看成等效的。更重要的是两个术语没有一个比“非正常的科学”有更多的含意，这种迂回性至少会使少数读者困扰。事实上不需要这样做。我们将要发现，类似的迂回性是科学理论的特征。然而，不论是否麻烦，迂回性不再是不受限制的了。这一节和前两节已经在常规科学活动中引出了崩溃的许多准则，这种准则根本不依赖于崩溃是不是继革命之后发生的。科学家们面临反常现象或危机时，对现有的规范采取不同的态度，而且他们的研究的性质也相应地改变了。产生竞争的连接方式，愿意尝试任何事情，表示明确的不满，求助于哲学和对基本原则开展争论，这一切都是从正常研究过渡到非常研究的征兆。常规科学的观念就依赖于它们的存在，而不是依赖于革命。

IX 科学革命的性质和必然性

什么是科学革命，它们在科学发展中的作用是什么？对这些问题的许多回答在前几节里已经预先处理了。前面的讨论已经特别提出，科学革命在这里被当作是那些非积累的发展事件，在其中一套较陈旧的规范全部或局部被一套新的不相容的规范所代替。可是，还有许多话要说，而且它的主要部分可以由进一步询问一个问题提出。为什么规范的变化应当称为革命？在政治发展和科学发展之间的巨大的和本质上的差别面前，什么对应能证明两者中发现革命的隐喻是正确的？

科学革命也是由于愈来愈感到，尽管也常常限于科学界的一个狭小的部分，现有的规范在探索自然界的一个方面已不起作用而开始的，对这个方面规范本身以前是起带头作用的。

这篇论文的剩余部分目的在于说明，规范变化的历史研究暴露了科学进展中的极为类似的特征。在竞争着的规范之间就象在竞争着的政治制度之间作出选择一样，原来只要在社会生活的不相容的方式之间作出选择。因为，这种选择的特征并不是而且也不能是仅仅由常规科学所特有的评价程序来决定，这些特征部分地依赖于一种特殊的规范，而那种规范是处在争论中的。当规范进入关于规范选择的争论时，它们的作用必然是循环的。每一个集团都用它自己的规范去为保卫那种规范辩护。

当然，循环的结果不会使论据错误或无效。不过以一种规范为前提的人在为这种规范辩护时，对那些采纳新自然观的人们会喜欢什么科学实践还是能提供一个清楚的说明的。那种说明可以是很有说服力的，常常也是令人不能不相信的。然而，不论它有多大力量，循环论据这种情况只是有说服力。它不能从逻辑上甚至从几率上迫使那些拒绝这种说明的人们进入这个集团。两派对一场关于规范的争论所具有的前程和价值是不够广泛的。在规范选择中就象在政治革命中一样，没有比有关团体的赞成更高的标准了。为了发现科学革命是怎样产生的，我们就不仅必须考察自然界的和逻辑的冲突，而且必须考察在相当专门的集团中生效的有说服力的辩论技巧，那种集团组成科学家的团体。

为了发现为什么规范选择这个问题决不能单靠逻辑和实验明确地解决，我们必须简短地考察一下把传统规范的支持者同他们的革命的继承者分开的各种分歧的性质。可能怀疑他们的存在的是什么？因而，必须首先考虑的是什么？那就是提供关于科学本性的主要资料的例子。同意抛弃规范已经是一种历史的事实，是否说明人类的轻信和混乱呢？为什么吸收一种新现象或者一种新的科学理论必须要求拒绝一种较陈旧的规范呢？是否有本质的理由呢？

首先要注意，如果有这样的理由，他们也不是从科学知识的逻辑结构中引伸出来的。原则上，一种新现象出现应当对过去的科学实践的任何部分都没有破坏性。由于同样的原因，一种新理论并不一定同它的先驱冲突。它唯一地应当讨论以前不知道的现象，或者，这种新理论只不过是比那些以前已知的更高水平的理论，一种把一整批较低水平的理论连在一起的理论，而没有从实质上改变任何一种理论。在新旧理论之间还能设想出其他可以和谐共有的关系。他们全部应当由历史过程来说明，科学已经通过这种历史过程发展起来了。只要他们是这样，科学的发展就会是真正的积累。各种新现象只不过揭示自然界的一个方面的秩序，在那里以前什么也没有看到。在科学的进展中，新知识将代替无知而不是代替另一种不相容的知识。

当然，科学（或者某些其他事业，也许效果较小）应当以那种完全积累的方式发展。许多人相信它是这样发展的，大多数人似乎仍然设想，积累至少是历史发展会发扬的一种理想，只要它不那么经常地被人类物质所歪曲。那种信念是有重要理由的。在第X节中我们将发现，科学是积累的这种观点同一种占优势的认识论多么紧密的纠缠在一起，那种认识论认为知识是由思维直接放在原始感觉资料上的一种结构。在第XI节中，我们将考察由有效的科学教育方法对同样的编史工作纲要提供的强有力的支持。不过，尽管那种理想的形象似乎很有理由，也有日益增长的理由怀疑它能不能是科学的一种形象。在前规范时期以后，吸收所有新理论和几乎所有新现象，事实上都要求破坏以前的规范，以及随后发生的科学思想的竞争着的各学派之间的冲突。由积累而获得没有预料到的新颖事物，对科学发展的规则来说已证明几乎是不存在的例外。认真对待历史事实的人，必然怀疑科学并不倾向于我们对它的积累形象所提示的理想。也许它是另外一种事业。

可是，如果反对的事实能把我们推进得那么远，那末再看一看我们已经涉及的理由，就会暗示，由积累获得新颖事物不仅事实上很少，而且原则上未必会有。正常研究是积累的，它把它的成就归功于科学家们有规则地选择问题的能力，那种问题能用接近于那些已经存在的概念和仪器的技术去解决。（那就是为什么对有用问题的过分关心能如此容易地抑制科学发展，而不顾它们同现有知识和技术的关系。）可是，力求解决由现存知识和技术规定的问题的人，不只是东张西望。他知道，他想得到什么，他设计地的工具，并适当地指导他的思想。没有预料到的新颖事物，新的发明，只有在他对自然界的预期和他的仪器果然是错误的范围内才能出现。最终的发明的重要性本身常常是同它所预兆的反常现象的范围和难对付成正比的。于是，在揭示反常现象的规范和后来使反常现象类似规律的规范之间必然有冲突。在第VI节中考察的通过规范的破坏而发明的例子并不使我们只面临历史上的偶然事件。在这些例子中发明必然是引起的，也没有其他有效的方法。这些反对意见的要点如下：相对论力学不能证明牛顿力学是错误的，因为牛顿力学仍然被大多数工程师极为成功地运用着并且被许多物理学家有选择地应用着。而且，运用这种旧理论的适当理由已经代替它的理论本身在其他应用中证明。爱因斯坦的理论能用来证明，来自牛顿方程的预言，同我们满足于少数限制性条件中应用的测量工具一样好。

但是，要用这种方法来拯救各种理论，它们的应用范围必然受到那些现象和观察的精确性的限制，手头的实验证据已经讨论了这个问题。②只要再前进一步（一旦迈出了第一步，就很难避免这一步），这样一种限制就会禁止科学要求“科学地”谈论任何不是已经观察到的现象。这种限制即使在它的现代形式中也禁止科学家在自己的研究中依靠一种理论，再当研究进入一个领域，或者追求某种程度的精确时，过去的实践和理论都没有为这种研究提供先例。这种禁令在逻辑上是不能排除的。但是，接受这些禁令的结果便会是研究的终结，通过这种研究，科学可以进一步发展。

不信奉某一种范围就不可能有常规科学。而且那种信奉必须延伸到没有先例的领域和精确程度。如果它不延伸，这规范就不能提供还没有解决的谜。而且，不只是常规科学依赖于信奉一种规范。如果现有的理论只是使科学家受现有的应用约束，那就不可能有意外事件、反常现象或危机。但是，这些只不过是指出通向非常科学之路的路标。如果对一种理论的合法应用范围照字义采纳实证主义者的限制，告诉科学界什么问题可以导致根本改变的机理必须停止起作用。当这种情况发生时，科学界不可避免地会回到某种很象它的前规范状态，在这种条件下，所有成员都讲究科学，但是在这种条件下，他们的总产品简直不象科学。是否真有人对重大科学进展的代价是赞成冒风险犯错误呢？

更重要的是，在实证主义者的论据中展现了逻辑上的空隙，这种空隙会立刻把我们重新引向革命变革的本质。牛顿力学真能从相对论力学推导出来吗？这样一种推导看来象什么？设想有一组陈述，E1，E2，„，En，他们体现相对论的定律。这些陈述包含各种变量和参数，表示空间位置、时间、静止质量等等。从这些陈述出发，同逻辑装置和数学一起，可以推导出一整套进一步的陈述，包括某些可以由观察检验的陈述在内。为了证明牛顿力学作为一种特殊情况是适当的，我们必须给从增添附加的陈述，如（v/e）2<<1，以限制参数和变量的范围。然后，这套扩大了的陈述被巧妙地加以处理，以产生一套新的陈述，N1，N2，„„，Nm，这些陈述在形式上同牛顿的运动定律，引力定律等等是相等的。显然牛顿力学已经从受到少数条件限制的爱因斯坦力学中推导出来了。

然而这种推导至少在这一点上是不合逻辑的。尽管见是相对论力学定律的特殊情况，他们并不是牛顿的定律。或者，除非那些定律在某种程度上重新解释，他们就不是，而在爱因斯坦的工作以后，这已经不可能了。爱因斯坦学说E1中的变量和参数，代表空间位置、时间、质量等等，在见中仍然出现；而且它们在那里仍然代表爱因斯坦的空间、时间和质量。但是这些爱因斯坦学说的概念的物理参照系同那些牛顿学说的有同样名称的概念决不是相等的。（牛顿学说的质量是守恒的；爱因斯坦学说的质量同能量是可以转化的。只有在相对速度较低时，两者才能以同样的方式去测量，而且即使那时他们也一定不能被没想为相同的。）除非我们改变从中的变量的定义，我们导出的陈述就不是牛顿学说的。如果我们真的改变它们，我们就不能严格地说，至少不是现在普遍公认的“导出”的意义上说导出了牛顿定律。当然，我们的论据已经说明了为什么牛顿定律好象在任何时候都是起作用的。它也证明了比如说一个行动中的汽车司机这样做是正确的，他仿佛生活在牛顿学说的宇宙里。同样类型的论据常常用来证明向测量员讲授地心说天文学是正确的。但是这论据仍然没有完成它想要做的事。那就是说，它还没有证明牛顿定律是爱因斯坦定律的一种极限情况。因为在向极限过渡时，不只是这定律的形式改变了。同时我们还必须改变基本的结构单元，这宇宙就是由这些基本结构单元组成的，那些定律是适用于这个宇宙的.改变确立了的和熟悉的概念的意义这种需要对爱因斯坦理论的革命影响来说是主要的。这最终的概念变化仍旧是以前确立的规范的决定性的破坏。我们甚至可以把它看成是科学中革命性的重新定方向的原型。正因为它并不包含引进补充的对象或概念，从牛顿力学过渡到爱因斯坦力学特别清楚地说明了科学革命是概念的变位，科学家就是通过这种概念来观察这世界的。

这些意见是以证明在另一种哲学观念中什么可以被认为是当然的。至少对于科学家来说，一个被抛弃的科学理论和它的后继者之间大多数明显的差别是真实的。尽管过时的理论始终能被看成是它的最新的后继者的一种特殊情况，它必须为此目的而被改造。同时这种改造只有在事后认识到有益时才能被接受，它是最新理论的明确的指南。而且，即使那种改造是在解释比较古老的理论时使用的一种合法工具，应用的结果全是一种受限制的理论，以致它只能重新说明已知的东西。因为它经济，那种重新说明总是有效的，但是它不足以成为研究的指南。

因此，现在让我们承认，前后相继的规范之间的差别是必要的和不可调和的。那末我们能不能更清楚地说明那些差别是什么吗？我们已经反复地说明了最明显的类型。相继的规范告诉我们有关这个宇宙的成员和那些成员的行为的各种不同的事情。那就是说，对于象亚原子粒子的存在，光的物质性和热或能量的守恒等这样一些问题，他们意见不同。这些是前后相继规范之间的实质性差别，而且他们不需要进一步的说明。但是，各种规范不止在实质上不同，因为它们不仅受自然界指导，而且也支持产生它们的科学。它们在任何时代都是被成熟的科学团体接受的各种方法、问题范围和解的标准的来源。结果是，接受一个新规范常常必须重新定义相应的科学。某些老问题可以移交给另一门科学或者被宣布为完全“不科学的”。其他以前不存在或者无足轻重的问题，有了新规范，可以成为重大科学成就的原型。而且随着问题的变化，把真正科学的解同仅仅是形而上学的思辨、文字游戏或者数学游戏区别开来的标准常常也在变化。从一次科学革命中出现的常规科学的传统，同以前已经过时的传统不仅是不相容的，而且事实上常常是不能相提并论的。

科学界对它的合法问题和标准的概念中这些波特的转变，对这篇论文的论点只有较小的意义，只要人们能假设，这种转变的出现，在方法论上总是从某种较低级的类型趋向某种较高级的类型。在那种情况下，它们的效果也会象是积累的。怪不得有些历史学家已经争辩说，科学史记录着人们关于科学本质的概念越来越成熟和精炼。②然而，要获得科学问题和标准积累发展那种情况，甚至比理论的积累发展那种情况更困难。

由于规范起作用的重点从认识方面转移到标准方面，前面几个例子就扩大了我们对规范形成科学生活的各种方法的理解。前面，我们已经大体上考证了规范作为科学理论的一种媒介物的作用。它告诉科学家自然界包括和不包括各种实体以及那些实体的行动方式以此来起那种作用。这些资料提供了一张图画，其详情细节是由成熟的科学研宪阐明的。而且由于随便地加以研究的自然界是太复杂了和太变化多端了，那图画对科学的继续发展来说就象观察和实验一样重要。规范通过它们包括的理论来证明研究活动是基本的。可是，规范在其他方面对科学来说也是基本的，这才是要害。特别是，我们的大多数最新的例子表明，规范不仅以一张图画，而且也用某些对画图很重要的方面提供给科学家。在学习一种规范时，科学家获得的理论、方法和标准是在一起的，通常是一种分解不开的混和物。因而，当规范改变时，决定各种问题和提出的各种解的合法性的准则方面通常是有重要变化的。

这种观察使我们回到了这一节由之开始的问题，即为什么在竞争着的各种规范之间作出选择时，经常会提出那些不能由常规科学的准则解决的问题，并为这个问题提供我们的第一个明确表示。两个科学学派对于问题是什么和解是什么有不同意见是不完备的有重要意义，他们在讨论各自的规范的优劣时，不可避免地会互相谈论。每一种规范都会表明它或多或少满足由它自己支配的准则，和缺少几个由它的反对者支配的那些准则，这经常导致部份循环论证的论据。逻辑联系的不完备性也还有其他理由，它们一贯地表示规范争论的性质。例如，由于没有一种规范曾解决它所定义的全部问题，同时由于没有两种规范会听任全部同样的问题不解决，规范争论总是包括这个问题；解决哪一个问题更有意义？象竞争的标准问题一样，价值问题只有用完全处在常规科学外面的准则才能回答，正是求助于外部准则最明显地使规范争论革命化。某些比标准和价值更基本的问题也成了问题。迄今我只证明了规范对于科学是基本的。现在我希望表示一种观念，即规范对于自然界也是基本的。（第97屏）

X 革命是世界观的改变

根据现代编史工作的要求审查过去的研究记录，科学史家也许会惊呼，当规范改变时，这个世界本身也同它们一起改变。科学家们在新规范的指导下采用新工具观察新领域，甚至更重要的是，科学家们在革命期间用熟悉的工具观察他们以前已经观察过的领域时看到了新的不同的东西。这有点象把这个专业团体突然运送到另一个行星上去了，在那里熟悉的对象是以不同的眼光来看待的，并且是由不熟悉的对象连结起来的。当然，那种情况并没有发生：没有地理上的移植，实验室外面日常事务通常也象以前一样在继续。尽管如此，规范改变确实使科学家们用不同的方式去看待他们的研究工作约定的世界。就他们只是依靠由他们看到和做到的那个世界而论，我们也许想要说，在一次革命以后，科学家们是对一个不同的世界在作出回答。

象这些转变，虽然通常比较逐渐，并且几乎总是不可逆的。却是科学训练的普通伴随物。看一张等高线地图，学生看到的是纸上的线条，制图学家看到的是一张地形图。

只有在许多次这样的视觉转换以后，学生才成为科学家世界的一个居民，见科学家之所见，行科学家之所行。可是，学生当时进入的世界并不是一劳永逸的，一方面由环境的本质，另一方面由科学的性质确定的。不如说，它是由环境和训练学生在追求的常规科学的传统决定的。因此，在革命的时代，当常规科学的传统改变时，科学家对他的环境的知觉必须再教育，在某些熟悉的处境中，他必须学习去看到一种新的形态。在他已经这样做以后，他的研究世界似乎各处都会同他以前栖息的世界不能相提并论。这是另一个理由，为什么由不同规范指导的学派总是有点矛盾。

在第六章中讨论过的不规则纸牌游戏问题经历了完全相同的转化。直到延长亮牌使人们认识到，宇宙包含不规则的牌为止，他们只看到以前的经验已经为他们准备好的牌型。然而，一旦经验已经提供了必要的附加范畴，他们就能在容许完全辨认的第一次足够长的检查中看出所有不规则的牌。还有其他各种实验说明，在实验中显示的物质的大小、颜色等等也随着对象以前的训练和经验在变化。②看看这些例子从中提出的丰富实验文献就使人们怀疑，有些东西象规范一样是知觉本身的前提。一个人所看到的不仅依赖于他在看什么，而且也依赖于他以前的视觉概念的经验已经教会他去看什么。

近年以来，几本涉及科学史的著作已经发现上面描述的几种实验的启发性很大。特别是N.R.汉生已经用格式塔论证来详尽阐述我在这里关心的某些科学信念的相同的结果。①其他同事已经反复地注意到，如果谁能假定科学家偶然经验到象上面描述的那些知觉转移，科学史就会写得更好和更有条有理。然而，尽管心理学实验是有启发性的，由于这种情况的本质，这些实验不可能有更大的意义了。这些实验确实表现了知觉的特征，这可能是科学发展的核心，但是，这些实验并没有证明，所有从事研究工作的科学家所运用的小心的和受控制的观察都分享那些特征。而且，正是这些实验的本质使那个问题不可能有任何直接的证明。如果历史的例子是要使这些心理学实验似乎很适当，我们首先必须注意我们可以和不可以期望历史提供的各种证据。作格式塔示范表演的对象知道，他的知觉已经转移，因为当他手里拿着同样的书或纸张时，他能使它反复地来回移动。他意识到在他的环境里什么也没有改变，他的注意力越加不是针对图象（鸭子或兔子），而是针对他正在看着的这张纸上的线条．最后，他甚至可以学会看出那些线条而不着任何一个图象，然后，他可以说（他早先不可能已经合理地说了的）他真的看出了这些线条，但是交替地把它们看成是一只鸭子和是一只兔子。由于同样的理由，不规则纸牌实验的主体知道（或者，更准确些，能被说服），他的知觉必然已经转移，因为一个外部权威，这个实验工作者使他确信，不管他看过什么，他总是在看一张黑桃五。在这些场合下，就象在所有类似的心理学实验里一样，论证的有效性依赖于它用这种方法是可以分析的。除非有一种外部标准，能说明一种视觉开关，而且不能引出关于交替知觉的可能性的结论。

可是，对于科学观察，情况恰好相反。科学家除了用他的眼睛和工具看到的以外，没有什么可以依靠的。如果有更高的依据，只要求助于它，就可以证明他的视觉已经转变，那么，这种依据本身就会成为他的资料的来源，他的视觉行为就会成为各种问题的来源（就象实验的主体对于心理学家那样）。如果科学家能象形态实验的主体那样来回转移，就会引起各种同类型的问题。

我立刻想问一下避免这种古怪的表达方式的可能性，但是，我们首先要问一个外加的例子，这个例子是从伽利略的著作的最著名的部分得来的。从远古以来许多人都已经看到一个重物体在一根绳子或链条上来回摆动直到它最终静止为止。对于亚里士多德学派的人来说，他相信，一个重物体是靠它自已的本性，从较高的位置运动到较低的位置上的一种自然静止状态。这个摆动的物体只不过降落有困难。它受到这根链条的约束，只有在一段曲折的运动和一段相当长的时间以后，才能在它的低点上达到静止。另一方面，伽利略观察这个摆动的物体时，却看到了一个摆，这个物体，几乎是连续不断地重复同样的运动，一次又一次以至于无穷。伽利略在看到这个重要事物的同时，也考察了摆的其他各种性质，围绕着它们建立了他的新力学的许多最著名的和有独到见解的部分。例如，伽利略从摆的性质为重量和降落速度的独立性，以及为斜面上向下运动的垂直高度和终点速度之间的关系，导出了他的唯一充分而又完备的论据。①所有这些自然现象，他都是以不同于他们以前已经看到的方式去看待的。

可是，我们真的需要把区分伽利略和亚里士多德，或者把区分拉瓦锡和普里斯特利的描述为洞察力的转变吗？当这些人在观察同类对象时真的看到不同的东西吗？有没有任何合理的观念使我们能说，他们是在不同的世界里从事他们的研究呢？这些问题不能再推迟了，因为显然有另一种普通得多的方法去描述上面略述过的所有历史上的例子。许多读者一定会想要说，有规范的改变仅仅是科学家对观察的解释，它本身是由环境和感觉装置一劳永逸地确定的。按照这种观点，普里斯特利和拉瓦锡两人都看到了氧，但是他们对他们的观察有不同的解释；亚里士多德和伽利略两人都看到了摆，但是他们对他们两人已经看到的东西的解释不同。

让我们立刻说明，当科学家们改变他们关于基本物质的见解时所发生的这种最普通的观点既不是完全不适当的，也不仅是一种错误。

这些引起危机的问题还没有为传统的认识论规范产生一个可行的代替方案，但是，这些问题确实开始使人想起那种规范所会有的某些特征。例如，我尖锐地意识到，说什么当亚里士多德和伽利略着摆动的石块时，前者看到了受约束的降落，而后者看到了一个摆所造成的困难。这一章开头几句话甚至以更基本的形式提出了同样的困难：虽然这个世界并没有随着规范的改变而改变，此后科学家却在一个不同的世界里工作。不过，我确信，我们至少必须学会弄懂类似这些陈述的意思。在一次科学革命期间所发生的事情是不可以完全归结为重新解释个别的和不变的资料的。首先，这种资料并不是明确不变的。一个摆并不是一块降落的石块，氧也不是排除了燃素的空气。因此，正如我们不久就会看到的，科学家们从形形色色的对象中收集的这种资料本身是不同的。更重要的是，不论是个人还是团体造成的从受约束的降落到摆，或者从排除了燃素的空气到氧的转化过程，并不是一个类似解释的过程。在没有确定的资料可供科学家作解释的情况下，怎么能这样做呢？倒不如说科学家是一个解释者，他接受一种新规范就象一个戴上了反向的透镜的人。象以前一样，面对同样的星座，并且知道他在这样做，可是，他发现有许多细节彻头彻尾地改变了。

这些话都不是想要指出科学家们并不对观察和资料作独特的解释。但是这些解释都以一个规范为先决条件。它们是常规科学的组成部分，正如我们已经看到的，这种事业的目的在于精炼、扩大和连接已经存在的规范。科学家在每一个例子中依靠一个已被接受的规范，知道一种资料是什么，应当用什么工具来重新得到它，是什么概念适合于解释它。规范已给定，对研究它的事业来说，对资料的解释就是核心。

但是，那种解释事业只能连接一个规范，而不是改正它，这是这一节在结尾前的包袱。各种规范根本不是常规科学所能改正的。相反，正如我们已经看到的，常规科学最终只能导致对反常现象的认识和危机。而且这些常规科学不是靠审议和解释，而是靠形态转换之类比较突然和没有结构的事件结束的。而且科学家们常常谈到“从眼睛里掉下来的障眼物”或“充满着”以前难解的难题的“闪电”，使它的组成部分以新的方式被看到，并第一次允许有它的解。在其他各种场合，这种适当的说明来自睡眠。①“解释”这个词的通常意义都不适用于这些直觉的闪光，新规范就是通过它们产生的。虽然这样的直觉依赖于由老规范得到的经验，反常的和合适的两种都有，它们却不是象一种解释那样，同经验的特殊项目合乎逻辑地或一件一件地联系在一起。相反，它们集中了大部分经验，并使它们转化为一堆颇为不同的经验，此后会同新规范而不是老规范一件一件地联系在一起。

当然，我们需要如此关心“直接经验”即感性特征，是不清楚的，一种规范是如此精彩，它们几乎总是根据检验才放弃它们的规律性。那些特征必须随着科学家们对各种规范所承担的义务而明显地改变，但是，当我们谈到原始资料或者粗糙的经验时，它们还远不是我们心目中已经有的东西，科学研究被认为是从这些经验出发的。也许直接经验应当象流体那样搁在一边，而且我们应当用讨论来代替科学家们在他的实验室里完成的操作和测量。也许这种分析应当从直接给予的东西进一步向前推进。例如，这种分析应当用某中性的观察语言来处理，也许一个人想要同视网膜的印象一致起来，作为引起科学家们所看到的东西的媒介。只有用这些方法中的某一种，我们才能希望恢复一个领域，在这个领域里，经验重新是一劳永逸地稳定的，在这个领域里，摆和降落的石头不是不同的感觉，而是观察一块摆动的石头所提供的明确的资料的不同解释。

但是，感性经验是固定的和中性的吗？理论只不过是对给定资料的人为解释吗？三个世纪以来经常指引西方哲学的认识论观点是一种直接而明确的，是的！在没有已经提出的可供选择的方案时，我发现它不可能完全消灭那种观点。然而，它不再有效地起作用了，而且现在在我看来，通过引进中性的观察语言使它这样做的企图是没有希望的。

一个科学家在实验室里进行的操作和测量并不是经验“给定的”，而是“艰难地收集到的”。它们并不是科学家看到的东西，至少在他的研究工作很好地进展和他的注意力集中以前不是。不如说，它们是更基本的感性内容的具体标志，而且它们本身就是为仔细研究正常研究工作选择的，只是因为它们答应有机会富有成效地精心制作一种已被接受的规范。它们在某种程度上是从直接经验引伸出来的，比直接经验清楚得多，而操作和测量则是规范决定的。科学并不处理一切可能的实验操作。在摆上完成的测量是不适用于受约束的降落的场合的。适用于解释氧的性质的作用同那些在研究去燃素空气的特征时所需要的作用也不相同。

至于纯粹的观察语言，也许有人会设计出来。但是，在笛卡儿以后三个世纪，我们对这样一种可能发生的事情的希望仍然完全依赖于一种感觉和思维的理论。现代心理学实验在迅速地增加各种理论几乎不能处理的现象。鸭子-兔子表明，视网膜印象相同的两个人能看到不同的事物；倒装透镜表明，视网膜印象不同的两个人能看到相同的事物。心理学对相同的效应提供了大量其他证据，由此而生的怀疑已经很快就被企图显示一种真正的观察语言的历史加强了。现在要达到那种目标的企图还没有接近于一种可以普遍应用的纯感觉的语言。那些最近出现的企图都具有一种特征，他们有力地加强这本书的几个主要论点。从一开始，他们就预先假定一种规范，或者取自一种流行的科学理论，或者取自日常谈话的某些部分，然后，他们试图从中消除一切不合逻辑的和非感知的术语。在少数谈话范围内，这种努力已经推进得很远，而且有了有趣的结果。毫无问题这种努力是值得追溯的。但是，它们的结果是一种语言，就象在科学中应用过的那些语言一样，包含着许多关于自然界的预期，违反这些预期的时刻就不起作用了。

在这些情况下，我们至少可以怀疑，当科学家们把氧和摆（也许原子和电子也是一样）当作他们的直接经验的基本组成部分来处理时，他们在原理上以及在实践上都是正确的。民族、文化以及行业等等都是规范包含的经验的结果，此外，行星和摆，电容器和矿石化合物以及其他类似的物体，都已经在科学界占有一席地位。同这些感觉的对象相比较，米尺的读数和视网膜的印象两者都是精心制作的构成物，只有当科学为了他的研究的特殊目的而安排这个或那个这样做时，经验已经直接进入这些构成物。（第112屏）

只要我们回想起科学家和工匠都不是一件一件地学会去看这个世界的，这一切就会更加合理。除非全部概念上的和操作上的范畴都是预先准备了的。例如，发现一种增补的超铀元素，或者看到一座新房屋，科学家和工匠两者都得从不断变动的经验中清理整个领域。儿童把“妈妈”这个字从全体人类转给所有女性，然后转移给他的母亲，恰恰不知道“妈妈”的含义是什么或者他的妈妈是谁。同时他认识到在男性和女性之间有某些差别以及所有女性中只有一个人会对他采取的方法。他的反应，期望和信念，确实，他的理解了的世界，也相应地改变了。根据同样的理由，哥白尼学派否定了太阳的传统名称“行星”，并没有认识到“行星”意味着什么，或者太阳是什么。相反，他们是在改变“行星”的意义，以便使它能继续对全部大体而不只是太阳作出有用的区别，他们是用不同于他们以前已经看到的方法去看这个世界的。对于早先我们提出的例子都可以提出同样的论点。看到氧而不是排除了燃素的空气，看到电容器而不是莱顿瓶，或者看到摆而不是受约束的降落，仅仅是科学家对大量有关化学、电学和力学的理解力的一种整体转移中的一个组成部分。同时规范决定着巨大的经验领域。

可是，只有在经验已经这样被确定以后，才能开始寻求一个操作定义或者一种纯粹的观察语言。科学家或哲学家在看到一个摆时，必须已经能认识到这个摆是什么，并问是什么尺寸或视网膜印象组成这个摆。如果他看到的是受约束的降落，甚至就不可能提出他的问题了。而如果他看到的是一个摆，但是他是用看一个意义或者一台摆动的天平同样的方法去看这个摆的，他的问题就不可能得到回答。至少它不会是同样的问题。因此，虽然他们始终是合理的而且有时是非常富有成效的，关于视网膜印象或者关于特定的实验室操作的结果的各种问题都以某种方式从感觉上和概念上把一个世界区分开来为先决条件。在某种意义上这样一些问题是常规科学的组成部分，因为他们取决于一种规范的存在，而且作为规范改变的一种结果，他们得到的是不同的回答。

为了结束这一章，今后让我们忽略视网膜印象，而重新把注意力局限于实验操作，它为科学家提供他所已经看到的尽管零碎却很具体的标志。这样一些实验操作随规范改变的方式我们已经反复地观察过了。在一次科学革命以后，许多陈旧的量度和操作成为不适当的而代之以其他。一个人并不把用于氧的全部同样的试验用于排除了燃素的气体。但是这种改变决不是全体的。因此，不论他会看到什么，在一次革命以后，科学家还是在看这个相同的世界。而且，虽然以前他曾以不同的方式用过他们，他的许多语言和他的大多数实验室仪器同以前仍然是同样的。结果，革命后的科学总是包括许多相同的操作，用同样的仪器完成，并用同样的术语描述，就象他的革命前的先驱一样。只要这些持久的操作完全改变了，这种改变必须在它们同规范的关系中或者在它们的具体结果中展现。现在我提出，用引进最后一个新例子的办法使这两种改变都会出现。我们在考察道尔顿和他的同时代人的工作时将发现，同一种操作，当它通过一个不同的规范同自然界相联系时，就能成为自然界的规律性的完全不同方面的标志。还有我们有时将看到老操作的新作用会产生不同的具体结果。

这就是为什么常规科学之谜是如此引起争论的问题，以及为什么没有一种规范所进行的量度，几乎根本不能导致任何结论。因此，化学家们不能凭证据简单地接受道尔顿的理论，因为许多证据仍然是否定的。相反，甚至在接受了这种理论以后，他们仍然必须在自然界中开辟道路，结果这个过程见乎花费了一个世纪。当他完成时，著名化合物的百分比组成是不同的。资料本身已经改变了。那就是最后的意义，我们想要说，在一次革命以后，科学家是在一个不同的世界里工作。

XI 革命是无形的

我们还必须问，科学革命怎样结束。可是在这样做以前，自然界似乎要求作最后的尝试以加强关于它们存在的信念。

我提出为什么革命已被证明几乎是看不见的，是有十分充分的理由的。科学家和医匠两者都从权威的来源获得了他们对创造性科学活动的许多印象，部分出于重要的功能方面的理由，故意隐蔽科学革命的存在和意义。只有当那个权威的本质已被认识和分析时，人们才能希望做出充分有效的历史事例。而且，这一点尽管要在我的最后一章里才能充分展开，现在所需要的分析将开始简要地说明科学工作的一个方面，并把它同其他创造性的事业，也许除神学以外，最清楚地区别开来。

至于权威的来源，我心目中主要有科学教科书以及模仿它们的普及读物和哲学著作。所有这三类书籍有一件事是共同的，直到最近，除了通过研究工作的实践以外，关于科学的情报还没有其他重要来源可以得到。他们致力于一批已经表达得很清楚有力的问题，资料和理论，大多数常常是一套特殊的规范，在他们写作时就把这套规范交给科学团体。教科书本身的目的是要传达现代科学语言的词汇和句法。普及读物企图用比较接近日常生活的语言来描述同样的应用。而科学的哲学，特别是在说英语的世界里，则分析科学知识的同样完备的主体的逻辑结构。尽管更充分的处理必然会涉及这三类之间的真正区别，但在这里我们最关心的却是它们的相似点。三者全都记录着过去的革命的稳定的结果，并因此表现当前的常现科学传统的基础。为了实现它们的作用，他们并不需要提供关于那些基础首先被这个行业承认然后被信奉的道路的可靠情报。至少，就教科书来说，甚至有很好的理由表明，为什么在这些问题上，他们应当故意使人误解。

我们在第二章中指出了，对教科书或者它们的相当读物的增长着的信赖，是任何科学领域中出现第一个规范的不变的伴随物。这本书的最后一章将证明，一门成熟的科学靠这样一些教科书处于支配地位会从其他领域有效地分化出它的发展形态。目前让我们简单地认为在其他领域中没有先例的范围内，外行和医生两者的科学知识都是以教科书和源自教科书的其他少数文献为基础的。可是，教科书是使常规科学永久存在的教育工具，每当常现科学的语言，问题结构或标准改变时，必须全部或部分重写。总之，它们在每一次科学革命以后必须重写，而且，一旦重写，它们就不可避免地不仅要掩饰革命的作用，而且要隐瞒产生它们的这一次革命的存在本身。除非他在他自己的一生中亲自经验过一次革命，教科书的读者，不论是科学家还是外行的历史感觉只能扩展到这个领域中最近的革命的结果。

因而，教科书开始时除去科学家对学科更为意识，然后开始为他们已经清除的东西提供代替物。科学教科书的特点是只含有一点儿历史，或者是在序言里，或者更常见的是在早期的伟大英雄的零散的参考书里。学生和专业人员从这样一些参考书中感到象一种长期存在的传统的参加者。然而，科学家们从教科书得到的传统中感到他们所参与的传统事实上从来没有存在过。科学教科书（以及许多比较陈旧的科学史）只涉及过去的科学家的部分工作，这些工作可以很容易地被看成是对说明和解决教科书的规范问题的贡献，理由既是明显的也是很起作用的。部分由于选择，部分由于歪曲，早期的科学家们盲目地声称是对同一组确定的问题发生作用，并符合于同一组准则，而且似乎已经使科学理论和方法中的最新革命成为科学的。毫不奇怪，在每一次科学革命以后，教科书和它们提出的历史传统必需重写。而且也用不到奇怪，随着教科书被重写，科学又一次被归结为似乎主要是积累起来的。

当然，科学家们并不是倾向于把他们的学科的过去理解为直线式地向它现存的占优势地位发展的唯一团体。回过头来写历史的诱惑既是普遍存在的，也是持续不断的。但是，科学家们更受重写历史这种诱惑的影响，部分是因为，科学研究的结果表明，并不明显地依赖于探究历史的来龙去脉，部分是因为，除了在危机和革命时期以外，科学家现在的立场似乎是如此地牢固。不论是科学的现在还是过去，历史细节愈多，或者对历史细节所负的责任越大，只能把人为的成分给予人类的癖性，错误和混乱。为什么要推崇科学的最好的和最持久的努力已经使科学有可能抛弃的东西呢？藐视历史事实在科学界的意识形态中是根深蒂固的，而且可能还在起作用。这同一个行业却给其他各种事实上的细节以最高的价值。怀德海写道：“对忘掉它的缔造者犹豫不决的科学已不再为人所知了。”这句话抓住了科学团体的非历史精神。然而，他并不是完全正确的，对科学来说，象其他事业一样，确实需要他们的英雄，而且确实铭记着他们的名字。幸而科学家们不再忘记这些英雄，而是已经能忘记或者修正了他们的工作。

结果是一种持久的倾向，使科学史看起来是直线式的或者积累起来的，这种倾向甚至影响到科学家们在回顾他们自己的研究工作。

前面的例子，每一个都在一次革命前后表现出重建历史的开端，这种历史一般都由革命后的科学教科书完成的。但是，在完成时都包含了比上述更多得多的对历史的曲解。那些曲解使革命看不见了，安排教种书中仍然可以看得见的材料暗含着一个过程，只要它存在，就会否定革命的作用。因为他们的目的在于使学生很快地了解现代科学团体认为它所知道的东西，教科书把现代常规科学的各种实验、概念、定律和理论尽可能处理成分离的和几乎是连续的。作为教育，这种描述技巧是无可指责的。但是，当它同一般科学著作的非历史的气氛以及同上面讨论的有时是故意的曲解相结合时。就不可抗拒地多半会产生一种强烈的印象：通过一系列个人的发现和发明，科学达到了它现在的状态，当集中在一起时，就构成现代技术知识的主体。教科书的描述包含着，从科学事业开始时起，科学家们就已经为今天的规范中包含的特殊目的奋斗了。科学家们在一个可以同给建筑物上加砖块相比较的过程中，一个一个地，给现代科学教科书中提供的知识主体上加上另一个事实、概念、定律或理论。

但是，这不是科学发展的道路。现代常规船的许多难题，直到最近的科学革命为止还不存在。它们很少能追溯到科学史的开端，他们现在就是在这个范围内发生的。前几代用他们自己的仪器和他们自己解决问题的准则研究他们自己的问题。也不只是那些问题已经改变了。倒不如说教科书中适合于自然界的规范的整个事实和理论的网络已经变了。例如，化李组成的及培不变仅仅是一个化学家们能用实验在任何一个世界里都能发现的经验事实吗？化学家们就是在这个世界范围内做实验的。或者倒不如说它是事实和理论联系起来的新结构中的一种不容置疑的因素。道尔顿适应过整个早期化学经验，在这个过程中改变着那种经验。或者由于同样的理由，不变的力所产生的不变的加速度仅仅是力学的学生们总归找得到的事实吗？或者倒不如说这是要回答最初仅仅在牛顿力学的范围以内引起的一个问题，那种理论能根据提出这个问题以前有效的知识主体来回答。

这些问题在这里是问教科书描述的一件一件地发现的事实表现为什么。但是，很明显他们也含有教科书所提出的是理论的意思。当然，那些理论确实“适合于这些事实”，但是由于把以前可以接受的资料转化为对在先的规范根本不存在的事实。而这就意味着那些理论也不是一件一件地发展成为适应于始终在那儿的事实的。不如说，他们从革命地重新阐述以前的科学传统开始同他们适应的事实一起出现，在这种传统范围以内，科学家们和自然界之间的以知识为媒介的关系并不是完全相同的。

最后一个例子可以澄清教科书描述对我们的科学发展的印象的冲击。每一本初等化学教科书都必须讨论化学元素概念。当引进这个概念时，几乎总是认为它的起源于十七世纪的化学家罗柏特·波义耳，和他的《怀疑的化学家》，注意的读者会发现“元素”的定义十分接近于今天所用的定义。提到波义耳的贡献，帮助初学者认识到，化学并不是从横胺药物开始的；另外，它告诉初学者，科学家的传统任务之一就是要发明这种概念。作为教育宝库的一部分，它使一个人成为一个科学家，这种归因是很成功的。然而，它又一次表明，历史上错误的方式，给学生和外行两者对科学事业的本质以错误的印象。

按照波义耳，他是完全正确的，他对一个元素的“定义”不过是传统的化学概念的抽象；波义耳提出这个定义只是为了证明，根本不存在化学元素这样的东西，作为历史，教科书对波义耳的贡献的说法是完全错误的。①当然，那种错误虽然同其他任何对资料的歪曲一样是无足轻重的。可是，当这种错误首先混合起来，然后进入教科书的技术结构，并促成了对科学的印象，就不是无足轻重的了。象“时间”、天能量”、“力”或者“粒子”、元素的概念等都是教科书的组成成分，往往根本不是“发明”或“发现”的。尤其是波义耳的定义，至少能追溯到亚里士多德，往前通过拉瓦锡，进入现代教科书。然而，那不是说，科学自古以来已经具有现代的元素概念。象波义耳那种词句上的定义，就它们本身考虑时，科学內容很少。它们并不是对意义（如是有这样的意义）完全合乎逻辑的详细说明，而更近似教育上的辅助物。科学概念在一本教科书或者其他有系统的描述范围内，只有当它们所指的同其他科学概念，同操作程序以及同规范应用相联系时，才获得充分的意义。所以说象元素那样的概念不依赖于上下文几乎是不能被发现的。它们很少需要发现，因为它们已经在手边了。波义耳和拉瓦锡两人都使“元素”的化学意义有了重要改变。但是，他们都没有提出这个观念，甚至没有改变作为它的定义的词句上的公式。正如我们已经看到的，爱因斯坦为了在他的工作范围以内给予“空间”和“时间”以新的意义，也不一定要发明，或者明确地重新给它们下定义。

那么波义耳在他的那部分工作中包括这个著名的“定义”在内，其历史作用是什么呢？他是一次科学革命的领袖，通过改变“元素”同化学操作和化学理论的关系，把这种观念改变成为完全不同于它以前的一种工具，同时在这过程中改造了化学和化学家的世界。其他革命，包括以拉瓦锡为中心的那一次革命，需要给予这概念以现代的形式和作用。但是，波义耳对这个过程的每一阶段以及当现有知识被包括在教科书中时这个过程所发生的事情都提供了典型的例子。教育的形式比科学的其他任何一个方面更多地决定着我们对科学本质的形象以及发明和发现在科学发展中的作用。（第124屏）

XII 革命的解决

我们刚才已经讨论过的这种教科书是在科学革命以后产生的。它们是常规科学的新传统的基础。我们在提出它们的结构问题时，清楚地遗漏了一个步骤。一种新的候补规范代替它的先驱者这种过程是什么？是不是首先在一个人或者少数几个人心目中出现的对自然界的任何新解释，一种发现或者一种理论。他们首先学会以不同的方式看待科学和这个世界，而且由于两种情况促进了他们造成这种转化的能力，那可不是科学家中大多数成员所共有的。他们的注意力一定是强有力地集中在引起危机的问题上；此外，他们通常是如此年青的人物，或者对这种经受危机的领域是如此没有经验，实践已经使他们比他们的大多数同时代人更少受由老规范决定的世界观和各种规则的约束。要使全部同行或者有关的专业小组转变他们看待科学和世界的方式，他们能怎样做？他们必须做什么？什么是使这个团体放弃正常研究的一种传统，支持另一种传统的原因？

要看到那些问题的迫切性，就请记住，他们是历史学家为哲学家对确立了的科学理论进行检验，证实和证明为错误等调查所能提供的唯一的重新构成的东西。在他从事常规科学的范围内，研究工作者是解难题的，不是检验规范的。虽然他可以在寻找特定的难题的解时，试验许多可供选择的途径，拒绝那些不能产生理想结果的途径，当他这样做时，他并不检验这种规范。他倒反象下棋的，在他面前有从物质上和精神上规定的问题和这个棋盘，在求解中检验各种各样可供选择的一着棋。这些试验的企图，不论是下棋的，还是科学家，只是试验他们自己，而不是试验比赛规则。只有这种规范本身被认为是不成问题的，他们才有可能。因此，检验规范只有在解一个值得注意的难题总是失败已经引起危机以后才产生。而且即使那时也只有在这种危机的感觉已经引起了一种可以代替的候补规范时它才产生。在科学中，检验的形势决不在于把个别规范同自然界作比较，就象解难题所做的那样。相反检验是作为两种对抗的规范为忠于这个科学团体而竞争的一部分产生的。

可是，概率证明的理论在它们的最普通的形式中全都求助于第十章中讨论过的一种或另一种纯粹的或中性的观察语言。一种概率理论要求我们把特定的科学理论同所有其他可以想象为适应于同样收集到的观察资料相比较。另一种概率理论要求特定的科学理论被想象为需要通过一切可以想到的试验这种解释。①显然，为了估计特定的可能性，相对的或绝对的，这样一些解释是必要的，而且很难看出这样一种解释怎样才有可能达到。正如我已经强调过的，如果不可能有科学上或经验上中性的语言体系或概念体系，那么，提出交替的试验和理论的解释就必须从一种或另一种以规范为基础的传统着手。因而，限制它将不易接近一切可能的经验或一切可能的理论。结果，概率理论掩盖了这种证明情况，就象他们说明这种证明情况一样。虽然，那种情况，正如他们坚持的，并不依赖于把各种理论和广泛流传的证据作比较，在争论中的各种理论和观察始终同已经存在的理论和观察密切有关。证明就象自然选择；它在一种特定的历史情况下在实际上可供选择的对象中间选出最可行的。如果还有其他可供选择的对象是有效的，或者还有另一种资料，这种选择是不是已经作出了最好的选择并不是一个可以有效地提出的问题。在对这个问题寻求回答时没有可用的工具。

正如前面已经反复地强调了的，没有一种理论曾解决它在特定时期面临的一切难题；已经得到的解也不常是完备的。相反，正是现有资料和理论的这种不完备和不完善，在任何时候都适合于解释许多表示常规科学特点的难题。每一次不适应都是抛弃理论的理由，所有理论总是应当被抛弃。另一方面，如果只有严重不适应才证明理论应当被抛弃，那么鲍勃主义者就需要某些“不可能性”或者“证明为错误的程度”的标准。他们在提出一个标准时，几乎肯定会遇到同样的困难，这些困难时常索绕着各种概率证明理论的拥护者。

认识到关于科学探索的根本逻辑的两种盛行的和对立的观点已经试图把两种基本上分开的过程压缩成为一个过程，就能避免前述许多困难。鲍勃的反常经验对科学是重要的，因为它为现存的一种规范引起竞争者。但是，证明为错误，即使确实产生了，却并没有发生或者只不过是因为出现了反常现象或错误例子。这是以后分开的过程，同样可以称为证明，因为它是新规范对旧规范的胜利。而且，在那种证明和证明为错误的共同过程中，概率论者对各种理论的比较起着核心的作用。我认为，这样一种分两阶段的阐述具有很逼真的优点，也可以使我们开始详细地阐明在证明过程中事实和理论之间的一致（或者不一致）的作用。至少，对于历史学家来说，证明确立了的事实同理论相一致的意义不大。所有历史上有意义的理论都同事实一致，只不过或多或少而已。一种理论是否适合于这事实，或行适合得多么好，对于这个问题并没有确切的回答。但是，这些问题很象是把各种理论集体地或者成对地提出时所能问的问题。问两种事实上在竞争着的理论中哪一种适应这事实更好是有重要意义的。例如，尽管同已有观察恰好一致，既不是普里斯特利的理论，也不是拉瓦锡的理论，少数同时代人犹豫了十年才作出结论说，拉瓦锡的理论是两种理论中适应得更好的一种。

可是，这种阐述使得在各种规范之间作出选择这个任务显得更加容易也更加随便了。如果只有一套科学问题，在一个世界范围内对这些问题做工作，而已只有一套解这些问题的标准，规范竞争就可以或多或少地按常规用数每一种规范解决了的问题的数目之类的过程来解决。但是，事实上，这些条件从来没有完全具备。竞争着的规范的支持者至少总是有点矛盾。为了证明自己有理由，双方都不会同意别人需要的一切非经验的假设。象普罗斯特利偖索里将关于化学化合物组成的争论，部分是由于他们决心要讨论。虽然每一方都希望别人转变他了解科学及其问题的方法，但双方都不会想要检验他的问题。各种规范之间的竞争不是那种可以用实验解决的战斗。

我们已经了解到为什么竞争着的规范的支持者要使彼此的观点完全联系起来的总是失败的一些理由。这些理由集中起来已描述为革命前后常规科学的传统是不能比较的，在这里我们只需要扼要地加以重述。首先，竞争着的规范的支持者对于任何候补规范必须解决的问题清单往往会不一致。他们关于科学的标准和定义是不同的。运动理论是否必须说明物质粒子之间的引力的原因，或者它可以只注意到这种力的存在呢？牛顿力学被普遍抛弃是因为不象亚里士多德和笛卡儿的理论，它暗示了后者对这问题的回答。当牛顿的理论已被接受时，一个问题因此就从科学中排除了。可是，那个问题是广义相对论可以骄傲地声称已经解决了的一个问题。

可是，还包含了比标准不可比较更多的东西。因为，新规范是从旧规范产生的，他们通常混合着传统规范以前用过的许多概念上和操作上的语汇和注解。但是，他们很少以完全是以传统的方式用这些借来的因素。在新规范的范围以内，老的术语、概念和实验同其他东西开始了新的关系。虽然术语并不完全正确，不可避免的结果是我们必须称之为两个竞争着的学派之间的误解。外行嘲笑爱因斯坦的广义相对论，因为空间不可能是“弯曲的”，它不是那种东西，这不只是不适当或错误。数学家们、物理学家们和哲学家们试图提出爱因斯坦理论的欧几里德说法也不适当也是错误的。①以前所说的空间必须是平直的，均匀的，各向同性的，而且不受物质存在的影响。如果不曾这样，牛顿的物理学就不会起过作用。要完成向爱因斯坦的宇宙过渡，整个概念网必须转变并重新落实到整个自然界。概念网的要素是空间、时间、物质和力等等。只有一起经历或者不能经历那种转变的人们，才有可能发现，他们恰好在什么问题上是一致的或者不一致的。越过分界线的交通不可避免地是局部的。

这些例子指出了竞争着的规范不可比较的第三个最基本的方面。在某种意义上说，我不能进一步阐述了，竞争着的规范的支持者通常是在不同的世界里从事他们的事业的。一方面有慢慢地降落的受约束的物体，其他方面一次又一次重复地运动的摆。在一方面看来，溶液是化合物，在其他方面看来，是混合物。一方是嵌在平直空间模型里的东西，他方是嵌在弯曲空间模型里的东西。两组科学家在不同的世界里实践着，当他们从相同的问题出发按相同的方向看时看到的是不同的东西。而且，那不是说他们能看到他们喜欢的任何东西。两者都在看这个世界，而且他们所看的东西并没有改变。但是，在某些领域里，他们看到了不同的东西，而且他们是在不同的相互关系中去看这些东西的。那就是为什么一条定律对一组科学家甚至不能说明，而对另一组科学家有时好象直观那样显而易见。同样，这就是为什么在他们能希望充分地传播以前，这一组成其他组科学家必须经验到我们已经称之为规范转移的惯例。正因为它是一种不可比较的东西之间的转化，竞争着的规范之间的转化，由于逻辑的和中性的经验逼迫，不可能一次完成一个步骤。象形态转变那样，它必须立刻产生（尽管不必要在一个瞬间）或者根本不产生。

那么，科学家们怎样导致完成这种变换呢？部分回答是，他们常常不能完成这种变换。哥白尼主义在哥白尼死后几乎一个世纪只作出了少数转换。牛顿的工作在《原理》出版以后的半个世纪里，特别是在大陆上，并没有被普遍接受。①普里斯特利从来没有接受过氧的理论，开尔文勋爵也没有接受电磁理论，等等。科学家本身往往已经注意到转变的困难。达尔文在他的《物种起源》的末尾在特别富有洞察力的一段中写道：“虽然我完全相信在这一卷中提出的观点的真理性„„，我决没有期望使有经验的博物学家们信服，他们的心目中备有许多事实，多年以来，这一切都是从直接与我对立的观点去观察的。„„但是，我满怀信心地展望着未来，对于年青的正在上升的博学家们来说，他们将有可能毫无偏见地看到这个问题的两个方面。”②而马克思·普朗克在他的《科学自传》中检查他自己的生涯时，悲伤地表示：“一种新的科学真理并不是靠使他的反对者信服，并且使他们同情而胜利的，不如说是因为他的反对者终于死了，而在成长的新的一代是熟悉它的。”（第130屏）

这些事实和其他类似的事实是众所周知的，不需要进一步强调了。但是，他们确实需要重新评价。在过去，他们曾经经常指出，科学家也是人，即使面临严格的考验，也不能总是承认他们的错误。我宁愿争辩说，在这些问题上意见不一致的既不是证明，也不是错误。从忠于一种规范转到忠于另一种规范是一种不能强迫的转变经历。特别是来自那些人的终生抗拒，并不违背科学的标准，而是科学研究本身的本质的一种标志。他们的多产经历已经使他们信守常现科学的一种比较古老的传统。抗拒的根源在于确信老规范最终将解决它的～切问题，自然界可以挤进这规范提供的盒子。在革命时期，那种信念不可避免地显得很顽固，很愚蠢，正如它有时确实变成的那样。但是，它也是更重要的东西。同样的信念使常规科学或者解难题的科学成为可能。而且科学家们的专业团体只有通过常规科学，首先成功地利用老规范的可能的范围和正确性，然后把困难孤立起来，通过研究这种困难，就可以出现一种新规范。

可是，说那种抗拒是不可避免的和合法的，规范改变不可能由证明来判断的，并不是说没有适当的论据，或者不能劝科学家们改变他们的思想。尽管有时需要一代人来引起这种改变，科学团体还是再三转向新规范。而且，这些转变并不轻视科学家们是人这个事实，而正因为他们是人才产生的。虽然有些科学家，特别是那些比较老的和有经验的科学家会含糊地拒绝，他们中间大多数可以通过这种或那种道路达到。每次只有几个会转变，直到最后一个坚持不让步的人死了，整个行业就会重新在一个单一的但现在已是一个不同的规范下做实验了。因此，我们必须问转变是怎样引起的和怎样被拒绝的。

对这个问题，我们可以期望怎样一种回答呢？正因为问的是说服的技巧，或者是在不可能有证明的情况下的论据和反论据，我们的回答是一个新问题，要求一种以前没有做过的研究。我们必须安排一个很局部的和印象主义的调查。此外，我们已经说过的和那种调查的结果相结合表明，当问的是说服而不是证明时，科学论据的本质问题就没有单一的或始终如一的回答。个别科学家由于各种理由而信奉一种新规范，而通常只是由于几种理由，有些理由完全是在显而易见的科学领域以外的，例如，太阳崇拜帮助刻卜勒成为一个哥白尼主义者。①其他人必须取决于自传和人物的特性。甚至发明家的国籍或者以前的荣誉以及他的导师有时也能起重要作用。②因此，最后我们必须学会以不同的方式来问这个问题。于是，我们关心的不是事实上使这个或那个个人转变的论据，而不如说是使这种团体转变的论据，它们或早或迟总会重新形成一个单一的集体。可是，我们把这个问题推迟到最后一章。同时考查某些在改变规范的斗争中已被证明特别有效的论据。由于新规范的支持者提出的唯一最流行的要求，也许是他们能解决使老规范导致危机的各种问题。当这种要求能合法地提出时，往往可能是最有效的一个。在提出这种规范的领域中已经知道有困难。人们已经反复地探讨过那种困难，并且企图排除它，而一再被证明是徒劳的。那些能特别鲜明地区别两种规范的“决定性实验”，甚至在新规范发现以前就已经被认识和证明了。因此，哥白尼声称，他已经解决了日历年的长度这个长期令人烦恼的问题。牛顿声称他已经使大地的力学和天上的力学一致起来了，拉瓦锡声称，他已经解决了气体识别和重量比例的问题，而爱因斯坦则声称，他已经使电动力学和一种修正了的运动科学一致起来了。

如果新规范在表现量的精确性方面比它的老的竞争者好得多，这种要求就特别有希望成功，刻卜勒的鲁道尔芬表比所有根据托勒密理论计算出来的那些表在定量上的优越性是天文学家们转向哥白尼主义的主要因素。牛顿在预言定量的天文观测上的成功，也许是他的理论战胜更合理但一律是定性的竞争者的一个最重要的理由。

可是，已经解决了引起危机的问题这种要求本身很少是充分的。它也不能始终合法地提出。事实上，哥白尼的理论并不比托勒密的理论更准确，而且也没有直接导致日历上的任何改进。还有光的波动理论，在它首先被宣布以后有好几年，在分辨偏振效应方面，甚至不如它的对手光的粒子理论那样成功，而这就是光学危机的主要原因。有时标志非常研究特点的不严谨的实验会产生规范的候补者，最初对已经引起危机的问题根本没有帮助。当这种情况发生时，证据必须从这个领域的其他部分提出，它往往是随随便便的。只要这种新规范允许预言老规范流行时完全没有意料到的现象，就能在那些领城里提出特别有说服力的论据。

迄今讨论过的关于一种新规范的一切论据，是以竞争者有较好的解决问题的能力为基础的。对于科学家来说，那些论据通常是最有意义和最有说服力的。前面的例子对于它们的巨大号召力的根源应当没有怀疑。但是，我仍将有理由短暂地回到那些论据，这些论据不论是个别地还是集体地都不是使人非相信不可的。幸而，也还有另一种考虑，能导致科学家们拒绝一种老规范和支持一种新规范。这些论据很少弄得非常明确，要求个人有适当的或者美的感觉，新理论被说成比旧理论‘更美”，“更适当”，或者“更简单”。很可能这样一些论据在科学中不如在数学中有效。大多数新规范的早期说法是不成熟的。随着时间的推移，才能提出充分的美的要求，大多数团体已经用其他方法被说服了。然而，美的考虑的重要性有时可以是决定性的。虽然，美的考虑往往只能把少数科学家吸引到一种新理论方面来，它的最后胜利也许就依赖于那些科学家。如果他们没有因为和个人的理由很快接受它，规范的新的候补者也许决不会得到充分发展，以吸引整个科学团体的忠诚。

为了看到这些比较主观的和美的考虑的重要性，请记住规范争论的是什么？当规范的候补者首先提出来的时候，它很少解决得了它所面临的几个问题，那些解大多数是不完备的。直到刻卜勒、哥白尼的理论几乎没有改进由托勒密做出的行星位置的预言。当拉瓦锡把氧看成“完全是空气本身”的时候，他的新理论完全不能应用于新气体激增所提出的各种问题，普里斯特利在他的反攻中以巨大的成功提出了这一点。象弗雷内尔的日点那样的情况是很少的。通常，只有在新规范已经提出，接受和利用以后很久才提出显然是决定性的论据——佛科摆以解释地球的自转或者斐索实验以证明光在空气中比在水中运动得更快。产生这些论据是常规科学的一部分，而且它们的作用不是在规范争论中而是在革命以后的教科书中。

在那些教科书写成以前，当争论在继续时，情况是很不相同的。通常新规范的反对者能合法地要求，甚至在有危机的领域里，比它的传统的对手更优越一点。显然，它处理某些问题比较好，已经揭示了某些新的规律性。但是老规范大概能象它以前应付其他挑战一样去应付这些挑战。

但是，规范争论并不真正是关于相对的解决问题的能力的，虽然他们通常用那些术语来表达是有充分理由的。问题是哪一种规范在将来应当指导对各种问题的研究，其中有许多问题竞争者都还不能声称完全解决了。需要在交替的检验科学方面之间作出抉择，而且在这种情况下，抉择必须以未来的希望为基础，而更少以过去的成就为基础。信奉新规范的人在早期阶段往往必须不管由解决问题提出的证据而这样做。那就是说，他必须相信新规范在它所面临的许多大问题上会成功，只知道老规范在几个问题上已经失败了。只能根据信念作出那种决定。

这就是为什么危机以前果然是如此重要的理由之一，科学家们并没有经历危机以前，很少会否认解决问题的过硬的证据，而去信奉很容易证明，并被广泛地认为是一种捉摸不定的东西。但是单有危机还是不够的。也必须有基础，虽然为了相信选中的特殊候补者它所需要的既不是合理的，也不是最终正确的。有些东西至少必须使一些科学家感到新建议是在正确的轨道上，有时只有个人的说不出的美学上的考虑不能做到那样。当大多数可以说得出的技术上的论据指向其他方向时，人们有时就会由于它们而改变信念。当最初提出时，哥白尼的天文学理论和德布洛意的物质理论两者都没有其他许多有吸引力的主要理由。爱因斯坦的广义相对论甚至今天主要是由于美学上的理由吸引着人们，在数学范围以外只有少数人能感受到的一种吸引力。

这并不是暗示，新规范的最终胜利是由于某种神秘的美学。相反，很少有人单为这些理由而抛弃一种传统。那些人往往被证明是误入歧途了。但是，只要一种规范曾经取得胜利，它就必须得到一些最初的支持者，这些人会把它推进到能产生和增加精确而实际的论据的地步。即使那些论据，当它们出现时，也不是各自具有决定意义的。因为科学家们是有理性的人，这样那样的理由最终会说服他们中间的许多人。但是没有一个理由能够或应当说服他们全体。与其说一个集体的转变，不如说发生的是专业人员的忠诚分布状态中有日益增长的转变。

规范的新的候补者一开始可以有少数支持者，有时这种支持者的动机也许是可以怀疑的。可是，只要他们是有能力的，他们就会改进它，探索它的可能性，并证明它将属于由它引导的团体。照这样继续下去，只要这种规范是一种注定要获胜的，对它有利的有说服力的论据的数量和力量就会增加。于是更多的科学家们就会转变，对新规范的探索就会继续。以这种规范为基础的实验、仪器、论文和书籍的数量就会逐渐增加。还有更多的人们相信这种新观点不会有成果，就会采取新的方式去检验常规科学，直到最后只有几个比较老的坚持者留下来。即使是他们，我们也不能说，是错误的。虽然历史学家们总能发现几个人，例如，普里斯特利，象他们所做的那样长期抗拒是不合理的，也不愿发现在某一点上抗拒是不合乎逻辑的和不科学的。他最多也许希望说，在他的整个专业已经转变以后继续抗拒的人，就根据这一事实已经不再是一个科学家了。

XIII 由于革命而进步

同较大的社会绝缘的结果是大大强化了专业科学团体的另一个特征，即它在教育上传授的性质。

把这种形势同现代自然科学中的形势相对照。在这些领域里，学生主要依靠教科书，直到他第三或第四年做毕业论文时，他才开始他自己的研究工作。许多科学课程甚至并不要求毕业生去读不是专门为学生写的著作。少数课程确实在研究论文和专题著作中指定了补充读物，这样指定的作业局限于最先进的课程和通用的教科书不再采用的材料。直到科学家教育的最后阶段，教科书才有可能系统地由创造性的科学文献来代替。相信他们的规范，才使这种教育方法成为可能，少数科学家会希望要改变它。

我并不想要为这种类型的教育偶然带来的过多的时间辩护，但是，人们不得不注意到，一般说它是很有效的。当然，这是一种狭隘而且僵化的教育，也许除正教神学以外，可能比其他任何教育都更狭隘而僵化。但是，在教科书明确表示的传统范围内，科学家对常规科学工作和解难题几乎是完全训练有素的。而且，他对另一种任务通过常规科学产生重大危机，也有充分准备。当危机出现时，科学家当然不是同样有充分准备的。虽然在不那么僵化的教育实践中也有可能反映出延长了的危机，科学的训练却没有事先计划好要产生这种人，他很容易发现一条新的途径。但是，只要有人同规范的新的候补者一起出现——通常是一位年青人或者对这个领域来说是一位新手——只会给个人带来由于僵化而造成的损失。在特定的一代人中产生这种改变，个人的僵化同一个情况需要时能从一种规范转移到另一种规范的团体是不相容的。当极端僵化给这个团体提供了一个敏感的指示器，表明什么事出了毛病时，就特别不相容了。

因此，在正常情况下，一个科学团体是解它的规范规定的问题或难题的一个很有效的工具。而解那些问题的结果，不可避免地必须是进步的。这里没有问题。可是，只要集中注意力于科学中的进步问题的第二个主要部分，就可以看到那些问题。因此，让我们转向这个部分，并了解通过非常科学所取得的进步。为什么进步也会是科学革命的显而易见很普遍的伴随物呢？再问一问一次革命的结果能是什么，还可以学到许多东西。革命是以两个对立的阵营之一的完全胜利而告终的。这种团体可曾说过，它的胜利的结果不那么进步吗？那倒不如说就象承认他们已经错了，而他们的反对者是对的。对于他们来说，至少，革命的结果必须是进步的，而且他们处于一种优越的地位，可以确实科学团体的未来成员将以同样的方式看待过去的历史。第十一章详细地描述了完成这件事的技巧，而且我们刚才已经回到了与专业科学生涯密切有关的一个方面。当一个科学团体否认过去的一种规范时，他同时抛弃大多数书籍和论文，其中曾包含这种规范，这是专业检查的一个恰当的题目。科学教育所用的不是艺术博物馆或考古典著作图书馆的等价物，结果是科学家对他的学科过去的观念有时有严重的歪曲。他比其他创造性领域的实践者更多地把科学看成是按一条直线通向这学科的现在的优越地位的。总之，他把它看成是进步。当他留在这个领域时，对他来说没有合用的替换物。这些议论将不可避免地暗示，一个成熟的科学团体的成员，象奥威尔的1984年的典型特征一样，是由当局重写的历史的牺牲品。而且，那种暗示并不是完全不适当的。在科学革命中既有损失也有收获，科学家们对前者特别盲目。①另一方面，对通过革命取得进步的说明不可以停留在这一点上。要这样做就意味着在这种科学中也许有权作出一种阐述，只要它不隐瞒在规范之间作出选择的过程和权威的性质，就不会是完全错的。如果只有权威，特别是如果只有非专业的权威是规范争论的仲裁人，这些争论的结果仍然可以是革命，但它不会是科学的革命。科学的存在本身依赖于在一种专门的团体成员中授予在各种规范之间作出选择的能力。如果科学要生存和成长，这种团体必须多么专门可以由人类抓住科学事业的微妙性本身来表示。我们已有记录的每一种文明已经具有技术、艺术、宗教、政治体系、法律，等等。在许多情况下，文明的那些方面就象我们自己那样去发展。但是，只有从古希腊传下来的文明拥有不止是最初步的科学。大量科学知识是最近四个世纪以来欧洲的产物。没有其他地方和时代支持过这种非常专门的团体，科学的生产率就来自这种非常专门的团体。

这些团体的本质特征是什么？显然，它们需要非常多的研究。在这个领域里，只有最富有试探性的概括才是可能的。然而，一个专业科学团体中的成员有许多必要条件是非常清楚的。例如，科学家必须关心去解决自然界的行为问题。此外，虽然他对自然界的关系也许在地球范围以内，可是他所研究的问题，必须是详细的问题。更重要的是，使他满意的解也许不仅是个人的，而必须是许多人都接受的解。可是，接受这种解的团体，可不是从整个社会中随便地得到的，倒不如说是科学家的专业相同的人们的有明确界限的团体。科学生活的最坚定的虽然还没有写出来的规则之一是一般科学问题禁止向国家首脑或者平民大众提出呼吁。承认有独一无二的有能力的专业团体存在，并接受它作为专业成就的唯一的仲裁者的角色，还有更深刻的含意。这种团体的成员，作为个人，依靠他们所具有的训练和经验，必须被看成是这种游戏规则或者明确判断某些等价基础的唯一拥有者。怀疑他们有这样一些评价的基础就要承认科学成就有不一致的标准存在。承认这些就不可避免地会引起在科学中真理是否能一致的问题。

科学团体其所有的这种特征的一小张清单完全是从常规科学的实践中提出来的，而且它应当有这些特征。科学家通常受过这种活动的训练。可是，请注意，虽然这张清单很小，已经是以把这样的团体同所有其他专业团体分开。此外，还要注意，尽管这张清单来自常规科学，它却说明了这个团体在革命期间、特别是在规范争论期间的回答的许多特征。我们已经观察到这种团体必须把规范改变看成是进步的。现在我们也许认识到，这种观念的重要方面是自动实现的。科学团体是通过规范改变使解决了的问题的数量和精确性达到最高的最有效的工具。

因为，科学成就的单位是解决了的问题，而且因为这种团体很好地知道，哪些问题已经解决了，少数科学家将很容易被说服去采取一种观点，并且重新开始探索以前已经解决了的许多问题。自然界本身必须首先使以前的成就看来好象是成问题的，以削弱专业可靠性的基础。甚至当这一点已经出现，而且已经引起了规范的新的候补者时，除非相信已经遇到了两种全都很重要的条件，科学家们将不愿意信奉它。首先，新的候补者必须似乎要解决某些不能以其他方式遇到的著名的和普遍承认的问题。第二，新规范必须允许保持比较大的一部分具体解决问题的能力，这种能力对于科学来说由于它的先驱者已经增长了。在科学中就象在其他许多创造领域中一样，为了他们自已，新事物并不是一种感到需要的东西。结果，尽管新规范很少或者从来不拥有他们的先驱者的全部能力，他们通常保持着过去的成就的许多最具体的部分，而且他们总是允许具体问题的附加的解。

这个问题说了许多并不是暗示解决问题的能力对规范选择来说是唯一的或者明确的基础。我们已经注意到许多理由，为什么不能有那种标准。但是它确实使人想起，一个科学专家的团体会做它所能做的一切，以保证调集起来的资料的继续增长，而且它能精确而细致地处理它。在这种过程中，这个团体会蒙受损失。有些老问题往往必须排除。此外，革命常常使这种团体在专业上关心的范围变得狭隘，使它专门化的范围增加，并且使它同其他科学团体和外行的交往都减少。虽然科学在深度上一定增加，它在广度上也许并不增加。如果它确实是这样，那么这种广度主要表现在科学专业的激增上，而不只是表现在任何一个专业的范围上。然而，对个别团体来说，尽管有这样那样的损失，这些团体的性质对于已由科学解决了的问题的清单和个别问题的解的精确性将日益增长两者都提供了事实上的保证。至少，无论如何只要它能提供，这种团体的性质是会提供这样一种保证的。还有什么是比料学团体的决定更好的标准呢？

最后几节指出了方向，我相信一定会在科学中找到进步问题的一个更精确的解。也许他们表明，科学的进步完全不是我们对它理解的那样。但是，他们同时表明，一种进步不可避免地会表示科学事业的特征，只要这样一种事业存在的话。在科学中不需要另一种进步。为了更加精确，我们也许必须放弃这种明确的或含蓄的观念。规范的改变使科学家和向他们学习自那些人越来越接近真理。

把有机体的进化同科学思想的进化联系起来类比很容易推进得太远。但是，对于结尾这一章的问题来说，它是非常近乎完善的。这种过程在第十二章中被描述为革命的解决，它是由科学团体内部冲突所选择的实现未来科学的最适的方式。一连串这样的革命选择的最后结果，由正常研究的各个时期分开；是一套我们称之谓现代科学知识的适应得很好的工具。这种发展过程的相继阶段，是以连接方式和专门化的增加为标志的。而且整个过程也许已经发生了，就象我们现在设想生物进化现在所做的那样，但没有受益于一种预先准备好的目的，一种永恒不变的科学真理，它在科学知识的每一个发展阶段上只是一个比较好的典型。然而，迄今为止，注意这场争论的任何人都会感到需要问，为什么进化过程竟然会起作用。为了使科学成为可能，自然界，包括人在内必须是怎么样的，为什么科学团体竟然会达到在其他领域中不能达到的牢固的一致？为什么一致竟然能忍受一个接一个的规范改变？以及为什么规范改变竟会总是产生比以前已知的那些在任何意义上都更加完善的工具？按照一种观点，这些问题，除了第一个，已经回答了。但是，按照另一种观点，这些问题就象这本小册子开始时那样还没有解决。不仅这种科学团体必须是专门的。那种团体也是这个世界的一部分，这个世界也具有非常专门的特征，这些特征是什么，我们并不比开始时知道得更准确。可是，为了使人可以了解这个世界，这世界必须是怎么样的这个问题并不是由这本小册子创造的。相反，它象科学本身一样古老，而且它仍然没有得到回答。但是，在这里不需要回答它。关于自然界的任何概念已经证明同科学的成长相一致，是同这里提出的科学的进化观点相一致的。因为这种观点同仔细观察科学生活也是一致的，在企图解决许许多多仍然存在的问题时运用这种观点是强有力的论据。