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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。
①
T。S。库恩：《罗柏特。波义耳和十六世纪的结构化学》，《Isis》，第XLIII卷，（1952年），第26～29页。
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。
科学革命的结构
科学革命的结构
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。
仔细考查以后，这种阐述显示出关于证明两种最著名的现代哲学理论的没有预料到的也许是重要的类似的东西。少数科学哲学家仍然在为证明科学理论寻找绝对的标准。请注意，没有一种理论能由一切可能有关的试验揭示出来，他们不同一种理论是否已被证实，而是问根据实际存在的论据，这种理论的可能性。并回答驱使一个重要学派在比较不同理论说明手头资料的能力等问题。坚持比较各种理论也表征出接受一种新理论的历史形势。很可能它指出了将来讨论证明中应当遵循的方向。
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。
①关于概率证明理论的主要路线的简要梗概，清参阅恩斯特·奈格尔：《概率理论的原理》，《统一的科学国际百科全书》第一卷，第六册，第
6O～75页。
卡尔·R·鲍勃对整个问题作出了一种很不相同的探索，他完全否定任何证明程序的存在。①相反，他强调证明这试验是错误的重要性，因为其结果是否定的，就需要抛弃一种已经确立的理论。很清楚，这样赋予证明为错误的作用很象这本书指定给反常经验，即引起范例的经验的作用，并为一种新理论准备了道路。然而，反常的经验不可以同错误的经验等同起来。确实，我怀疑后者的存在。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。
①
K．R．鲍勃：《科学发现的逻辑》（纽约；1959年，英文版），尤其是第1～4章。
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山实验解决的战斗。
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。再举一个例子，在十几世纪传播过的拉瓦锡的化学理论，禁止化学家们问为计么金属是这样现象，这是燃素论化学已经问过和回答过的一个问题。过渡到拉瓦锡的规范，就象过渡到牛顿的规范一样，意味着不仅损失了一个可以允许的问题，而且损失了一个已经得到的解。可是，那种损失都不是永久性的。在二十世纪，关于化学物质的性质问题，同对他们的某些回答一样，重新进入了科学。
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。另外还有一个例子，请考虑那些称哥白尼为疯子的人，因为哥白尼宣传地球是运动的。他们不是正好错了，就是完全错了。他们所说的“地球”这个字有一部分意思就是固定的位置。至少，他们的地球不可能是运动的。相应地，哥白尼的发明不只地球是运动的。不如说，它是关于物理学和天文学问题的一种完全新的方法，这种方法必需改变“地球”和“运动”两者的意义。
②没有那些改变，一个运动着的地球的概念就是发疯。另一方面，一旦它们已经完成和被理解了，笛卡儿和惠根思两人就能认识到，地球的运动对科学来说是一个没有内容的问题。
③
①关于改行对弯曲空间概念的反应，请参看菲列音·弗兰克：《爱因斯坦，他的生平和时代》，
G．罗申和S．库萨加编译（纽约，1947年，英文版），第