X 革命是世界观的改变_科学革命的结构

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百吓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。

视觉形态中这种熟悉的转化表演对于科学界的这些转变来说作为基本原型是很有启发性的。在革命以前在科学界中的鸭子在革命以后成了兔子。这个人 ①原来的实验是由乔奇· M·斯特拉顿做的：《没有视网膜象倒置的视觉》，《心理学评论》， 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。一段时期光“有的时候是波和有的时候是粒子”，这个时期是一个危机时期，是有些什么错了的时期，这个时期只是随着波动力学的发展而告终的，并且证明了光是自相一致的实体，既不同于波也不同于粒子。因此，在科学中，如果知觉转换伴随着规范改变，我们就不可以期望科学家们直接证明这些改变。这位皈依于哥白尼主义的人在看月亮时不会说，“我习惯于看见一个行星，但是我现在看见的是一个人造卫星。”那种说法含有托勒密体系从前曾经是正确的这种意思。一位皈依于新天文学的人则说，“我从前认为这个月亮是（或者把这个月亮着成是）一个行星，但是我错了。”那种陈述</a>在科学革命的后果中确实重新出现了。如果它通常用同样的效应来隐瞒科学眼光的转变或其他一些精神上的转化，我们也许不能期望直接证明那种转变。倒不如说我们必须寻求简接的行为证据证明有新规范的科学家看问题的方法不同他以前看问题的方法。

于是，让我们回到这种资料，并且相信有这样一些改变的史学家在科学界中能发现哪几种转变。威廉·赫舍尔爵士发现天王星提供了9中引用的参考文献。

这种转变并不限于天文学和电学。我们已经评述了某些类似的可以从化学史中抽提出来的洞察力的转变。我们说过，拉瓦锡在普里斯特利看到去燃素空气的地方和其他人根本什么也没有看到的地方看到了氧。可是，拉瓦锡在学会看到氧的过程中，也必须改变他对其他许多更熟悉的实物的观点。例如，在普里斯特利和他的同时代人看到一种原始的土的地方，拉瓦锡却看到了化合物矿石，此外还有其他许多这样的改变。至少，作为发现氧的一种结果，拉瓦锡是以不同的方式看自然界的。同时在不求助于他以不同方式去看的被假定为不变的自然界时，经济原理会极力要求我们说，在发现氧以后，拉瓦锡是在一个不同的世界里工作。

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。

洞察力的转移为什么会发生呢？当然是由于伽利略的个人天才。但是要注意，在这里，那种天才并不是以对摆动物体的更准确或客观的观察来显示自己的。形象地说，亚里士多德学派的感觉一样准确。当伽利略报告了摆的周期不依赖于振幅，因为振幅是 90度。他对摆的观点使他看得比我们现在在那里能发现的更有规律得多。②不如说这里已经涉及的似乎是天才利用知觉的可能性使一个中世纪的规范转变有了价值。伽利略不是完全作为一个亚里士多德学派的人出现的。相反，他是被培养为用原动力理论去分析运动的，这是一种中世纪末期的规范，这种规范认为，一个重物体的连续运动是由发动这种运动的发起人注入其中的一种内在力量引起的。琼·布里坦和尼古拉·奥斯姆，这两位十四世纪的经院哲学家使原动力理论具有最完备的形式，他们是已知已经看到伽利略所看到的那部分摆动运动的 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。相反，伽利略解释了对摆的观察，亚里士多德解释了对降落的石块的观察，莫兴布鲁克解释了对一个充满电荷的瓶的观察，弗兰克林则解释了对一个电容器的观察。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。 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</a>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 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。奈尔逊·古德曼在描术他的《现象的结构》的目的时所证明的恰好就是这个论点：“那就很幸运，[除存在的现象外]再也没有什么是有问题的了；对于‘可能的’情况来说还很不清楚，这些情况并不存在，但应当是存在过的。”①因此，没有一种语言局限于报告一个领先完全已知的世界，而且只能产生关于“现实的东西”的中性的和客观报告。哲学研究甚至还没有对一种语言能做什么想要做的提供暗示。

①N．古德曼：《现象的结构》（剑桥，麻省，1951年，英文版）； 整个十八世纪和进入十九世纪以后，欧洲化学家几乎普遍相信，基本的原子是靠相互的亲和力结合在一起的，全部化学品都是由这种基本的原子组成的。因此一块银子是因为银粒子之间的亲和力而粘合的（直到拉瓦锡以后这些粒子本身被认为是由更基本的粒子化合成的）。按照同样的理论，银在酸中分解（或者盐在水中）是因为酸的粒子吸引了银的粒子（或者水的粒子吸引了盐的粒子）而且比这些溶解物的粒子的相互吸引更加强有力。或者再举一个例子，铜会在银的溶液里分解，并沉淀出银，是因为铜和酸的亲和力比酸对银的亲和力大。许多其他现象都是以同样的方式解释的。在十八世纪这种有选择的亲和力理论是一种令人钦佩的化学规范，广泛地有时颇富成效地被用于设计和分析化学实验。①

① H．梅茨格：《牛顿，斯塔，玻希夫和化学学说》（巴黎，1930年，法文版）；第 34～38页 。

可是，自从吸引了道尔顿的工作，亲和力理论划分物理学上的混合物和化学上的化合物的界线在某种程度上已经成为不熟悉的了。十八世纪的化学家们确实认识两种过程。当混合时产生热、光、起泡沫或者其他类似的东西，就可以看到发生了化学上的化合。另一方面，如果混合物中的粒子能用肉眼区别，或用机械分开，那就只有物理学上的混合物。但是在大量中间情况中，如水中的盐，合金，玻璃，空气中的氧，等等，这些粗糙的标准用处很小。

大多数化学家在他们的规范指引下，把整个中间范围看成是化学的范围，因为它组成的这些过程全部受同类力的支配。水中的盐或氮中的氧恰好象把铜氧化所产生的组合一样是化学组合的一个例子。把溶液看成是化合物的论据是很强有力的。亲和力理论本身是很好地被证明了的。此外，形成化合物的原因被认为是溶液的被观察均匀性。例如，如果氧和氮只是混合，而不在大气中化合，那么，较重的气体氧就应当沉到底。道尔顿认为大气是一种混合物，从来没有能令人满意地说明氧为什么没有能这样做。吸收了他的原子理论才最终于造成了以前没有的反常现象。①

有人想要说，化学家把溶液看成是化合物同他们的后继者的区别仅在于定义问题。在一种意义上可以说情况就是这样。但是，那种意义不仅是使定义习用方便。在十八世纪，混合物用操作试验并没有同化合物完全区分开来，也许他们不可能已被区分开来。即使化学家们已经寻找过这样的实验，他们会找出使溶液成化合物的标准。混合物和化合物的区别是他们的规范的组成部分，也是他们观察他们的整个研究领域的那种方法的组成部分，而且它本身是先于任何实验室试验的，虽然并不先于整个化学积累起来的经验。

但是，用这种方式来观察化学时，化学现象则是区别于那些随着吸收道尔顿新规范而出现的定律的例证。特别是，当溶液仍旧是化合物时，再多的化学实验本身也不能产生定比定律。在十八世纪末，大家都知道，某些化合物通常它们的组分的重量有固定的比例。德国化学家李希特对某几类反应是即已经注意到进一步的规律性，现在已被包括在化学当量定律里了。②但是，除了处方以外，没有化学家用过这些规律性，而且几乎直到这个世纪末还没有一个人想到要把它们概括出来。提出象玻璃，或者象水中的盐之类明显的相反的例子，而不抛弃亲和力理论并重新划定化学家的领域的概念上的界限，就不可能有概括。这个世纪末在法国化学家普罗斯特和伯索利特之间的著名的争论使那种结果显得很清楚了。前者断定，所有化学反应都按确定的比例发生，而后者则认为，它们不是这样的。然而，这两个人必定相互讨论过了，而且他们的争论是完全没有说服力的。在伯索利特看到一个比例能变化的化合物的地方，普罗斯特只看到一种物理学上的混合物。 ③ 既不是实验也不是改变定义能适用于这个问题。这两个人就象伽利略和亚里士多德一样在根本上互相误解。

① H·梅茨格：《牛顿，斯塔，玻希夫和化学学说》（巴黎，193O年，法文版）第124～129，139～148页。关于道尔顿，参见伦纳德·K·纳什：《原子-分子理论》（《哈佛大学</a>实验科学史案卷》第四案卷；剑桥，麻省；1950年；英文版）第14～21页。

② J．R．巴丁顿：《化学简史》第二版；伦敦；1951年，英文版）；第161～163页。

③ A．N．梅尔德腊姆：《原子理论的发展》；（1）伯索利特的可变比例学说，《曼彻斯特论文集》，第LIV卷，（1910年），第1～16页。

这就是约翰·道尔顿从事研究工作的那些年代里的形势，最终导致了他的著名的化学原子理论。但是，直到那些研究的最后阶段，道尔顿并不是一位化学家，对化学也没有兴趣。相反，他是一位气象学家，研究水吸收气体和大气吸收水等物理学问题。部分地因为他是在不同的专业里培养出来的，部分地因为他自己在那个专业里的工作，他用不同于现代化学家的规范探讨了这些问题。特别是，他把气体的混合物或者水中吸收一种气体看成是一种物理过程，一种亲和力在其中不起作用的过程。因而，对他来说，各种溶液被观察到的均匀性是一个问题，但是他认为，只要他能确定他的实验混合物中各种原子粒子的有关大小和重量，他就能解决的一个问题。道尔顿为了要确定这些大小和重量，最终转向了化学，他一开始就假定，在他认为是化学反应的有限范围内，原子只能一对一或者按其他一些简单的整数比化合。②这个自然的假定确实使他能确定基本的粒子的大小和重量，但是它也使定比定律成了同义反复。对于道尔顿来说，在任何反应中，如果成分不按确定的比例进行，根据这个事实，就不是一个纯化学的过程。在道尔顿的工作以前，实验不能确立的一条定律，在那项工作一旦被接受以后，就成了一个基本原理，不是一套化学测量法所能推翻的了。作为一次科学革命的也许是我们的最完备的例子的一个结果，同样的化学操作对化学概括的关系呈现了极其不同于它们以前所具有的形式。

② L.K. 纳什：《道尔顿的化学原子理论的起源》，《Isis》，第XLVII卷，（1956年）；第101～116页。

无需多说，道尔顿的结论在最初宣布时受到了广泛的攻击。特别是伯索利特决不相信。但是，对大多数化学家来说，道尔顿的新规范已被证明是令人信服的，而普罗斯的论点就没有做到这样。因为这个规范所具有的含意，远比区分混合物和化合物的一个新标准要更广泛和更重要。例如，如果原子在化学上只能按简单的整数比化合，那么，重新考查现有的化学资料就应当揭示出倍比和定比的例子。化学家们不再写，比方说这两种碳的氧化物按重量含有百分之五十六和百分之七十二的氧；相反他们写道，一份碳的重量或者同 1．3或者同2．6份氧的重量化合。当古老的操作结果以这种方式记录下来，2与1之比就涌现在眼面前了；而且这在分析许多著名的反应以及其他新反应中都出现了。道尔顿的规范还使它有可能吸收李希特的工作并看到它的一般原则。它也提出了新实验，特别是盖吕萨克关于化合容量的那些实验，而这些实验又产生了其他的规律性，那是化学家们以前没有梦想到的。化学家们从道尔顿得到的不是新的实验定律，而是一种研究化学的新方法（他自己把它叫做“化学哲学的新体系”），而且这种新方法已经如此迅速地被证明是富有成效的，只有在法国和英国的少数较老的化学家能反对它。①结果，化学家们达到一个境界，在那儿各种反应是以完全不同于它们以前所具有的方法运转的。

① A·N·梅尔顿腊姆：《原子理论的发展：（6）接受道尔顿鼓吹的理论》，《曼彻斯特论文集》，第LV卷；（1911年），第1～10页。

随着这一切继续下去，发生了另外一个很重要的改变。化学的数据本身到处开始变动。当道尔顿第一次从化学文献中找数据来支持他的物理学理论时，他发现，各种反应的某些记录是适用的，但是，他几个不能避免发现其他一些不适用的记录。普罗斯特自己对铜的两种氧化物的测量产生了，例如，一种氧的重量比是 1．47：1，而不是原子论所要求的2：1；而普罗斯特恰好那个是已经期望达到道尔顿比例的人。这就是说，他是一个很好的实验工作者，关于混合物和化合物之间的关系问题，他的观点同道尔顿的观点接近。但是，很难使自然界去适应一种规范。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。