解讀《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》中的常規(guī)科學(xué)
by Yao Yamei
一、什么是常規(guī)科學(xué)？
說(shuō)起常規(guī)科學(xué)，我想大家都知道與之相對(duì)的肯定是本書(shū)中出現(xiàn)最多的詞——科學(xué)革命。大家都解釋了科學(xué)革命，那常規(guī)科學(xué)到底是什么呢？常規(guī)科學(xué)是指堅(jiān)實(shí)地建立在一種或多種過(guò)去科學(xué)成就基礎(chǔ)上的研究, 這些科學(xué)成就為某個(gè)科學(xué)共同體在一段時(shí)期內(nèi)公認(rèn)為是進(jìn)一步實(shí)踐的基礎(chǔ)。在下面，我們舉一些例子：
1.艾薩克·牛頓提出了“牛頓三大定律”，在用這些定律解決物理問(wèn)題時(shí)，都要將物體視為質(zhì)點(diǎn)，在理想的條件下進(jìn)行與之相關(guān)的研究。在物理的宏觀領(lǐng)域里，在利用牛頓定理能夠解決相關(guān)問(wèn)題時(shí)，物理學(xué)的科學(xué)家們都遵循牛頓定理這個(gè)規(guī)范進(jìn)行研究。
2.在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里，c語(yǔ)言的出現(xiàn)，給編程的人提供了一個(gè)規(guī)范，越來(lái)越多的人應(yīng)用c語(yǔ)言這個(gè)工具，做出對(duì)教育，商業(yè)等多個(gè)方面有用的軟件。
由以上例子中可以看出來(lái)，與常規(guī)科學(xué)最密切相關(guān)的兩個(gè)詞語(yǔ)，一個(gè)是規(guī)范，一個(gè)是科學(xué)共同體。一些規(guī)范的制約，是常規(guī)科學(xué)的前提，而科學(xué)共同體是遵守同一規(guī)范的科學(xué)家群體。
二、演變過(guò)程
1.前科學(xué)時(shí)期
庫(kù)恩首先直觀地介紹了常規(guī)科學(xué)和范式, 指出范式是常規(guī)科學(xué)最重要的內(nèi)容和成熟的標(biāo)志, 然后用物理學(xué)和電學(xué)兩個(gè)例子, 說(shuō)明了科學(xué)如何逐漸積累, 一步步度過(guò)前科學(xué)時(shí)期發(fā)展成為常規(guī)科學(xué)。前范式時(shí)期, 存在著許多競(jìng)爭(zhēng)著的學(xué)派和子學(xué)派, 每一個(gè)學(xué)派都信奉自己的理論, 這些最初的理論大多來(lái)自優(yōu)秀的形而上學(xué)。他們都只注意自己所屬派別理論能解釋的現(xiàn)象, 而把其他留待后人或用特設(shè)性的精心說(shuō)明來(lái)企圖蒙混過(guò)關(guān)。由于沒(méi)有共同的范式, 沒(méi)有共同的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn),前科學(xué)時(shí)期的實(shí)踐者被迫為各自的領(lǐng)域重建基礎(chǔ)。每個(gè)人在開(kāi)始研究時(shí), 都必須重新開(kāi)始, 并憑自己的經(jīng)驗(yàn)和有限的知識(shí)為自己劃定范圍。這就造成了一種后果: “盡管該領(lǐng)域的實(shí)踐者們都是科學(xué)家, 但他們活動(dòng)的最后結(jié)果卻并不那么科學(xué)”。沒(méi)有范式, 科學(xué)實(shí)踐者在搜集材料等活動(dòng)中也困難重重。由于沒(méi)有范式的指導(dǎo), 還沒(méi)有形成穩(wěn)定有效的方法,早期搜集到的事實(shí)大部分都是那些信手可得的資料。其中,觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等確定的資料倒是偶然的, 一定數(shù)量的是從像醫(yī)學(xué)、歷法制訂和冶金術(shù)等技藝中得來(lái), 這些在現(xiàn)代人看來(lái)顯得神秘莫測(cè)。由此帶來(lái)的困難, 使許多典型的自然史(如普林尼的《自然史》) 常在它十分詳盡的敘述中,遺漏掉某些重要細(xì)節(jié)。但在前科學(xué)時(shí)期, 盡管學(xué)派林立, 也“存在著相互關(guān)聯(lián)的理論與方法論的信念, 以容許作選擇、評(píng)價(jià)與批評(píng)” ,以便合理地解釋自然。這些學(xué)派之一取得決定性的勝利,就表明科學(xué)活動(dòng)中出現(xiàn)了范式, 找到了方向, 科學(xué)實(shí)踐者們度過(guò)了混亂的前科學(xué)時(shí)期, 步入常規(guī)科學(xué)。
2.常規(guī)科學(xué)時(shí)期
當(dāng)一門科學(xué)中, 有一個(gè)理論在相互競(jìng)爭(zhēng)中獲得了決定性的勝利, 擊敗了對(duì)手, 成為科學(xué)共同體共同的信念或成見(jiàn), 規(guī)定著科學(xué)研究的范圍和方向, 表現(xiàn)這門科學(xué)逐漸成熟, 成為常規(guī)科學(xué), 他們遵從的理論便可稱為“范式”。范式是常規(guī)科學(xué)出現(xiàn)的標(biāo)志, 作為范式的科學(xué)成就盡管在以后的發(fā)展過(guò)程中可能被證偽, 但它在科學(xué)活動(dòng)中也會(huì)起到相當(dāng)積極的作用, 引導(dǎo)常規(guī)科學(xué)以較快速度發(fā)展。正是在這個(gè)意義上, 庫(kù)恩引用培根的方法論格言發(fā)人深省。這句格言是: “真理從錯(cuò)誤中比從混亂中更容易出現(xiàn)?！北M管科學(xué)活動(dòng)已進(jìn)入常規(guī)科學(xué)時(shí)期, 有了范式, 但庫(kù)恩從科學(xué)史研究中發(fā)現(xiàn), 最初的范式的應(yīng)用范圍和精確性都極其有限, 人們之所以選擇范式, 并不是因?yàn)樗梢越鉀Q一定數(shù)目的確定無(wú)疑的問(wèn)題, 而是展示出來(lái)了某些有啟發(fā)性的事實(shí)。找到這些事實(shí)并使范式更加明晰, 是范式出現(xiàn)后的掃尾工作。庫(kù)恩在這里又把這些掃尾工作稱為“常規(guī)科學(xué)”, 并以一個(gè)曾經(jīng)的物理學(xué)博士的口吻自信的說(shuō), 這些是“令人迷醉”的。常規(guī)科學(xué)開(kāi)始時(shí)所做的竟是范式帶來(lái)的掃尾工作, 不免讓人覺(jué)得怪異, 也似乎降低了這一時(shí)期科學(xué)發(fā)展的價(jià)值, 但庫(kù)恩卻以欣喜的心情描述這些。事實(shí)上, 確如庫(kù)恩所說(shuō), 正是范式的出現(xiàn)和逐漸明晰, 常規(guī)科學(xué)正式步入科學(xué)家可能預(yù)期的軌道。范式一方面限制了科學(xué)研究的范圍, 使科學(xué)家的視野變得相對(duì)狹隘, 科學(xué)的目的不再是發(fā)現(xiàn)新類型的現(xiàn)象, 事實(shí)上這些新現(xiàn)象出現(xiàn)在科學(xué)家面前, 他們也往往熟視無(wú)睹；也不會(huì)發(fā)明新理論, 他們往往是新理論的最后接受者, 甚至終生拒斥。但另一方面, 這種限制使科學(xué)家們沒(méi)有必要再去重申學(xué)科基礎(chǔ)、研究前提, 使科學(xué)家們?nèi)氖赂_、更深?yuàn)W的工作。一句話, “這些因信仰范式而受到的限制, 卻正是科學(xué)發(fā)展所必不可少的”?？茖W(xué)家正是在范式的指導(dǎo)下, 從事著常規(guī)科學(xué)中的“解謎”工作, 推動(dòng)科學(xué)向前發(fā)展。
3.科學(xué)革命
“作為科學(xué)知識(shí)的積累和繼承階段的常規(guī)科學(xué)時(shí)期是否就是一個(gè)在范式主宰下的無(wú)沖突、無(wú)矛盾的時(shí)期呢? 不是的。這里,庫(kù)恩又使用了一個(gè)新概念‘反?！??！?所謂“反?！?即出現(xiàn)與范式所預(yù)期的結(jié)果不相符合的現(xiàn)象,也就是范式無(wú)法解決的難題。在常規(guī)科學(xué)研究中期,科學(xué)家經(jīng)常努力去解決各種反常問(wèn)題。在常規(guī)科學(xué)研究活動(dòng)中,反常是屢見(jiàn)不鮮的。但范式既然是科學(xué)成熟的標(biāo)志,是能使整個(gè)研究領(lǐng)域的科學(xué)家共同遵從的理論體系和規(guī)則、范例,它就能迫使科學(xué)家去處理反?，F(xiàn)象?！爱?dāng)某一研究領(lǐng)域的科學(xué)家團(tuán)體堅(jiān)持不懈在常規(guī)研究中用范式去指導(dǎo)‘解疑難’活動(dòng),去調(diào)整反常,而且研究的成果往往證實(shí)范式的權(quán)威作用和地位時(shí),范式的權(quán)威幾乎是不被懷疑的?！?反常并不會(huì)使科學(xué)家馬上放棄范式,而只是適當(dāng)調(diào)整范式。對(duì)舊理論稍作修改、變更其邊界條件、修正比例常數(shù)、使術(shù)語(yǔ)更精確、擴(kuò)大舊理論的分類體系以囊括新發(fā)現(xiàn)等等“, 這種探索直到調(diào)整范式理論使反常變成與預(yù)測(cè)相符時(shí)為止。”科學(xué)家在常規(guī)科學(xué)研究時(shí)期最有意義的活動(dòng)之一就是成功地將一個(gè)理論的反常反過(guò)來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)橹С衷摾碚摰拇_證性事例。與解決某個(gè)新問(wèn)題不同,反常向已解決問(wèn)題的成功轉(zhuǎn)變具有雙重意義:一方面是這種轉(zhuǎn)變顯示了理論解決問(wèn)題的能力,另一方面是這種轉(zhuǎn)變消除了理論所面臨的認(rèn)識(shí)上的重大挑戰(zhàn)。任何一個(gè)范式都不能窮盡真理,任何一個(gè)范式都無(wú)法永葆活力。在常規(guī)科學(xué)研究后期,隨著常規(guī)科學(xué)研究的不斷深入,科學(xué)家們必然會(huì)遭遇到一類反常,而且這類反常無(wú)法用范式去調(diào)整。隨著這類反常出現(xiàn)頻率的增加,科學(xué)家會(huì)意識(shí)到這類反常構(gòu)成了對(duì)范式的根本威脅,范式不再有效發(fā)揮作用的時(shí)候,共同體也會(huì)放松范式的約束和限制。舊范式逐漸喪失了它對(duì)反常問(wèn)題和其它概念問(wèn)題的解決能力。這時(shí)無(wú)論科學(xué)家們?nèi)绾涡薷呐f范式,仍然不能很好地解決反常問(wèn)題,于是科學(xué)共同體的成員對(duì)舊范式深感不安,按庫(kù)恩的說(shuō)法,就是“危機(jī)”來(lái)臨了,是范式的危機(jī)來(lái)了,各種不同形式的理論便流傳出來(lái),舊范式逐漸喪失了它的控制,這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種多理論、多研究傳統(tǒng)的多元化局面。此時(shí),一切調(diào)整均無(wú)效,唯一需要的是尋求一個(gè)新的范式來(lái)替代舊的范式“, 在一套規(guī)則指導(dǎo)下進(jìn)行的游戲,無(wú)意中產(chǎn)生了某些新東西,為了消化這些新東西就需要精心制作另一套規(guī)則”。如果越來(lái)越多的人逐漸拋棄原來(lái)的范式,轉(zhuǎn)而接受另一種新的范式,這時(shí)“科學(xué)革命”便產(chǎn)生了。例如,當(dāng)科學(xué)家運(yùn)用托勒密的地心說(shuō)進(jìn)行天文觀測(cè),遇到越來(lái)越多的麻煩時(shí),他們總是相信可以通過(guò)局部的調(diào)整來(lái)消除誤差,但結(jié)果往往是舊的剛消除,新的又冒出來(lái)。哥白尼覺(jué)察到,問(wèn)題一定出在托勒密體系這個(gè)范式本身,他懷疑這樣一個(gè)繁雜而不確切的體系不可能與自然界的運(yùn)動(dòng)相吻合。于是,他放棄了地心說(shuō)的舊范式,而致力于建立日心說(shuō)的新范式。
4.新的常規(guī)科學(xué)時(shí)期
形成了這種新的范式，也就標(biāo)志著新的常規(guī)科學(xué)的形成。便開(kāi)始了新的常規(guī)科學(xué)時(shí)期。
三、庫(kù)恩科學(xué)觀模式：循環(huán)交替模式
四、常規(guī)科學(xué)的作用
常規(guī)科學(xué)在科學(xué)中的作用是把對(duì)某個(gè)理論一批堅(jiān)定的擁護(hù)者吸引過(guò)來(lái)，使他們不再去進(jìn)行科學(xué)活動(dòng)中各種形式的競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)，為一批重新組合起來(lái)的科學(xué)工作者留下各種有待解決的問(wèn)題。在科學(xué)實(shí)際活動(dòng)中某些被公認(rèn)的范例--包括定律、理論、應(yīng)用以及儀器設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)在內(nèi)的范例--為某一種科學(xué)研究傳統(tǒng)的出現(xiàn)提供了模型。主要是使一個(gè)新手準(zhǔn)備好參加那個(gè)此后他即工作于其中的科學(xué)共同體。他在那里所遇到的人，也是從同一模型中學(xué)到專業(yè)基礎(chǔ)的，因此在他們以后的活動(dòng)中，就不大會(huì)再在基本原則方面碰到重大分歧。根據(jù)共同規(guī)范進(jìn)行研究的人們，也受同樣的科學(xué)實(shí)踐規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)所制約。
常規(guī)科學(xué)研究范例
1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的實(shí)驗(yàn)，得出了重量不同的兩個(gè)鐵球同時(shí)下落的結(jié)論，從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學(xué)說(shuō)，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900多年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。關(guān)于自由落體實(shí)驗(yàn)，伽利略做了大量的實(shí)驗(yàn)，他站在斜塔上面讓不同材料構(gòu)成的物體從塔頂上落下來(lái)，并測(cè)定下落時(shí)間有多少差別。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各種物體都是同時(shí)落地，而不分先后。也就是說(shuō)，下落運(yùn)動(dòng)與物體的具體特征并無(wú)關(guān)系。無(wú)論木制球或鐵制球，如果同時(shí)從塔上開(kāi)始下落，它們將同時(shí)到達(dá)地面。伽利略通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為如果不計(jì)空氣阻力，輕重物體的自由下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的。
伽利略的實(shí)驗(yàn)解放了人們的思想，引起了人們的大量研究，形成了一個(gè)新的范式。下落運(yùn)動(dòng)與物體的具體特征并無(wú)關(guān)系成為這一領(lǐng)域研究的共同規(guī)范，但伽利略給后人留下了一個(gè)問(wèn)題，即下落物體的時(shí)間與速度之間的關(guān)系，它們能否定量表達(dá)出來(lái)？
牛頓在伽利略實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上天才的創(chuàng)造出了運(yùn)動(dòng)學(xué)三大定律，完美解釋了勻變速運(yùn)動(dòng)的物理過(guò)程。
第—運(yùn)動(dòng)定律是伽利略首先發(fā)現(xiàn)的。牛頓對(duì)它有更詳盡的表述，如果物體處于靜止或作恒速直線運(yùn)動(dòng)，那么只要沒(méi)有外力作用，它就仍將保持靜止或繼續(xù)作勻速直線運(yùn)動(dòng)。這個(gè)定律也稱慣性定律，它描述了力的一種性質(zhì)：力可以使物體由靜止到運(yùn)動(dòng)和由運(yùn)動(dòng)到靜止，也可以使物體由一種運(yùn)動(dòng)形式變化為另一種形式。此被稱為牛頓第一定律。力學(xué)中最重要的問(wèn)題是物體在類似情況下如何運(yùn)動(dòng)。牛頓第二定律解決了這個(gè)問(wèn)題；該定律被看作是古典物理學(xué)中最重要的基本定律。牛頓第二定律定量地描述了力能使物體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變化。它說(shuō)明速度的時(shí)間變化率（即加速度a與力F成正比，而與物體的質(zhì)量里成反比，即a=F/m或F=ma；力越大，加速度也越大；質(zhì)量越大，加速度就越小。力與加速度都既有量值又有方向。加速度由力引起，方向與力相同；如果有幾個(gè)力作用在物體上，就由合力產(chǎn)生加速度，第二定律是最重要的，動(dòng)力的所有基本方程都可由它通過(guò)微積分推導(dǎo)出來(lái)。此外，牛頓根據(jù)這兩個(gè)定律制定出第三定律。牛頓第三定律指出，兩個(gè)物體的相互作用總是大小相等而方向相反。
我們?nèi)魪呐ｎD的萬(wàn)有引力定律分析自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，任意兩個(gè)物體之間都遵循著萬(wàn)有引力定律，輕重不同的兩個(gè)物體在地球的引力場(chǎng)中做自由落體運(yùn)動(dòng)都將獲得相同的加速度，所以實(shí)驗(yàn)得出大小兩球同時(shí)落地的結(jié)果是符合萬(wàn)有引力定律的。就是說(shuō)伽利略的實(shí)驗(yàn)結(jié)論和從萬(wàn)有引力定律所做的理論分析是完全一致的，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，伽利略的實(shí)驗(yàn)是正確的。
五、常規(guī)科學(xué)的意義
1.常規(guī)研究獲得的結(jié)果是重大的，因?yàn)閿U(kuò)大了應(yīng)用規(guī)范的可能范圍，提高了應(yīng)用的精確性。
2.常規(guī)科學(xué)進(jìn)步得很快快，因?yàn)槌Ｒ?guī)科學(xué)工作者都集中到只要他們有能力就可以題決的問(wèn)題上。
3.對(duì)常規(guī)科學(xué)傳統(tǒng)的研究揭示了許多附加的規(guī)則，這些規(guī)則提供了許多關(guān)于科學(xué)家從規(guī)范得來(lái)成規(guī)的信息。
4.常規(guī)科學(xué)是—種高度確定的活動(dòng)，但不需要完全由規(guī)則來(lái)確定。
本質(zhì)：庫(kù)恩提出一個(gè)得到公認(rèn)的范式是辨別常規(guī)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，庫(kù)恩則要說(shuō)明這種范式所容許的研究的本質(zhì)究竟是什么。換句話說(shuō)，如果一門學(xué)科已經(jīng)有了一個(gè)公認(rèn)的范式，那么還會(huì)剩下什么東西供人研究呢？庫(kù)恩認(rèn)為常規(guī)科學(xué)的目的既不是去發(fā)現(xiàn)新類型的現(xiàn)象，也不是發(fā)明新的理論，而只是為了澄清范式所已經(jīng)提供的的那些現(xiàn)象和理論。無(wú)論是在現(xiàn)象上還是在理論上，常規(guī)科學(xué)的研究有且只有三個(gè)焦點(diǎn)。
第一個(gè)焦點(diǎn)是與范式本身符合相當(dāng)好的、特別能表明范式具有揭示事物本質(zhì)能力的那類事實(shí)。庫(kù)恩指出諸如比重、波長(zhǎng)之于物理學(xué)，星球軌道、周期之于天文學(xué)，物質(zhì)酸性、結(jié)構(gòu)式之于化學(xué)等等，都屬于這一類的事實(shí)。但是，庫(kù)恩沒(méi)有說(shuō)明，這一類事實(shí)的研究目的是什么呢？是為了讓范式更具說(shuō)服力、還是為了別的什么？
第二個(gè)焦點(diǎn)是對(duì)于范式的驗(yàn)證性研究，比如驗(yàn)證廣義相對(duì)論的水星近日點(diǎn)實(shí)驗(yàn)等等。庫(kù)恩認(rèn)為這種研究的目的是為了證實(shí)理論和實(shí)際的一致性——也就是說(shuō)，這一研究的目的仍舊是為了讓范式更具說(shuō)服力。注意，這一點(diǎn)并沒(méi)有和波普爾提出的否證性思想沖突，研究的目的和理論的科學(xué)性是不同的概念。
第三個(gè)焦點(diǎn)是指那些闡明范式的經(jīng)驗(yàn)工作，解決范式理論中剩余的模糊性，并且容許解決那些先前只是注意到但尚未解決的問(wèn)題，也就是能讓范式本身進(jìn)一步精確化、普遍化的那些工作。顯然，這些工作的目的仍舊是為了保持范式的活力。
綜合起來(lái)看，在庫(kù)恩的眼里，常規(guī)科學(xué)時(shí)期的研究都集中在確保范式更有說(shuō)服力、更具活力之上。但是按照一般的看法，讓一個(gè)已經(jīng)頗為成熟的理論更加成熟的研究往往都是缺少開(kāi)創(chuàng)性、進(jìn)而缺乏吸引力的，為什么常規(guī)科學(xué)的研究為什么能夠?qū)o(wú)數(shù)科學(xué)家產(chǎn)生普遍吸引力呢？
常規(guī)科學(xué)既是解謎：科學(xué)家們對(duì)重復(fù)之前曾完成程序的拒斥，提供了一個(gè)常規(guī)科學(xué)問(wèn)題之所以如此迷人的線索。庫(kù)恩認(rèn)為，正是對(duì)迷的挑戰(zhàn)，才是解謎專家前進(jìn)的主要力量。我們都有過(guò)這樣的經(jīng)歷，那就是當(dāng)我們對(duì)一件事情特別著迷的時(shí)候，即使它的危險(xiǎn)，困難再大再多，我們對(duì)它的癡迷還是依然。那么我們便可以理解熱衷于解謎的解謎專家了，他們把最偉大的科學(xué)頭腦都傾注在解謎上。既然是解謎，那么謎題必然有一個(gè)或以上的解，而解謎也必然有一定的“規(guī)則”可言。庫(kù)恩認(rèn)為，解謎的規(guī)則既包括此前已經(jīng)確立的觀點(diǎn)，也包括其它的有著豐富內(nèi)容的東西。比如，對(duì)某種儀器的特定使用方式也屬于規(guī)則的一種，就好像尺規(guī)作圖的例子一樣。簡(jiǎn)言之，科學(xué)家作出的各種承諾：概念的、理論的、工具的、方法論的，都可以歸入規(guī)則的行列之中。
但是庫(kù)恩在文章后又同時(shí)提出，常規(guī)科學(xué)是一種高度確定性的活動(dòng)，它不必要完全由規(guī)則所確定。這也就是他為什么在本文開(kāi)始時(shí)引進(jìn)共有范式而不用規(guī)則，假定和觀點(diǎn)作為常規(guī)研究傳統(tǒng)連貫性源泉的原因，他認(rèn)為，規(guī)則導(dǎo)源于范式，但即使沒(méi)有規(guī)則，范式仍能指導(dǎo)研究。
六、總結(jié)
對(duì)常規(guī)科學(xué)的理解：如果說(shuō)我看得比別人遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诹藙e人的肩上?！_克·牛頓
參考文獻(xiàn)：
1. 涂向陽(yáng)、趙興太《庫(kù)恩的思想: 常規(guī)科學(xué)如何形成》
2. 韋日平、馮志東《庫(kù)恩模式中常規(guī)科學(xué)研究的特征及其演變》
3. 托馬斯·庫(kù)恩《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》
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