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科学哲学 第五章 科学变迁和科学革命
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科学思想变化迅速。事实上挑出任意一门你喜欢的科学学科，你都能确信那门学科中的流行理论已和50年前的大不一样，和100年前的更是完全不同。与哲学和人文学科等其他的智识活动相比，科学是一个快速变迁的领域。大量有趣的哲学问题都聚焦于科学变迁。科学观念随着时间不断地变化，是否存在着一种清晰的变迁方式呢？当科学家们放弃现有理论而支持一种新的理论时，我们该作何解释？最新的科学理论在客观性上是否就比先前的更好？客观性的概念是否就有意义呢？
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大多数关于这些问题的现代讨论都源于已故美国科学史学家和科学哲学家托马斯·库恩的一部著作。1963年库恩出版了《科学革命的结构》一书，它无疑是过去50年中最有影响的科学哲学著作。库恩思想的影响已经渗透到社会学和人类学等其他学科中，甚至广泛渗透到一般的精神文化之中。（《卫报》将《科学革命的结构》列为20世纪最有影响的100本书之一。）为了理解库恩的思想为什么引起如此轰动，我们需要简要回顾库恩的书出版之前科学哲学的发展状况。
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科学哲学 逻辑实证主义的科学哲学
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战后英语世界占统治地位的哲学思潮是逻辑实证主义。最初的逻辑实证主义者是20世纪20年代以及30年代初，在莫里茨·石里克领导下，由一群在维也纳相遇的哲学家和科学家组成的松散团体。（我们在第三章提到的卡尔·亨普尔与实证主义者交往密切，卡尔·波普尔也一样。）为了逃避纳粹的迫害，大多数实证主义者移民去了美国，在那里他们和追随者们一直对学院派哲学产生着强大的影响，直到大约60年代中期之后，这一哲学思潮开始解体。
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逻辑实证主义者对自然科学、数学和逻辑高度重视。在20世纪初的几年里人们见证了激动人心的科学进步，特别是物理学领域的，这极其深刻地影响了实证主义者。实证主义者的目标之一就是使哲学本身变得更为“科学”，以使哲学领域也出现类似的进步。就科学来说，对实证主义者影响特别深的是它表面上的客观性。实证主义者相信其他的领域更多地表现探究者的主观意见，而科学问题能够用一种完全客观的方式解决。实验检验一类的方法使科学家能够将理论直接和事实相比较，从而作出一个基于可靠信息的、无偏见的关于理论价值的评价。因此，对于实证主义者来说科学是一种范式性的理性活动，一条通向既存真理的最可靠的道路。
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尽管实证主义者高度尊重科学，他们却很少关注科学史。事实上，实证主义者认为哲学家们从科学史的学习中获益很少。这主要是因为，他们在所谓“发现的语境”和“证明的语境”之间作出了严格的区分。发现的语境指的是科学家获得一个特定理论的实际历史过程。辩护的语境则指理论已经存在时，科学家证明他的理论所使用的方法——包括检验理论，寻找相关证据，等等。实证主义者认为前者是一种主观的、心理的过程，不受精确规则的支配，而后者是一个客观的逻辑问题。他们主张，科学哲学家应该致力于研究后者。
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图11 凯库勒在一场梦后偶然想到苯的六边形结构假说，梦里凯库勒看见一条蛇正试图咬住自己的尾巴。
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一个例子有助于使这一观念更为清晰。1865年比利时科学家凯库勒发现苯分子具有六边形的结构。表面上看，他是在一场梦后偶然想到苯的六边形结构假说，在那场梦里凯库勒看见一条蛇正咬住自己的尾巴（见图11）。当然，事后凯库勒还要科学地检验梦醒后提出的假说，他也这么做了。这是一个极端的例子，但它表明科学假说能够通过看似最不可能的方法获得——这些方法并不总是深思熟虑的系统思考的产物。实证主义者会说，假说最初是如何获得的，这无关紧要。要紧的是，一旦假说已经形成，怎样去检验它——正是这一点使科学成为一种理性的活动。凯库勒最初如何获得他的假说并不重要，重要的是他如何证明这一假说。
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发现和证明之间的严格区分，关于前者是“主观的”和“心理的”而后者则不是的信条，这两点解释了为何实证主义对科学哲学持如此非历史的态度。因为，科学思想变化和发展的真实历史过程完全源于发现的语境，而不是证明的语境。按照实证主义者的观点，这一过程可能会引起历史学家和心理学家的兴趣，但无法带给科学哲学家任何东西。
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实证主义科学哲学的另一个重要主题是理论和观察性事实的区分；这一点和上一章中讨论的可观察/不可观察的区分有关。实证主义者认为，两个竞争的科学理论之间的争论能够用一种完全客观的方法——将理论和“中立的”观察性事实直接比较，这种方法任何一方都能接受——来解决。实证主义者之间在如何准确描述这些中立的事实这一点上意见不一，但是他们都坚定地认为这些事实是存在着的。没有理论和观察性事实之间明晰的区分，科学的合理性和客观性将变得折中，而实证主义者坚定地认为科学是理性的和客观的。
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科学哲学 科学革命的结构
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库恩是一位训练有素的科学史家，他确信哲学家们能够从科学史的学习中获益良多。他认为，对科学史的重视不足使实证主义者得到的是一种关于科学事业的不准确和幼稚的图景。正如他书的标题所表明的，库恩尤其对科学革命——现存科学思想被新的思想彻底代替的剧变时期——感兴趣。科学革命的例子包括天文学中的哥白尼革命、物理学中的爱因斯坦革命以及生物学中的达尔文革命。每一次革命都导致了科学世界观的根本变化——一系列现存的思想被另一些完全不同的思想所推翻。
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当然，科学革命还是相对较少地发生的——大多数时间任何特定的科学都不处于革命状态。库恩创设了“常规科学”这一术语，来描述当科学家所属的学科没有经历革命性的变化时他们所从事的每天平常的科学活动。库恩对常规科学进行解释的核心概念是范式。范式包括两个组成部分：首先，某一科学共同体的所有成员在某一特定时期都能接受的一系列基本的理论假设；第二，由上述理论假设解决了的、出现在相关学科教科书上的一系列“范例”或特定科学问题。但是，范式不仅仅是一个理论（尽管库恩有时交换使用这两个词）。当科学家们共用一个范式时，他们并不仅仅赞同特定的科学命题，他们还在自己所属领域的未来科学研究应该如何推进、哪些是相关的需要解决的问题、解决那些问题的恰当方法是什么、那些问题的可接受解决办法应该如何等问题上意见一致。简而言之，一个范式就是对科学的总体观点——联结科学共同体并且允许常规科学发生的一系列共享的假设、信念和价值观。
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常规科学准确地讲包括什么呢？按照库恩的观点，常规科学主要是一种解惑的活动。无论一个范式多么成功，它都将遇到特定的困难——那些它无法涵盖的现象、理论预见和实验事实之间的龃龉，等等。常规科学家的工作就是试图消除这些较小的困惑，同时使得对范式的改变尽可能少。所以常规科学是一种相当保守的活动——它的研究人员不是试图作出任何惊天动地的发现，而仅仅是要发展和扩充既存的范式。用库恩的话说，“常规科学并不试图去发现新奇的事实或发明新理论，成功的常规科学研究并不会发现新东西”。最重要的是，库恩强调常规科学家并不试图检验范式。相反，他们不加疑问地接受范式，并在范式所设定的范围内开展研究。如果一位常规科学家得到了一个有悖于范式的实验结果，她通常会假定实验方法有误，而不认为是范式错了。范式本身是不可商榷的。
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常规科学的时期一般能持续几十年，有时甚至是几个世纪。在此期间科学家们逐渐地阐释范式——恰当调整范式，充实细节，解答越来越多的困惑，扩大范式的适用范围，等等。但是随着时间的推移，出现了反常——那些不论常规科学家们如何努力都无法与范式的理论假设相一致的现象。当反常在数量上还很少的时候，它们容易被忽视。但当反常累积得越来越多时，一种逐渐增强的危机感就笼罩着科学共同体。对既存范式的信心瓦解了，常规科学的进程也暂时趋停。这标志着库恩所说的“革命的科学”时期的开始。在此时期，主要的科学观念都处于公开竞争的地位。各种对旧范式的替代方案被提出，最终，一种新的范式就被确立。大约需要一代人的时间，科学共同体的所有成员都转而信奉新范式——这标志着科学革命的完成。因此，科学革命的本质就是从旧的范式转向一种新的范式。
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库恩将科学史概括为被偶尔的科学革命中断的漫长常规科学时期，这得到了许多哲学家和科学史家的响应。来自科学史上大量的例子恰好符合库恩的概括。例如，当我们考察从托勒密到哥白尼的天文学变化，或从牛顿到爱因斯坦的物理学变化时，库恩所描述的许多特征都在其中显现出来。坚持托勒密体系的天文学家们都共有一种范式，这一范式建立在地球静处于宇宙中心的理论之上，为这些天文学家们的研究搭建了一个不受质疑的背景。在18、19世纪坚持牛顿体系的物理学家们也是如此，他们的范式建立在牛顿的力学和引力理论之上。在这两个例子中，库恩关于旧范式怎样被新范式取代的解释相当准确地得以适用。也有一些科学革命并非如此精准地符合库恩模型，例如近来生物学上的分子革命。然而尽管如此，大多数人都赞同，库恩对于科学史的描述蕴含着重要的价值。
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为什么库恩的思想能引起如此的风暴？因为除了对科学史纯粹的描述性陈述外，库恩还提出了一些相当有争议的哲学命题。通常我们假定，当科学家们用一种新的理论来替代既存理论时，他们都是在客观证据的基础上这样做的。但是库恩认为，接受一种新的范式是科学家出于信念的一种特定行为。他承认，一个科学家可能会有很好的理由为一种新范式而放弃旧范式，但是他强调单靠这些理由永远无法合理地迫使范式转变。库恩写道，“从信奉一个范式到信奉另一个范式，这是一种不受强迫的转变经历”。在解释为什么一种新范式在科学共同体内能够快速获得认同的问题时，库恩重点强调了科学家们之间相互的同行压力。如果一种特定的范式拥有强有力的倡导者，它就更有可能赢得广泛的认同。