科学革命的结构

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第一批人。布里坦把一根摆动的绳的运动描写为当这根绳受冲击时原动力首先被注入其中的一种运动，其次，在这根绳对着它的张力的阻力转移时，这种原动力就被消耗了；然后张力把这根绳带回，直到到达运动的中点，注入增加的原动力；此后，这种原动力使这根绳向相反方向转移，重新对着这根绳的张力等等，这个对称的过程可以无限地继续下去。后来，奥斯姆在这个世纪里对摆动的石块作了类似的分析，现在看来是这种摆的最初的探讨。③他的观点显然很接近伽利略最初探讨摆的观点。至少，在奥斯姆的情况下，而且在伽利略的情况下几乎也—样，是从原来的亚里士多德学派的运动规范转变到经院哲学的原动力规范所可能有的一种观点。直到经院哲学的规范被发现以前，科学家看到的并没有摆，而只有摆动的石块。摆的产生很象一种规范引起的形态变换。    
  ①伽利略：《关于两门新科学的对话》 H．克鲁和A·德·塞尔维欧译（伊文斯顿，伊利诺斯州，1946年，英文版），第8O～81，162～166页。     
  ② 同上，第 91～94，244页。     
  ③ M．克拉吉特：《中世纪的力学科学》（麦迪逊·威斯康辛，1959年；英文版），第537～538页，570页。     
  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。不如说这是笛卡儿提出的一种哲学规范的主要部分，同时已发展成为牛顿力学。那种规范为科学和哲学两者都服务得很好。利用那种规范，象力学本身一样在基本理解方面已经是富有成效的，这种基本理解用另一种方法也许不能获得。但是正如牛顿力学这个例子也指出，甚至过去最惊人的成就也不能保证，危机能无期地被推迟。今天，在哲学、心理学。语言学、甚至艺术史等部门中的研究，全都集中到使人想起传统的规范是不知怎么地歪了。科学史研究也使这种不适应日益明显，我们的主要注意力在这里必然指向这个问题。    
  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。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。第三章提供了许多例子，解释在其中起了核心作用。那些例子代表了绝大多数研究工作。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。    
  为了更好地了解经验中的这些差别能是什么，我们暂时回到亚里士多德、伽利略和摆。是什么资料使不同规范的相互作用和它们的共同环境对每一种规范都成为可以接受的？亚里土多德学派的人在着受约束的降落时会测量（或者至少会讨论，亚里士多德学派的人很少测量）石块的重量，它已经提高的垂直高度，它达到静止所需要的时间。这些资料同介质的阻力在一起就是亚里士多德学派的科学在讨论落体时应用的概念范畴。②由他们指导的正常研究不可能产生伽利略发现的定律。它只能——并且由另一条道路它确实——导致一系列危机，由此出现了伽利略的摆动着的石块的观点。作为那种危机和其他智力变化的结果，伽利略还以完全不同的方式看到了摆动着的石块。阿基米德关于浮体的工作使介质成为不重要的东西；原动力理论使运动对称而持久；而拿破仑主义则使伽利略的注意力指向运动的圆形。③因此，他测量了每一次摆动的重量、半径、角位移和时间，这些恰好就是能解释伽利略关于摆的定律的资料。在这件事上解释已被证明几乎是不必要的。已知的伽利略规范，象摆的规则性是很容易为检验所理解的。伽利略发现，摆垂的周期完全不依赖于振辐，这个发现是导源于伽利略的常规科学必须破除的，也是我们今天完全无法用文件证明的，此外我们怎样去说明伽利略的这个发现呢？对于亚里士多德学派不可能存在的规则性（事实上，自然界在任何地方都举不出确切的例子来说明）是直接经验的结果，这种人象伽利略做过的那样看到了摆动着的石块。    
  ① [雅克]哈达玛：《下意识的直觉和科学研究的逻辑》（1946年12月8日发明宫会议[阿冷松，无日期，法文版］），第7～8页。