宋芝业

（内蒙古师范大学，内蒙古 呼和浩特 010022）

范式转换与新实验仪器
——对库恩科学发展模式的一点探索

宋芝业

（内蒙古师范大学，内蒙古 呼和浩特 010022）

库恩以“范式”概念展示了科学发展史的新图景。但关于范式转换的动力问题，以往的研究将之归于世界观等社会和心理因素，给人以模糊的感觉。其实，它可归于实验仪器的发展这一技术因素。

范式；进步；世界观；科学仪器

（一）库恩范式及其转换理论

波普尔的证伪主义理论虽然否认最终能达到终极实在的可能性，但在理论的证伪过程中，我们最终所获得的现实理论是“现已知最具普适性、信息内容最丰富、具有最深精确度的理论”，“尽管不存在可以使我们识别真理的一般标准，却存在某种向真理进步的准则之类的东西”，科学在证伪过程中仍保持了其持续前进性的特质。

而库恩的范式理论给了我们另外一个不同的科学发展图景：前科学——常规科学——危机——革命——新常规科学——新的危机，不同常规科学之间的区别便是范式，范式是“由理论要素、心理要素以及联合这两个要素的本体论和方法论要素组成的。”库恩给了不同范式之间“不可通约”的阐释：“范式一改变，这个世界本身也改变了”，“在革命之后，科学家们所面对的是一个不同的世界”，“与其说那些拥抱了新范式的科学家像诠释者，倒不如说他们像戴了反相眼睛的人。”范式是科学家看待世界的一种世界观，范式选择是不同科学家、科学团体对特定信仰的心理归属。不同范式信仰的科学家是用不同的范式“透镜”来观察、分析他们所能“看到”的外部世界，而不同范式“透镜”是无客观、公正标准进行好坏评价的。在库恩这里，范式的更换并不表明科学在“理性”意义上是进步的：前一范式和后一范式之间是平行、并列关系，不同范式之间是不等价的，范式之间的更换不是螺旋或直线的进化或退化。这样知识的连续性被不同质的范式所隔裂，科学发展史在不同范式环罩下成为没有质的进化性的科学碎片史。

在库恩看来，范式转移是科学家用另一种格式塔来重新审视他以前所面的世界。面对同一经验事实，同一科学家在范式转换前后形成不同的观察诠释。 库恩否认范式转换是朝着某种目的或方向前进，特别是向着真理或关于“世界实际上是什么”的无限接近，他给出了一个理由：没有一个绝对的外在权威对范式的“退化”或“进化”进行公正评价。库恩将范式的转换喻化为“格式塔”式的心理学转变，但不同于真正的格式塔实验，在格式塔实验中，实验对象发生转换时，有一个外在权威（亦或实验规则）能明确告诉他，他的视觉已经转换，而在范式的演替中，没有一个外在权威告诉范式信仰者这一范式是优于另一范式的，“如果科学家有一个更高的权威来提示说他的视觉已经转换，然而那个权威本身又会成为科学家的资料来源，那么权威的视觉也会成为他的问题”。库恩提出了一个难题：人类认知能力的无限演进注定全知全能的欧米茄点是永不可触及的虚幻蜃楼，既然没有一个永恒真理作为范式评价的仲裁者，谁又能判定具有异质性的不同范式之间的“好”与“坏”呢？正如在没有一个评价准则的情况下，评判不同生活方式和信仰一样，没有人有足够的理由证明这一生活方式和信仰是优于另一种生活方式和信仰的。

库恩：特定科学家或科学团体坚持某一范式或拒斥某一范式并不全基于理性理由，“科学家个人可以出于各种理由接受新范式，而且往往同时有好几个理由，其中有些理由完全不属于科学领域，”“甚至创新者的国籍、他们已有声望以及他们的导师有时也起作用”，新范式统治地位的获得并非完全依赖其理性说服力，其倡导者的说服和论辨能力同样起着重要作用。在库恩看来，新范式的成功并不意味着将旧范式信仰者的思想同化，更多是靠越来越多的新人加入其阵营和旧范式的顽固分子不断死去来实现。范式演替的非理性因素渗入隐喻了这样一个观点：在范式透视下的科学事业并非理性的、按更接近自然界真实面貌方向发展的，范式选择过程中的社会因素（权威、国籍等）和心理因素（从众心理、顽抗、信仰）使传统的理性的科学发展模式显得苍白无力。

库恩并不否认科学在特定阶段的进步，但这种进步仅是限于范式框架下的进步，“只有在常规科学时期，进步似乎才既明显又确定”。范式在一开始并非是很明析的，当某一范式以自己的吸引力招募到一些范式信仰者以后，接下来的工作便是尽力地阐明范式（即解谜活动），并使范式最大限度地将自然现象的解释权纳入自己麾下，这种明析范式的努力便导致了特定范式构架下科学知识广度和精度的扩展，即范式内科学的进步，“一个科学共同体是解决它的范式所规定的问题或谜题的极为有效的工具，而解决这些问题的结果必然是进步”。但问题是：既然不同范式之间是世界观的不同、不同范式内的居户是不可通约、不可理解的，那么此范式内进步成果（常规科学的解题活动）在彼范式的地位如何呢？它是否也能化约为彼范式的进步呢？

将此范式的忠诚转移到另一范式，一个充分和理想的理由是：新范式能够解决旧范式所无法解释的反常现象，同时新范式对旧范式的研究成果具有包容性，新范式能保留旧范式的大部分解题能力，但“并非解题能力是范式选择的唯一或确定的根据，新范式不可能保留旧范式的全部解题能力”，“即使在旧范式遇到危机的领域中，新范式也不比旧范式优越”，此范式的信仰者总能指出彼范式所不能解释的、不能解决的问题，虽然彼范式是后来的胜利者，比如在氧气理论获得人们的承认后，它仍不能解释为什么碳可以制备出可燃的气体，而燃素论者则认为这个现象已被其成功解释过且是支持其理论的有力论据。范式所确立的合法问题选择标准和合法解释标准消解了此范式内“对深奥问题的阐释努力所带来的进步在另一范式中的进步意义”，当范式改变以后，新范式将会对前范式已解答的问题进行格式塔式转换后的新理解，由于不同范式间的不可理解性、不可通约性，不同范式对同一问题（或相同的理解对象）的不同解释在质上不具有可比性。不同常规科学内的进步不能跨越范式沟壑。

这是一幅平行的范式进步图景：进步是限制于某范式内的进步，各范式拥有各自的进步，各范式内的进步在整个范式图景中是等质的，这种范式内的进步并不表征整个范式更替链在方向上的进步。

（二）新实验仪器促进范式转换

库恩否认科学进化（范式演替）的方向性，“这一进化过程不朝向任何目标”。作为二十世纪最博学、最有影响的学者之一，其范式观是建立在大量科学史料的基础之上的，但实际的科学发展史，从科学的幼年期到科学文明高达发达的今天，却在库恩的范式“剪刀”下成为一段段不可通约的思维碎片史，成为没有任何目标和方向的发展史。科学发展中，范式和其替代范式在质上真的是“不可通约”的“非连续史”吗？科学的实际发展难道仅仅是一个思维转换游戏吗？

库恩用范式概念构建了科学发展“常规科学——革命——新的常规科学”动态发展模式，凸显了逻辑经验主义静态和积累的科学发展观的历史不符性，同时库恩对科学发展中的非理性（包括信仰的偏执，说服与论辩，权威等）作用进行了有意义的探讨，这一角度后被SSK学者进行了激进的解读，但是库恩的“范式的不可通约性”、“无目标性”思想所具有的相对主义倾向也成为众矢之的，夏皮尔、拉卡托斯、尼古拉斯·麦克米等科学哲学思想家对库恩的思想进行了这样那样的批判，其共有点便是对库恩范式的“不可通约性”和“范式演替之间的非理性连续”表示怀疑。夏皮尔认为，所谓不可通约总是关于科学连续与不连续的争端，并提出了“理由推理链条理论”以说明科学发展的连续性：科学发展的理由——背景信息的修改、确信也是有理由的，以此前溯，环环联扣，便可呈现科学理由的长链，科学理由长链便构成了科学的演化发展史，包括此进程中的连续与突变，理由长链保证了科学发展中的连续性。李醒民提出了“进化----革命”互补图景，“进货与革命互相转换，即进化转换为革命，革命又转化为进货，周而复始，以至无穷，而每一次掀起环，都使科学发展到一个新的更高阶段”。[4]他们企图在此范式——彼范式的更演中架起理性桥梁，以寻求科学演化的某种方向性（亦或某种进步理由）。

库恩回答了“范式间是质的不同”、“范式之间更演顺序是什么”，但库恩没有说明“为什么在特定时代先形成此范式而不是此范式的替代范或跨代范式，如为什么在17世纪末人们首先产生燃素范式而不是氧化范式”、“范式更演图景为什么是这样而不是另一种序列”？这种范式更演背后是否隐匿着某种力量呢？我们认为，科学仪器的改进是范式这样演进而不是那样演进的一个重要原因。

（三）小结

科学工具的改进所引发的人的认识及思维广度、深度的推进是导致范式演替的一个潜在决定因素，虽然范式演替是通过格式塔式的思维突变来实现。某些范式的出现的确需要某些天才科学家“云翳顿开”，但范式产生、被接受背后的深层原因之一便是特定科学工具仪器的发明和改进引发的人类感官的扩延和深化，使人类能获得更多的导致思维突变的经验材料，包括对自然界认识范围扩大的认识材料和对自然界更深入、更细化、更精深的认识材料，也使得人们在评定范式时有更多的经验材料凭借，比如人们为什么会首先接受地球中心说范式而非“太阳中心范式”？这与当时天文观测仪器的落后是分不开的：人类的思维凭借只是一些最基本的以地球为基点的原始材料，比如太阳的东升西落，宇宙众星在圆形天幕上分布，行星围绕地球四周转动等，人们无法跳出以“以地球为观察基点而形成的众星绕地运动”的视野限制，所以人们对地球中心说的接受也便顺理成章，在没有望远镜等能形成对日心说经验支持的天文工具发明以前，对日心说的大规模接受是不合乎人的认识能力逻辑的；在西方三角函数表没有传入中国之前，中国人也不清楚数表在计算中的作用。[5]同样，为什么氧化还原范式产生于燃素范式之后呢？其中关键一点便是化学领域更先进工具——天平的运用，拉瓦锡运用天平精确称量物质化学反应前后的重要变化，这种技术条件对于氧化范式的产生无疑起着决定作用；医学领域中范式更替顺序：盖化“元气”范式——哈维“血液循环”范式——细胞范式——最新的分子生物研究方向，这种范式演进方向与医学领域工具和实验方法的更新更有着直接的联系：解剖技术的发展给了哈维发现血液循环的机会，显微镜的发明与改进使得细胞范式确立，电子显微镜是现在分子生物学产生和不断发展的动力源泉。

虽然科学史中某些范式更替更多体现了思维直觉作用和哲学思想突变作用，如牛顿绝对时空观向爱因斯坦相对时空观转变，但不可否认的是在某些范式演替中工具和实验技术的改进的作用。问题是：由工具和实验技术进步引发的范式更替难道没有证明“范式转变的进步性和向着更接受自然真实面貌的方向前进吗”？技术的不断进步是显而易见的，除非你认为显微镜、加速器的发明与改进相比以前的简陋仪器是一种退化，如人类能认识到细胞层次相比以前人类只认识到肉眼所能观察层次并不是一种进步，或认为仪器并没有在认识自然界更真实面貌过程中发挥作用，但这并不是非常有说服力的理由。我们认为，工具、实验技术的革新导致了人的认识广度、深度、精度的进步，而以此进步为前提导致的范式更替是朝向更真实、更全面反映自然真实面貌的方向前进的，即范式的演进是有其前进方向的。工具、实验技术像是科学王国中的“生产力”，不断冲破旧的范式“生产关系”的限制，向着更合乎自然界真实面貌的新范式“生产关系”演进。

[1]波普著.科学知识进化论[M].纪树立,译.北京:三联书店,1987,159.

[2]李醒民.科学革命的实质和科学进步的图像[J].科学学研究,1986,4,(4):33-40,34,39 .

[3]〔美〕托马斯·库恩著.科学革命的结构[M].金吾伦,胡新和,译.北京大学出版社,2004.

[4]董杰.《大测》介绍三角公式辨析[J].内蒙古师范大学学报(自然科学版),2007(6):677-682.

G30

A

1008-1151(2011)04-0187-02

2011-01-23

内蒙古师范大学科研基金项目（RWYB1021）

宋芝业（1969－），山东鱼台人，内蒙古师范大学科学技术史研究院讲师，哲学博士，研究方向为数学思想史。