科學 = 另一種信仰

本書的作者，托馬斯·庫恩。天資聰穎，17 歲到了哈佛大學，刻苦學習物理學，立志成為一名理論物理學家。25 歲那年，為了給一個面向社會科學家介紹物理學發展的課程準備教學案例，他暫時停下了自己博士論文的工作，開始讀亞里士多德的《物理學》。

一開始他發現，亞里士多德根本不懂物理學，犯了很多低級錯誤，但他沒有放棄，而是堅持讀下去。終於在某一天，他頭腦中有關亞里士多德《物理學》的片斷突然整合起來，歸屬到同一個觀點下，然後再讀亞里士多德，就突然理解到，那些看似低級錯誤的話竟然是非常卓越的洞見！這一奇特的經歷完全改變了這位青年的學術志向。從此，世間少了一位理論物理學家，卻多了一顆科學史與科學哲學領域的巨星。

第一個問題，一門科學發展成熟的標誌是什麼？

一門學科從不成熟到基本成熟，轉變的標誌就是大量爭論煙消雲散，基本共識得以確立。

庫恩用了兩個特徵來概括科學成熟的標誌：一是有某種理論、著作或研究成就，空前地吸引了一大批堅定的擁護者，他們不再相信對於同一類現象的研究還可以用其他的方式進行。二是，這些理論、著作或研究成就能夠提出豐富的問題，把追隨者的目光引向解決這些問題的研究工作，而不是像原來那樣，總是糾結於對基本概念的泛泛爭論。

這兩個特徵有一個更簡潔的說法，就是「範式的確立」。庫恩所說的範式，就是那些能夠化解基本爭論、形成共識的理論、著作與研究成就。一門科學從不成熟到成熟的標誌，就是形成了一個範式，擺脫了先前那種無所適從、莫衷一是的局面。由於範式確立的早晚不同，科學的成熟程度因而也有差異。數學與天文學早在古希臘時期就確立了第一個範式，所以成熟較早。而光學與電學的成熟則分別要到牛頓和富蘭克林的時代。

第二個問題，科學革命為什麼必然會發生？它又將如何發生？

如果範式不變，科學家的研究活動也很類似於做數學題。區別在於，小朋友做的數學題是已有正確答案的，而科學研究的結論卻尚屬未知，不過從原則上講，它也應該有一個答案，只要科學家充分運用既有知識，做實驗、計算和推理，最終能夠揭示謎題的「謎底」。

科學研究的魅力就在於，有些問題儘管看起來是有答案的謎題，但真正研究下去卻發現並不簡單：或者是在既有的知識體系下根本找不到答案，或是說真正滿意的解決要求重新質疑基本概念，也就是把爭論重新引向基本的共識，突破原來確立的範式。

範式的轉換就是科學革命。範式的確立雖然化解了基本爭論，確立了共識，但也埋下了科學革命的伏筆。因為任何範式都只不過是一種受多數人追捧的觀點，儘管它讓科學擺脫了無休止的概念爭論，但它同時也排斥了其他可能合理的意見，因而就會有解決不了的謎題。從這個意義上說，反常是一定會出現的，這是既有範式的局限性。而範式的轉換與科學革命也一定會發生，新的範式取代舊的範式，新的共識取代舊的共識，原來的局限性才能被克服，科學也才能進步。

在 19 世紀末回顧整個物理學的發展時，英國科學家開爾文勳爵不無自豪地說，今天整個物理學的大廈已經基本完成，剩下的工作主要是小修小補，此外只有兩朵烏雲還沒有定論：一是黑體輻射問題，一是以太的存在問題。

後來的物理學發展表明，這兩朵烏雲正是挑戰經典物理學範式的反常，對它們的回答一個產生了量子力學，另一個誕生了狹義相對論。這兩個理論在基本概念上都迥異於經典物理學，因而在誕生之初就引起很大的爭議，許多老一輩科學家如玻爾茲曼、洛倫茲等人終生不肯接受新的物理學範式，而年輕一代的科學家如愛因斯坦、玻爾、海森堡等人則成為這場物理學革命的英雄。

德國科學家普朗克在回顧這場革命時說：「科學的重大革新很少通過說服反對者並使他們轉變立場來實現……事實上倒是，反對者逐漸死去，新生的一代一開始就熟悉新思想。」庫恩也贊同這個觀察：範式的轉換並不是理性的過程，無法通過理性的推理、比較新舊範式的優劣，來說服科學家支持新範式。

事實上，這更類似於一個「信仰改宗」的過程。科學家對舊範式的接受也並非純然理性的選擇，而是在教育和訓練中形成了牢固的信仰。科學革命就是要改變這種信仰，自然也不可能通過理性說服來實現。

第三個問題，我們怎麼來評價科學革命的合理性和進步性？

牛頓的範式與愛因斯坦的範式本身不可比較，它們只不過是看待世界的兩種不同方式，無所謂誰更好或更接近真理。

從牛頓力學到狹義相對論的轉換當然是科學的重大進步，如果範式理論不承認這一點，就會走向相對主義，認為科學中沒有真正的進步。

但這樣的科學進步觀念存在巨大的缺陷：我們永遠無從判斷科學的進展是否在逼近真理。畢竟，真理不會自己開口講話。

事實上，科學家們從來不一般地評價理論是否更符合真理，而是更看重某些看得見摸得著的評價指標，譬如看哪個理論更容易作出準確的預測，更系統地解釋了現象，擁有更寬的適用範圍，等等。在所有這些指標上，狹義相對論的範式都勝出一籌，因此我們才說，愛因斯坦的範式替代牛頓範式是一項科學進步。這並非只是對逼近客觀真理的信仰，而是有理有據的論斷。

評價科學革命的合理性和進步性，並不是相信科學總是逼近客觀真理，而是從科學的真實演化歷史出發，進而作出判斷。範式就是用來描述科學演化的：從不成熟的缺乏共識的階段，到範式的確立；從舊範式下的解謎題活動到反常的出現，進而發生範式的轉換與科學革命，再進入新範式下的解謎題活動……如此循環往復。科學通過範式的轉換，不斷破除既有的思想束縛，聚焦新的謎題，朝向未知領域不斷擴展。