【中文精制版16】塞缪尔-格施曼：《科学革命的结构》| “倒转乾坤”看世界

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年份：1962年

作者: [美] 托马斯-库恩

出版社：北京大学出版社

中文文稿 

你好，在今天的节目中，我们请到了哈佛大学心理学系和脑科学研究中心的副教授塞缪尔-格施曼，他将带我们一起读托马斯-库恩出版于1962年的关于“科技哲学”和“科学史”的名著：《科学革命的结构》。

大家好，我是塞缪尔-格施曼，我是哈佛大学心理学系和脑科学研究中心的副教授。今天我要向大家介绍的书是《科学革命的结构》。这本书我最早是在上大学的时候读到的，当时它不是任何本科生课程中的必读书目。但在哲学研究领域和科学史研究领域，这是一本具有划时代意义的、革命性的著作。

如果将世界倒转

在开始讲述这个“革命的故事”之前，我们不妨先留意一下库恩在书中提到的一个形象的比喻：如果在你日常戴的眼镜前面加一层反相镜、让你看到的世界倒转过来，这意味着什么？你看到的山还是原来的山、水还是原来的水吗？你会发现之前你没发现的东西吗？如果你一副眼镜都不戴呢，你能看清这个世界吗？

在格施曼教授的学生时代，这本书之所以不是本科生所修的基础课程的必读书目，是因为这本书关注的，不是某个具体科学领域内部的研究，而是在哲学层面上对整个科学发展史上“范式转换”现象的反思，是对科学理论本身进行的理论反思。

这本书的核心议题是讨论所谓“常规科学”与“科学革命”之间的区别。在人类科学发展的不同时期，科学家们遵从不同的研究范式，在既定的研究框架内部回答一些已经被设定好的问题。这样的研究属于常规科学研究。但科学进步中最关键的步骤，却通常不是在常规科学研究内部的积累中发生的，而是在旧的研究范式被打破、新的研究范式被建立之时发生的。这种新旧范式之间的更替，就是托马斯-库恩所说的“科学革命”。

库恩认为，科学的发展历程并非是线性的，而是在不同的范式间跳跃着前进。范式之间彼此没有必然的连续性。在到达下一次革命的突破点之前，前一个通行的范式中预设的一整套假设和前提会保持相对稳定。但实验观察中发现的那些不符合预期的试验结果会不断对原来这个范式施压，并最终导致它破裂。这就是革命的开始。

在库恩的体系中，“范式”是高于具体理论的一个概念。它意味着一整套研究规则的设定。它规定了科学家们从哪些假设出发、问哪些问题、如何设计实验仪器、用什么样的标准检测实验结果等等。简而言之，所谓新的研究“范式”，就是一套新的认识论和新的观测世界的标尺。每一个范式都像一束光，从不同的角度照向同一个有待认知的世界。

然而，尽管以新范式取代旧范式的科学革命确实会带来研究上的突破，也会让人类在逼近客观真理的无限征程中向前迈出关键性的步骤，但这本书的目的，却并不是为人类最新、最尖端的科技背书，也不是为广义上的“进步主义”唱赞歌。

恰恰相反，通过对人类科学史的考察，库恩的研究试图证明，新旧范式之间的差别，与其说是高下优劣之分，不如说是观察角度不同。一个范式，无论它多么权威、多么强大，也终归只是诸多可能性的范式当中的一种。它只能照亮世界的某一块区域，而不可能照亮所有区域。或许换一个角度，科学家看到的世界就会完全不同了。

“愚蠢”的亚里士多德

库恩最早其实是个物理学家，但他却发现他对“科学史”更有兴趣。他曾经提到过一个改变了他思维方式的重要时刻。那时候他正在读亚里士多德，他认真思考的一个问题是，像亚里士多德这样聪明的一个人，他怎么会对那些在我们今天看来完全荒诞不经的谬论深信不疑？

在我们今天的科学教课书中，都会讲到伽利略在比萨斜塔所作的“两个铁球同时落地”的著名实验。这个实验证明了不同质量的物体，下落速度是一样的，进而推翻了之前在西方流行近两千年的亚里士多德的物理学的一些基本假设和结论。亚里士多德相信，物体下落的快慢由它们的质量所决定，越重的物体，下落速度越快。

但是，有那么一个瞬间，库恩决定试着要用亚里士多德的视角来看世界。然后他就发现，尽管这些观点对今天的我们来说不可理喻，但如果接受亚里士多德的假设、接受他的推理逻辑，也就是接受他的一套“范式”，他就突然能理解亚里士多德的结论了。

而当我读到库恩的这本书时，我也经历了类似的恍然大悟的瞬间。我在想，未来的人看我们，完全有可能像我们现在回头看亚里士多德一样。他们也会非常不理解我们现在对世界的解释方式，会非常纳闷我们为什么会用这样错误的方式看世界。就是在那个瞬间，我意识到长久以来我一直都在以自己的视角看世界，而库恩这本书提醒我，我所谓的自己的视角，可能是由一个注定被打破的“范式”所决定的。我所认为理所当然的东西，有可能是错的。

一旦经历过这种恍然大悟的瞬间，科学家就会获得一种“历史”的意识。每一个科学家在最初进入研究领域时，都是从科学教科书开始的。而科学教科书呈现的，只是最近一次科学革命之后、在最新的研究范式之下取得的成果，它是科学发展史中的一个片段。但这个片段却决定了我们当下对客观世界的全部认知。

让我们回到片头那个关于眼镜的问题：如果我们把每一个范式都想象成一副有特定透镜、特定参数的眼镜，那么库恩这本书的一个重要意义便在于，它提醒科学家，在科学发展史上的不同时期，科学家总是戴着各自的眼镜在看世界。这个有特定透镜、特定参数的眼镜会让他看到用裸眼或者用其它眼镜看不到的东西，但同时也会遮蔽掉其它一些东西。而在常规科学的框架内进行探索的科学家们，常常会忘了他们是戴着眼镜的。

科学家的眼镜

艺术评论家约翰·拉斯金曾在他的著作中提到过一个“天真之眼”的概念，意思就是“以物观物”，不带任何预设和透镜、而只用“天真之眼”去看事物本来的样子。但库恩从现代心理学那里接受的一个重要观念就是，根本不可能存在所谓的“天真之眼”。我们对世界的所有观察，都不是“天真”的，它总是会受到某些既定的理论的影响。这里说的理论，就是引导我们看世界的方法论，或是说“认识论”。

库恩这本书中想要传达的信息就是，即便存在一个绝对的客观真理，我们也无法触及它。因为我们在认识世界时，不但要倚仗一些衡量和探测世界的工具，还要透过一些“概念”来看世界。这些概念就是理论的透镜。我们的科学观察是不可能不受制于理论假设和理论框架的。

所谓“概念或理论的透镜”，在不同的学科中有不同的含义。比如，在人文学科研究领域，这个透镜可以指一套分类和话语体系。中国的理学家们会用“心性理气”的概念分析世界，而西方哲学家所用的概念工具则是“本体论”、“认识论”、“主体客体”等等。它们之间的区别不仅仅是词汇的差异，更是对世界的分类方式和思考方式的差异。而所谓“衡量和探测世界的工具”，它可以指各种参数标准和单位的设定，比如我们会以“分子”或“原子”为单位考察物体的内部结构，会把“光年”设定为距离单位等。这种工具也可以指具体的研究仪器，比如望远镜。

“测量工具”和“概念工具”共同构成了某个“研究范式”最核心的组成部分。由于不存在所谓的“天真之眼”，也因为我们几乎不可能完全彻底地了解客观世界，因此我们必须要人为设定一个研究的起点、划定范围先把研究做起来。这个起点，就是研究范式的确立。

在科学训练的过程中，你最早是以学生身份进入这个领域的。你会看到一些数据，这些数据在最开始的时候对你来说是没有意义的，它们只是纸上的一些点。但是科学训练的过程会教会你这些点代表着什么、意味着什么，我们可以拿它来做什么。这样它们才变成了有信息价值的“数据”，你才可以对它们做出解释。

这个训练的过程就是熟悉现有研究范式的过程。这是一个相对稳定的、逐步达成的过程。它会逐渐同化你的思维，最后这个领域中所有的科学家们都会从同样的假设出发、遵循同样的路径、用同样的标准和工具来考察研究对象。这样，他们就形成了库恩所说的科学家的“共同体”。

在这个共同体中，科学家们会就研究的基本框架和范式达成默契和共识。这样他们才有了交流的基础。当然，对于某些具体的理论，科学家们彼此也会有争执。而且有时候也会提出一些新的理论。但是，只要是在“常规科学”的研究阶段，科学家们不会质疑这个大的范式中的基本认知和概念层面的假设。相反，他们会努力增加这个框架的弹性，让它更有解释力，或者是容纳更多的数据，或者是让已有的研究结果更精确。

因此，在研究范式稳定的“常规科学”研究中，即便科学家获得了符合预期的实验结果，这也并不意味着他得到了绝对客观的认知。因为这个实验结果有可能只在这个研究范式内有效。或者更有甚者，这个实验问题之所以会被提出，就是因为它是一个在现有理论框架、现有研究条件和现有实验工具准许的范围内可解的“谜”。如果这是个不可解的谜，那它可能压根就不会被作为研究问题提出来。

当你用望远镜观察天空时，你会看到一些恒星。然后你会以望远镜观察到的距离作为基本参数确定这些恒星在宇宙空间中的位置。基于这些基本数据，你会提出天体运动的理论，然后试着预测这些天体在某个时刻会到达哪个方位。

这个过程乍一看上去毫无问题，理所当然是关于客观世界的研究，对吧？但是你要记住的是，我们不是在直接观测恒星的位置。我们是在通过望远镜进行观测。望远镜就是我们之前提到的“测量工具”。事实上，当伽利略首次将望远镜用于天文观测时，这一观测方法曾经引起过很大的争论。人们会问，我们怎么知道望远镜这种测量仪器带给我们的数据是客观的？如果我们无法确定望远镜的可靠性，我们又如何能根据它测出来的数据推断天体的位置和运行规律？

这并不是要否定科学研究中研究规则的设定和测量仪器的作用。拿望远镜这个例子来说，即便存在上述那些争议，科学家们还是继续利用望远镜来进行天文观测。这是因为，哪怕望远镜作为测量仪器是有局限的、有瑕疵的，它还是能让我们在一个既定的范围之内，问一些用现有条件能够解答的、有价值且重要的问题。

但是，科学家们在这条既定的路上走得越是顺，就越容易忽视他们认知上的盲点。如果我们能直接进入科学家们的大脑观察他们的思维方式，就会发现，当科学家们在某个研究范式之下经过了长期而专业的科学训练之后，这个范式中的一些基本假设就会被他内化，伴随并指导他对观察、检测和分析世界的全过程。而在整个过程中，他甚至根本意识不到这些人为设定的假设的存在。

这也就是说，在我们与生俱来的“天真之眼”与那些遥远的恒星之间，必定，也必须存在一架专业的、科学的望远镜。这里关键的问题是，如果科学家意识到了他是在透过望远镜看世界、是在一个既定的研究范式的规则中看世界，而且在实验的过程中他也找到了一些无法在这个范式中被解释的“差异”性数据，他是否就可以宣称“革命”的时刻已经到来、现在是时候抛弃旧范式、寻求新范式了呢？

格施曼教授的回答是：并不尽然。从科学家意识到当前范式的局限性、发现差异性数据，到下一次的科学革命和范式转换到来之间，还有长长的一段路要走。因为任何一个成功的科学范式，当初能在多个可行的范式中胜出而成为主导性的研究范式，它都具备强大的内在“免疫力”。

如果这些“差异”数据只对目前的理论框架造成了一点点压力，而且彼此没有形成有共同指向的“合流”之势，科学家们通常不会太在意这些差异值。库恩在书中谈到过这个“宽容度”的问题。他说，虽然我们承认任何一个既定的研究范式都不是不可替代的——因为在任何已知的事实或数据基础上，我们都可以构建多个范式，最后胜出的那个只是各种可行的范式中的某一个而不是惟一一个——但科学家很少主动去发明或推进替代性理论。因为这样很浪费，而且照原来的范式和规则去做，仍然可以解决一些问题。

这就是说，范式是存在惯性和弹性的。如果没有这种惯性和弹性，即便是最微小的差异也会终结这个范式。但现实当中的情况通常是，我们不断地在研究和实验中发现“差异”数据，但却不断把它们“遮盖”起来，或是在原有范式中添加一些“辅助性”理论来为这些“差异”的存在寻找可以说得通的解释，好让它们可以继续被包容在这个框架内、不把这个框架撑破。毕竟任何一个范式最初能在多个可行性的范式中胜出，它肯定是具有比较强大的指导性的。

这也就是说，科学家努力延长原有范式的使用寿命，并不一定是在阻挠科学的进步。从另一个角度看，这也是要“物尽其用”、也是有价值有意义的探索。但从另一个方面来说，任何范式，无论它的免疫力和弹性有多强大，也都有“寿终正寝”、被革命的那一天。那么，问题的症结便是：这个转折点究竟什么时候到来？因为只有准确预测到了这个转折点到来的时机，科学家们才能判断出他现在应该做什么——他是应该继续努力发掘原有范式的潜力、为它续命呢，还是应该加速摧毁它、好为新的范式让路？

这几乎是一个无法预知的问题。在科学史上，我们就有这样一个绝佳的例子：同一位科学家，面对两个几乎完全一样的状况，试图用同样的手段在既有范式内消化“差异”数据、以证明旧有范式仍然有效。第一次，他获得了巨大的成功。第二次却失败了。这位科学家，就是发现了海王星的法国天文学家奥本-勒维耶。

法国有一位著名的天文学家叫勒维耶。他注意到，人们在用万有引力定律推测太阳系行星的运行情况时，总是会出现一些误差。面对这些持续出现的误差，勒维耶没有选择立刻抛弃万有引力定律，而是假设这些误差之所以会发生，并不是因为理论框架出了问题，而是存在某种还没有被监测出的、未知的隐藏变量。

于是他依据现有的数据，纯粹靠数学计算，预测到在太阳系中应该还有一颗行星。正是这颗未知行星的存在，导致了科学家监测到的其它行星的运行数据与理论假设之间的偏差。然后勒维耶把他的预测交给了天文台，然后他们很快就在他预测的方位观测到了海王星。

此后，勒维耶在研究中再次遇到了持续出现的“差异”数据。这次他还和上次一样，仍然相信是有隐藏变量、也就是另一颗未知行星的存在，才导致了“差异”数据的产生。而且也用了和上次一样的数学推算来预测这颗被他叫做“祝融星”的太阳系行星的位置。直到去世，他一直都坚信这颗行星的存在。但后来的事实却证明，这颗行星并不存在。

因此，当“差异”积累到一定程度，而各种“辅助性”的理论假设无法扭转“差异”合流的趋势、无法对其作出合理解释的时候，“范式转换”——也就是“革命”——就会发生了。当范式转换发生，原来的体系会暂时崩溃，我们对世界的理解会暂时变得混乱，但新的研究范式也会开始形成。我们的观测结果会逐渐和这个新范式发生吻合，研究的秩序又会被重建起来。

库恩在书中有过一段类似的、描述科学革命发生时这种“乾坤颠倒”的范式转换体验。他用到的例子，就是我们在节目的一开始提到的，在眼镜前放置“反相镜片”的实验。

库恩说： “将眼镜架装上反相透镜后给实验对象戴上，起初他看到的是整个倒置的世界。他的知觉器官开始仍以先前的方式运作，结果是他完全失去了方向感，造成尖锐的个人危机。但是当实验者开始学习去应付他的新世界，他的整个视野又跳回正常状况——通常这需要经过一段视觉完全混乱的过渡时期。此后，视野中的物体又完全被看成与戴上反相镜之前时一样。同化了一个先前反常的视野，会影响并改变视野本身。作为一种比喻，也不算夸张地说，习惯于反相透镜的人已经经历了一次视觉的革命性转换。”

这种通过改变观察世界的角度而彻底改变对世界的认识的体验，几乎是在瞬间发生的。库恩的这个思路，在很大程度上是受到了心理学研究领域中“格式塔”学派的启发。

库恩认为，科学向下一个范式的跨越不是一个“渐进”的过程，而是结构性的瞬间转换。当革命发生，科学家们看世界的方式将会完全不同。很难说这个新的方式就比旧的方式好，但它的确是一种新的不一样的视角。

在这一点上，库恩其实受到了19世纪“格式塔”派心理学家的影响。“格式塔”派心理学家认为，人们会根据不同的外部刺激，产生不同的内在认知反应。人对运动、几何图案、亮度等各种刺激物的感知都是取决于某时某地的情境因素。

他们最为人所知的例子，就是“视错觉”实验。比如，同一个东西，它可能时而看起来像鸭子，时而看起来又像兔子。另一个著名的例子是“奈克方块”（Necker Cube），当你俯视它或平视它时，你看到的方块是不一样的，哪个平面离你最近，这取决于你当时大脑对这个方块的认知判断。库恩对这些心理实验非常有兴趣，因为他从中受到了很大的启发。他意识到，对同样的数据和测量结果，科学家可以有不同的理解和诠释方式。

格式塔学派的这些视错觉实验非常直观地挑战了人们对“单一性”认知方式的迷信，也直接启发了库恩从“范式转换”角度理解和解释科学发展史的理论思路。这种看似否定了客观真理的绝对性、动摇了科学研究的稳定性的模棱两可的立场，在格施曼教授看来，反而是一件非常美好的事。

有些人因此对科学深感沮丧，认为我们无论如何都摆脱不了人为因素。不过像我这种人文主义者反而并不担心多种“可能性”的并存。相反，我觉得我们应当拥抱这些人为因素，接受我们在认知世界的过程当中的局限性，因为我们对世界的思考能力本来就是有限的。这是件很美妙的事。

就像我所从事的神经科学研究，大脑的活动很复杂，总是会有一些我们不曾注意到的区域在活动。但即便如此，我们还是支取寻找那些其实可以预知的信息。有一个小故事很能说明这种状况。一个醉汉半夜在公园旁边的灯下寻找自己的钥匙。警察走了过来，问他：“你在这里做什么？”醉汉说：“我在找钥匙。”警察又问：“你是在这里丢的吗？”他说：“不，我在公园里弄丢的。”警察说：“诶，那你为什么在这里找？”他说：“因为只有这亮着。”

所以说，我们至少必须承认自己有犯错的可能性。这是我之所以喜欢科学的一点。对我来说，这意味着科学家总是可以在局外人那寻求灵感。这个局外人可以满脑子都是疯狂的想法，他可以是诗人，可以是小说家。要知道，不管我们原来的体系有多周全多牢固，总是会有光以完全出乎我们意料的方式从缝隙中透出来，照亮我们不曾看见的一些东西。

这其实也是库恩最关键的贡献。他试图在科学研究的语境中讨论什么是“革命”。他认为科学“革命”的真正内核，在于观念的颠覆。这不仅仅是某个理论的更新，也是对世界的整体认知方式的改变。库恩的理论让我们认真思考客观世界究竟是不是完全可知的问题。如果这世界终究是难以捉摸的，那么我们是否能在不完全否定客观真理存在的前提下、在不完全否定“真理可知”这一命题的前提下，定义知识的边界？

正是因为这些极具启发性的理论探讨，使这本书具有了相当丰富和深刻的多面性：它既是一部有关科学史的书，也是一部有关科学哲学、科学心理学和科学社会学的书。这种跨界的交叉性是非常独特的，甚至可以说绝无仅有。

本节目由喜马拉雅制作播出。本节目中文版由哈佛大学博士杜豫白撰稿、编译，由郝志录制，魔嘉天娱制作。英文版由Zachary Davis, Galen Beebe制作。