科学革命的实质

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科学革命的实质

作者：李醒民

来源：《民主与科学》2014年第04期

科学革命的实质是什么？或者说，科学革命变革的实体是什么？对此，西方学者的回答见仁见智，从未定于一尊。波普尔把理论看做科学革命变革的实体。库恩则把范式转换视为科学革命的实质。霍耳顿在科学史研究中提出基旨分析的概念，他表明科学“革命”归根结底就是回到古典的纯一性的一种努力。拉卡托斯提出研究纲领概念，他认为抛弃退化的研究纲领，而采纳进步的研究纲领，这是科学革命的基本原理。劳丹指出，科学革命不过是竞争着的研究传统之间特别引人注目的、一次决定性冲突所带来的研究传统此消彼长的新格局。其他西方学者也从不同的角度对库恩的范式论进行批判、修正和改造。例如，尼古拉斯·麦克斯韦的“形而上学蓝图”，斯尼德-斯特格米勒的“理性重组”（S纲领），夏佩尔的“域”理论等。虽说国外学者的探索是难能可贵的，他们提出的科学变革的实体都从不同方面或角度说明了科学革命的某些特征。但是，他们的构想似乎都没有抓住科学革命的实质之要义：或者过于单纯（如波普尔的理论），或者过于庞杂，或者过于哲学化。也就是说，他们涉及的实体层次或者层次偏低，或者层次偏高，或者没有切中要害，使人不得要领。

那么，科学革命的实质是什么呢？科学革命就是要重建科学理论的基础或概念框架即“科学观念”（基本概念和基本假设）——这才是科学革命的实质或科学革命所要变革的实体。科学观念虽然在科学理论的逻辑结构中仅占很少比重，但由于它是最核心、最抽象的部分，因而反映科学对象最深刻、最本质的联系。借助科学观念，科学家可以尽可能完备地理解全部感觉经验的关系，从而确立整个物理过程总体的因果关系。科学观念蕴涵十分丰富的内容，从中可以演绎或推导出原先料想不到的结论（如从狭义相对论的前提导出质能关系式），甚至还隐含“尚未理解的东西的残余”，它的更隐秘的根源有待于人们进一步揭示。

科学观念是科学家借助经验事实的提示，通过思维的自由创造和理智的自由发明而抽象出来的。它在逻辑上不能再加以分析，是不能再简化的逻辑元素，其中包含人们当时还不甚理解的东西。它反映在科學发展的一定历史阶段人们对科学对象的认识的深度和广度，是当时历史条件下科学认识的界限，只具有相对的、暂定的意义。随着时间的推移，大量反常现象和新的经验事实无法纳入这一框架之中，它自身的尚未被理解的残余也充分被揭示出来。这样，原来被视为基本概念和基本假设的东西不再是“基本”的了，它从科学发展的形式变为科学发展的桎梏。只有打碎旧的科学观念，科学发展的潜力才能充分发挥出来。这时，科学革命的时机就成熟了。

科学革命并没有抛弃已有的经验材料和经验知识，而只是改变理解这些材料和知识的准则，确定它们的合法地位。科学革命打碎的只是科学理论的旧框架，摧毁的只是科学理论的旧基础。在科学革命中，即使是旧的科学观念，也并非统统被抛弃，其中一部分是辩证的扬弃或改造。旧科学观念中的一些只是丧失自己以前独有的统治地位，从以前的不正确的、与事实不


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符的壳体中解放出来，被赋予新的意义。它们原有的真理颗粒被保留下来，并作为从属成分有机地溶入基于新科学观念建构的新理论体系之中。

从历史上的科学革命来看，科学观念的改变通常有以下几种方式：（1）彻底取代。如以地球为中心的观念被以太阳为中心的观念取代，原子不可分的观念被原子有内部结构的观念取代，超距作用被媒递作用取代，目的论和神创论（Creationism）被进化论取代。（2）旧名新意。如道尔顿的原子论虽然可以追溯到古希腊的原子论，但他把纯哲学思辨变为科学的论证，给原子论以真正的科学内容。又如，经典力学中的质量、惯性、时间、空间等基本概念，在相对论中已被赋予新的含义和内容。（3）合理推广。如力学中的相对性原理在狭义相对论和广义相对论逐步被推广。（4）辩证综合。如光的微粒说和波动说被综合为波粒二象性，分立的粒子的概念和连续的场的概念被综合为物质波的概念。（5）包容蕴含。如能量子概念否定“自然无飞跃”的传统观念，但这只在微观过程才显示出来，在经典系统中，由于h很小

（h=6.626×1027尔格·秒），使得分立的能量谱实际上无法区分而连成一片，这时能量的连续作为极限情况被包括在新概念内。（6）独辟蹊径。如自然选择、光速不变原理、等效原理、海森伯测不准关系、泡利不相容原理等都是在科学革命中提出的新观念。从中可以进一步看到，科学革命尽管使科学本身发生质的变化，但是撇开具体的实验事实和理论不谈，即使在最为抽象的新、旧科学观念之间也存在着某种继承关系。

综上所述，科学革命最深刻的特征是形成新科学理论体系的基础，而这样的基础就是科学观念，因此科学革命实质上是科学观念急剧而根本的改造。在这里，我们之所以选择“改造”这个词，是经过深思熟虑的。在汉语中，改造一词具有双重含义：其一是，“就原有的事物加以修改或变更，使适合需要”；其二是，“从根本上改变旧的、建立新的，使适应新的形势和需要”。这样，“改造”一词就能恰如其分地描绘科学观念的各种变革方式，体现科学中的革命与继承的辩证关系。我们在“改造”二字前加上“急剧”和“根本”两个修饰语，无非是从速度上和程度上强调科学观念的改造是迅速的、彻底的，而不是缓慢的、逐步的、局部的、审慎的、尽可能少破坏的。因此，我们所谓的科学革命，指的是一种整体性的革命，这既可以针对整个科学而言，也可以针对某一学科而言。至于某一学科内部某个理论体系中的个别科学观念的变化，我们一般不称其为科学革命，而把它视为科学观念的局部变革（也有人称之为“局部革命”或“小型革命”）。这种变革虽然也是科学观念的部分质变，但并未引起整个科学观念的根本质变和整体质变。

科学革命的最关键因素，科学革命的核心是形成本质上全新的科学观念。不过，在科学观念发生急剧而根本的改造的同时，科学理论也会焕然一新。也就是说，新的科学框架不仅能容纳已有的经验知识，而且还能容纳许多新的经验知识，而这些新知识是无法纳入旧科学框架中去的。另外，由于科学观念与那些哲学成分有千丝万缕的联系，新科学观念对旧科学观念的否定，必然要伴随或导致新的自然观、方法论和思维方式等的全面变革。因此，我尝试给科学革命下这样一个定义：“科学革命是科学观念急剧而根本的改造，与此同时，也伴随或导致科学理论、自然观、方法论和思维方式的全面变革。科学革命这一概念是关于科学进步的辩证诠释的基本概念。”


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（作者单位：中国科学院大学）

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