SCIENCE書摘

既相同又不一樣的世界

科學家使用舊的工具觀看舊的對象,卻看到新的現象,以新的方式與世界互動。

撰文/孔恩(Thomas Kuhn)
翻譯/程樹德、傅大為、王道還

SCIENCE書摘

既相同又不一樣的世界

科學家使用舊的工具觀看舊的對象,卻看到新的現象,以新的方式與世界互動。

撰文/孔恩(Thomas Kuhn)
翻譯/程樹德、傅大為、王道還


本版是《科學革命的結構》50週年紀念版。《結構》出版於1962年,很久以前的事了。科學已經起了根本變化,當年科學的女王是物理學,孔恩是受過專業訓練的物理學家。懂物理學的人不多,但是每個人都知道物理學是行動重地。冷戰正在進行,因此大家都知道核子彈的事。

美國的學童必須在防空演習時躲到課桌底下;每個城鎮一年至少做一次防空演習,每個人都得就地尋求掩蔽。反對核武的人拒絕尋求掩蔽以示抗議,警察會逮捕他們,有些人真的遭到拘捕入獄。1962年9月,民歌歌手巴布狄倫(Bob Dylan)首次演唱「滂沱大雨將落」;每個人都以為那是指核彈落塵。那一年10月,古巴飛彈危機爆發,那是1945年以來世界最接近核子戰爭的一刻。物理學與核子威脅在每個人的心頭。


俱往矣。冷戰事過境遷,物理不再是行動重地。1962年的另一件大事是:諾貝爾生醫獎頒給克里克(Francis Crick)與華生(James Watson),表彰他們的DNA分子生物學研究;諾貝爾化學獎頒給比魯茲(Max F. Perutz)與肯德魯(John C. Kendrew),表彰他們的血紅素分子生物學研究,那是變化的先聲。今天生物技術當道,孔恩以物理學與物理學史做為科學的模型,讀完本書後,你可以看出他對物理學的觀察有多少在現在生機蓬勃的生物技術世界中仍然站得住腳。

還有資訊科學,還有計算機對於科學實作的影響。甚至實驗也走樣了,因為計算機模擬已改變了實驗,甚至取代了部份實驗。此外,每個人都知道計算機改變了通訊模式。1962年,科學研究成果是在科學集會、研討會中宣佈的,或是以論文預印本、正式刊登於專業期刊的論文公諸於世。今天發表研究成果的主要模式,是透過電子檔案庫的管道。


過去半個世紀,還發生另一個根本變化,它影響了《結構》的核心──基礎物理學。1962年,有兩套宇宙觀互相競爭:穩態宇宙與大霹靂。它們對於宇宙的圖像與起源,構想完全不同。1965年,幾乎是幸運地發現了宇宙微波背景輻射,之後只剩下大霹靂這個待解的問題,成為常態科學研究。1962年,高能物理似乎持續不斷發現新粒子。現在稱為標準模型的理論從混沌中理出了秩序,我們還不清楚如何把重力整合到標準模型中,不過標準模型的預測極為精確,教人驚豔。基礎物理學也許不會再發生革命了,然而出人意料的事必不可免,也不會少。

如此說來,《結構》這本書也許與科學史上過去的時代比較相干,與今日的科學實踐關係不大。


但是這本書到底是歷史還是哲學?1968年3月,孔恩發表一場演講,一開頭他便堅決地說:「我在各位面前,是以職業科學史家的身分發言……我是美國歷史學會的會員,而不是哲學學會。」但是當他重新講述自己的過去,他越來越強調自己一直對哲學情有獨鍾。雖然《結構》對科學史社群產生了立即而重大的衝擊,它對科學哲學、甚至大眾文化的影響可能更為深遠。我便是以這一觀點撰寫這篇導讀。

一個社群或一個人的世界觀會與時推移,大多數人並無異議。大不了可能會覺得「世界觀」這個詞有點刺眼,因為它似乎包山包海,不免籠統。典範轉移後,思想、知識、研究方案都發生了革命,對於我們生活在其中的世界,我們看待的眼光當然會隨之而變。謹慎的人會說,改變的是看待世界的眼光,但是世界並沒有變。


孔恩想說的事更有趣。革命之後,整個領域變了,科學家在一個不同的世界裡從事研究。我們之中比較謹慎的人會說,那只是個隱喻。實事求是地說,只有一個世界,現在是這個世界,過去也是。我們也許期望未來會出現更好的世界,但是以分析哲學家中意的方式說,那仍是同一個世界,只是改善罷了。在歐洲大航海時代,探險家把所到之處命名為新法蘭西、新英格蘭、新蘇格蘭、新幾內亞等;用不著說,這些地方不是法蘭西、英格蘭、蘇格蘭。我們談論舊世界、新世界,指的是它們的地理、文化意義,但是我們想到整個世界,以及世上的一切,那只有一個世界。當然,世界不只一個:我與歌劇女主角或是饒舌天王生活在不同的世界裡。因此,討論不同的世界難免會教人困惑、感到不知所云。歧義太多之故。

在第10節〈革命即世界觀的改變〉,孔恩以我所謂的嘗試模式處理這個隱喻,費了一番力氣。他並不鐵口直斷如此這般,而是說「我們不妨說」如此這般。但是他的意思並不只是我剛剛提到的隱喻而已。


一、「……也許讓我們想說:在哥白尼之後,天文學家活在一個不同的世界中」。

二、「……方便的說法是:發現氧氣之後,拉瓦錫在一個不同的世界中從事研究」。


三、「(化學革命)完成後,……數據本身已經改變。我說也許我們會說革命之後科學家在一個不同的世界中工作,那是我想表達的最後一個意思」。

第一段引文所想表達的是,天文學家「用舊的工具觀看舊的對象」,卻看到了新的現象,簡直易如反掌,令孔恩印象深刻。


在第二段引文中,他就毋意毋必了,「因為我們無法判斷自然沒有變,變的只是拉瓦錫的看法」,我們不妨說「拉瓦錫在一個不同的世界中從事研究」。一板一眼的批評家(如我)會說,我們不需要固定不變的自然。自然變動不居,不是嗎?我在花園裡蒔花,現在的園子就與五分鐘以前不完全一樣。我鋤了一些草。但是,我正在蒔花的世界只有一個,可不是什麼假說,與拉瓦錫走上斷頭台的世界是同一個。(那真是一個不同的世界!)我希望讀者能看出事情會演變到多麼教人困惑的地步。

至於第三段引文,孔恩解釋道,他指的不只是更為精密、正確的測量,提供更好的數據,雖然那並不是不相干的。爭執點在於道爾頓(John Dalton)的理論:元素以固定比例結合成化合物,而不是混合物。這項理論與最可靠的化學分析結果不相容,歷有年所。當務之急是改變概念:要是物質的組合不依大致固定的比例,就不算化學反應。化學家為了使一切就緒「必須強迫自然就範」。這的確聽來像是改變世界,雖然我們也不妨說:化學家研究的物質,與那些在地表冷卻過程中一直存在地表的物質,是同樣的東西。

閱讀這一節,你會逐漸發現孔恩的論證標的越來越清晰。不過,讀者必須自行判斷哪些表達方式比較能傳達他的想法。「只要你知道自己在說什麼,愛怎麼說怎麼說」,話說得不錯,也未必盡然。審慎的人也許會同意:革命之後,科學家可能會以不同的方式看待世界,對世界運行的方式有不同的感受,注意到不同的現象,想解決新的困難,以新的方式與世界互動。孔恩想說的不只如此。但是在公開發表的文字裡,他堅守嘗試模式──你「不妨說」如何如何。他從未以白紙黑字宣稱:拉瓦錫之後,化學家生活在一個不同的世界裡,道爾頓之後,又是不同的世界。


革命即世界觀的改變


從今天歷史學的後見之明來檢視過去研究的記錄,科學史家可能會想大聲說:典範一改變,這世界也跟著改變了。受一個新典範的指引,科學家採用新的工具,去注意許多新的地方。甚至更重要的是,在革命的過程中,科學家用熟悉的工具來注意一些他們以前所注意過的地方時,他們會看到新而不同的東西。這就好像整個專業社群突然被載運到另一個行星上去,在那裡他們過去所熟悉的物體都在一種不同的光中顯現,而且它們還與他們不熟悉的新事物結合在一起。當然,這種事情並沒有發生過;科學社群並沒有經歷地理的移動;在實驗室之外日常事務都如過去一樣地進行。雖然如此,典範的改變的確讓科學家對他們研究所涉及的世界改變看法了。只要他們與那個世界的溝通是透過他們所見、所做,我們就可以說,在革命之後,科學家面對的是一個不同的世界。


大家熟悉的視覺格式塔轉變實驗非常有啟發性,我們可以把它當做一個用來說明科學家世界的轉變的基本原型。科學家世界中的鴨子到革命之後就成了兔子。人先前看到的是盒子的外觀,後來卻成為盒子的內觀。這類的轉變,在科學訓練期間是極普遍的事,雖然通常這種轉變是逐漸發生,而且幾乎永遠都不可逆。在注視一幅等高線的地圖時,學生通常只看到圖上許多線條,而製圖師卻看到了一張地形圖。在注視一張雲室照片時,學生看到的是混淆而間斷的線條,物理學家卻看到他所熟悉的核子物理事件記錄。只有在經過這一連串視覺上的轉變之後,學生才成為科學家世界中的居民,看到科學家所見,反應科學家所反應的。


可是,學生進入的這個世界,並不是被環境的性質及科學的性質決定而一成不變的。毋寧說,它是被環境以及學生在其中受訓練的特定常態科學傳統兩者聯合決定。所以,在科學革命時,常態科學傳統發生了改變,科學家對環境的知覺必須要重新訓練,在一些熟悉的情況中,他必須學習去看一種新的格式塔。如此做之後,他研究的世界在各處看來都將與他以前所居住的世界彼此不可共量。由不同典範導引的不同學派,彼此間永遠多多少少會有誤解,理由之一在此。

當然,格式塔實驗最普通的型式只顯示出知覺轉變的性質。它們並沒有告訴我們:在知覺過程中,典範或過去所吸收的經驗的角色是什麼?但是在這一方面,已經有了很豐富的心理學研究文獻,大部份源自漢諾威研究所的先驅性研究。在鏡架裝上反相透鏡之後給一位受試者戴上,起先他看到的是整個反過來的世界。最初,他的知覺器官仍然以他先前所習慣的方式運作,結果是他完全失去了方向感,造成個人危機。一旦受試者開始學習去應付他的新世界,他的整個視野又跳回正常狀況,通常這需要經過一段視覺完全混亂的過渡時期。在此之後,視界中的物體又完全被看成與戴上反相透鏡之前時一樣。消納了一個先前看來異常的視野,會影響視野本身,並進一步改變視野。嚴格並比喻地說,習慣於反相透鏡的人經歷了一次視覺的革命性轉變。

在第六節討論過的異常牌實驗,受試者也經歷了一種十分類似的轉變。要不是長期暴露在出現異常牌的環境中,使他們知道這世界上還有異常的牌,他們只看到那些過去經驗所熟悉的撲克牌。一旦經驗提供了必要的新範疇,他們就能夠在普通所需的短時間內一眼認出異常的牌。還有許多其他實驗也證實,受試者所看到的實驗物體的形狀、顏色等都依受試者先前所受的訓練、經驗不同而不同。通盤考量這些例子所源自的豐富實驗資料之後,會使人懷疑連知覺本身都需要某種類似典範的東西做為基礎。一個人看到的,由兩個要素決定,一是他所見的東西,二是他先前的視覺──觀念經驗教他去看的東西。若缺少這種訓練,用詹姆斯(William James)的話來說,他眼中只有「一片混沌」。


近來,好幾位研究科學史的學者已經發覺我上面所描述過的種種實驗非常具有啟發性。尤其是韓森(N. R. Hanson),他已經用格式塔實驗來說明一些(我在這裡要討論的)科學信念的影響。其他同事也已注意到:如果我們假定科學家有時也會體驗像上面所描述的知覺轉變的話,科學史就會變得更易於了解,更具有連貫性。然而,雖然心理學實驗具有啟發性,卻不能提供我們啟發性以外的東西。它們確實顯示知覺的特性可能與科學發展關係極為密切,卻不能證實科學家所進行的控制觀察也具有那些特性。而且,這些實驗的性質使得它們不可能直接證實我剛才的論點。如果歷史的例證要與這些心理學實驗相關,我們必須先注意到歷史可以提供哪些證據,以及不能提供哪些。

格式塔實驗的受試者知道他的知覺已經轉變,因為當他拿在手中的是同一本書或一張紙時,他能夠使他的知覺內容來回變換。意識到他的環境絲毫不曾改變,他可以逐漸轉移他的注意力從圖像(鴨子或兔子)到構成圖像的線條上。到最後,他甚至可以學會只看見線條而沒看到任何的圖像,這時他可以說(但他先前不能這麼說)他真正看到的是這些線條,而不是把它們看成一隻鴨子,或者把它們看成一隻兔子。同樣的道理,在異常撲克牌實驗中的受試者知道(或更精確說,能夠被說服)他的知覺必然轉換過了,因為一個外在的權威(主持實驗的人)向他保證:無論他看到的是什麼,他剛才一直都在看一張黑心。在這兩個例子裡,如同所有類似的心理學實驗,實驗的有效性都是有賴於它們能夠以這種方式去分析。除非能夠藉著一個外在的標準來證實視覺的轉換,我們無法推論出有不同知覺模式的可能。


可是,科學中的觀察,情形剛好完全相反。除了自己的眼睛與儀器,科學家沒有任何其他的憑藉。如果科學家有一個更高的權威提示他的視覺已經轉換了,那麼那個權威本身就會變成科學家的資料來源,他的視覺轉換反而會成為他的問題(就如同受試者與心理學家的關係)。同樣的問題也會發生,如果科學家的知覺也能夠像格式塔實驗的受試者一樣地來回轉移。光被認為「有時是波,而有時是粒子」的那一段期間,其實是一個危險期間,直到波動力學發展出來,以及了解光既不同於波也不同於粒子以後,危機才消失。所以,在諸科學中,如果知覺的轉換伴隨著典範的改變,我們或許不能期望科學家會直接為這種改變做證。注視月球,轉變成哥白尼信徒的人不會說:「我過去看到的是行星,但是現在我看到的是衛星。」那種說法無異暗示托勒密系統曾經一度是正確的。其實,改信新天文學的人會說:「我曾經把月球當做(或把它看成)行星,但是我錯了。」這種陳述確實在科學革命以後一再出現。如果這種說詞通常會掩蓋一種科學視覺的轉變或某些其他心理變化,我們就不能預期得到關於這種轉換的直接證言。我們毋寧該去尋找一些間接、行為上的證據:接受一個新典範的科學家會以不一樣的方式來看這個世界。


讓我們回到史料,我們要問:相信這種轉變的歷史學者在科學家的世界中會發現哪一種轉變?赫歇耳(William Herschel)爵士發現天王星,提供了第一個例子,而且它與第六節討論過的異常牌實驗非常相似。1690~1781年,許多天文學家包括歐洲幾個最傑出的觀測者,在我們現在認為是天王星的軌道上看到一顆星至少17次。他們之中最好的觀測家之一,事實上在1769年一連四個晚上都看到那顆星,而且沒有看出它會運動,要是他注意到了,就會認為它是行星而不是恆星了。12年後,赫歇耳以自製的先進望遠鏡第一次看到同一個天體。結果,他注意到那個天體呈圓盤狀,至少對恆星而言,那是極不尋常的。一定有什麼出了差錯,因此他暫緩下結論、仔細觀測。

赫歇耳發現那個天體會在恆星之間運動,因此宣佈他看到了一顆新彗星!幾個月之後,所有把它的運動軌跡化約成彗星軌道的努力都失敗了,列克色(Anders J. Lexell)才提議:它的軌道大概是行星軌道。天文學界接受那個提議之後,專業天文學家的世界裡就少了幾顆恆星、多了一顆行星。幾乎有一個世紀,那個天體被看到許多次,都當做是恆星。直到1781年,天文學家才以不同的方式看待它;因為,就像異常牌一樣,過去的典範提供的知覺範疇(恆星或彗星)再也容不下它了。

─ 赫歇耳發現那個天體會在恆星之間運動,因此宣佈他看到了一顆新彗星!幾個月之後,所有把它的運動軌跡化約成彗星軌道的努力都失敗了,列克色(Anders J. Lexell)才提議:它的軌道大概是行星軌道。天文學界接受那個提議之後,專業天文學家的世界裡就少了幾顆恆星、多了一顆行星。幾乎有一個世紀,那個天體被看到許多次,都當做是恆星。直到1781年,天文學家才以不同的方式看待它;因為,就像異常牌一樣,過去的典範提供的知覺範疇(恆星或彗星)再也容不下它了。

─ 本文摘錄自《科學革命的結構》導讀與第10節〈革命即世界觀的改變〉。


小檔案
書名:科學革命的結構
(The Structure of Scientific Revolutions)
50週年紀念版
作者:孔恩(Thomas Kuhn)
譯者:程樹德、傅大為、王道還
導讀:哈金(Ian Hacking)
出版商:遠流出版(2017年6月)



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