根據現代編史工作的要求審查過去的研究記錄，科學史家也許會驚呼，當規范改變時，這個世界本身也同它們一起改變。科學家們在新規范的指百嚇采用新工具觀察新領域，甚至更重要的是，科學家們在革命期間用熟悉的工具觀察他們以前已經觀察過的領域時看到了新的不同的東西。這有點象把這個專業團體突然運送到另一個行星上去了，在那里熟悉的對象是以不同的眼光來看待的，并且是由不熟悉的對象連結起來的。當然，那種情況并沒有發生：沒有地理上的移植，實驗室外面日常事務通常也象以前一樣在繼續。盡管如此，規范改變確實使科學家們用不同的方式去看待他們的研究工作約定的世界。就他們只是依靠由他們看到和做到的那個世界而論，我們也許想要說，在一次革命以后，科學家們是對一個不同的世界在作出回答。
視覺形態中這種熟悉的轉化表演對于科學界的這些轉變來說作為基本原型是很有啟發性的。在革命以前在科學界中的鴨子在革命以后成了兔子。這個人第一次從上面看到了匣子的外部，后來則從下面看見了它的內部。象這些轉變，雖然通常比較逐漸，并且幾乎總是不可逆的。卻是科學訓練的普通伴隨物。看一張等高線地圖，學生看到的是紙上的線條，制圖學家看到的是一張地形圖。看一張氣泡室照片，學生看到的是混亂而屈折的線條，物理學家看到的是熟悉的亞核事件的記錄。只有在許多次這樣的視覺轉換以后，學生才成為科學家世界的一個居民，見科學家之所見，行科學家之所行。可是，學生當時進入的世界并不是一勞永逸的，一方面由環境的本質，另一方面由科學的性質確定的。不如說，它是由環境和訓練學生在追求的常規科學的傳統決定的。因此，在革命的時代，當常規科學的傳統改變時，科學家對他的環境的知覺必須再教育，在某些熟悉的處境中，他必須學習去看到一種新的形態。在他已經這樣做以后，他的研究世界似乎各處都會同他以前棲息的世男不能相提并論。這是另一個理由，為什么由不同規范指導的學派總是有點矛盾。
當然，格式塔實驗通常只說明知覺轉變的本性。他們并不告訴我們關于規范的作用或以前在知覺過程中吸收的經驗。但是，關于這個問題有一大堆心理學文獻，其中有許多都導源于漢諾威學院的開創性工作。一個實驗對象，他戴上黑眼鏡，裝上倒置鏡頭，最初從上到下著整個世界。開始時，他的知覺裝備象他沒有戴上黑眼鏡受訓練時那樣起作用，結果是極端的迷失方向，嚴重的個人危機。但是在這個對象已經開始學習去同他的新世界打交道時，他的整個視野突然改變，通常要在一段時間以后，在此期間視覺混亂了。此后，對象又重新被看到了，就象它們被戴上黑眼鏡以前一樣。吸收以前不規則的看得見的領域已經作用于并且改變了這個領域本身。①人習慣于倒置鏡頭已經從字面上也從隱喻上經歷了視覺的革命轉化。
在第六章中討論過的不規則紙牌游戲問題經歷了完全相同的轉化。直到延長亮牌使人們認識到，宇宙包含不規則的牌為止，他們只看到以前的經驗已經為他們準備好的牌型。然而，一旦經驗已經提供了必要的附加范疇，他們就能在容許完全辨認的第一次足夠長的檢查中看出所有不規則的牌。還有其他各種實驗說明，在實驗中顯示的物質的大小、顏色等等也隨著對象以前的訓練和經驗在變化。②看看這些例子從中提出的豐富實驗文獻就使人們懷疑，有些東西象規范一樣是知覺本身的前提。一個人所看到的不僅依賴于他在看什么，而且也依賴于他以前的視覺概念的經驗已經教會他去看什么。沒有這樣的訓練，用威廉·詹姆士的話來說，只能是“十足的混亂”。
①原來的實驗是由喬奇· M·斯特拉頓做的：《沒有視網膜象倒置的視覺》，《心理學評論》，第IV卷；（1897年），第341～36O頁；463～481頁。一篇更時髦的評論是由哈維·A·卡爾提出的：《空間知覺引論》，（紐約，1935年；英文版），第18～57頁。
②例如，艾伯特· H·海斯托夫：《暗示對刺激物的大小和知覺的距離人間的關系的影響》，《心理學雜志》，第XXIX卷（195O年），第195～217頁；和季洛姆·S·布魯納李奧·波斯特曼和約翰·羅德里格斯：《預期和色的知覺》《美國心理學雜志》；第LXIV卷（1951年）；第216～227頁。
近年以來，幾本涉及科學史的著作已經發現上面描述的幾種實驗的啟發性很大。特別是N.R.漢生已經用格式塔論證來詳盡闡述我在這里關心的某些科學信念的相同的結果。①其他同事已經反復地注意到，如果誰能假定科學家偶然經驗到象上面描述的那些知覺轉移，科學史就會寫得更好和更有條有理。然而，盡管心理學實驗是有啟發性的，由于這種情況的本質，這些實驗不可能有更大的意義了。這些實驗確實表現了知覺的特征，這可能是科學發展的核心，但是，這些實驗并沒有證明，所有從事研究工作的科學家所運用的小心的和受控制的觀察都分享那些特征。而且，正是這些實驗的本質使那個問題不可能有任何直接的證明。如果歷史的例子是要使這些心理學實驗似乎很適當，我們首先必須注意我們可以和不可以期望歷史提供的各種證據。作格式塔示范表演的對象知道，他的知覺已經轉移，因為當他手里拿著同樣的書或紙張時，他能使它反復地來回移動。他意識到在他的環境里什么也沒有改變，他的注意力越加不是針對圖象（鴨子或兔子），而是針對他正在看著的這張紙上的線條．最后，他甚至可以學會看出那些線條而不著任何一個圖象，然后，他可以說（他早先不可能已經合理地說了的）他真的看出了這些線條，但是交替地把它們看成是一只鴨子和是一只兔子。由于同樣的理由，不規則紙牌實驗的主體知道（或者，更準確些，能被說服），他的知覺必然已經轉移，因為一個外部權威，這個實驗工作者使他確信，不管他看過什么，他總是在看一張黑桃五。在這些場合下，就象在所有類似的心理學實驗里一樣，論證的有效性依賴于它用這種方法是可以分析的。除非有一種外部標準，能說明一種視覺開關，而且不能引出關于交替知覺的可能性的結論。
① N．R:漢生：《發現的模式》（劍橋，1958年，英文版）；第i章。
可是，對于科學觀察，情況恰好相反。科學家除了用他的眼睛和工具看到的以外，沒有什么可以依靠的。如果有更高的依據，只要求助于它，就可以證明他的視覺已經轉變，那么，這種依據本身就會成為他的資料的來源，他的視覺行為就會成為各種問題的來源（就象實驗的主體對于心理學家那樣）。如果科學家能象形態實驗的主體那樣來回轉移，就會引起各種同類型的問題。一段時期光“有的時候是波和有的時候是粒子”，這個時期是一個危機時期，是有些什么錯了的時期，這個時期只是隨著波動力學的發展而告終的，并且證明了光是自相一致的實體，既不同于波也不同于粒子。因此，在科學中，如果知覺轉換伴隨著規范改變，我們就不可以期望科學家們直接證明這些改變。這位皈依于哥白尼主義的人在看月亮時不會說，“我習慣于看見一個行星，但是我現在看見的是一個人造衛星。”那種說法含有托勒密體系從前曾經是正確的這種意思。一位皈依于新天文學的人則說，“我從前認為這個月亮是（或者把這個月亮著成是）一個行星，但是我錯了。”那種陳述在科學革命的后果中確實重新出現了。如果它通常用同樣的效應來隱瞞科學眼光的轉變或其他一些精神上的轉化，我們也許不能期望直接證明那種轉變。倒不如說我們必須尋求簡接的行為證據證明有新規范的科學家看問題的方法不同他以前看問題的方法。
于是，讓我們回到這種資料，并且相信有這樣一些改變的史學家在科學界中能發現哪幾種轉變。威廉·赫舍爾爵士發現天王星提供了第一個例子，而且與不規則的紙牌實驗很相適應。在 1690年到1781年間，至少有十七個不同場合，許多科學家，包括幾位歐洲最著名的觀察者，在我們現在猜想那時必然由天王星占領的位置上看到了一顆星。這個集團中一位最好的觀察者在1769年事實上已經連續四夜看到了這顆星，但沒有注意到這種運動能提出另一種鑒別。十二年后，赫舍爾用他自己制造的一架大大改進了的望遠鏡這樣做時，他第一次觀察到了同樣的對象。結果，他已能注意到一個明顯的圓盤大小的東西，至少對恒星來說是異乎尋常的。什么東西搞錯了，因而，他把鑒別推遲到進一步考查以后。那種考查揭示了天王星在恒星之間的運動，因此，赫舍爾宣布他已經看到了一個新的彗星！只是在幾個月以后，在試圖把觀察到的運動納入一個彗星軌道毫無成效以后，萊克塞爾才提出，這軌道可能是行星的軌道。①當這個建議被接受以后，在專業天文學家的世界里已經有少數幾個恒星和又一個行星。一個天體已經連續不斷地被觀察了將近一個世紀，在1781年以后，又以不同的方式被看到了，因為，象一張不規則的紙牌一樣，它不再能適應由以前流行的規范提供的知覺范疇（恒星或彗星）了。
目光的轉移使天文學家們去觀察天王星，可是，這個行星似乎不僅影響到對以前觀察到的對象的了解。它的后果是更為深遠的。也許，盡管證據不可靠，由赫舍爾逼出來的比較不重要的規范改變，在 1801年以后，幫助天文學家們準備好迅速發現大量小行星或小游星。因為它們很小，這些小行星就沒有顯示出使赫舍爾留心的反常的放大率。可是，準備要發現外加行星的天文學家們在十九世紀前五十年中用標準的儀器是可以認出其中二十個的。②天文學史提供了科學知覺中由規范引起的改變的其他許多例子，其中有些例子不那么模棱兩可，例如，西方天文學家們在哥白尼的新規范第一次提出以后的半個世紀期間，首先看到了以前不可變的天空中的變化，能認為這是偶然事件嗎？中國人的宇宙信念并不“排除天上的變化，在早得多的時代里已記錄了天上出現的許多新星。即使沒有望遠鏡的幫助，中國人在伽利略和他的同時代人看到這些現象前幾個世紀也已經系統地記錄了太陽黑子的出現。③緊接在哥白尼以后西方天文學的天空中出現的天象變化的僅有例證也是太陽黑子和一個新星。十六世紀未的天文學家們，用某些象一段線那么簡單的傳統工具，發現了替星通過以前留給不變的行星和恒星的空間在任意漫游。 ④ 當天文學家們用古老的工具觀察古老的對象時迅速而又毫不費力地看到了新東西，會使我們想要說，在哥白尼以后，天文學家們生活在一個不同的世界里。總之，他們的研究所作的回答好象就是那么回事。
①彼特·多阿；《天文簡史》〔倫敦， 1950年，英文版），第115～116頁。
②魯道夫·沃爾夫：《天文學史》（慕尼黑， 1877年，德文版），第513～515，683～693頁。特別要注意沃爾夫的敘述使它多么難以說明這些發現是波德定律的結果。
③李約瑟；《中國科學技術史》，第三卷，（劍橋， 1959年，英文版）；第423～429，434～436頁。
④ T·S·庫恩；《哥白尼革命》（劍橋，麻省，1957年，英文版），第2O6～209頁。
前面的例子是從天文學中選出來的，因為天象觀測報告經常是用一種由比較純粹的觀測術語組成的詞匯表達的。只有在這樣的報告中我們才能希望發現科學家的觀測和心理學家的實驗主體之間的完全對應。但是我們不需要堅持這樣完全的對應，只要放松我們的標準，我們就有許多東西可以獲得。如果我們能同意“看到”這個動詞的日常應用，我們就可以很快地認識到，我們已經遇到了其他許多科學知覺中發生轉變的例子，它們都是伴隨著規范改變而來的。“知覺”和“看”的引伸的用法，需要簡短明確的答辯，但是讓我們首先說明它在實踐中的應用。
再看一看我們前面從電學史引用的兩個例子。在十七世紀期間，當電學研究是受一種以太理論指導時，電學家們反復地看到了細襪子從吸引它們的帶電物體上反跳出來或跌落下來。至少那是十七世紀的觀察家們說過他們看到了的事情，同我們沒有理由懷疑我們自已的知覺報告一樣也不能懷疑他們的知覺報告。在同樣的儀器面前，現代的觀察者會看到靜電排斥（而不是機械的或引力的反跳），但是在歷史上，有一種普遍忽略了的例外，直到豪克斯比的大規模裝置已經大大地放大了它的效應為止，靜電排斥本身并沒有被看到。可是，在接觸超電以后的排斥是豪克斯比所看到的許多新的排斥效應中的唯一的一個。通過他的研究，更確切地說，就象在形態轉換中一樣，排斥突然成為超電的基本表現形式，于是吸引就需要說明了。②十八世紀初期可以看到的電現象比十七世紀的觀察者們所看到的那些電現象更難以捉摸、更變化多端。或者，再舉一個例子，在吸收了弗蘭克林的規范以后，有一個萊頓瓶的電學家們就看到了某種不同于他以前看到的東西。這種裝置是一個電容器，既不需要瓶的形狀，也不需要玻璃。而是突出地出現了兩片導電的云層，其中一片已經不是原來裝置的組成部分。就象各種成文的討論和圖象表示逐漸表明的，兩片金屬片中間夾一個非導體已經成為這類裝置的典型。①同時，其他感應效應得到了新的描述，還有其他～些效應則第一次受到注意。
②杜恩·羅勒和社恩，H．D．羅勒：《電荷概念的發展》（劍橋，麻省，1954年，英文版），第21～29頁。
①參看第七章中的討淪以及該章注 9中引用的參考文獻。
這種轉變并不限于天文學和電學。我們已經評述了某些類似的可以從化學史中抽提出來的洞察力的轉變。我們說過，拉瓦錫在普里斯特利看到去燃素空氣的地方和其他人根本什么也沒有看到的地方看到了氧。可是，拉瓦錫在學會看到氧的過程中，也必須改變他對其他許多更熟悉的實物的觀點。例如，在普里斯特利和他的同時代人看到一種原始的土的地方，拉瓦錫卻看到了化合物礦石，此外還有其他許多這樣的改變。至少，作為發現氧的一種結果，拉瓦錫是以不同的方式看自然界的。同時在不求助于他以不同方式去看的被假定為不變的自然界時，經濟原理會極力要求我們說，在發現氧以后，拉瓦錫是在一個不同的世界里工作。
我立刻想問一下避免這種古怪的表達方式的可能性，但是，我們首先要問一個外加的例子，這個例子是從伽利略的著作的最著名的部分得來的。從遠古以來許多人都已經看到一個重物體在一根繩子或鏈條上來回擺動直到它最終靜止為止。對于亞里士多德學派的人來說，他相信，一個重物體是靠它自已的本性，從較高的位置運動到較低的位置上的一種自然靜止狀態。這個擺動的物體只不過降落有困難。它受到這根鏈條的約束，只有在一段曲折的運動和一段相當長的時間以后，才能在它的低點上達到靜止。另一方面，伽利略觀察這個擺動的物體時，卻看到了一個擺，這個物體，幾乎是連續不斷地重復同樣的運動，一次又一次以至于無窮。伽利略在看到這個重要事物的同時，也考察了擺的其他各種性質，圍繞著它們建立了他的新力學的許多最著名的和有獨到見解的部分。例如，伽利略從擺的性質為重量和降落速度的獨立性，以及為斜面上向下運動的垂直高度和終點速度之間的關系，導出了他的唯一充分而又完備的論據。①所有這些自然現象，他都是以不同于他們以前已經看到的方式去看待的。
洞察力的轉移為什么會發生呢？當然是由于伽利略的個人天才。但是要注意，在這里，那種天才并不是以對擺動物體的更準確或客觀的觀察來顯示自己的。形象地說，亞里士多德學派的感覺一樣準確。當伽利略報告了擺的周期不依賴于振幅，因為振幅是 90度。他對擺的觀點使他看得比我們現在在那里能發現的更有規律得多。②不如說這里已經涉及的似乎是天才利用知覺的可能性使一個中世紀的規范轉變有了價值。伽利略不是完全作為一個亞里士多德學派的人出現的。相反，他是被培養為用原動力理論去分析運動的，這是一種中世紀末期的規范，這種規范認為，一個重物體的連續運動是由發動這種運動的發起人注入其中的一種內在力量引起的。瓊·布里坦和尼古拉·奧斯姆，這兩位十四世紀的經院哲學家使原動力理論具有最完備的形式，他們是已知已經看到伽利略所看到的那部分擺動運動的第一批人。布里坦把一根擺動的繩的運動描寫為當這根繩受沖擊時原動力首先被注入其中的一種運動，其次，在這根繩對著它的張力的阻力轉移時，這種原動力就被消耗了；然后張力把這根繩帶回，直到到達運動的中點，注入增加的原動力；此后，這種原動力使這根繩向相反方向轉移，重新對著這根繩的張力等等，這個對稱的過程可以無限地繼續下去。后來，奧斯姆在這個世紀里對擺動的石塊作了類似的分析，現在看來是這種擺的最初的探討。③他的觀點顯然很接近伽利略最初探討擺的觀點。至少，在奧斯姆的情況下，而且在伽利略的情況下幾乎也—樣，是從原來的亞里士多德學派的運動規范轉變到經院哲學的原動力規范所可能有的一種觀點。直到經院哲學的規范被發現以前，科學家看到的并沒有擺，而只有擺動的石塊。擺的產生很象一種規范引起的形態變換。
①伽利略：《關于兩門新科學的對話》 H．克魯和A·德·塞爾維歐譯（伊文斯頓，伊利諾斯州，1946年，英文版），第8O～81，162～166頁。
② 同上，第 91～94，244頁。
③ M．克拉吉特：《中世紀的力學科學》（麥迪遜·威斯康辛，1959年；英文版），第537～538頁，570頁。
可是，我們真的 需要把區分伽利略和亞里士多德，或者把區分拉瓦錫和普里斯特利的描述為洞察力的轉變嗎？當這些人在觀察同類對象時真的看到不同的東西嗎？有沒有任何合理的觀念使我們能說，他們是在不同的世界里從事他們的研究呢？這些問題不能再推遲了，因為顯然有另一種普通得多的方法去描述上面略述過的所有歷史上的例子。許多讀者一定會想要說，有規范的改變僅僅是科學家對觀察的解釋，它本身是由環境和感覺裝置一勞永逸地確定的。按照這種觀點，普里斯特利和拉瓦錫兩人都看到了氧，但是他們對他們的觀察有不同的解釋；亞里士多德和伽利略兩人都看到了擺，但是他們對他們兩人已經看到的東西的解釋不同。
讓我們立刻說明，當科學家們改變他們關于基本物質的見解時所發生的這種最普通的觀點既不是完全不適當的，也不僅是一種錯誤。不如說這是笛卡兒提出的一種哲學規范的主要部分，同時已發展成為牛頓力學。那種規范為科學和哲學兩者都服務得很好。利用那種規范，象力學本身一樣在基本理解方面已經是富有成效的，這種基本理解用另一種方法也許不能獲得。但是正如牛頓力學這個例子也指出，甚至過去最驚人的成就也不能保證，危機能無期地被推遲。今天，在哲學、心理學。語言學、甚至藝術史等部門中的研究，全都集中到使人想起傳統的規范是不知怎么地歪了。科學史研究也使這種不適應日益明顯，我們的主要注意力在這里必然指向這個問題。
這些引起危機的問題還沒有為傳統的認識論規范產生一個可行的代替方案，但是，這些問題確實開始使人想起那種規范所會有的某些特征。例如，我尖銳地意識到，說什么當亞里士多德和伽利略著擺動的石塊時，前者看到了受約束的降落，而后者看到了一個擺所造成的困難。這一章開頭幾句話甚至以更基本的形式提出了同樣的困難：雖然這個世界并沒有隨著規范的改變而改變，此后科學家卻在一個不同的世界里工作。不過，我確信，我們至少必須學會弄懂類似這些陳述的意思。在一次科學革命期間所發生的事情是不可以完全歸結為重新解釋個別的和不變的資料的。首先，這種資料并不是明確不變的。一個擺并不是一塊降落的石塊，氧也不是排除了燃素的空氣。因此，正如我們不久就會看到的，科學家們從形形色色的對象中收集的這種資料本身是不同的。更重要的是，不論是個人還是團體造成的從受約束的降落到擺，或者從排除了燃素的空氣到氧的轉化過程，并不是一個類似解釋的過程。在沒有確定的資料可供科學家作解釋的情況下，怎么能這樣做呢？倒不如說科學家是一個解釋者，他接受一種新規范就象一個戴上了反向的透鏡的人。象以前一樣，面對同樣的星座，并且知道他在這樣做，可是，他發現有許多細節徹頭徹尾地改變了。
這些話都不是想要指出科學家們并不對觀察和資料作獨特的解釋。相反，伽利略解釋了對擺的觀察，亞里士多德解釋了對降落的石塊的觀察，莫興布魯克解釋了對一個充滿電荷的瓶的觀察，弗蘭克林則解釋了對一個電容器的觀察。但是這些解釋都以一個規范為先決條件。它們是常規科學的組成部分，正如我們已經看到的，這種事業的目的在于精煉、擴大和連接已經存在的規范。第三章提供了許多例子，解釋在其中起了核心作用。那些例子代表了絕大多數研究工作。科學家在每一個例子中依靠一個已被接受的規范，知道一種資料是什么，應當用什么工具來重新得到它，是什么概念適合于解釋它。規范已給定，對研究它的事業來說，對資料的解釋就是核心。
但是，那種解釋事業只能連接一個規范，而不是改正它，這是這一節在結尾前的包袱。各種規范根本不是常規科學所能改正的。相反，正如我們已經看到的，常規科學最終只能導致對反常現象的認識和危機。而且這些常規科學不是靠審議和解釋，而是靠形態轉換之類比較突然和沒有結構的事件結束的。而且科學家們常常談到“從眼睛里掉下來的障眼物”或“充滿著”以前難解的難題的“閃電”，使它的組成部分以新的方式被看到，并第一次允許有它的解。在其他各種場合，這種適當的說明來自睡眠。①“解釋”這個詞的通常意義都不適用于這些直覺的閃光，新規范就是通過它們產生的。雖然這樣的直覺依賴于由老規范得到的經驗，反常的和合適的兩種都有，它們卻不是象一種解釋那樣，同經驗的特殊項目合乎邏輯地或一件一件地聯系在一起。相反，它們集中了大部分經驗，并使它們轉化為一堆頗為不同的經驗，此后會同新規范而不是老規范一件一件地聯系在一起。
為了更好地了解經驗中的這些差別能是什么，我們暫時回到亞里士多德、伽利略和擺。是什么資料使不同規范的相互作用和它們的共同環境對每一種規范都成為可以接受的？亞里土多德學派的人在著受約束的降落時會測量（或者至少會討論，亞里士多德學派的人很少測量）石塊的重量，它已經提高的垂直高度，它達到靜止所需要的時間。這些資料同介質的阻力在一起就是亞里士多德學派的科學在討論落體時應用的概念范疇。②由他們指導的正常研究不可能產生伽利略發現的定律。它只能——并且由另一條道路它確實——導致一系列危機，由此出現了伽利略的擺動著的石塊的觀點。作為那種危機和其他智力變化的結果，伽利略還以完全不同的方式看到了擺動著的石塊。阿基米德關于浮體的工作使介質成為不重要的東西；原動力理論使運動對稱而持久；而拿破侖主義則使伽利略的注意力指向運動的圓形。③因此，他測量了每一次擺動的重量、半徑、角位移和時間，這些恰好就是能解釋伽利略關于擺的定律的資料。在這件事上解釋已被證明幾乎是不必要的。已知的伽利略規范，象擺的規則性是很容易為檢驗所理解的。伽利略發現，擺垂的周期完全不依賴于振輻，這個發現是導源于伽利略的常規科學必須破除的，也是我們今天完全無法用文件證明的，此外我們怎樣去說明伽利略的這個發現呢？對于亞里士多德學派不可能存在的規則性（事實上，自然界在任何地方都舉不出確切的例子來說明）是直接經驗的結果，這種人象伽利略做過的那樣看到了擺動著的石塊。
① [雅克]哈達瑪：《下意識的直覺和科學研究的邏輯》（1946年12月8日發明宮會議[阿冷松，無日期，法文版］），第7～8頁。同一作者的《數學領域中的發明的心理學》（普林斯頓，1949年，英文版）。雖然完全局限于數學發明。卻是一個充分得多的報告。
② T.S.庫恩：《思想實驗的作用》見R·塔頓和I·B·柯亨編：《亞歷山大·柯依爾論叢》，1963年由海爾曼出版社（巴黎）出版。
③ A.柯依爾：《伽利略研究》（巴黎，1959年，法文版）第I卷；第46～51頁；《伽利略和柏拉圖》《思想史雜志》第IV卷，（1943年），第400～428頁。
這個例子也許是想象出來的，因為亞里士多德學派設有紀錄關于擺動著的石頭的討論。但是，亞里士多德學派確實討論了比較簡單的情況，如石頭沒有顯著約束而降落，這里顯然有洞察力方面的差別。亞里士多德在凝視一塊降落的石頭時看到了狀態的變化，而不是一個過程。因而對他來說運動的有關測量是經過的總距離和過去的總時間，所產生的參數我們現應說不叫做速度，而是平均速度。①同樣，因為石頭是受它的本性的驅使達到它最終的靜止點，亞里士多德看到了這種運動期間的任何時刻有關距離的參數是到最后終點距離，而不是離運動起點的距離。②那些概念上的參數構成他的著名的“運動定律”的基礎，并賦予意義。可是，部分由于原動力規范，以及部分由于一種形式范圍學說，經院哲學的批評改變了這種觀察運動的方法。由原動力推動的一塊石頭，在從它的起點降低時得到了越來越多的原動力；因而從哪兒來的距離而不是到哪兒去的距離成了適當的參數。此外，亞里士多德的速度觀念被經院哲學家分化為兩種概念，在伽利略以后立刻成了我們的平均速度和瞬時速度。但是當人們通過這種規范看到這些概念時，只是一部分如降落的石塊，擺等，幾乎是靠檢驗才顯示出它的起支配作用的定律。伽利略并不是提出石頭以等加速運動降落的第一批人中的一個。 ③ 而且，在他用一個斜面做實驗以前已經提出了他的關于這個問題的定理及其許多結果。這種定理是新的規律性的另一種網絡，易于為這個世界里的天才所理解，共同取決于自然界和各種規范，伽利略和他的同時代人根據這些規范已經提出了這種定理。生活在那個世界里，伽利略只要愿意，仍然能說明為什么亞里士多德已經看到了它所做的事情。可是，伽利略關于降落的石頭的經驗的直接內容并不是亞里士多德的經驗所已經有的。
① T.S.庫恩，《思想實驗的作用》；《亞歷山大·柯依爾論叢》（參看注14的全部引文）。
② A.柯依爾，《伽利略研究》第II卷，第7～11頁。
③ 克拉齊特，同上，第 iv,vi和ix章。
當然，我們需要如此關心“直接經驗”即感性特征，是不清楚的，一種規范是如此精彩，它們幾乎總是根據檢驗才放棄它們的規律性。那些特征必須隨著科學家們對各種規范所承擔的義務而明顯地改變，但是，當我們談到原始資料或者粗糙的經驗時，它們還遠不是我們心目中已經有的東西，科學研究被認為是從這些經驗出發的。也許直接經驗應當象流體那樣擱在一邊，而且我們應當用討論來代替科學家們在他的實驗室里完成的操作和測量。也許這種分析應當從直接給予的東西進一步向前推進。例如，這種分析應當用某中性的觀察語言來處理，也許一個人想要同視網膜的印象一致起來，作為引起科學家們所看到的東西的媒介。只有用這些方法中的某一種，我們才能希望恢復一個領域，在這個領域里，經驗重新是一勞永逸地穩定的，在這個領域里，擺和降落的石頭不是不同的感覺，而是觀察一塊擺動的石頭所提供的明確的資料的不同解釋。
但是，感性經驗是固定的和中性的嗎？理論只不過是對給定資料的人為解釋嗎？三個世紀以來經常指引西方哲學的認識論觀點是一種直接而明確的，是的！在沒有已經提出的可供選擇的方案時，我發現它不可能完全消滅那種觀點。然而，它不再有效地起作用了，而且現在在我看來，通過引進中性的觀察語言使它這樣做的企圖是沒有希望的。
一個科學家在實驗室里進行的操作和測量并不是經驗“給定的”，而是“艱難地收集到的”。它們并不是科學家看到的東西，至少在他的研究工作很好地進展和他的注意力集中以前不是。不如說，它們是更基本的感性內容的具體標志，而且它們本身就是為仔細研究正常研究工作選擇的，只是因為它們答應有機會富有成效地精心制作一種已被接受的規范。它們在某種程度上是從直接經驗引伸出來的，比直接經驗清楚得多，而操作和測量則是規范決定的。科學并不處理一切可能的實驗操作。在擺上完成的測量是不適用于受約束的降落的場合的。適用于解釋氧的性質的作用同那些在研究去燃素空氣的特征時所需要的作用也不相同。
至于純粹的觀察語言，也許有人會設計出來。但是，在笛卡兒以后三個世紀，我們對這樣一種可能發生的事情的希望仍然完全依賴于一種感覺和思維的理論。現代心理學實驗在迅速地增加各種理論幾乎不能處理的現象。鴨子 -兔子表明，視網膜印象相同的兩個人能看到不同的事物；倒裝透鏡表明，視網膜印象不同的兩個人能看到相同的事物。心理學對相同的效應提供了大量其他證據，由此而生的懷疑已經很快就被企圖顯示一種真正的觀察語言的歷史加強了。現在要達到那種目標的企圖還沒有接近于一種可以普遍應用的純感覺的語言。那些最近出現的企圖都具有一種特征，他們有力地加強這本書的幾個主要論點。從一開始，他們就預先假定一種規范，或者取自一種流行的科學理論，或者取自日常談話的某些部分，然后，他們試圖從中消除一切不合邏輯的和非感知的術語。在少數談話范圍內，這種努力已經推進得很遠，而且有了有趣的結果。毫無問題這種努力是值得追溯的。但是，它們的結果是一種語言，就象在科學中應用過的那些語言一樣，包含著許多關于自然界的預期，違反這些預期的時刻就不起作用了。奈爾遜·古德曼在描術他的《現象的結構》的目的時所證明的恰好就是這個論點：“那就很幸運，[除存在的現象外]再也沒有什么是有問題的了；對于‘可能的’情況來說還很不清楚，這些情況并不存在，但應當是存在過的。”①因此，沒有一種語言局限于報告一個領先完全已知的世界，而且只能產生關于“現實的東西”的中性的和客觀報告。哲學研究甚至還沒有對一種語言能做什么想要做的提供暗示。
①N．古德曼：《現象的結構》（劍橋，麻省，1951年，英文版）；第4～5頁。這一段值得更廣泛地引用：“如果1947年威靈頓的居民中只有那些重量在175和180磅之間的有紅頭發，那末‘1947年威靈頓的紅頭發居民’和1947年重量在175和180磅之間的威靈頓居民，就可以連結成一個結構定義…這些屬性之一而不是其他是否已經適用于某人這個問題并沒有關系…一旦我們已經確定沒有這樣的人，…那就很幸運，再也沒有什么是有問題的了；對于‘可能的’情況來說還很不清楚，這些情況并不存在；但應當是存在過的。”
在這些情況下，我們至少可以懷疑，當科學家們把氧和擺（也許原子和電子也是一樣）當作他們的直接經驗的基本組成部分來處理時，他們在原理上以及在實踐上都是正確的。民族、文化以及行業等等都是規范包含的經驗的結果，此外，行星和擺，電容器和礦石化合物以及其他類似的物體，都已經在科學界占有一席地位。同這些感覺的對象相比較，米尺的讀數和視網膜的印象兩者都是精心制作的構成物，只有當科學為了他的研究的特殊目的而安排這個或那個這樣做時，經驗已經直接進入這些構成物。這并不是暗示，例如，擺是科學家在看一塊擺動的石頭時可能看到的唯一的東西。（我們已經指出，另一個科學團體能看到受約束的降落。）而是暗示，看一塊擺動的石頭的科學家不可能有原則上比看一個個擺更基本的經驗。可供選擇的方案并不是某種假設為“固定的”理解力，而是通過另一種規范的理解力，使這塊擺動的石頭成為另外種東西。
只要我們回想起科學家和工匠都不是一件一件地學會去看這個世界的，這一切就會更加合理。除非全部概念上的和操作上的范疇都是預先準備了的。例如，發現一種增補的超鈾元素，或者看到一座新房屋，科學家和工匠兩者都得從不斷變動的經驗中清理整個領域。兒童把“媽媽”這個字從全體人類轉給所有女性，然后轉移給他的母親，恰恰不知道“媽媽”的含義是什么或者他的媽媽是誰。同時他認識到在男性和女性之間有某些差別以及所有女性中只有一個人會對他采取的方法。他的反應，期望和信念，確實，他的理解了的世界，也相應地改變了。根據同樣的理由，哥白尼學派否定了太陽的傳統名稱“行星”，并沒有認識到“行星”意味著什么，或者太陽是什么。相反，他們是在改變“行星”的意義，以便使它能繼續對全部大體而不只是太陽作出有用的區別，他們是用不同于他們以前已經看到的方法去看這個世界的。對于早先我們提出的例子都可以提出同樣的論點。看到氧而不是排除了燃素的空氣，看到電容器而不是萊頓瓶，或者看到擺而不是受約束的降落，僅僅是科學家對大量有關化學、電學和力學的理解力的一種整體轉移中的一個組成部分。同時規范決定著巨大的經驗領域。
可是，只有在經驗已經這樣被確定以后，才能開始尋求一個操作定義或者一種純粹的觀察語言。科學家或哲學家在看到一個擺時，必須已經能認識到這個樓是什么，并問是什么尺寸或視網膜印象組成這個擺。如果他看到的是受約束的降落，甚至就不可能提出他的問題了。而如果他看到的是一個擺，但是他是用看一個意義或者一臺擺動的天平同樣的方法去看這個擺的，他的問題就不可能得到回答。至少它不會是同樣的問題。因此，雖然他們始終是合理的而且有時是非常富有成效的，關于視網膜印象或者關于特定的實驗室操作的結果的各種問題都以某種方式從感覺上和概念上把一個世界區分開來為先決條件。在某種意義上這樣一些問題是常規科學的組成部分，因為他們取決于一種規范的存在，而且作為規范改變的一種結果，他們得到的是不同的回答。
為了結束這一章，今后讓我們忽略視網膜印象，而重新把注意力局限于實驗操作，它為科學家提供他所已經看到的盡管零碎卻很具體的標志。這樣一些實驗操作隨規范改變的方式我們已經反復地觀察過了。在一次科學革命以后，許多陳舊的量度和操作成為不適當的而代之以其他。一個人并不把用于氧的全部同樣的試驗用于排除了燃素的氣體。但是這種改變決不是全體的。因此，不論他會看到什么，在一次革命以后，科學家還是在看這個相同的世界。而且，雖然以前他曾以不同的方式用過他們，他的許多語言和他的大多數實驗室儀器同以前仍然是同樣的。結果，革命后的科學總是包括許多相同的操作，用同樣的儀器完成，并用同樣的術語描述，就象他的革命前的先驅一樣。只要這些持久的操作完全改變了，這種改變必須在它們同規范的關系中或者在它們的具體結果中展現。現在我提出，用引進最后一個新例子的辦法使這兩種改變都會出現。我們在考察道爾頓和他的同時代人的工作時將發現，同一種操作，當它通過一個不同的規范同自然界相聯系時，就能成為自然界的規律性的完全不同方面的標志。還有我們有時將看到老操作的新作用會產生不同的具體結果。
整個十八世紀和進入十九世紀以后，歐洲化學家幾乎普遍相信，基本的原子是靠相互的親和力結合在一起的，全部化學品都是由這種基本的原子組成的。因此一塊銀子是因為銀粒子之間的親和力而粘合的（直到拉瓦錫以后這些粒子本身被認為是由更基本的粒子化合成的）。按照同樣的理論，銀在酸中分解（或者鹽在水中）是因為酸的粒子吸引了銀的粒子（或者水的粒子吸引了鹽的粒子）而且比這些溶解物的粒子的相互吸引更加強有力。或者再舉一個例子，銅會在銀的溶液里分解，并沉淀出銀，是因為銅和酸的親和力比酸對銀的親和力大。許多其他現象都是以同樣的方式解釋的。在十八世紀這種有選擇的親和力理論是一種令人欽佩的化學規范，廣泛地有時頗富成效地被用于設計和分析化學實驗。①
① H．梅茨格：《牛頓，斯塔，玻希夫和化學學說》（巴黎，1930年，法文版）；第 34～38頁 。
可是，自從吸引了道爾頓的工作，親和力理論劃分物理學上的混合物和化學上的化合物的界線在某種程度上已經成為不熟悉的了。十八世紀的化學家們確實認識兩種過程。當混合時產生熱、光、起泡沫或者其他類似的東西，就可以看到發生了化學上的化合。另一方面，如果混合物中的粒子能用肉眼區別，或用機械分開，那就只有物理學上的混合物。但是在大量中間情況中，如水中的鹽，合金，玻璃，空氣中的氧，等等，這些粗糙的標準用處很小。
大多數化學家在他們的規范指引下，把整個中間范圍看成是化學的范圍，因為它組成的這些過程全部受同類力的支配。水中的鹽或氮中的氧恰好象把銅氧化所產生的組合一樣是化學組合的一個例子。把溶液看成是化合物的論據是很強有力的。親和力理論本身是很好地被證明了的。此外，形成化合物的原因被認為是溶液的被觀察均勻性。例如，如果氧和氮只是混合，而不在大氣中化合，那么，較重的氣體氧就應當沉到底。道爾頓認為大氣是一種混合物，從來沒有能令人滿意地說明氧為什么沒有能這樣做。吸收了他的原子理論才最終于造成了以前沒有的反常現象。①
有人想要說，化學家把溶液看成是化合物同他們的后繼者的區別僅在于定義問題。在一種意義上可以說情況就是這樣。但是，那種意義不僅是使定義習用方便。在十八世紀，混合物用操作試驗并沒有同化合物完全區分開來，也許他們不可能已被區分開來。即使化學家們已經尋找過這樣的實驗，他們會找出使溶液成化合物的標準。混合物和化合物的區別是他們的規范的組成部分，也是他們觀察他們的整個研究領域的那種方法的組成部分，而且它本身是先于任何實驗室試驗的，雖然并不先于整個化學積累起來的經驗。
但是，用這種方式來觀察化學時，化學現象則是區別于那些隨著吸收道爾頓新規范而出現的定律的例證。特別是，當溶液仍舊是化合物時，再多的化學實驗本身也不能產生定比定律。在十八世紀末，大家都知道，某些化合物通常它們的組分的重量有固定的比例。德國化學家李希特對某幾類反應是即已經注意到進一步的規律性，現在已被包括在化學當量定律里了。②但是，除了處方以外，沒有化學家用過這些規律性，而且幾乎直到這個世紀末還沒有一個人想到要把它們概括出來。提出象玻璃，或者象水中的鹽之類明顯的相反的例子，而不拋棄親和力理論并重新劃定化學家的領域的概念上的界限，就不可能有概括。這個世紀末在法國化學家普羅斯特和伯索利特之間的著名的爭論使那種結果顯得很清楚了。前者斷定，所有化學反應都按確定的比例發生，而后者則認為，它們不是這樣的。然而，這兩個人必定相互討論過了，而且他們的爭論是完全沒有說服力的。在伯索利特看到一個比例能變化的化合物的地方，普羅斯特只看到一種物理學上的混合物。 ③ 既不是實驗也不是改變定義能適用于這個問題。這兩個人就象伽利略和亞里士多德一樣在根本上互相誤解。
① H·梅茨格：《牛頓，斯塔，玻希夫和化學學說》（巴黎，193O年，法文版）第124～129，139～148頁。關于道爾頓，參見倫納德·K·納什：《原子-分子理論》（《哈佛大學實驗科學史案卷》第四案卷；劍橋，麻省；1950年；英文版）第14～21頁。
② J．R．巴丁頓：《化學簡史》第二版；倫敦；1951年，英文版）；第161～163頁。
③ A．N．梅爾德臘姆：《原子理論的發展》；（1）伯索利特的可變比例學說，《曼徹斯特論文集》，第LIV卷，（1910年），第1～16頁。
這就是約翰·道爾頓從事研究工作的那些年代里的形勢，最終導致了他的著名的化學原子理論。但是，直到那些研究的最后階段，道爾頓并不是一位化學家，對化學也沒有興趣。相反，他是一位氣象學家，研究水吸收氣體和大氣吸收水等物理學問題。部分地因為他是在不同的專業里培養出來的，部分地因為他自己在那個專業里的工作，他用不同于現代化學家的規范探討了這些問題。特別是，他把氣體的混合物或者水中吸收一種氣體看成是一種物理過程，一種親和力在其中不起作用的過程。因而，對他來說，各種溶液被觀察到的均勻性是一個問題，但是他認為，只要他能確定他的實驗混合物中各種原子粒子的有關大小和重量，他就能解決的一個問題。道爾頓為了要確定這些大小和重量，最終轉向了化學，他一開始就假定，在他認為是化學反應的有限范圍內，原子只能一對一或者按其他一些簡單的整數比化合。②這個自然的假定確實使他能確定基本的粒子的大小和重量，但是它也使定比定律成了同義反復。對于道爾頓來說，在任何反應中，如果成分不按確定的比例進行，根據這個事實，就不是一個純化學的過程。在道爾頓的工作以前，實驗不能確立的一條定律，在那項工作一旦被接受以后，就成了一個基本原理，不是一套化學測量法所能推翻的了。作為一次科學革命的也許是我們的最完備的例子的一個結果，同樣的化學操作對化學概括的關系呈現了極其不同于它們以前所具有的形式。
② L.K. 納什：《道爾頓的化學原子理論的起源》，《Isis》，第XLVII卷，（1956年）；第101～116頁。
無需多說，道爾頓的結論在最初宣布時受到了廣泛的攻擊。特別是伯索利特決不相信。但是，對大多數化學家來說，道爾頓的新規范已被證明是令人信服的，而普羅斯的論點就沒有做到這樣。因為這個規范所具有的含意，遠比區分混合物和化合物的一個新標準要更廣泛和更重要。例如，如果原子在化學上只能按簡單的整數比化合，那么，重新考查現有的化學資料就應當揭示出倍比和定比的例子。化學家們不再寫，比方說這兩種碳的氧化物按重量含有百分之五十六和百分之七十二的氧；相反他們寫道，一份碳的重量或者同 1．3或者同2．6份氧的重量化合。當古老的操作結果以這種方式記錄下來，2與1之比就涌現在眼面前了；而且這在分析許多著名的反應以及其他新反應中都出現了。道爾頓的規范還使它有可能吸收李希特的工作并看到它的一般原則。它也提出了新實驗，特別是蓋呂薩克關于化合容量的那些實驗，而這些實驗又產生了其他的規律性，那是化學家們以前沒有夢想到的。化學家們從道爾頓得到的不是新的實驗定律，而是一種研究化學的新方法（他自己把它叫做“化學哲學的新體系”），而且這種新方法已經如此迅速地被證明是富有成效的，只有在法國和英國的少數較老的化學家能反對它。①結果，化學家們達到一個境界，在那兒各種反應是以完全不同于它們以前所具有的方法運轉的。
① A·N·梅爾頓臘姆：《原子理論的發展：（6）接受道爾頓鼓吹的理論》，《曼徹斯特論文集》，第LV卷；（1911年），第1～10頁。
隨著這一切繼續下去，發生了另外一個很重要的改變。化學的數據本身到處開始變動。當道爾頓第一次從化學文獻中找數據來支持他的物理學理論時，他發現，各種反應的某些記錄是適用的，但是，他幾個不能避免發現其他一些不適用的記錄。普羅斯特自己對銅的兩種氧化物的測量產生了，例如，一種氧的重量比是 1．47：1，而不是原子論所要求的2：1；而普羅斯特恰好那個是已經期望達到道爾頓比例的人。這就是說，他是一個很好的實驗工作者，關于混合物和化合物之間的關系問題，他的觀點同道爾頓的觀點接近。但是，很難使自然界去適應一種規范。這就是為什么常規科學之謎是如此引起爭論的問題，以及為什么沒有一種規范所進行的量度，幾乎根本不能導致任何結論。因此，化學家們不能憑證據簡單地接受道爾頓的理論，因為許多證據仍然是否定的。相反，甚至在接受了這種理論以后，他們仍然必須在自然界中開辟道路，結果這個過程見乎花費了一個世紀。當他完成時，著名化合物的百分比組成是不同的。資料本身已經改變了。那就是最后的意義，我們想要說，在一次革命以后，科學家是在一個不同的世界里工作。