I．B柯亨（Cohen）：《富兰克林和牛顿：探索牛顿思辨的实验科学理论以及由此产生的富兰克林电学著作之例》（费拉德尔菲亚，1956年），第Xii～Xii章。对下一段中某些分析的细节，我感谢我的学生约翰·L·布隆尚未发表的文章。在此文发表前，对富兰克林的规范的某种更展开、更确切的说明，见T.S.库恩：《科学研究中教导作用》，载A．C．克隆比（Crombie）编：《1961年7月9～15日牛津大学科学史专题会议》。即将由海涅曼教育书店出版。
一批早期的理论家们根据十七世纪的实践，把吸引和摩擦起电看作是基本的电现象。这些人倾向于把排斥作为机械回跳所产生的二级效应，并又尽可能拖延对格雷新发现的电传导效应进行讨论和系统研究。另一些“电学家”（如他们所自称的）把吸引和排斥同样看成是电的基本表现，并据以修改他们的理论和研究工作。（实际上他们的人数很少——甚至连富兰克林的理论也从没有充分说明过两个带负电荷的物体为什么互相排斥。）但是他们在同时说明任何一种最简单的导电效应时，也碰上了同前一批人一样的困难。这种效应又为第三批人提供了一个出发点，他们倾向于把电说成是可以穿越导体的“流体”，而不是一种由非导体发射出来的“以太”。于是他们又面临着怎样把他们的理论同大量的吸引排斥效应协调起来的困难。只是通过富兰克林和他的直接后继者的工作才有了一种新的理论，可以同样简便地说明几乎所有这些效应，从而也可以给下一代“电学家”的研究工作提供一个共同的规范。
象数学、天文学这样一些部门，早在史前时期就有了第一个明确的规范，再象由专业的分化和重组而形成的生物化学，也已臻于成熟。除了这几个特殊部门以外，上文所勾画的情况在历史上还是很典型的。虽然我不得不继续采取这种不恰当的简单化作法，把连续的历史事件硬套上一个简直是信手拈来的名字（例如牛顿或者富兰克林），但我却认为，这样的根本不同正是表现了这样一些学科的特点，象亚里土多德以前对运动、阿基米德以前对静止的研究、布来克（ BIack）以前对热的研究、波义耳和波尔哈夫以前的化学的研究、胡顿（Hutton）以前对历史地质学的研究等等。在生物学的各个分支中——例如对遗传的研究——有了第一个为人们所普遍接受的规范，还是最近的事；而在社会科学中，究竟哪些分支已具备这种规范，还完全悬而未决。历史表明，要使科学研究中意见完全一致，实在是艰巨得很。
但历史也表明了在这条道路上为什么会碰到这样的困难。如果没有一种规范或某种候补规范，凡是可能合乎某一门科学发展的事实，看起来都会同样地合适。结果，最初搜集事实的活动更近乎一种随机活动，而后来科学的发展却使之习以为常了。而且，因为没有必要寻求什么样的更隐秘的信息，最初搜集事实一般也只限于某些信手拈来的材料来源。在由此聚成的蓄水池中，也包含着那些易于受到偶然的观察、实验以及某些更奥秘材料影响的事实，都可以从医药、制定历法和冶金这一类行业中重新找到。由于这些行业可以随时提供不能按照因果关系发现的事实，因而在新科学的涌现中，它们的工艺经常起着不可缺少的作用。
这样来搜集事实，对许多重要科学的起源尽管很重要，但是只要查阅一下普林尼（ Pliny）的百科全书式著作或培根的自然史就会发现，这里有个泥坑。这样所产生的文献究竟算不算科学，人们会有所犹豫。培根关于热、色、呼吸、开矿等的“历史”中充满了消息，其中有一些也很深奥难解。但是在这些历史中，他却把那些后来证明是很能说明问题的事实（如通过混合而加热），同那些在一定时期内由于过分复杂而根本综合不到理论中去的事实（如粪堆中的热），杂然并列起来了。①还有，任何描述总是不完全的，因此，在一部标准自然史的大量详尽叙述中，也总会遗漏一些后来科学家恰好就在这里找到的重要启示。比方说，几乎没有一部早期的电学“历史”曾经提到过，摩擦过的玻璃棒把草屑吸引过来以后又会把它弹回去。这似乎是机械效应，不是电效应。②而且，按照因果关系收集事实的时间很少，也没有必需的方法，因而自然史常常把上面我们所举那些描述同我们现在还不大能肯定的描述并列起来，比方说关于阻抗生热（或冷）的描述。③只有在十分偶然的情况下，例如古代静力学、动力学和几何光学在没有什么预定理论指导下所搜集到的事实，才足以明确地宣告容许第一个规范的涌现。
①参见培根《新工具》一书中关于热的自然史纲要，《弗兰西斯·培根著作集》第 VIII卷，J、斯拜丁（Spedding）、R.L.埃利斯（Ellis）和I．D．希兹（Heath）编（纽约，
1869年），第179～203页。
②鲁勒和鲁勒，同上书，第 14、22、28、43页。只是在培根书中最后引用了这些话之后，排斥效应作为一种明确的电效应才得到普遍的承认。
③培根，前引书，第 235、337页：“微温的水比完全冷却的水更易于结冰。”对这种奇特观察的早期历史，在下书中有一部分记载：马歇尔·克莱杰特（Marshall
Clagett）：《乔温尼·马利安尼（Giovani Marliani）和中世纪晚期物理学》（纽约；194O年）；第IV章。
这就是在一门科学早期发展阶段上建立这个阶段所特有的各种学派的情况。只有有了理论上和方法论上的信念，才能进行选择、评价和批评；如果没有这种信念，至少是某种隐含的信念，任何一部自然史都无法得到解释。如果这种信念的内容没有隐含在所搜集的事实之中——这种情况就不只是现成的“纯事实”了——那就必须通过流行的形而上学、其他科学或个人和历史的偶然事件从外界提供这种信念。因此毫不奇怪，在任何一门科学的早期发展阶段，不同的人对同样一些领域的现象，尽管未必都是同样一些具体现象，却会作出全然不同的描述和解释。令人吃惊的，而在这些我们称之为科学的领域中也许是最令人吃惊的是，初期的这种分歧总是大部分不见了。
这些分歧，的确在相当大的程度上不见了，而且简直是一劳永逸地不见了。而且，通常总是由于一个前规范学派的成就使这些分歧不见了。这个学派由于它所特有的信念和先入之见，总是只强调那个太大而又太不发达的消息库中的某一特殊部分。有些电学家把电看成是一种流体，并从而特别强调它的传导作用，他们正好提供了一个出色的事例。按照这个信念，他们难以应付已知的大量吸引排斥效应，于是有些人就设想把这种电流体用瓶子装起来。他们努力的直接成果就是莱顿瓶，偶尔随机探索自然的人永远也不会发现这种装置。事实的确是在十八世纪四十年代早期，至少是由两个研究者独立提出来的。①富兰克林几乎从一开始进行电学研究时，就特别注意解释这种新奇而结果又特别有意义的专门仪器。他在这方面的成就，提供了使他的理论成为一种规范的最有力的论据，尽管仍然不能充分解释所有已知的．电排斥现象。②一种理论成为规范，一定要比其他竞争对手更好，但并不一定要解释、事实上也从未解释过一切可能碰到的事实。
①鲁勒和鲁勒，前引书，第 51～54页。
②麻烦的是带负电物体的相互排斥；可参阅柯亨；前引书；第 491～494、531～543页。
电流体理论为一小部分相信这个理论的人所提供的东西，后来富兰克林的规范也为全体电学家提供了。这个规范指明了哪些实验值得作，哪些则由于只是针对次要现象或明显的复合现象而不值得。只有规范才能有效地完成这个任务，这部分是因为学派内部的争论使他们不需要再去不断地重申那些基本原则，部分则因为科学家们自信路子走对了，从而鼓舞了他们从事更精确、更深奥、也更费劲的研究工作。①电学家们结成的集体不要再去注意所有一切电学现象了，因而他们就有可能去设计更专门得多的装置，比以往任何电学家都要更加顽强而系统地运用这些装置，以便更细心地追踪某一种选定的现象。事实搜集和理论表述都成了高度有目的的活动。电学研究从而更加有效了，效率也更高了，它从社会方面证实了培根的一句锐利的方法论格言：“从错误中比从混乱中更易于出现真理”。②
下一节我们将考察这种高度有目的的或者说根据规范所进行的研究工作，但先要扼要说明，规范的涌现怎样影响到这个领域工作集体的结构的。在自然科学的发展中，当个人或集体第一次达到了能吸引下一代大多数实际工作者的综合时，老的学派就逐渐消逝了。这部分是由于这个学派的成员转变到新的规范方面去。但是总会有那么一些人墨守某种老观点，于是他们干脆被排除出这个行业，从此，他们的工作就再也无人理睬了。新的规范意味着这个领域有了新的更严格的规定。谁如果不肯或不能同它谐调起来，就会陷于孤立，或者依附到别的集团那里去。③在历史上，这些人往往干脆呆在哲学部门里，反正那么多的专门科学都是从这里孳生出来的。这些迹象表示，有时正是由于接受了一种规范，才使以前只是关心研究自然界的那批人成了同行，或者至少建立了一门学科。在这些科学中（而不是在医学、技艺、法律这样一些领域中，因为它们主要的存在理由是外界社会需要），形成专门化的期刊，创立专家的学会，并在课程中要求专门地位，通常都同一个集团第一次接受某一种规范有联系。至少，从一个半世纪以前科学的专门化第一次成为制度起，直到最近专门化知识已建立了威信为止，情况就是这样。
①应当指出，接受富兰克林的理论并没有完全结束一切争沦。 1759年罗勃特·西莫（Robert Symmer）提出了两种流体说；此后许多年中，电学家就是按照电是一种流体还是两种流体而分开来的。但是这个问题的争论只能证实，上面所说普遍承认的成就就是这样把这个专业联结起来了。电学家们虽然在这一点上还有分歧，却已迅速地提出结论：任何实验都不能把这两种理论区别开来，因此，二者是等效的。这以后，两个学派都能够而事实也都利用了富兰克林的理论所提供的一切好处（同上书，第543～546、548～554页）。
②培根，前引书，第 21O页。
③电学史提供了可从普列斯特利、开尔文等人的经历中重现的出色事例。富兰克林报告说，那个世纪中叶欧洲大陆上最有影响的电学家诺列特“生前看到他自己是他那个小流派的最后一人；除了他自己优秀的谪传门徒 B.君以外”（马克斯·费兰德[Max
Farrand]编：《本杰明·富兰克林回忆录》［加利福尼亚州伯克利；1949年］第384～386页）。但更有趣的是。所有的学派—直都是愈来愈从专业学科中独立出来。试以占星术为例，它一度是天文学的一个组成部分，再看看从十八世纪末延续到十九世纪初的一个以前很受重视的“浪漫主义”化学传统。这正是查尔士·C·吉利斯庇（Charles
C.Gillispie）在下列著作中讨论过的那种传统：《百科全书派和科学中的雅各宾哲学：关于观念和结论的研究》，《科学史中的关键问题》，马歇尔·克莱杰特编（威斯康辛州康迪逊，1959年），第256～289页；《拉马克进化论的形成》，《世界科学史成就》第XXXVII卷（1956年），第323～338页。
对科学界更严格的限定，还带来了其他的后果。当个别科学家可以接受某一种规范时，他的主要工作就再也不需要从起码的原则开始，证明每一个引进的概念都合理，来重新确立他的研究领域了。这一些都可以留给教科书作者们。而有了一本教科书，科学家就可以从教科书达不到的地方开始研究，从而可以高度集中到科学界所关心的最微妙、最深奥的自然现象中去。这样做，他的研究公报就要开始改变形式了。对这种公报形式的演化，过去研究得太少了，但它在现代的作用却对所有人都是显而易见的，对许多人也是沉闷的。科学家的研究工作再也不会象以前那样，体现在写给那些对此有兴趣人们的书中了，象富兰克林的《关于电的……实验》或达尔文的《物种起源》。相反，通常只是写一篇简要的文章给同行们看，这些人肯定都知道共有的规范，而且也只有他们能够阅读这些写给他们的文章。
今天的科学书籍，通常要么是教科书，要么是关于某一方面的科学生活的追溯。科学家写这样一本书，很可能会发现他在专业方面的声誉不是得到提高，而是受到损害。只有在各门科学更早的前规范发展阶段上，。这样的书一般才可以同在其他创造性领域中那样，仍然保持与专业成就的关系。只有在那些仍然把这种书作为一种学术交流工具的领域中，不管有没有专题文章，专门化的界限还是很不严格，外行们还以为只要读了研究工作者的原始报告就可以跟上去。在数学和天文学中，从古以来研究报告就不再是受过一般教育的读者们所能理解的。在力学中，在中世纪后期研究工作已同样深奥，只是到十七世纪早期，在新规范取代曾指导中世纪研究工作的老规范的过程中，才有过一个短暂的时期力学重新为一般人所理解。在十八世纪结束以前，电学研究也开始需要对外行们进行解释，而物理科学的大部分其他分支，到十九世纪一般人就再也不容易接受了。同样经过这两个世纪，从生物科学的各个不同部门中也可以概括出这种过渡来。社会科学有些部门，今天可能还处于这样的过渡之中。专业科学家同其他领域的同行们之间的鸿沟，愈来愈大了，这种哀叹虽已习以为常，肯定也很合理，但人们却太不注意这个鸿沟同科学进展固有机制之间的根本关系了。
从史前期以来，研究领域一个接着一个都跨过了历史学家称之为一门科学的前史和本史之间的分水岭。这些科学向成熟期过渡，我在这里必须顺序加以讨论，实际上却很少有象我说的那么突然，那么分明。但历史上的这种过渡也不是渐进的，就是说，也不是整个领域一起发展的。电学作者们关于电学现象，在十八世纪前四十年中比他们十六世纪的先驱们拥有多得多的知识。在 1740年以后的半个世纪中，并没有几项新的电学现象增加到他们的清单上。不管怎样，在一些重要方面，卡文迪什（Cavendish）、库仑（Coulomb）和伏特（Volta）在十八世纪最后三十几年中的电学著作距离格雷、杜·费直至富兰克林的著作，比这些十八世纪早期的电学发现者的著作距离十六世纪这方面的著作，要远得多了。①只有在1740年到1780年之间，电学家才第一次有可能把建立这样一个领域视为理所当然。从那时起他们就深入进到一些更具体、更深奥的问题上，随后也愈来愈用专题文章的形式把结果报告给其他电学家，而不是用书籍的形式报告给广大知识界。他们作为一个集体，已经达到了古代天文学家的水平，也达到了学生们在中世纪关于运动、在十七世纪晚期关于物理光学、在十九世纪早期关于历史地质学的水平。也就是说，他们已获得一种证明有可能指导整个集体进行研究的规范。除了事后认识到这种好处，很难另外找到什么标准可以明确宣布某一个领域成为一门科学。
①在富兰克林以后，有以下几方面的巨大发展：电探测器的灵敏度，第一种可靠的普遍推广的测量电荷的技术，电容概念以及与最新提炼的电压观念之间的关系的进展。还有静电力的定量等。可参阅鲁勒和鲁勒，前引书，第 66～81页；W．O．沃克（walker）：《十八世纪对电荷的探测和估量》，《科学年鉴》，第1卷（1936年），第
66～1O0页；爱德门德·霍普（Edmund Hoppe）：《电学研究》（莱比锡，1884年）第1部，第iii～iv章。
《科学革命的结构》
T．S．库恩著
IlI 常规科学的本质
那么，一个集体因为接受了某一种规范所能容许的更专门、更深奥的科学研究，其本质究竟怎样呢？如果规范代表已经一劳永逸完成了的研究工作，规范还会为这个联合的集体留下什么有待于进一步解决的问题呢？如果注意到迄今我们所用术语都可能正在把我们引入歧途，问题就更迫切了。按既定的用法，规范就是一个公认的模型或模式，这一方面的意义我找不到更合适的用语，只能借用“规范”这个词。但是立即可以看出，借用这个词所能表示的“模型”和“模式”的意义，并不完全是通常用来定义“规范”的意思。例如在文法中，“ amo，amas，amat”①是一种规范，因为它显示了用来组成大量其他拉丁文动词的模式，象构成“laudo，laudas，laudat”。②在这种典型的应用中，规范只有容许那些原则上可以取而代之的事例重复出现才有作用。但另一方面，在科学中规范又是很少重复的东西。正象共同法中公认的公正判决一样，在新的或者更严格的条件下，规范是一种需要进一步分析并具体化的东西。
①拉丁文动词“爱”的第一、第二、第三人称。
②拉丁文动词“称赞”的第一、第二、第三人称。
如果了解了怎么可能是这样，我们就会认识到一种规范第一次出现时所能达到的范围和精确性是多么有限。规范所以能够获得这样的地位，因为它去解决一批实际工作者公认的重大问题时比竞争对手更为成功。但它更为成功的之处，却既不是完全成功地解决某一个问题，也不是显著成功地解决多么多的问题。一个规范的成功——不管是亚里士多德对运动的分析、托勒密对行星位置的计算、拉瓦锡对天平的应用还是麦克斯韦对电磁场的数学化——从一开始就主要是一种在选定的、但仍然未完成的事例中获得成功的指望。常现科学就在于实现这种指望，办法是：扩大对于那些规范特别能够加以说明的事实的知识，加强这些事实同规范预测之间的配合，进一步详细表达规范的本身。
若不是一门成熟科学的真正实际工作者，很难理解一种规范会留下多少有待完成的扫尾工作，而进行这一类工作又是多么使人入迷。这几点必须加以了解。扫尾工作使绝大多数科学家献出了他们的全部生涯。他们创立了我这里称之为常规科学的东西。进一步看，不管是在历史上的还是现代的实验室中，这件事就象是硬要把自然界塞进规范早已制成的相当僵化的框框里。常现科学的目的绝不是引起新类型的现象；凡不适合这个框框的现象，实际上往往根本就看不到。科学家的目标按常规并不是发明新理论，他们也往往不能容忍别人的这种发明。①相反，常规科学研究总是为了深入分析规范所已经提供的现象和理论。
①帕纳德·巴勃（ bernard
Barber）：《科学家对科学发现的抵制》，《科学》；第CXXXIV卷（1961年），第
596～602页。
这也许是缺点。当然，常规科学探讨的范围微不足道；我们现在所讨论的常规研究，其视野也受到严格的限制。但正是这些因信仰规范而产生的限制，对科学的发展却成为不可缺少的。由于集中注意狭小范围中比较深奥的问题，规范会迫使科学家仔细而深入地研究自然界的某一部分，否则就不能想象。常规科学具有一种固定机构，不管造成这种限制的规范什么时候不再发挥有效作用，它都可以保证把这种束缚研究的限制加以放松。从这一点开始科学家们的行动不同了，他们研究课题的性质也变了。但是，在规范获得成功的间歇期中，这一专业团体将会解决一些问题，其成员如果不信规范，不但想不到，也永远提不出。至少有一部分成就永远都是这样。
为了更清楚地表明常规研究也即根据规范进行的研究究竟是什么意思，让我对常规科学所包括的主要问题加以分类和说明。为了说明的方便，姑且不谈理论研究，先看看事实的搜集，也即科技刊物中所描述的实验和观察，科学家们正是通过这些刊物的同行们报告他们不断研究的成果。科学家通常报告自然界的哪些方面呢？他们的选择取决于什么呢？而大多数科学观察都要花费大量时间、设备和金钱，推动科学家求得这一选择所导致结果的动力又是什么呢？
我以为，关于事实的科学研究通常只有三个中心，它们之间的区别既不经常，也不永恒。首先是那一类事实，规范表明它们特别能揭示事物的本质。规范用这些事实解题，使事实对更加多样的情况具有更加精确的判决作用。某一个时期的这种关于事实的重大判决有：天文学中——行星的位置和大小、双星星蚀周期和行星周期；物理学中——物质所特有的引力和可压缩性，波长和光谱强度，导电性和接触电位；化学中——化合物和化合量，溶液的沸点和酸性，结构式和旋光性。为了提高认识这些事实的精确性、扩大认识范围所作的努力，占去了实验观察科学的大部分文献。为此目的，一次又一次地设计了复杂的专门仪器，而发明、制造和布署这些仪器都要求第一流的人才，还往往要求相当的财政后盾。同步加速器和射电望远镜不过提供了最新的例子来说明：只要规范可以肯定科学工作者所寻求事实的重要性，他们就能做到这样的程度。从第谷·布洛赫（ Tycho
Brahe）到E．O．劳伦斯（Lowrence），某些科学家之所以获得巨大声誉，并不是由于他们的发现有什么新颖，而是由于他们为重新判定某种以前已知事实所用方法的精确性、可靠性和广泛性。
第二类的事实判定很普通，但也更少。这类判定针对那样一些事实，它们本身没有什么重要性，但可以直接用来同规范所预测的作比较。当我从常规科学的实验问题转到理论问题时，我们很快就会看到，一门科学理论，特别是主要以数学形式出现的理论，可以直接同自然界相对照的地方是不多的。这样的地方，即使是爱因斯坦的广义相对论所能达到的，也不超过三个。①而且，即使在这种可以实际应用的地方，也往往要求理论上和实验上更加接近，以免严重限制所期待的一致。为了更加一致，或者为了发现一些新的可以一举证实这种一致的领域，正在不断对实验者和观测者的技巧和想象力提出挑战。特种望远镜证实了哥白尼对周年视差的预测；阿乌德（ Atwood）机是在牛顿《原理》以后几乎。个世纪才第一次发明的，却第一次毫不含糊地证实了牛顿第二定律；傅科（Foucault）的仪器表明光速在空气中比在水中大；设计巨型闪烁计数器是为了证明中微子的存在——象这样一些以及其他许多类似的特殊仪器，说明必需有这些巨大的努力和创造性才能使自然界同理论愈来愈一致起来。②试图证明这种一致性，是第二种类型的正常实验工作，它甚至比第一种更明显地依赖于一种规范。规范的存在使问题开始得到解决；规范理论往往直接包含在有可能解决这个问题的仪器设计之中。例如，如果没有《原理》，用阿乌德机所作测量就毫无意义。
①至今仍然得到广泛承认的唯一长期成立的验证，就是水星近日点的岁差。关于远星体光谱线的红移，可以从比广义相对论更基本的原因得出。光线绕太阳时的弯曲可能也是这样，这一点现在仍在争论之中。不管怎样，后两种现象的测量仍然含糊不清。最近可能又增加了另一种检验：穆斯保尔 (Mossbauer）辐射的引力迁移。在这个现在很活跃但经过长期休眠的领域中，也许很快地会有变化。对这问题最新的简要说明，见L.I.什夫（Schiff）：《NASA会议上检验相对论的报告》，《今日物理》，第XIV卷（1961年），第42～48页。
②关于两种视差望远镜，见阿伯拉罕·沃尔夫（ Abraham
Wolf）：《十八世纪科学、技术、哲学史》（第二版；伦敦，1952年），第103～1O5页。关于阿乌德机，见H．R．汉森（Hanson）：《发现的模式》（剑桥，1958年），第100-102、207～2O8页。关于后面两种特种仪器，见M．L．傅科：《关于测量空气和透明介质中的光速的一般方法》，《科学院的…活动报告》；第XXX卷（1860年），第551～56O页；C．L．小柯温（Cowan）等；《自由中微子的探测：一个证实》，《科学》；第CXXIV卷（1956年），第103～1O4页。
第三类实验和观察，我认为穷尽了常规科学的搜集事实活动。它包括详细分析规范理论的经验性工作，以消除某些残留的含混不清，从而使以前只是引起注意的问题可以得到解决。这一类是最重要的一类，要加以描述还得细分。在更加数学化的科学中，旨在进行详细分析的实验是针对物理常数的判定的。例如，牛顿的研究表明，对于宇宙间任何位置上的任何一种物质，两个单位质量在单位距离之间的力都一样。但即使不考虑这种吸引即万有引力常数的大小，这个问题同样可以解决而在《原理》出现以后一百年中，没有其他任何人设计出能够确定这个常数的仪器。卡文迪什在十八世纪九十年代的著名判定也不是最后一个。由于引力常数在物理科学中的重要地位，改进其数值就成了此后一大批著名实验室反复努力的目标。①这一类长期研究的其他事例是：确定天文单位、阿怫伽德罗（ Avoadro）数、焦耳（Joule）系数、电荷等等。如果没有一种规范理论规定了问题并保证有一个稳定的解，就很难设想会有这么多精心的努力，更不会产生任何成果。
当然，努力把规范表述清楚，并不限于制定普遍常数。努力的目标也可能是定量定律，象波义耳关于气体压力与体积关系的定律，库仑关于电吸引的定律，焦耳关于电阻和电流生热的方程，都属于这一类。规范是发现这一类定律的前提条件，尽管表面上也许看不出来。我们常常听说，这些定律是由于为自己捡验测量数据以及没有理论成规而发现的。但是历史并不支持这样一种太过分的培根式的方法。空气以前被认为是一种所有静力学精密概念都用得上的弹性液体，当时波义耳实验一直不为人们所理解（如果理解了，就会接受另一种解释，或者根本不作解释）。②库仑的成功是因为他制造了一种专门仪器来测量两个点电荷之间的力（以前用普通的盘式天平等测量电力，根本没有发现有任何联系或简单规则性。）。但这一设计又依赖于以前的认识：每一个电流体粒子都超距作用于其他每一个粒子。这就是库仑正在寻求的两个这种粒子之间的力——唯一可以有把握假定为单纯距离作用的力。 ③ 焦耳的实验也可用来说明，定量定律是怎样通过说明规范而涌现的。事实上，定性的规范和定量的定律之间的关系如此广泛而密切，以至于从伽里略时代起，在设计出用于实验判定的仪器以前许多年，人们就常常借助于规范而确切地猜测出这些定律来。 ④
最后，还有第三种旨在说明一种规范的实验。这种实验比其他的更象一种探测；在那样一些时期和科学中，即需要更多解决自然界规则性的定性问题而不是定量问题时，这种实验特别盛行。通常从一组现象中提出来的规范，用到其他密切有关的现象时就含糊不清了。于是，怎样才能把规范应用到人们所关心的新领域，实验就必须有所选择。例如，把热质说当作规范用，就是以混合和改变状态来加热或冷却。但热还是可以通过别的方式释放或吸收——例如化学化合、摩擦、气体的压缩或吸收——而且热质说也可以通过几种不同的方式应用到这里的任何其他现象。如果真空也有加热的能力，那么，压缩加热就可以解释为气体同虚空相互混合的结果。要么就是由于特种气体热因压力改变而发生变化。此外还有几种别的解释。许多实验，就是为了试探并辨别这许许多多不同的可能性；而所有这些实验都来自作为规范的热质说，都是利用规范来设计实验并解释实验结果的。 ⑤ 一旦压缩加热现象被证实了，这方面一切进一步的实验就都以同样方式依赖于规范了。给定了现象，阐明现象的实验还能有什么别的选择呢？
① J．H．帕印亭（Poynting）评论了1741年到1901年之间关于引力常数的二十四个测量，见《引力常数和地球平均密度》，《大英百科全书》，第11版，剑桥，1910～1911年；第Xll卷，第385～389页。
②关于液体静力学概念全部移植到气体力学之中；见《巴斯卡物理学论著》， I．H．B斯庇尔（SPiers）和A.G.H．斯庇尔（Spiers）译，载有F．拜雷（Barry）的介绍和注释（纽约；1937年）。托里拆里（Torricelli）最初的平行引进（“我们的生活淹没在空气元素的海洋底层”）见之于第164页。这两篇主要论文表现了引进的迅速发展。
③ 杜安·鲁勒和社安· H·D·鲁勒：《电荷概念的发展：电学从希腊人到库仑》（《哈佛实验科学案例史》，案例8；马萨诸塞州；坎布里奇，1954年）；第66～
80页。
④ 例如，见 T．s．库恩：《现代物理学中测量的作用》，《爱西斯》杂志，第LII卷（1961年），第161～193页。
⑤ T.S.库恩：《关于绝热压缩的热质说》，《爱西斯》杂志，第XLIX卷（1958年），第132～140页。
再谈谈常规科学的理论问题，它也几乎要归到实验科学和观测科学同一类中。常规理论工作的一部分，尽管只是很小的一部分，就完全是一种现有理论的应用，即用来预测理论固有意义中所包含的关于事实的信息。编制天文历书，计算棱镜特征，绘制无线电广播曲线，都是这一类问题的实例。科学家们却一般都把这一些看成是舞文弄墨而扔给了工程师或技师。许多这类工作因而没有机会出现于科学刊物。但是，这些刊物所包含的大量问题讨论，对于非科学家来说，看起来却必然差不多都是一样的。人们所以要利用理论，并不是因为从中得出的预测本身有什么价值，而是因为可以直接对付实验。利用的目的在于表现这一规范的新应用，或者提高一种现有应用的精确性。
扩大理论同自然界之间的接触点经常会遇到巨大困难，正是从这些困难中产生了对上述这一种研究工作的需要。查阅一下牛顿以后的科学史，就可以扼要地说明这种困难。直到十八世纪早期，从《原理》中发现规范的科学家们认为，这本书的结论理所当然地具有普遍意义，他们也有充分的理由这样做。一本著作竟然可以这样大幅度地同时扩大研究范围、提高研究的精确性，这在科学史上已知的著作中还是没有先例的。牛顿为天体推导出了开普勒行星运动定律，也解释了月亮在观察中并不遵守这些定律的几方面的问题。他为地球推导出了关于单摆、斜面和潮汐的一些零星观察结果。借助于外加的但又正是为此目的而作的假设，他本来也有可能推导出波义且定律和空气中声速的重要方程。就当时的科学状况说，这些证明的成就是极其令人难忘的。但从牛顿定律所假定的普遍性看，实际应用的数量就不怎么大，牛顿也几乎没有什么另外的发展。而且，同今天任何一个物理学毕业生用这些定律所能达到的成就相比，牛顿的这一点应用甚至也不精确。
对精确性问题我们这里姑不多谈。我们已说过这个问题的经验方面。为了提供具体应用牛顿规范所要求的数据，需要有特殊的装置——象卡文迪什仪器、阿乌德机或改进的望远镜。要取得一致，在理论方面也存在同样的困难。例如，牛顿在应用摆的定律时为了给摆长下一个唯一的定义，就不得不把摆锤作为一个质点来处理。他的大部分理论，除了少数假说性的和预备性的以外，也都把空气阻力效应忽略不计。这是合理的物理学近似。但这些理论作为一种近似，又限制了牛顿的预测和实际实验之间所期望的一致。把牛顿理论应用到天体上，这个困难表现的更加明显。单纯定量的望远镜观测表明，行星并不完全遵循开普勒定律，而牛顿理论则表明，本来就不应该遵循。为了推导出这些定律，除了单个行星同太阳之间的引力，牛顿不得不忽略此外的全部吸引作用。而各行星之间却是互相吸引的，因而在所用理论同望远镜观测之间，人们也只能期望一种近似的符合。①
①沃尔夫，前引书，第 75～81、96～101页;威廉·惠威尔（William
whewell）；
在摆的事例中，所达到的符合超过了得到这种符合的人满意的程度。任何别的理论都不能更符合了。没有一个怀疑牛顿研究工作有效的人能做到这一步，因为它只限于同实验、观察相符合。但这种局限性却为牛顿的后继者留下了很多令人入迷的理论问题。例如，必须有理论技巧才能确定一个重摆的“等效长度”。处理两个以上互相吸引物体的同时运动，也要技巧。这一些以及其他一些类似的问题，在整个十八世纪和十九世纪初叶，耗用了许多欧洲最好的数学家的精力。伯努里（ Bernoullis）、欧拉（Euler）、拉格朗日（Lagrange）、拉普拉斯（Laplace）和高斯（Gauss），都为牛顿规范进一步同自然界相称而作出了某些各自最光辉的贡献。许多这样的人物都同时致力于发展牛顿从未想过的实际应用所需要的数学，例如，为解决液体力学和弦振动问题而出现了大量文献和某些非常有效的数学方法。这些实际应用问题占用了十九世纪中可能是最光辉也最耗费精力的那些科学工作。在热力学、光的波动说、电磁理论或者基本定律完全是定量的任何其他科学分支中，查阅一下它们的后规范时期的发展，还可以从中发现其他一些事例，至少在更加数学化的科学中，最理论性的工作还是属于这一种。
但也不是都属于这一种，即使在数学科学中也有说明规范的理论问题。在科学发展主要还属于定性的时期中，这些问题已占主《归纳科学史》（修订版；伦敦， 1847年）；第II卷，第213～271页。要地位。在更加定量也更加定性的科学中，有些问题完全是为了通过重新表述而进行分类。例如，《原理》并不是一直证明应用是一件容易事，这部分是因为它保留了初次冒险中某些不可避免的拙劣，部分又因为只有在应用中才能显示出它的许多涵义。因此，从十八世纪的伯努里、达朗贝尔和拉格朗日到十九世纪的汉密尔顿（Hamnton）、雅可比（Jacobi）和赫芝（Hertz），许多欧洲最卓越的数学物理学家都努力以等效的、但逻辑上和美学上更令人满意的形式把牛顿理论加以重新表述。也就是说，他们想以逻辑上更紧凑的形式展示出《原理》中外在的和内含的训诫，把这种形式应用到新提出的力学问题上以减少一些模糊不清。①
①若内·杜加：《力学史》（细沙特尔［瑞土］， 1950年），第
IV～V册。
所有科学中都一再发生过一种同规范类似的重新表述，但大多比《原理》的重新表述引起了规范更重要的变化。这变化来源于上述说明规范的经验活动。把那一类研究作为经验工作，这样的分类的确有些任意性。同其他任何一种常规研究相比，对规范的说明不但更有理论性，同时也更有实验基础；以前所举的例子这里也同样适用。库仑在制成他那个装置并用以进行测量以前，他必须先用电学理论确定怎样制造他的装置。他测量的结果就是那种理论的精心安排。再说，有些人设计了一些实验来区别不同的压缩生热的理论，他们一般也正是那些提出各种观点以进行比较的人。他们进行研究，不仅运用事实，也运用理论；他们的研究，不单单产生新的知识，还产生一种由于消除了他们据以工作的初始规范所残留的模糊不清而取得的更加精确的规范。在许多科学中，大多数常规研究都属于这一种。
这三类问题——判定重大事实、理论同事实相配、说明理论——我认为充斥了常规科学的文献，不管是经验科学还是理论科学。当然，它们并没有充斥整个科学文献。也还有一些非常问题，可能正是为了解决这些问题，才使整个科学事业特别值得如此花费精力。但这些非常问题并不是为了提问而必需的。它们只是在常规研究进展所准备好的特殊时机中才涌现出来的。因此，即使是那些最好的科学家所提出的绝大部分问题，通常也总是不出上面所勾画的三大类之一。在规范的指导下研究工作只能这样进行，抛弃了规范就等于不再研究规范所规定的这一门科学。我们很快地就会发现人们的确抛弃过规范。这是科学革命所围绕的枢纽。但在开始研究这个革命之前，我们还需要对开辟道路的常现科学探索有一个更全面的看法。
《科学革命的结构》
T．S．库恩著
IV 常规科学即解难题
刚刚接触到常规研究问题，其最为引人注目的特点也许就在于：它要求创造的新东西，不管是观念上的还是现象上的都很少。有时候，象测量波长，除结果的最奥妙的细节以外，什么都是事先已知的，只是预期的标准幅度略宽一点而已。库仑的测量也许并不一定符合平方反比定律；研究压缩生热经常得准备出现几种结果中的一种。但即使在这些情况下，预期结果即可接受结果的范围，也总是小于所能想象的范围。研究结果如果不合乎那个更小的范围，这一般正是研究工作的失败，责任不在于自然界，而在于科学家。
例如，在十八世纪，人们很少注意到用盘式天平一类的仪器作测量电吸引的实验。这些实验的结果并不一致，也不单一，因而无法用来分析由此导出的规范。所以，它们自然是一些纯事实，用电学研究的进程没有关系，也不可能有关系。只有在回顾时，因为已经掌握了后来的规范，我们才能看出这些实验显示了电学现象的哪些特征。当然，库仑和他的同时代人也掌握了这种后来的规范，也就是那种用到吸引问题上就会产生同样一些预期现象的规范。这就是为什么库仑能够设计出这样一种仪器，它给出一种通过说明规范就可以接受的结果。但也正因为这样，这个结果才不那么惊人，库仑的好几个同时代人才能够事先预见到。尽管这种只是为了说明规范的研究，目标并不是为了出乎意外的新东西。
但是，如果常规科学的目的并不在于什么真正重大的新发现——如果不能接近预期结果就是一个科学家的失败——那么为什么要完全接受这些问题呢？部分答案已经有了。至少对科学家来说，常规研究获得的结果是重大的，因为扩大了应用规范的可能范围，提高了应用的精确性。这当然还不足以说明科学家对常规研究问题所表现的热情和忠贞。比方说，仅仅为了即将获取的知识重要，没有人肯多年献身于发展更好的分光仪或改进振动弦问题的解法。利用现有工具计算星表或作进一步的测量，也往往同样重要，但科学家照例都拒绝这些活动，因为大都是重复以前经历过的程序。这就可以说明常规研究问题为什么那么令人入迷。尽管结果是可以预期的，并且常常详尽无遗，即使还有待于认识的东西也变得索然寡味了；但如何得出这一结果，却仍然很不确定。要使常规研究问题得出某一结果，也即以一种新的方式实现预期，就需要解决多种多样复杂的仪器上、观念上和数学上的难题。应功者证明自己是解难题的能手，而难题所提出的挑战又是不断推动他前进的重要力量。
