［坡仔的学术之路•第一期］托马斯•库恩《科学革命的结构》——解锁“范式”研究，重构研究思维
第一期我们解读《科学革命的结构》。
《科学革命的结构》是科学哲学“历史学派”的奠基著作，为当代科学思想的研究建立了一个广为人知的讨论基础。作者托马斯•库恩是美国物理学家、科学哲学家、科学史家，被誉为二战后最具影响力的一位以英文写作的哲学家。
今天我们将通过研究初心、核心问题、研究思路、核心思想和研究应用五个方面的内容来为大家解读这本书。
01 《科学革命的结构》的研究初心：源于社会科学家群体和自然科学家群体的研究差异
《科学革命的结构》可以说是一本跨学科的产物，它的作者库恩原先是史学理论物理学的，后来偶然接触了科技史，科技史里过时的理论和实践引起了他对科学的本质和科学理论的合理性的兴趣。
库恩认为虽然过时的科学讨论已经失去了它的现实性，但是它仍然是基本的科学内容，这个现象本身就值得彻底研究一番，所以他毅然地决定从物理学转向科学史。在全身心地投入到科学史的研究后，库恩也加入了社会科学家的群体中。在与这些社会科学家的相处中，由于之前他受过自然科学研究的训练，他深切地感受到社会科学家群体和自然科学家群体在研究时具有明显的差异。自然科学家通常不会对自然科学，比如说天文学、物理学、化学或生物学的基本问题展开讨论，而社会科学家，比如说心理学家或社会学家经常争论的学科的基本问题。正是对社会科学家群体和自然科学家群体的这种差异性的关注，让库恩的研究转向了讨论科学哲学问题。之后，这本《科学革命的结构》也应运而生。
《科学革命的结构》可以说是库恩的成名之作，它的出版轰动了当时整个学术界，形成了强烈的“库恩冲击波”。“范式”的概念、科学是如何发展的、为什么会发生科学革命，这些观点的提出新颖又深刻，引起了全世界广泛的讨论，先后被译成俄、德、法、日、中等多种文字，有人把这本书的出版列为“20世纪科学哲学的五大成就之一”。
美国著名科学哲学家夏佩尔认为，该书在摆脱控制了整整两代哲学家和经验科学家的逻辑经验主义统治的运动中迈出了重要的一步。美国学者戴维•霍金斯在美国《物理》杂志中撰文指出，《科学革命的结构》作为一部重要著作，将会大大提高我们关于自然和科学本性讨论的整体水平。
02 《科学革命的结构》研究的核心问题：什么样的科学是一种进步？
在库恩之前，传统的科学观认为，科学的内容就是那些经过证实的不可能出错的各种规则、定律、理论的汇总，科学的方法就是搜集科学材料的技巧，再加上对材料进行整理概括的逻辑推理方法。库恩却认为，如果科学只是收集的事实、理论和方法的汇总，科学的发展就变成了一个积累的过程，科学史也变成了一门编年史学科。历史学家面对积累起来的科学发展观念，不能简单地认为，后来的理论观点或者新增加的理论观点就一定比之前的理论观点科学。
比如说曾经流行的亚里士多德的动力学、燃素化学或热质说。时至今日，并不缺乏科学性，这些所谓过时的学说所蕴含的信念，同样可以用现有的科学知识推导成立。从这个角度上讲，过时的学说也具有科学性，只是它所具有的学说信念与现代的学术信念完全不相容，而科学史学家必然选择现在的学说信念作为科学发展的新观点。这就不难看出科学就成了由个别科学家作出贡献组合在一起的累积过程，这一过程已经遭到了科学史学家的怀疑，他们开始寻求新的科学发展的解释。
英国科学哲学家波普尔曾提出“证伪主义学说”来解释科学的发展，证伪主义说的是任何科学理论都是试探地被提出，然后加以检验。如果检验结果表明这个理论是错误的，这个理论就要被放弃，被新的理论所代替。这个学说由于过分强调了科学发展中的否定和推翻，这与科学发展的历史事实也不相符合。如果真是只有否定性和革命性的话，科学就不可能有增长。
鉴于此，库恩力求找到一种更符合科学发展规律的学说来阐释科学的进步，由于多年科学史的研究经历，加上他自身科学哲学方面的思想，他从科学发展的历史事实中提炼出来一种科学观，这种科学观需要解决的一个核心问题是：如何来说明一门学科的科学成分的优越性。换句话说，就是什么样的科学是一种进步？而这正是《科学革命的结构》这本书重点解决的问题。
03 《科学革命的结构》的研究思路：以“范式”为研究线索，提出新的科学发展模式
如何研究科学的发展进步呢？我们都知道，很多科学合理性的结论可能是研究者之前在其他领域内的经验决定的，可能是他研究中遇到的偶然事件决定的，也可能是由他个人性格决定的。
比如说研究恒星，为什么有的研究员会引入化学或电学领域呢？有很多与新领域相关的和设想的实验，研究员凭什么选择哪种先做呢？复杂现象的哪些方面造成的结果冲击了研究员，使他选择了某个特别有关的方面？
库恩认为，对于这些问题的回答往往是科学发展的基本决定因素，不难发现回答这些问题离不开科学研究的主题，科学家们他们的选择才是科学进步的关键。
库恩通过创造性引入了一个新概念——“范式”来解释科学家共同的选择，进而阐释科学进步的模式。
在这里我们简单提一下“科学共同体”的概念，他说的是由科学观念相同的科学家所组成的集合体。
1942年，英国科学哲学家波拉尼在《科学的自治》一文中首次使用。在库恩看来，“范式”一词无论在实际上还是逻辑上都非常近似于“科学共同体”这个词，可以将“范式”理解为“科学共同体”成员共有的东西。
比如在科学发展到某一历史时期，该学科领域持有的共同基本观点、基本理论和基本方法，这个共有的范式是他们对于什么是值得研究的问题、如何解决问题、如何评价科学活动等等，都有着基本一致的标准。
以范式作为本书的研究线索，库恩提出了极富新意的科学发展模式，这一动态模式是指前范式时期、常规科学时期、科学危机时期、科学革命时期、新的常规科学时期，其中每一个时期的特征都在书中做了深入探讨，接下来我们就看看本书的核心思想内容。
04 《科学革命的结构》前范式时期：为什么“范式”是划分科学与非科学的标准？
《科学革命的结构》核心思想：科学发展模式——前范式时期。
首先我们看什么是“前范式时期”。
范式是科学共同体成员共同遵守的信念，也就是说科学家群体对某一学科领域有了共同的基本观点、基本理论和基本方法，这个学科才有了范式。从这个意义上说，范式还是划分科学与非科学的标准，是任何一门科学成为科学的必要条件和成熟的标志。一门科学一开始并没有范式，在它成长和发展过程中逐步形成了范式。也就是说，在范式产生之前，各门科学都有较长的萌芽期，库恩把这一时期称作“前范式时期”。
在此期间，科学家们还没有达成共同的信念，他们对学科中同样的现象会做出全然不同的描述和解释，各自意见不一，互相之间争论不休。随着某些公认的科学成就的取得，领域内科学家们相互争论大量减少，通常只余下一个，这时具有成效的科学模式开始显现出来，某些基本的理论、观点和方法，也就是“范式”得以形成，科学家们有了比较一致的选择、评价和批评的标准，这个学科开始趋于成熟。
举个大家比较熟知的例子。18世纪中期以前，电学的发展当时可以说有多少重要的电学实验家，就有多少种关于电的本质学说。
有人认为电是可以穿越导体的某种流体，有人认为电是由非导体发射出来的以太。这些学说都能解释一些电现象，但在解释电学中也都遇到了各种困难，比如电的吸收和排斥效应始终没有很好地解释。当时电流体学说提出了一个有意思的设想，把电流体用瓶子装起来，后来真有人做出了个装置，由于是在荷兰莱顿城被首次做出来，所以这个装置叫莱顿瓶。
后来富兰克林从电流体学说的角度提出了新的理论——电荷守恒定律和单流体理论，成功地解释了莱顿瓶背后的原理。虽然富兰克林的理论还不能充分说明所有已知电排斥现象，但是这个理论很快得到了大部分电学家群体认同，逐渐成为了一个电学领域的范式。
当一个理论成为范式之后，就会引导理论往更深处研究。富兰克林提供的范式，提供了电学领域哪些实验将值得去做，哪些实验由于只与次要现象有关或设计太复杂的电现象就不值得去做。
这个范式使电学领域学派的内部争论停止了，也中止了对电学领域基本问题的无休止重述，激励电学家群体去从事更精确、更深奥、更费心力的那类工作。正因为电学家们不必再去关注所有的电现象，而是对专门挑出来的现象进行探索，这使得电学研究的有效性和效率也大大提高了，由此电学才成为一门科学并得以快速发展。
05 《科学革命的结构》常规科学时期：科学是如何取得突破性进展的？
一个学科领域有了范式事之后，它的科学性才开始真正确立起来，但是需要明确的是，范式刚出现时，它的应用范围和精确性两方面都是极其有限的，范式之所以获得了它们的地位，是因为比它们的竞争对手更能成功地解决一些问题，而这些问题又被实践者团体认识到是最为重要的。
比如亚里士多德对运动的分析，托勒密关于行星位置的计算，拉瓦锡有关天平的使用，麦克斯韦使电磁场数学化等。
这些理论在开始时很大程度只是具备有可能成功的预式，这个预式是范式建立的标志，常规科学就在于实现这种预式。方法是扩展那些范式所展示出来的，特别有启发性的事实，并且增进这些事实与范式预测之间的吻合程度，力求使范式本身更加明晰。
所以说范式出现之后，会留下非常多的扫尾工作要做，而大多数科学家倾其全部科学生涯所从事的正是这些扫尾工作，这些工作构成了库恩所指的“常规科学”。说得明白一点就是常规科学的研究活动是把自然界塞进了一个由范式提供的已经制成且相当结实的盒子里，它的目的不是去发现新类型的现象，也不是发明新理论，而是在于澄清范式已经提供的那些现象与理论，那些没有被装进盒子内的现象常常是被视而不见的，而且范式的支持者往往也难以容忍别人发明的新理论，接受同一范式的科学家们会组建专门的学会，创办专门的刊物，宣传自己的观点，并把他们的范式编入教科书中，而拒绝接受这个范式的论著或科学家则被看作“异类”而被拒之门外。
的确，在范式基础上建立起来的常规科学研究范围很小，视野也受到严格的限制，但正是因为所受到的限制，才能让科学家们把注意力集中在小范围的、相对深奥的那些问题上，迫使科学家们把自然界的某个部分研究得更细致、更深入，提高了范式指导下的科学知识的精确性和可靠性。
比如托勒密关于行星位置的计算，确立了地心说的范式信仰，让之后的科学家们把行星从恒星中区别出来，着眼于探索和揭示行星的运动规律，预测了行星的运动位置，解释了行星的亮度变化。
我们知道的最著名的范式是牛顿理论，在牛顿理论的指导下发现了海王星使牛顿理论经受了考验，扩大了牛顿理论的普世性，并进而使科学家对牛顿理论的正确性坚信不疑，同时常规科学又具有一种内在机制，每当造成这些限制的范式不能有效发挥作用时，它能使束缚研究的那些限制变得松弛，这时科学家们的行为开始不同了，他们研究问题的本质也随之改变了，然而只要在范式还是共同的信仰期限内，专业团队就能解决许多问题。如果没有对范式的信仰，科学家们很难想得到，也不可能去研究那些范式标准下的问题。而在这些范式指导下获得的成就中，总有一部分将具有永恒的价值。
06 《科学革命的结构》科学危机时期：原有范式为何会被质疑？
随着科学的发展，科学研究会不断发现新的和始料未及的现象，这些现象用原有的范式无法解释，库恩它们为“反常现象”，这些反常现象让原有范式一再失败，科学家们的共同信仰出现裂痕，内部之间的争论也日益增多，有些人会固守原有的范式，并坚持在原有范式之下化解反常现象，有些人会大胆否定原有范式提出全新的学说，还有的人已经完全迷失在这些反常现象之中，不知所措，无所适从。
我们以地心说为例，地心说中的一个范式模型是“本轮——均轮模型”，它是托勒密根据有限的观测资料拼凑出来的，是通过人为的规定本轮、均轮的大小及行星运行速度，使这个模型和实测结果取得一致。
但是到了中世纪后期，随着观测仪器的不断改进，行星的位置和运动测量越来越精确，观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差就逐渐显露出来了。这个时候，那些笃信地心说的人们在当时最主要的代表就是罗马教会，他们顽固地坚持原有范式，不认为这是地心说本身的错误造成的，他们选择用增加本轮的方法来继续维持地心说的权威性。
起初这种说法大家还能接受，后来小本轮增加到80多个，但仍不能满意地计算出行星的准确位置。这时有人就开始质疑地心说的正确性了，试图找出新的范式，这时就是常规科学时期的结束，原有范式危机时期的到来。
在这一时期，原有范式将大规模地受到破坏，常规科学的问题和技巧也会经受重大改革，原有专业也进入一个动荡不安的时期。库恩指出，范式的这种不稳定来源于常规科学长期解不开它所应当解开的难题，现有规则的失败正是寻求新规则的前奏。
其实我们可以将科学家更换范式比作制作者在工具不顺手时，要求更换工作工具，危机的价值就在于预警更换工具的时机已经到来。
07 《科学革命的结构》科学革命时期：新范式是如何取代旧范式的？
科学危机的后期必然会发生革命，产生新的范式，也就是科学家新的更称手的工具。所谓科学革命，就是范式的转换，由新的范式替代原有范式。科学革命时期就是新范式替代旧范式的过程，这一过程不是对于旧范式的分析和延伸，而是对就旧范式某些理论的根本性改造以及重建新范式的研究方法和应用，这是库恩对科学革命下的定义。
那么为什么范式的转换是科学革命呢？
科学的革命起源于科学家发现已经无法用原有范式有效地探索自然界，而新范式的出现或者说科学家采用了新的自然观后，新范式在解决某类问题的优越性，让新范式完全取代了旧范式。
库恩认为科学革命非常类似于政治革命。
首先，政治革命也是起源于社会的一部分人开始对现实制度的不满，他的目的是用一种新的政治制度取代一种旧的制度，而且在政治革命中，社会也会分化成两派——保守派和革新派。科学革命分化出来的派系，也会以他们自己拥护的范式标准去评价科学活动。
那么科学家是如何达成观点的统一，并最终确立起公认的范式呢？
库恩提出了五条评价和选择的标准。
一是简单性，就是说选择更简单、更实用的范式；
二是有效性，选择具有更强解决问题能力的范式；
三是精确性，选择更符合观察和实验的范式；
四是普适性，选择具有更广的适用范围的范式；
五是一贯性，选择内在逻辑更与公认理论在逻辑上自洽的范式。
这些标准并不需要都要满足，而是只要满足其中的一个或几个，就会帮助科学家完成范式的最终转换，也就是科学的革命。
我们仍然以大家比较熟知的地心说为例。
托勒密的地心说由于不能精确的计算行星的位置，逐渐让一部分人开始质疑它的正确性。
16世纪波兰天文学家哥白尼直接指出了托勒密的错误结论和科学方法之间的矛盾，在他那本伟大的著作《天体运行论》中，明确提出了日心说。有意思的是，哥白尼本身是虔诚的天主教徒，他写完这本书后害怕教会反对，迟迟不敢发表，直到再次临近古稀之年，才决定将其出版。日心说最著名的支持者就是乔尔丹诺•布鲁诺了，他一生始终于“异端”联系在一起，并为此颠沛流离，最终还被宗教裁判烧死在鲜花广场上。
1609年，伽利略使用天文望远镜发现了一些不利于托勒密体系，反而支持日心说的新的天文现象后，“日心说”开始引起了人们的关注。这些天文现象包括月球表面坑坑洼洼，并非像古希腊人想象的那般完美；围绕木星运转的木位体系的发现，直接说明了地球不是唯一中心等等。不过此时的日心说，也没有相关数据证明它的正确性，所以日心说也不占据压倒性的优势。
直到开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道，修正了日心说之后，日心说在与地心说的竞争中才取得真正的胜利。从此地心说逐渐被淘汰，完成了一次新范式替代旧范式，实现了天文学领域的一次革命新范式。
新范式确立之后，新的常规科学时期开始，科学家在新范式地指导下按照新的研究方法和评价标准去发现和解决问题，努力阐明和完善这个新范式，让它具有更广的普世性。同样随着科学的发展，新的常规科学也会遇到许多反常现象，直至导致新的危机、新的革命。
08 《科学革命的结构》研究应用：“范式”已经成为科学研究的焦点主题
《科学革命的结构》回答了什么样的科学是一种进步，科学进步是怎样发生的，而且提出了判断科学进步的方法——这就是新范式替代旧范式。
自从《科学革命的结构》问世以来，范式的概念已经成为学术界研究的热词，引用率排名第一，我们在中国知网上搜索“范式”，相关的主题两万多次。
不仅如此，本书的另一关键词“科学革命”也是研究的焦点，相关的主题近3000次，所以《科学革命的结构》在学术界的影响力非常广泛，根据我们的观察与分析，涉及到《科学革命的结构》的研究方向，集中在以下三个方面：
一、以《科学革命的结构》书中的观点和理论开展的深度研究。
我们选取了发表在C刊《自然辩证法通讯》上的代表论文《试论库恩的教科书理论》来进行说明。
这篇论文深度考察了库恩的科学教科书的理论。从形成过程、成熟阶段、影响和批判三个方面解析了科学教科书理论，揭示了科学教科书理论受批判的原因，以及当今科学史界对科学教科书的关注热点。这篇论文为研究人员提供了深度研究及其理论观点的一个模板，非常具有参考价值。
二、范式概念的应用性研究。我们通过两篇代表论文来说明。
第一篇是《社会预测——基于机器学习的研究新范式》，发表在C刊《社会学研究》上。这篇论文对社会预测这一概念的历史脉络进行了梳理，阐述了通过机器学习方法实现社会预测的科学原理和当代路径，试图通过对社会预测进行再定义，建立社会预测，作为定量社会研究浅显的范式。这篇论文对于社会学研究人员来说是非常值得参考的一篇，由于它提出了社会学研究的一种新范式，其他研究人员可据此进行社会学领域的纵深研究，也可以讨论它的进步性，为社会学提供了新的研究方向。
第二篇代表论文《评西方的新公共管理范式》发表在C刊《中国社会科学》上。这篇论文在中国知网上被引用量达855次，下载量14783次。它主要从当代西方政府管理研究领域的新范式、新公共管理出发，评述了它的形成与特征、成就与问题，以及对我国公共管理以及行政管理学科的借鉴与启示。这篇论文以范式概念为视角，深度研究了新公共管理的进步性以及争议，对于那些想从范式的角度出发，研究新思想、新理论的研究人员很有借鉴意义
三、范式转换的变革性研究。
我们选取了发表在C刊《教育发展研究》上的一篇代表论文《范式转换：新技术支持下学校育人方式的系统变革》来说明范式转换的变革性研究。这篇论文以目前信息技术与学校工作融合的必然趋势为背景，对于当代信息技术与课堂教学深度融合的实践存在的问题，探讨了系统变革，讨论了学校育人目标、学业评价标准和方式、学校组织文化、管理机制的重塑以及课堂方式的重组等方面的具体变革。这篇论文紧跟教育发展趋势，为教育研究人员提供了新的研究思路，同时也为处在变革领域的研究人员提供了新的研究方向，是非常值得推荐学习的一篇论文。
自库恩提出范式的概念以来，范式一直是各学科领域的研究热点，也为各学科提供了新的研究思路和方向。
目前无论是自然科学类研究，还是人文社科类研究，范式已经成为研究人员必须了解的概念范畴，而要了解更多这个概念的内涵，这本《科学革命的结构》就是必读之书。
09 本期小结
最后，我们来回顾一下，今天解读这本书的核心要点。
一、《科学革命的结构》的研究初心，来源于库恩对自然科学家群体和社会学家群体的差异化的关注。自然科学家通常不会讨论学科的基本问题，而社会科学家经常讨论学科的基本问题。
二、《科学革命的结构》的重点解决的核心问题是如何来说明一门学科的某种科学成分的优越性，也就是说，什么样的科学是一种进步。
三、《科学革命的结构》的研究思路，是以范式作为本书的研究线索，提出了极富新意的科学发展模式，前范式时期、常规科学时期、科学危机时期、科学革命时期、新的常规科学时期。
四、涉及《科学革命的结构》的研究方向集中在三个方面，以《科学革命的结构》书中的观点和理论开展的深度研究，范式概念的应用性研究，范式转换的变革性研究。
好了，这就是今天解读书籍的全部内容，恭喜您读完了一本经典。
厚积薄发，期待你的进步。