示中，每一次实验只给一个对象看一张牌。每次出示后问他看到了什么，实验总是以连续两次辨别正确而告结束。②
①关于莱顿瓶的不同发展阶段，见I．B．柯亨：《富兰克林和牛顿；思辨的牛顿实验科学以及由此而来的富兰克林电学研究之例》（菲拉德尔菲亚，1959年），第385～386、400～406、452～467、
506一507页。惠泰克叙述过最后阶段，前引书，第50～52页。
②J。S。布伦纳和里欧·泡斯特曼：《论不快调感觉：一种规范》，《人格期刊》，第XVlll卷（1949年），第206～223页。
即使出示的时间最短，许多对象也辨得清绝大多数牌，而稍微延长一点时间，所有的对象就把所有的牌都辨清了。对于正常的牌一般总是辨别得了，但对反常的牌则几乎总是表面上毫不犹豫或困惑地看成了正常牌。例如，黑色的红心四要么看成是黑桃四，要么看成是红心四。人们可以没有感到任何问题就立即把它归之于一个由先入为主的经验所准备好的概念范畴中。人们甚至不大会说实验对象看到同他所要辨别的东西有点什么异样。比方看到了红色的黑桃六，有的说那是黑桃六，但出了点纰漏——黑底上有红镶边。再拉长出示时间，就会引起更多的犹豫和混乱，直到最后，有时大多数对象会一下子毫不犹豫地辨别清楚了。而且，认过两三张这样的怪牌以后，他们再对付别的牌就没有更多困难了。
但也有少数对象始终不能对他们的范畴作必要的调整。即使把辨明正常牌所需平均出示时间延长40倍，仍然有百分之10的怪牌认不出来。失败者往往自己感到十分苦恼。有一个叫了起来：“什么花色我也认不出来。那回简直不象是一张牌。我不知道现在它又是什么颜色，究竟是一张黑桃还是一张红心。我现在简直不能确定一张黑桃是什么样子了。我的天呀！”①下一节我们将看到科学家的行为也常常是这样。
①J．S。布伦纳和里欧·泡斯特曼：《论不协调感觉；一种规范》，《人格期刑》，第XVIII卷（1949年），第218页。我的同事泡斯特曼告诉我，即使事先知道一切纸牌及其表现她还是发现人们在看到这种自相矛盾的牌时所引起的严重不安。
这个心理学实验，不管是作为隐喻，还是因为反映了思维本质，总是为科学发现的过程提供了一个异常简单而又异常有说服力的公式。科学也象扑克牌实验一样，新事物总是随同困难一起涌现出来，这种困难是通过由于违反了预期的根据所造成的障碍而表现的。起初，即使在后来发现有反常现象的情况下，也只能感受到预想的和通常的东西。但进一步的认识就会使人们觉察到有点什么不对头了，并把这种效应同以前曾经出过纰漏的事情联系起来。于是，对反常的觉察就开辟了一个调整理性范畴的时期，一直调整到最初的反常现象成为预期现象为止。到这时发现就完成了。我已强调过这种过程以及与之十分类似的过程，总是同科学上重大新事物的涌现纠缠在一起的。现在让我再指出，认清了这个过程我们最后就可以开始看到，常规科学的目的尽管并不在于寻求新事物，起初甚至还倾向于压制新事物，但也可以同样有效地引起新事物的产生。
在任何一门科学的发展中，最初公认的规范经常令人感到，它已十分成功地说明了为什么绝大多数观察和实验易于为科学工作者所理解。因此，更进一步的发展一般总是要求制造精致的装置，也即发展深奥的词汇和技巧，并把概念加以精炼，不断地使它同它在一般常识中的原型区别开来。这个专门化的过程一方面使科学家的视野受到极大的限制，使规范变化也受到相当的阻碍。科学愈来愈严格了。另一方面，在科学界由于规范的引导而集中注意的领域中，常规科学也带来了知识的细节，带来了任何别的办法都达不到的观察与理论的精确配合。而且，这些细节和配合的精确性，价值超过了它本身所具有的并不总是很大的固有意义。如果没有那种主要为了达到预期作用而制造的特殊仪器，就不可能最终导致新事物的出现。而且，就是有了这种仪器，新事物一般也只能出现于这些人面前，他们确切知道他们应当期待什么，因而他们能够认清出了什么岔子。反常现象看来只是违反规范所提供的背景。规范愈是确切，愈是广泛，它对反常现象、从而也即对规范变化的时机提供愈是灵敏的指示器。在科学发现的正常方式中，即使是对变化的阻力也具有一种作用，下一节对此将作更全面的讨论。保护规范不会太容易遭到抛弃，因而阻力就可以保证科学家也不会轻易受到迷惑，使规范发生改变的反常现象也不会侵入现存知识的核心。科学上的重大新事物常常同时从几个实验室涌现出来，这个事实正是常规科学顽强的传统性标志，也是传统的探索为自己准备好了变化方式的标志。
Vll 危机和科学理论的涌现
第VI节所考察的各种发现，或者是规范变化的原因，或者促进了规范的变化。而且，这种隐含着这些发现的变化是建设性创，同样也是破坏性的。科学家吸收了这些发现以后，就能够说明更大范围的自然现象，或者更为精确地说明某些以前已知的现象。但要达到这一点，只有放弃以前的某些标准信念和方法，同时还要用别的来代替以前的部分规范。这样一种变革，我已论证过，是同所有通过常规科学得来的发现结合在一起的，但要排除那种除细节以外一般都可以预见的毫不惊人的发现。发现还不是这种破坏—建设性的规范变化的唯～来源。本节我们开始考察由新理论的发明所引起的同样的、但常常更大得多的变革。
已经论证过，在科学中，事实和理论、发现和发明并不是范畴上永远不同，因而可以料想这一节同上一节会有所重迭。（不能说普里斯特利首先发现氧，拉瓦锡以后又发明氧，但这种说法又很有吸引力。氧作为发现我们已碰见过了，我们马上又要把它作为发明来迎接。）在处理新理论的涌现时，我们必然也要扩大我们对发现的理解。重迭不就是同一。并不是、至少并不单单是由于上一节所考察的各种发现，才有这样一些规范变革，如哥白尼革命、牛顿革命、化学革命、爱因斯坦革命。也不是由于这些发现才有某些更专门从而也更小一些的规范改变，如光的波动理论、热力学理论或麦克斯韦电磁理论。这样的理论怎么可能从常规科学之中产生呢？这种常现科学活动更少是为了理论探索，更多是为了科学发现。
觉察到反常如果确实对新类型现象的涌现起作用，那么谁也不会奇怪，这一类更深刻的觉察正是一切可接受理论变化的必要前提。对这一点，我想历臾的证据是绝不含糊的。托勒密天文学的情况是哥白尼宣言之前的一桩丑闻。①伽里略研究运动的贡献密切依赖于经院批评家仍在亚里士多德理论中所发现的困难。②牛顿关于光和色的新理论来源于没有一种现存前规范理论可以说明光谱长度的发现；而代替牛顿理论的是波动理论，在人们愈来愈关心衍射效应和极化效应对牛顿理论的关系中的反常现象时，这一理论正好公布。③热力学是从十九世纪并存的两种物理理论的冲突中产生的，量子力学是从黑体辐射、比热、光电效应周围的各种困难中产生的。④而且，除牛顿一例以外，在所有其他事例中都早就深深觉察到反常了，人们甚至可以把这些影响所涉及的领域恰如其分地说成是处于一种不断增长的危机状态。它要求大规模的规范破坏以及对常规科学的问题和技巧进行重大变革，因而新理论涌现之前一般都有一个专业显著不稳定的时期。不出人们所料，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，正是寻求新的规则的前奏。
①A．R。霍尔（Hall）：《1500～18O0年的科学革》（伦敦，1954年），第16页。
②马歇尔·克莱杰特（Marshall Clagett）：《中世纪的力学科学》（威斯康辛州，梅迪逊，1959年｝，第II～III部。A．伽依列在他的《伽里略研究》（巴黎，1939年〕中指出了伽里略思想中的许多中世纪成分，特别见于该书第I卷中。
③关于牛顿，见T。S。库恩：《牛顿的光学论文》，载。伊萨克·牛顿自然哲学中的论文书信》， I·B·柯亨编（马萨诸塞州，坎布里奇， 1958年），第27～45页。关于波动理论的前奏，见E．T．惠泰克：《以太和电理论的历史》，第1卷（第2版；伦敦，1951年），第94～109页；W．惠威尔（Whewed）：《归纳科学史》（修订版；伦敦；1847年）；第II卷，第396～466页。
④关于热力学，见 S。P。汤普逊：《拉格斯的威廉·汤姆逊·开尔文男爵的生平》（伦敦，1910年），第1卷，第266～281页。关于量子理论，见弗雷茨·雷舍（Fritz
Reiche）：《量子理论》，H．S．海特菲尔德（Hatfield）和H．L．布罗兹（Brose ）译（伦敦；1922年），第i～ii章。
先来看看规范变化的一个特别著名的事件，即哥白尼天文学的涌现。它的先驱托勒密体系先在公元前最后两个世纪和公元后最初两个世纪发展起来，那时这个体系在预言恒星和行星的位置变化方面取得了值得赞美的成功。任何一种其他古代理论都做不到这么好。对于恒星，托勒密天文学今天仍然作为一种技术上的近似而得到广泛应用；对于行星，托勒密的预测也同哥白尼的一样可靠。但是，对一种科学理论来说，值得赞美的成功决不是完美无缺的成功。托勒密体系不管是对行星位置还是对春分、秋分的岁差所作的预测，总是不能很符合最好的观测。进一步减少那些细小的误差，成了许多托勒密的后继者的许多常规天文学研究的首要问题，正象把天体观测同牛顿理论结合起来的同样的尝试，也为牛顿在十八世纪的后继者提出了正常研究问题。有时候天文学家完全有理由假定，这些尝试也可以同导出托勒密体系的尝试一样成功。对于某一误差，天文学家们总是可以通过调整托勒密体系中的复合圆环而消除。但随着时间的推移，人们只要注意一下许多天文学家正常研究活动的最后结果就可以发现，天文学的混乱性比精确性提高得要快得多，这里校正了一种误差，那里又会冒出另一种来。①
因为天文学传统一再为外界所打断，又因为天文学家之间的联系受到没有印刷的限制，这些困难慢慢才被认识到。最后终于觉察了。到十三世纪阿耳丰叟十世（AIfonso X）宣称，上帝在创世时如果请教过他，一定会获致忠言。在十六世纪，哥白尼的合作者多米尼加·达·诺瓦拉（Domenico
da Novara）坚持，决不会有一种象托勒密体系那么繁杂、那么不确切的体系，竟然可能符合真实的自然界。哥白尼本人在《天体运行论》一书的序言中也写过，他所继承的那种天文学传统最后造出来的只能是一个妖怪。到十六世纪初欧洲愈来愈多最优秀的天文学家都认识到，天文学规范已不能应用于它自己的传统问题了。这样的认识，正是哥白尼放弃了托勒密规范而另找新规范的必要前提。他这个著名的序言至今仍然是对一种危机状态的经典叙述。②
①J．L．E．德雷耶（Drerer）《天文学史从泰勒斯到开普勒》（第2版；纽约，1953年），第 xi～Xii章。
②T．S库恩：《哥白尼革命》（马萨诸塞州；坎布里奇，1957年），第135～143页。
从技术上按常规解决难题的活动中断了，当然这还不是哥白尼所面临的天文学危机的唯一因素。进一步的研究又考虑到改革日历的社会压力，这压力使岁差的难题更为迫切。还有，更全面的说明还要考虑中世纪亚里士多德派的批评、新柏拉图主义的复兴，以及其他一些重大的历史因素。但是技术上的中断仍然成了危机的核心问题。在成熟科学中——天文学在古代已经成熟了——象上面所引证的那些外界因素，主要的作用是确定了中断的时机，使中断更易于理解，还规定了中断因为受到特殊注意而最先出现的领域。这一类的问题虽然极其重要，但已超出了本文的界限。
如果哥白尼革命的事例大致已经清楚了，让我们转到第二个情况不大一样的事例上，即以拉瓦锡的氧燃烧理论的涌现为前导的危机。十八世纪七十年代由于化学中许多因素的相互结合而产生了一次危机，历史学家无论是对这些因素的性质或是对它们的相对重要性都有不同看法。其中有两个因素一般都认为具有头等重要性：气体化学的兴起和重量关系问题。前者的历史开始于