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• 1.这本书有什么看点？了解科学进步如何发生

  • 我想大家对科学进步并不陌生，看看我们周围吃的穿的用的，都离不开科学进步。回想一下我们小时候用的电脑，样子有多笨重；刚有互联网那会儿，用的还是拨号上网；还有长得跟砖头一样的大哥大，在当时可是有钱人才用得起。再看看现在，电脑手机都越来越轻薄，还有平板电脑、智能手表这些新玩意儿，上网也都纷纷换成了高速的光纤。那大家有没有想过，科学到底是怎么进步的呢？
    
    在人们看来，不论是古代的哲学家，还是启蒙时期不同门派的玩家和工匠，又或者是用电脑建模的现代科学家，他们中的每个人都是在前人的基础上继续前进，一步一步不断地完善科学理论。但事情真的是这样的吗？
    
    科学表面上看是一步一个脚印，一点点地平稳发展，就像社会进步一样，不断地完善，不断地改良，但事实上，真正推动科学前进的是一次又一次的革命。每个重大的新观点并不是在旧观点的基础上建立的，恰恰相反，它是对传统观点的颠覆。举个最简单的例子，现代物理学的大厦是牛顿的力学，牛顿说，空间和时间是绝对的，1905年，爱因斯坦用狭义相对论把牛顿统治了两百年的物理学世界击打了个粉碎，可以说，这一物理学的巨大进步，绝非普通意义上的爱因斯坦站在牛顿的肩膀上一点点发展出来的，绝对堪称革命式的颠覆。
    
    但是，不是说好要站在巨人肩膀上看世界的吗？为什么结局会是这样？今天我就给大家带来美国著名科学哲学家托马斯·库恩的代表作之一——《科学革命的结构》，来看一看科学革命究竟是怎么发生的，科学又是怎么在这些革命中进步的。
    
    听完这本书，你至少会明白下面两个问题：为什么说两种科学观念不能平分天下呢？为什么科学家会花那么多功夫去填补理论和实际之间的空缺呢？

• 2.科学进步要依靠人们都认可的理论知识

  • 提起科学实验室，大家脑袋里会出现什么画面？可能是一个穿着白大褂、邋里邋遢、面容憔悴的人，往试管里加着各种各样奇怪的化学品，然后试管里的混合物呲呲冒烟，变成各种颜色，而他心里也不知道会得到什么样的结果。
    
    如果你真是这样想的，那可能是科幻片看多了。其实，真正的科学实验可不是这么玩儿的，科学家们做实验也不是胡乱来的，他们非常清楚想要验证出的是什么东西。很多时候，他们甚至在实验之前就已经预算出结果了。
    
    那他们为什么能这么神通广大，预测得这么准确呢？秘密就在于“范式”。在这里，我跟大家解释下“范式”这个概念，所谓“范式”就是科学的理论基础和实践规范，是从事某一科学的研究者共同遵从的世界观和行为方式。举个例子，大家都听说过牛顿三大运动定律吧，有了它做基础，才有了牛顿物理学。
    
    所以说，这种共享的知识非常关键，它就像盖楼时候的地基一样，给了科学家们一个基本的框架。有了这些大家约定俗成的研究基础，后来的科学家们就能不断地得出新的结果，在这些基础上添砖加瓦，我们的科学认识也就不断深入，而不是每一次都要推倒重来。
    
    可是说到底，范式也不过是个框架而已，只能说个大概，而不能解释所有大大小小的科学问题。要知道，科学理论和现实情况之间总会有差异，这也就是为什么科学家们要费尽心思去弄清楚这些差异是怎么来的。举个例子，牛顿的想法确实很厉害，但他做实验用的仪器却不够先进，导致他得到的结果里总有一些没说清楚的地方。于是，在接下来的几百年里，科学家们不断研发新设备和构思新实验来弥补这些知识缺口，而这样严谨的实验也让我们对牛顿定律的理解越来越深入。
    
    我们刚才说过，科学家们在做实验之前大都知道会有什么结果，因为他们的思维基本走不出范式，所以也就不会预料出这个框架之外的结果。可是，偏偏就在这个时候，奇怪的东西出现了。

• 3.研究过程中的反常情况促使科学家们重新考虑现有知识

  • 科学家们通常都能预测实验结果，但时不时也有意料之外的结果出来吓人一跳。那为什么会出现这样的突发状况呢？
    
    其实，在弥补知识空缺的过程中，科学家们所用的方法、仪器和实验过程都越来越复杂。一部分原因在于，科学家们通常都是术业有专攻，为了解决某个领域的一个小问题，往往会花大量的时间和精力去钻研，要打破砂锅问到底。在这个过程中，也就更容易发现反常的结果。就拿量子物理学来说吧，它就认为宇宙中还有很多粒子是科学家们还没有发现的。那么为了去发现这些粒子，研究者们就制造出了非常复杂精密的仪器。然而，随着他们对现有理论的理解越来越深入，也就更有可能发现意料之外的实验结果。
    
    对于这些反常的发现，科学家们有时候不得不去深入了解，结果越挖越深，一不小心就动摇了最底下的根基。这种剧情通常是这样的：在发现反常结果之后，几个科学家会开始研究并提出一个假说，来解释问题出在哪里。后来，经过一段时间的实验和探索之后，新的理论就会形成，而现有的范式就可能地位不保。这也就是为什么有些科学家为了效忠目前的理论，要是发现了说不通的结果，就会视而不见或者是非常反对。
    
    X射线就是一个很好的例子，它就是因为一个错误才华丽登场的。话说一个物理学家在用阴极射线做实验的时候，发现附近老是有一个不该出现的阴影。于是，为了弄明白这究竟是怎么回事，他进一步研究，结果你猜怎么着，他发现了X射线。这个新发现一出，整个科学界都震惊了，可是一大批人都表示不能接受。可是这个实验论据清晰，结果确凿，硬要说人家不对那就是鸡蛋里挑骨头。最终，原本的理论就不得不让位了。

• 4.当反常情况打破常规，也就意味着科学转折点的到来

  • 现在大家知道了，科学中的新发现和反常情况会动摇和改变旧的理论，而这种改变对科学界来说至关重要，为什么这么说呢？
    
    在反常情况发生之前，科学家们都是按部就班地遵照“常规科学”，也就是在原有的知识框架里试图把知识缺口都填上。这样一来，人们在做实验的时候就有很明确的预期结果，说白了，他们只是一遍又一遍地在证明自己已经知道的东西而已。这就跟拼图游戏一样，你想想，其实在开始之前，你是不是已经知道这幅图的最终模样了呢？所以说这其中的乐趣不在结果，而是在不断思考如何把所有图片拼起来的这个过程。
    
    然而，一旦出现了意料之外的结果，可能就会有一帮科学家去质疑这背后的理论了。这群人一开始可能并不多，因为毕竟大多数科学家一辈子的研究都是建立在原来的理论基础上，要让他们一下子放弃也不太可能。可是，如果这个反常结果跟已有的理论知识天差地别，那么就会有越来越多的科学家开始觉得，这套理论会不会真的有问题呢？也就纷纷开始寻找新的理论了。
    
    到了这个时候，科学的风向标就变了，从原来的“常规科学”转向了“非常规科学”。科学家们的工作也不再像是已知结果的拼图游戏，而是一个探索未知，发现新领域和新想法的机会。
    
    就拿伽利略来说吧，在他那个时代，大家都对“地心说”深信不疑，觉得所有的星球都围着地球转。可是伽利略却观察到了绕着木星转的卫星，于是就对“地心说”提出了质疑。一开始，大多数科学家都没把他的观点当回事儿，但后来，人们发现根本没办法用现在的知识解释他的发现，于是，新的理论纷纷出现，比如哥白尼的“日心说”。
    
    每到这种旧理论被推翻时候，科学就出现了转折点，而科学革命也往往就在这时爆发。

• 5.科学改变是一场革命，旧规矩一定会被新知识所取代

  • 在人类文明发展的过程中，各种各样的科学进步简直让人难以自信。几百年前的人哪里想象得到，现在能有无人驾驶的汽车，能观察到引力波，还能用基因疗法治疗以前人根本不知道的疾病。在我们大多数人看来，科学的发展是一个逐步积累的过程，也就是说每个新发现仅仅是对以往知识的补充。人们还会认为，虽然过去的想法有了发展和进步，但本质还是没怎么变。
    
    可是要这样想，那就大错特错了。其实，科学的改变更像是一场革命，跟逐步积累的方式差远了。要说科学革命是怎么产生的，我们来想想政治革命就知道，你看，要是一部分人发现他们的社会机构已经不能再满足人们的需求，往往就会发起政治革命。科学变革也是一样，当一部分科学家发现自己的理论框架已经不再符合实际情况的时候，就会出现范式转换。再拿哥白尼来说吧，他之所以质疑“地心说”，就是因为原有的理论解释不了太阳系中行星的运动规律。
    
    好了，回到我们刚刚说的政治革命的比喻，革命家心里很清楚，他们想要的改变绝对不会被现有的统治者接受，所以唯一的办法就是让他下台。也就是说，他们没法在当前的体系下解决问题，所以只能反抗。这样一来，双方想要心平气和地过日子肯定不可能，一定要分出个胜负。
    
    同样道理，两种互相冲突的范式也一样，它们之间的分歧压根没法化解。公说公有理婆说婆有理，各自都想用自己的逻辑让别人觉得自己才是对的，谁也不肯让步妥协。
    
    这时候，革命就爆发了！一场政治性危机的结局往往是成者为王，败者为寇。科学界也是一样，比如说，当哥白尼证明“地心说”是错的以后，他提出的“日心说”就成了新的真理，而“地心说”就只能默默地退出历史舞台了。

• 6.科学革命会带来翻天覆地的变化，从而带来新的发现

  • 一场科学革命结束后，新的范式也建立起来了，科学家们因此眼界大开，看待世界的眼光也焕然一新。虽然用的仪器还跟以前一样，但他们却能观察到以前完全没注意到的东西。
    
    这怎么可能呢？其实，科学研究的硬件并没有变，而是软件升级了，科学革命创造了看待世界的新方式。那些曾经不被科学家待见，或是被认为完全不可能发生的事情，突然华丽转身，变成了科学家们眼中值得探索发现的新领域。
    
    举个例子吧，几百年来科学家们都认为太阳系只有6颗行星，为什么呢？很简单，因为他们用眼睛只能观察到6颗。即使后来人们发明了望远镜，可以看到更多的东西，但是由于当时理论的限制，科学家的想法也就没法跳出这些条条框框。又一次，有人观察到了一个奇怪的天体，就说它是一颗恒星。哪怕它的运动轨迹根本不符合，他们也还是会固执地认为它就是恒星。直到有一天，有位天文学家发现，原来这个未知的天体是一颗行星，也就是我们所说的天王星。从那以后，一套新的天文学理论慢慢出现了。
    
    在这套新理论的影响下，天文学家们在望远镜里看到的东西也跟着变了。在接下来的几年里，他们就新发现了十几颗流星。用得都是一样的望远镜，他们之前怎么就没发现呢？因为新的知识改变了他们的视角，他们知道宇宙深处还有更多未知的东西等待着他们去发现。
    
    不过，科学家们可不是换汤不换药，在用不同的说法解释已有的东西，而是真正地在发现新的结果。这点非常重要，因为仅仅换一种方式来解释问题并不能算是科学革命。毕竟，解释是很主观的事情，同样的一个星球，你说它是恒星，我可能就认为它是行星。相反，真正的科学革命会颠覆人们的看法，让我们用全新的视角去观察和发现周围的世界，探索它们背后的规律。
    
    所以说，科学的进步来自革命，那些意料之外的发现会给传统的思维方式带来压力，而产生更新颖更合适的思维模式，那些过时的理论就只能消失在科学史的长河中了。你要是一名科研工作者，下次发现奇怪结果的时候可别不当回事儿，说不定你就是下一次科学革命的带头人了！

关于本书 About the book

都说要站在巨人的肩膀上看世界，那科学进步是不是也是踩着前人的脚步走出来的呢？其实，和政治革命一样，要形成新的科学理论，也得闹革命。

当新发现没法用现有理论解释的时候，新的知识体系就会形成，而原来的理论就不得不退出历史舞台，这个过程就是科学革命。

《科学革命的结构》科学和哲学的完美结合，带你探寻科学革命的本质。不论你是对科学史感兴趣，还是酷爱哲学，都别错过这本经典名著！

本书金句 Key insights

● 随着科学家对现有理论的理解越来越深入，就更有可能发现意料之外的实验结果。

● 每到旧理论被打破时候，科学就出现了转折点，而科学革命也往往就在这时爆发。

● 当一部分科学家发现自己的理论框架已经不再符合实际情况的时候，就会出现范式转换。

● 科学革命创造了看待世界的新方式，那些曾经不被科学家待见，或是被认为完全不可能发生的事情，突然华丽转身，变成了科学家们眼中值得探索发现的新领域。