科学范式包括哪四种范式,科学范式和自然范式的区别

首页 > 数码 > 作者:YD1662024-05-01 03:55:10

大家好,今天继续介绍科学哲学家,库恩的哲学思想,前面我们介绍了库恩的范式和波普尔的证伪理论的不同,今天我们继续介绍库恩的“范式革命”。“革命”是政治学的术语,所谓范式革命,简单来说就是之前典型的范例被抛弃了,一批新的范例被确立的过程。

科学范式包括哪四种范式,科学范式和自然范式的区别(1)

库恩说,”范式革命”是一次世界观的转变。在亚里士多德的世界观中,地球是宇宙的中心,地球是静止不动的,所有的星体围绕地球旋转,物质由“水火土气”四种元素组成,这些都是范式,所有的研究都必须以这些范式为基础和前提进行。而在后来哥白尼构建的范式中,地球不再是宇宙的中心,太阳才是宇宙的中心,他确立了新的范式,也带来世界观的转换。那这样的范式革命是如何发生的呢?库恩把范式革命分为三个阶段。

首先是“常规科学”介绍,这个阶段具有一个典型的范式,大部分科学家的工作就是在这个范式下进行“解谜”的工作;然后,会出现一些严重的反常或者反例,它们和当前的范式预期结果是违背的,或者在当前范式下无法得到很好的解释,进而会引发危机;最终,当这样的危机积累到一定程度,科学家们会抛弃过去的范式,转而采用新的范式。接下来,我们分开具体讲,这三个过程是如何展开的。

科学范式包括哪四种范式,科学范式和自然范式的区别(2)

首先,库恩把常规科学的工作隐喻为解谜,这并非是贬低常规科学工作的价值,而恰好相反这些工作是非常重要的。“解谜”的隐喻,寓意着这一时期的科学工作预设了某一个目标,并且有一套默认范式。前面我们介绍了卡尔纳普的逻辑实证主义中提到,科学中的理论规律常常是以猜测和假设的方式被提出的,然后这些理论规律需要不断被经验规律去证实,而常规科学的大部分工作就是这样的。库恩说,常规科学的大部分工作就是增进事实和范式预测之间的吻合程度,并且力图让范式更加清晰。

换句话说,常规科学的目的不是去发现新类型的现象,也不是去发明新的理论,甚至对那些不符合范式的异常现象常常视而不见,他们的主要任何就是澄清范式所已经提供的那些现象与理论。库恩称之为“范式的扫尾工作”,但这里并没有贬义的意思。更具体来说,常规科学工作主要聚焦于三类工作:

第一是,确定范式预测的重要事实;

第二是,提升理论与事实的一致性;

第三是,阐明和完善范式中的理论。

科学范式包括哪四种范式,科学范式和自然范式的区别(3)

首先,第一类工作是确定范式的重要事实,换句话说,就是揭示范式预测得更加精确的事实。比如在天文学中,确定星球的位置和大小;在物理学中,确定物质的比重和可压缩性,波长和光谱的强度;在化学中,确定某种物质的化学组成和化合量等等。目的是确定已知事实的精确度,同时要确定其精确度,比如要发明更多用于测量的仪器和计算模型等,这是常规科学工作的第一类工作。

常规科学工作的第二类工作是提升理论和事实的一致性。比如特殊望远镜证明了哥白尼关于周年视差的预测;阿特伍德机证明了牛顿的第二定律等等,总之,这类工作使用直接实验观察事实,去证明当初预测的科学理论,他们的主要目的是证实而不是证伪。

科学范式包括哪四种范式,科学范式和自然范式的区别(4)

常规科学工作的第三类工作,就是查漏补缺、搜集事实的工作,这些工作包括阐明范式理论的经验工作,解决范式理论中某些残留的模糊性,以及解决先前只是注意到,但尚未解决的问题,这类工作看似繁琐,其实是三类工作中最重要的。比如牛顿万有引力常数,在牛顿物理学的范式中非常重要,后来就有很多科学家不断努力改进这个常数。当然这类工作不仅仅限于普适常数的改进,也包括确定一些定量定律等等。

总之,常规科学的三类工作其目的,都是围绕范式,不断扩张科学知识的广度和精度,它们包括: 确定范式预测的重要事实;提升理论与事实的一致性;阐明和完善范式中的理论。但随着常规工作逐渐深入,科学新一轮的革命也正在酝酿,因为,他们在进行这些工作的同时,会不断发现一些“反例”,这就是科学革命结构的第二个阶段,出现越来越多的反例和反常情况,直到引发危机。

科学范式包括哪四种范式,科学范式和自然范式的区别(5)

比如16世纪天文学家第谷,建造了天堡观象台,1572年他发现仙后座的一颗非常明亮的新星,但是在几年的观察者,从明变暗,直到消失,他的观察结果直接动摇了亚里士多德“天体不变”的学说。发现“反例”这个过程是必然发生的。前面我们介绍了,在常规科学中,科学家们会围绕范式展开,是对范式内容的广度和精度不断扩张。一般情况下,遇到异常的反例会被忽视,或者说认为自己的操作不当去解释,因为在常规科学中,科学家们通常的思维是逻辑实证。

但是随着范式的应用范围被放大,范式的精度被不断提升,过去相对粗糙的范式就会不断遇到问题,导致出现越来越多观察、实验结果,和范式所预测的结果是违背的,这样反例会积累越多,对旧范式的质疑声音就会越大,最终导致科学家逐渐抛弃现有范式,转而用新范式来解释在旧范式中的“反常”,而这种反常却能被新范式解释和兼容,因此范式革命其实具有必然性,这种必然性得以产生,很大程度上是因为,任何范式都不是完美的,任何范式都有其适用的范围和精度。就像我们老一辈人的经验和价值观,在今天的社会会遇到各种挑战一样。

而范式革命的萌芽,常常是一些问题和反常开始的,正如实验科学的创始人,哲学家培根说:真理从错误中比从混乱中更容易出现。比如当时弗莱明发现青霉素也是源自一次幸运的错误。而实际上,很多科学中伟大的发现都源自对,看似错误、异常现象的进一步反思和追问,最终打开了科学的另外一扇大门。

科学范式包括哪四种范式,科学范式和自然范式的区别(6)

库恩说,反常的出现是一种必然的趋势,当范式越精确,涵盖范围越广,那么它作为对反常的一个指示器就越灵敏。换句话说,随时常规科学的不断深入,就会在不同的地方出现越来越的反常和与范式预测相悖的结果,而这个过程正是下一次科学革命孕育的过程。

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