许多科学哲学家认为，库恩给科学哲学造成的最大冲击是:他断言科学革命就是一个新范式彻底取代旧范式的过程，而且又因他主张不同范式之间不可通约，所以对于科学革命我们就不可能有合理的评判标准，科学革命当然也就不可能显示出客观的进步特征。库恩甚至还说:“革命以两个敌对阵营中的一方取得完全胜利而告结束。难道得胜者会说他们的胜利所带来的结果不是进步吗?这么说无异于承认他们自己是错的，而对方却是对的。至少对他们而言，革命的结果必定就是进步，而且他们还处于优越地位，便于确保其共同体的未来成员会以同样的方式对待以往的历史。”(Kuhn 1962:166)这种所谓“进步”显然缺乏客观的判别标准，看起来库恩的说法倒有些“成者为王，败者为寇”的腔调，难怪拉卡托斯要把库恩的观点称为“暴徒心理学”(mob psychology)(Lakatos and Musgrave 1970:178)。
“为了得出科学革命没有合理性和客观进步的结论，库恩至少给出了六个不同的论证。这些论证所依据的论据包括观察的理论负荷(the theory-ladenness of observation)、意义变化(meaning variance)、问题权重(problem weighting)、转换标准(shifting standards)、共有标准的歧义性(the ambiguity of shared standards)和规则的集体不一致性(the collective inconsistency of rules)。”(Curd and Cover 1998:219-220)以下分而论之。
(1)基于观察负荷理论的论证。我们已经知道，绝大多数科学哲学家认为，一个科学理论必须在经验上具有可检验性。例如，像逻辑经验主义者那样，把可检验性理解为可证实性或可确证性;或者像证伪主义者那样，把可检验性理解为可证伪性或可反驳性。一般而言，检验一个科学理论的典型步骤是:首先，从那个理论衍推出一个表达经验预测的陈述，而且我们应该能够观察到这个经验陈述;然后，通过肉眼，或者更常见的情形是利用特殊的仪器设备，设计专门的实验步骤，以求得到那个观察陈述。当两个互相竞争的理论对同一个实验结果作出了彼此冲突的预测时，原则上可以根据判决性实验(crucial experiment)所获得的观察证据，在两者之间做出合理的评价和选择。
举例来说，众所周知，广义相对论和牛顿力学对引力的理解是相互矛盾的:根据牛顿力学，引力是瞬时作用，引力场犹如一个绝对时空载体;但是，这种看法却与时空相对性观念相冲突，而且广义相对论还导出了引力场实际上是一个弯曲时空的惊人结论。正是根据广义相对论，爱因斯坦还作出了引力场能够使光线偏转的大胆预言。考虑到太阳引力场就是最靠近地球的大型引力场，爱因斯坦推测说，如果与我们相距遥远的星光掠过太阳表面，那么太阳将会使这些光线发生1．7秒的偏转。1919年日全食期间，英国著名的天文学家爱丁顿(Arthur Stanley Eddington)和克劳姆林(Andrew Claude de la Cherois Crommelin)各自带领一支天文观测小组，分赴非洲和南美地区拍摄天文观察照片。紧接着，经科学家们反复核对两个小组的拍摄结果，最终确证了爱因斯坦的预测(根据逻辑经验主义的观点)，或者说爱因斯坦的预测抗住了严厉的反驳，因而得到了证认(根据证伪主义的观点)，因为天文观测结果表明，太阳附近的星光确实发生了1．7秒的偏转。随后，英国皇家学会和皇家天文学会正式公布了两个小组的观测报告，确认在引力问题上，爱因斯坦的广义相对论给出的解释是对的，而牛顿力学给出的解释是错的。在科学界，这就是一个公认的判决性实验。又如，化学家们根据对物质燃烧前后重量变化的观测和分析，最终选择氧化理论而反对燃素理论，也是判决性实验的典型实例。“实际上，人们通常认为，由观察所提供的经验成分赋予了科学以客观性和合理性:有关科学理论的选择被看成是客观的和合理的，在很大程度上是因为可接受的理论必须符合观察结果。科学被看成是进步的，也是因为当前通行的理论比那些被它所取代的理论更加符合观察结果。”(Curd and Cover 1998:220)一言以蔽之，在逻辑经验主义者和证伪主义者看来，通过观察和实验所得到的经验证据，堪作一个合理的基础，据此决定应该接受还是拒斥一个科学理论，或者在两个彼此竞争的理论中作出客观的选择。
然而，托马斯·库恩、诺伍德·汉森(Norwood Hanson)、保罗·费耶阿本德等人却对观察能排除理论偏见并保持客观中立的观点，提出了严峻的挑战。在他们对观察及其所获证据的讨论中，有一个显著的共同特征，就是他们都倾向于强调观察是一个知觉(perception)过程，进而甚至为通常所说“看见”(seeing)什么东西赋予了一种新的理解。如汉森所说:“在某种意义上，看见［什么东西］是一件‘负载理论’(theoryladen)之事。对于x的观察，是由先前有关x的知识所塑造的。”(Hanson 1958:19)由此可知，所谓“观察负载理论”或“观察渗透理论”，主要的意思就是说，一个科学家能观察到什么，依赖于他接受什么样的理论。在此，令我们尤感兴趣的是，关于这个问题，我们至少可以在库恩的论著中找到三种不同的表述(参见Bogen 2013):
第一种表述是观察的“知觉理论负载”(perceptual theory loading)。在《科学革命的结构》第六章中，库恩对此做了详细阐述。为了揭示科学发现(或科学发明)的本质，或者说，为了阐明反常与科学发现(发明)的突现之间的关系，库恩分析了三个科学发现(发明)的著名范例:氧的发现，X射线的发现，以及莱顿瓶(Leyden jar)的发明。库恩强调指出，在科学中，“发现始于［有些科学家］意识到了反常(anomaly)，即始于［他们］发觉不知怎么回事，反正自然界常常与支配常规科学的范式所引出的预期相冲突”(Kuhn 1962:53)。
毫无疑问，在化学发展的历史进程中，氧的发现是一件革命性的大事。为什么库恩会选择这个历史案例来展开自己的论述呢?我们发现，库恩本人至少在如下所示的两个地方回答了这个问题。一处是在《科学发现的历史结构》(“Historical Structure of Scientific Discovery”［1962］)一文中。这是在《科学革命的结构》问世数月之前，库恩在《科学》(Science)杂志上发表的一篇论文，后来又由他本人收入了他的论文集《必要的张力》中(Kuhn 1977:Ch．7)。论文一开始就说:“此文的宗旨是把我认为在对科学研究中持续发生的编年史革命的一个小部分独立出来，并加以阐述[7]。科学发现的结构是我在此要讨论的特殊主题，指出这个主题本身很可能看起来异乎寻常，是我所能使用的最好的处理方法。直到最近，科学家和历史学家都认为，科学发现是一种可以有前提，也一定有后果，但却没有自己内部结构的历史事件。通常说来，人们都以同样的方式看待发现某种事物和看见某个东西，他们把科学发现看成是发生在一个特定的时间地点、发生在一个人身上的单一事件，而不把它看成是在空间和时间上扩展着的一个复杂的发展过程。”(Kuhn 1977:165)正是为了揭示科学发现确实是“在空间和时间上扩展着的一个复杂的发展过程”，亦即为了揭示“科学发现的历史结构”，库恩指出:“作为这一问题及其后果的例证，我们首先考虑氧的发现。由于人们已对氧的发现做了反复的研究，而且这些研究往往是非常仔细和熟练地进行的，因此这一发现未必能提供单纯使人惊异的事实。因此，它特别适合用来阐明根本原理。”(Kuhn 1977:167)还有一处，即在《科学革命的结构》第六章里，库恩说他之所以要选择氧的发现作为典型范例来阐述“科学发现的历史结构”，主要是因为他觉得这个案例能够清楚地显示出事实的新颖性(factual novelty)和理论的新颖性(theoretical novelty)之间密切相关的特点，而且他认为，“在这个气体化学的个案中，常规科学的进步为一次相当彻底的突破铺平了道路”(Kuhn 1962:53)。这里所谓“一次相当彻底的突破”，就是科学史家通常所说的那场发生在18世纪的化学革命，亦即以拉瓦锡为代表的氧化学说取代以斯塔尔(George Ernst Stahl)为代表的燃素学说的过程，因而有时也被称为“拉瓦锡革命”(Lavoisier's revolution)。
回望历史，便可得知，“早期化学家的最大困难，是了解火焰和燃烧的现象”。但是，到“18世纪初，有许多心灵手巧的观察者把实验化学推向前进”(丹皮尔1975:260—261)。而且，“18世纪的大进步是把化学问题归约为一个中心问题，燃烧的问题——即火的精灵的作用。问题是:当各种可燃物质在空气中燃着时，对于这些物质发生了什么?显然的答复是:这些物质在火焰和烟中消失了，而剩下灰烬”(贝尔纳1981:358)。这些被设想为在燃烧过程中消失了的物质，就是斯塔尔所命名的“燃素”(phlogiston)。科学史研究表明，要想准确地理解燃素学说产生的历史背景，最好是留意17世纪化学探索的变化轨迹，亦即从医药派化学向机械论化学的转变。正如著名科学史家理查德·韦斯特福尔(Richard S．Westfall)所说:“如果说17世纪上半叶大多数一流化学家是帕拉塞尔苏斯主义者，那么这个世纪下半叶的一流化学家则几乎是机械论者。”(韦斯特福尔2000:72)
根据韦斯特福尔的观点(韦斯特福尔2000:第四章)，17世纪初，在著名瑞士化学家和医生帕拉塞尔苏斯(Philoppus Aureolus Paracelsus)的影响下，形成了一个由“医药化学家”(iatrochemists)或“金石药家”(spagyrists)组成的学派，这些人将化学看成是医学的侍从。可以说，该学派的理论基础就是帕拉塞尔苏斯所提出的盐、硫、汞三要素学说。那时，“化学家认为他所处理的所有物体(或物质)都是结合物。当时人们普遍认为，有限数量的元素或要素按不同的比例结合在一起，就组成在地球表面发现的所有物质”。“一切结合物都是由作为组分的三要素复合而成。对帕拉塞尔苏斯而言，盐、硫和汞分别代表肉体、灵魂和精神，即所有存在物在形而上学意义上的三个组成要素。尽管较少倾向于形而上学的沉思，但医药化学派从未让要素失却其原始特征。”(韦斯特福尔2000:68，70)但须注意:“当帕拉塞尔苏斯的要素最初被提及时，它们只是运用到相当有限的化学数据，而且其中大部分是关于有机物的。我们今天仍然使用帕拉塞尔苏斯的词‘精’(spirits)来描述某些有机蒸馏的产物，而蒸馏所提供的信息在化学信息库中占了显著的比例。在17世纪，化学知识库被极大地扩大了。而且，大半新信息是关于无机物化学的，这些新信息和一些值得重视的努力大都必须被强行归并入帕拉塞尔苏斯理论的各种范畴。因此，得出17世纪下半叶医药化学在明显衰退这一判断，须以化学知识在日益增大为背景。医药化学传统只对化学反应和化合物制备进行分类，却完全不能将各种事实组织成一致而有用的理论，因而它自身的失败成为机械论化学的成功的原因。于是，17世纪下半叶，化学所面临的主要问题就是，机械论哲学能否做成医药化学所未做成之事。”(韦斯特福尔2000:72—73)
有意思的是，在从医药化学转向机械论化学的过程中，“尽管医药化学［最终］作为一种独立的理论已经失败，但它以某种潜在的形式影响了机械论化学的面貌”(韦斯特福尔2000:77)。例如，著名法国化学家尼古拉·莱默里(Nicolas Lemery)在其《化学教程》(Cours de Chimie［1675］)中宣称，对事物的最佳解释莫过于“深入这些形状的各个组成部分，来说明它所产生的效果”(转引自韦斯特福尔2000:74)。对此，韦斯特福尔评论说:“这句话是重要的。这表明莱默里的机械论化学最终关切的不是提出化学理论，而是解释观察到的性质。酸性意味着锋利的尖的粒子。由酸形成的腐蚀性盐，譬如铜矾(硫酸铜)，从刺于盐上的酸粒子，或者更确切地说是穿在盐上的酸粒子，获得腐蚀的力量，像无数出鞘的剑切割并撕碎它们所遇到的物质。作为一种解释的手段，机械论哲学本身不能提供一种化学理论。相反，它又潜在地适应于几乎任何理论。莱默里和其他人所探讨的确定形状的粒子在任何意义上都未观察到;它们是从观察到的性质中推论出来的，并且实际上将粒子想象成与所讨论的现象相适应的任何形状和运动都是可能的。”(韦斯特福尔2000:74)作为对上述讨论的一种小结，韦斯特福尔的如下论述值得重视:
机械论哲学的基本主张之一就是物质的同质性，物质被区分开来仅仅是凭藉物质粒子的形状、大小和运动。将比例之连续谱的思想转换成机械论术语的各种方法是容易掌握的，莱默里则毫不迟疑地抓住它们进行思考。(韦斯特福尔2000:76)
对莱默里来说，机械论哲学既不能用来批判他所接受的化学理论，也不能用于提出一种替代的理论。由于他将注意力集中在想象粒子的形状之上以解释物质的性质，因此他便并不在意对他所拥有的大量数据再作考虑。像他的机械论化学同仁一样，他似乎有某种癖好要解释每一种性质和每一个现象。如果说有什么不同，这不同就在于，莱默里认为机械论哲学可起到加固传统的化学理论框架的作用，他鼓励化学家想象一些不可见的机制，并认为这些机制将促使化学理论与公认的自然哲学保持一致。(韦斯特福尔2000:77)
再看约翰·梅奥(John Mayow)这位杰出的英国医生和化学家，“他的工作进一步表明，以机械论哲学维护化学中的某种传统观点是何等容易”(韦斯特福尔2000:77)。就我们现在关心的主题而言，特别重要的是:
梅奥是对呼吸和燃烧的类比感兴趣的许多实验家之一。当时人们已清楚知道，当一根蜡烛在一个置于水上的密闭容器中燃烧时，随着蜡烛熄灭，容器中的水上升且空气的体积减少[8]。随之，实验还表明:当一个小动物在一个类似的密闭容器中窒息而亡时，也发生了同样的现象(在数量上大致相同)。体积的减少说明空气中少了一些东西，非但如此，空气泵实验也支持下述结论:空气的存在对于燃烧和生命都是必需的。对这些已知的实验，梅奥增加了另一个实验。他将一个小动物和一些能被烧热的玻璃点燃的可燃物质一起封闭在一个瓶中，当动物断气后，可燃物质不能被点燃;因此，呼吸和燃烧均需要空气中的同一物质。梅奥称之为硝气精(nitro-aerial sprit)……
在18世纪拉瓦锡的工作阐明了氧在燃烧和呼吸中的作用以后，梅奥被尊为发现氧的先驱。然而，事实上，将他的工作与帕拉塞尔苏斯传统关联起来，可更好地理解他的工作，硝气精这个名称来源于帕拉塞尔苏斯传统。理解梅奥的线索能够在他对空气体积减少所做的解释中找到。按照我们的化学，在呼吸和燃烧过程中，氧与碳结合形成可溶于水的二氧化碳;相反，梅奥争辩说空气的弹性减小了。他并不把硝气精看作是一种独立的气体，是空气的组分，而是将之视为空气弹性的原因。以机械论的方式，他说硝气粒子楔入空气粒子之间从而使空气具有弹性。……梅奥的硝气精不过就是披着机械论外衣的、帕拉塞尔苏斯主义的活的要素，而不是其他任何东西。它引起了空气弹性，它对燃烧负责。……在梅奥的硝气精中至少有三种不同的、为我们所知的元素混合在一起。作为燃烧和动物生命的动因，硝气精涉及到氧;作为植物生命的动因，硝气精涉及到氮;作为酸性的精，硝气精涉及到氢离子。然而17世纪的化学还未高深到足以作出这些区分的程度。就梅奥而言，硝气精粒子实际上就是帕拉塞尔苏斯化学活的要素的机械论翻版。(韦斯特福尔2000:77—79)
科学史家公认，最重要的机械论化学家是罗伯特·波义耳，其代表作《怀疑派化学家》(Sceptical Chymist［1661］)堪当17世纪机械论化学之典范。但是，韦斯特福尔指出:“同莱默里和梅奥一样，波义耳的化学也在其机械论外表之下保留了相当多的属于帕拉塞尔苏斯传统的残余物。当他准备将硝石分解成它的组分时，他毫不犹豫地使用火作为分解剂，并且他将生成的两个产物看成是挥发性的酸精和固定盐[9]。他同意说酸精是硝石的活的成分的具体体现;活物质概念几乎总是将它自己强加在化学家的意识中，而且，关于运动的机械类比显得是那样的不言自明，以至于波义耳没有停下来问问，‘活’物质与机械论的自然概念实际上是否一致。波义耳同意，金属生长在土中，而且是‘雄性要素’(赫尔蒙特［Joan Baptista van Helmont］的术语)产生了它们。赫尔蒙特用树进行实验，得出所有事物均由水形成这一结论，与机械论哲学的下述前提，即所有物体均由同一质料组成、它们的区分只表现在质料粒子的形状和运动上，是一致的。波义耳常常引用这个实验，而且他自己两次重复了这个实验。”(韦斯特福尔2000:81—82)因此，在波义耳看来，机械论哲学揭示了物质的普遍可变性，从而为炼金术提供了新的理论基础。正如波义耳本人所说:
我并不是说，任何物质均可从任一其他物质直接制得，并不是说，就如同由金楔子制出金戒指一样，由水可制得油或火;然而由于物体有着相同的质料，只能通过偶性来区分它们，而偶性又似乎全都是位置运动的效果和结果，我就不懂下述想法(至少是在无生命的物体之中)何以荒谬，即通过控制物质的非常小的增加或减少(甚至在大多数情况下将是不需要的)以及一系列井然有序的改变，逐渐使物质转化，几乎任何东西最终均可由其他任何东西制得。(转引自韦斯特福尔2000:82)
另一方面，“波义耳在探究化学理论的现存结构方面比与他同时代的其他任何化学家都更进了一步”;而且，“波义耳对化学试验的运用暗含着一个全新的化学物质的思想，这是一个可解释一系列化学鉴定试验的思想”(韦斯特福尔2000:83—84)。波义耳指出:
确实，既然有不止一种的性质属于一确定种类的物体，而且，在大部分情形下，多种性质的共生，对于那种种类的物体来说是极为关键的，以至于缺少其中任何一种性质便足以将此物体从它所属的那个种类中排除，因此，用不着做更多的事情就足以将任何一种物体与世界上不属于此种种类的所有物体区分开来。(转引自韦斯特福尔2000:84)
对此，韦斯特福尔评论说:“当化学最后遵循这个概念的含义发展时，化学已建立了现代化学的理论基础。这否定了物体之作为比例的某种连续统一体的概念，否定了物质的无限可变性，而肯定了一定数目的、可用一系列精确试验加以鉴别的物质的存在。波义耳自己未能完全认同他自己的学说，这样讲是因为，如果说他陈述了以上概念，那么他也相信任何一种物质能由任何其他物质制得。他的机械论哲学又一次对他在化学上最有前途的方面起了阻碍作用。由于支持某些传统概念并为这些概念涂上了一层虚幻的外衣，波义耳机械论哲学激励他继续从事转化问题的研究，尽管事实上他对鉴别试验始终如一的应用已成功地使他确信至少不能由任一物质制得任一物质。”(韦斯特福尔2000:84)
据说波义耳与牛顿两人曾经交换过炼金术的秘密配方(参见韦斯特福尔2000:84)[10]。事实上，在17世纪60—70年代，牛顿精心研读过波义耳的著作。资料显示，在牛顿于17世纪60年代中期所写的“哲学问题表”中，几乎没有涉及化学的条目。但是，当他接着思考这个问题表中的一些内容并将其记录在一个笔记本中时，化学问题就呈现出来了。从牛顿的笔记看，无疑是波义耳促使他闯进了化学的新天地，而且他们两人从1676年开始通信，一直持续到1691年波义耳辞世为止，他俩就广泛的化学问题进行了长期的讨论[11]。后来，“在1706年，这一化学思考作为一个疑问(query)附在［牛顿的］《光学》拉丁文第一版［Optics］后出版，这也就是现在英文版［Optics］中的‘疑问31’［Query 31］。它代表了17世纪化学思想所达到的一种最高水准。如同波义耳的化学一样，牛顿的化学同机械论自然哲学有着紧密的联系，尽管牛顿在断言粒子之间存在着力时不同于波义耳以及17世纪的大多数人。波义耳在化学中发现了一种手段用以证明所有的自然现象都来源于运动中的物质粒子，而牛顿则在化学现象的证明中发现物质粒子相互吸引和相互排斥”。“牛顿的第31个疑问对后来亲和力的研究产生了主要的影响，而亲和力的研究在18世纪早期化学中占据着主导地位并为后来拉瓦锡的工作做了准备。”(韦斯特福尔2000:84，85—86)然而，这事儿说起来还颇为有趣:虽然拉瓦锡的氧化理论取代斯塔尔的燃素理论标志着一场深刻的化学革命，但现在却有不少科学史家认为，斯塔尔之所以会提出燃素理论，竟然在很大程度上也是得益于牛顿式的机械论哲学(参见吴以义2013:99)。
如上所说，无论是对于医药化学家，还是对于炼金术士，盐、硫、汞三种“质”或“精”都是构成自然界的基本要素。1669年，德国化学家比切尔(Johann Joachim Becher)在他出版的一本书中，把这三种“质”分别抽象为“玻璃状的质”(the vrtreous)，“可燃的(或油状的)质”(the inflammable)，以及“水银状的质”(themercurial)。而且，他还提出了这样一种值得注意的看法:在有机物燃烧的过程中，逸出的是可燃质，剩下的是玻璃状的质。这种理论很快引起了斯塔尔的注意，以致他于1703年将比切尔的书加上注释后再版，并在1723年出版的著名教科书《化学初阶》(Fundamenta Chymiae)中介绍了比切尔的理论。正是在《化学初阶》中，斯塔尔系统地提出了燃素学说。据说，因为他觉得在拉丁文里找不到合适的词语来表达“火之质或燃烧之原，但不是火焰本身”这么一种东西，所以就特别选用了希腊文φλοуιστòγ来表达，而且他还常常将此简写为φ，这就是我们通常所说的“燃素”(参见吴以义2013:99)。上文说到，许多科学史家认为，斯塔尔提出燃素说时受到了牛顿机械论哲学的启发。的确，我们已经知道，波义耳、牛顿等机械论哲学家都力图用微粒的大小、形状、运动等特质来解释化学反应——比如说，就像针尖刺入孔隙，钥匙插进锁孔之类。现在，斯塔尔提出一种“燃素”这种特别的“火之质”或“燃烧之原”来解释“可燃性”，看来是顺理成章之事，符合时代潮流。
根据有关论述(参见吴以义2013:100)，按照斯塔尔的理论，金属(例如锌)在煅烧以后产生粉末，乃是由于燃素Ф在高温下逃逸出去了，而所余者只是没有燃素的金属之“尸体”。我们现在知道，含氧酸对于非金属来说是基本性的。而按斯塔尔的理论，非金属元素则是含氧酸在被夺走燃素以后所剩下来的残余物，例如硫酸就是硫在燃烧以后生成物加水所生成的。在斯塔尔看来，硫则是硫酸与燃素的合体。我们可以把这里所说的两个化学变化写成如下化学反应式:
正如吴以义所评述的那样:“燃素理论在18世纪上半叶的巨大意义是，一如法国化学家马克尔(Pierre J．Macquer)所说，提供了分析、解释一大类化学变化的‘最切实的指导原则’，而‘每年每月所进行的无数的实验’亦都在证明其正确。在1749年出版的教科书里，他对燃素说做了详尽的发挥和阐述。这位27岁即当选为院士的领一代风气的化学大师，还以相同的理论基础编写了他著名的《化学辞典》(Dictionnaìre de Chymìe)。用我们所关心的库恩理论的术语来说，这为燃素理论指导下的化学研究构造了范式。”(吴以义2013:100)
在从燃素说向氧化说转变的革命过程中，以燃素说为背景知识，有一项关键性的工作摆在化学家目前，这就是:如何才能分离出纯净的燃素来?在1770—1773年期间，瑞典药剂师卡尔·威尔姆·席勒(CarlWilhelm Scheele)最先注意到一种现象，即当把汞的氧化物加热时，可得到一种无味的气体，他称之为“火焰空气”。他还发现这种气体似乎与普通空气没有什么差别，只是蜡烛在其中燃烧时显得更加明亮而已。到1777年，席勒在他写的一本书中系统地讨论了这种“火焰空气”。他还注意到氢在空气中燃烧时，会把空气中的“火焰空气”成分烧掉。但是，这种被烧掉的“火焰空气”究竟变成了什么，却是他百思不得其解的难题。需要注意的是，席勒在做燃烧实验时，用的是排水集气法。这样，在实验中，热水在烧瓶壁上形成的水珠把氢和氧燃烧时生成的水珠掩盖掉了。对此，席勒的解释相当于说:火焰空气+Ф=热。于是，产生“火焰空气”的实验就可以写成:
汞的渣滓+［Ф+火焰空气］=［汞的渣滓+Ф］+火焰空气。可见，这里的［Ф+火焰空气］就是热，而［汞的渣滓+Ф］则是汞。至此，“席勒的理论与实验结果相合，所以在追寻燃素本身的道路上化学家又真正前进了一步”(吴以义2013:101)。
库恩认为，在历史上，至少有三个人有资格申请氧的发现权，他们是席勒、约瑟夫·普利斯特列(Joseph Priestley)和拉瓦锡。正如吴以义指出的那样:“库恩认为，如以时间的绝对顺序而言，［氧的］发现者当然是席勒。如以发表或研究的自觉程度而言，则是普利斯特列。但要从科学史、从历史进程和影响看，与‘化学革命’相连的氧的发现当然与拉瓦锡连在一起。这就发人深省地揭示了‘发现’与‘发明’的关系，或者用库恩的原话说，就是‘在科学发现中新事实和新理论多么密切地交织在一起’。”(吴以义2013:130—131)
尽管燃素说信奉者、瑞典药剂师席勒早在1771年就制备出了相当纯净的氧气(我们已知他称之为“火焰空气”)，但是库恩觉得我们无需考虑他的工作，因为他的工作对于库恩在意的科学发现的历史模式(historical pattern)没有实际影响。确实，席勒本人迟至1775年才把他的论著送往印刷厂，而印刷厂更是拖延至1777年才付印出版。然而，那时人们普遍地认为氧气(“脱燃素空气”)已被普利斯特列发现了。
这样看来，似乎普利斯特列应该有资格宣称自己是氧的发现者。1774年，他将氧化汞放入集气装置中加热，发现有一种新收集到的气体不溶于水，却能增强蜡烛的燃烧。次年，他又用这种气体做了一个实验，推算出老鼠在其中比在普通空气中存活的时间长两倍。更有趣的是，普利斯特列还发现，当他自己吸入这种气体后，他感到特别舒服。他甚至还写下了这样的俏皮话:“谁知道将来这种纯空气不变成一项时髦的奢侈品呢?但到现在只有两只老鼠和我有过吸入这种气体的特权。”[12]但需注意，像席勒一样，普利斯特列也是燃素说的信奉者，他们都相信燃烧就是释放燃素的过程。对于普利斯特列的工作，库恩给出的主要评述是:“第二位有资格宣称［发现氧］的是英国的科学家和牧师约瑟夫·普利斯特列，他搜集了加热红色氧化汞时释放出来的气体，而这是他对从大量固体物质所释放出的‘空气’进行长期常规研究中的一个项目。1744年，他把这一制得的气体认作是笑气。1775年，在他做了进一步的检验之后，他又把这种气体看成是其燃素含量比通常要少的普通空气。”(Kuhn 1962:53)
紧接上述引文，库恩继续说:“第三位宣称者是拉瓦锡，他在1774年普利斯特列的实验之后开始从事这一导致他发现氧的工作，而且这可能是从普利斯特列那里得到暗示的结果。早在1775年，拉瓦锡就报告说，加热红色氧化汞所得的气体是‘自身完全没有改变的空气，［只是］……它更纯净、更适于呼吸而已’。到了1777年，可能是得益于普利斯特列的第二次暗示，拉瓦锡才得以作出结论说，这种气体属于一个不同的种类，它是大气中的两个主要成分之一，但这个结论是普利斯特列始终不肯接受的。”(Kuhn 1962:53-54)
根据上述讨论，库恩指出:
这种发现模式提出了一个问题，它可以向科学家们已意识到的任何一个新现象发问。如果确有其中之一的话，那么最先发现氧的是普利斯特列，还是拉瓦锡呢?不管是谁，氧又是何时被发现的呢?即使只有一个［对于最先发现氧的］宣称者，我们仍然可以提出这样的问题。我们并不关心对于裁决发现优先权和日期的问题会有一个什么样的答案。但是，我们试图找到一个答案只是为了阐明发现的本质，因为事实上根本就找不出这样的答案。发现不是那种适于如此提问的过程。事实上，这种提问——自18世纪80年代以来反复争论发现氧的优先权的问题——正是那种赋予发现具有如此基本作用的科学形象中某种偏颇的症状。(Kuhn 1962:54)
现在，让我们回头再看上述例子(参见Kuhn 1962:54-56)。为什么人们认为普利斯特列有资格要求氧的发现权呢?看来主要是因为他最先游离出了一种后来被人们认为是一种新的气体。但是，不能忽视的事实是普利斯特列的样品并不纯。倘若可以把普利斯特列手里握着的那瓶不纯的含有氧的气体说成是发现了氧的话，那么任何一位曾用瓶子装了大气空气的人似乎都可被认为是氧的发现者了。此外，如果我们认为普利斯特列是氧的发现者，那么他又是何时做出这一发现的呢?事实是:1774年，他本人以为已分离出了笑气，但这是一种他早已知道的气体;1775年，他又把这种气体说成是“脱燃素空气”，但这仍然不是氧气，而对其他的燃素化学家来说，它甚至完全是一种意外的气体。
看起来，好像更有理由把拉瓦锡看成是氧的发现者。然而，这也同样会遇到困难。如果我们拒绝将氧的发现权授予普利斯特列，那么我们也同样不能因为拉瓦锡在1775年的工作而将荣誉赠予他，因为他本人那时把所获气体认作“完全是空气本身”。也许我们可以等待拉瓦锡直到1776年和1777年的工作，因为这两年的工作导致拉瓦锡不仅看到这种气体，而且还知道了这是什么气体。可是，即使如此，也有问题，因为在1777年，甚至直至他生命终了，拉瓦锡仍然坚信氧是一种原子的“酸素”，而且还认为只有当这种“要素”与“热质”结合在一起时才会产生氧气。这样，我们是否因此就可以说氧在1777年还没有被发现呢?有些人也许想这样说，但是要等到1810年以后“酸素”才被最终逐出化学之外，而“热质”则一直苟延到19世纪60年代才寿终正寝。但是，氧早在这两个日期之前就已成为一种标准的化学物质了。
根据上述讨论，库恩认为:“显然，为了分析类似于氧的发现之类的事件，我们需要一套新词汇和一些新概念。虽然‘氧被发现了’(oxygen was discovered)这句话无疑是对的，但它暗示发现(discovering)某个东西是一个单一而简单的行为，从而使之混同于我们通常所说的(而且也是成问题的)看见(seeing)这个概念，这一点就会使人误入歧途。这就是为什么我们会如此乐于假定，发现就像看见或摸到那样，应该可以毫不含糊地归属于一个人和一个特定时刻。但是，后者绝不可能做到，而前者也往往难以达成。若不考虑席勒，我们就能放心地说1744年以前氧尚未被发现，而且也许还可以说，到1777年或稍后一段时间氧已经被发现了。可是，在诸如此类的一段时限之内，任何想要确定发现日期的尝试难免都是随意的，因为发现一类新现象必定是一件复杂的事情，它包含着既要认出那个(that)东西，又要知道到那个东西是什么(what)。例如，我们注意到，如果对我们来说氧就是脱燃素空气，那么我们就会毫不犹豫地坚持普利斯特列已经发现了氧，虽则我们可能仍不清楚他是何时做出这一发现的。但是，如果观察(observation)与概念化(conceptualization)、事实(fact)与理论同化(assimilation to theory)两者在发现中是密不可分的话，那么发现就是一个过程，必须经历时间。只有在所有相关的概念范畴都预先准备好了，并使特定现象不再是一种新类型的情况下，既发现那个东西又发现它是什么这两件事才能毫不费力地一起同时发生。”(Kuhn 1962:55-56)讨论至此，我们可以像库恩那样，用“范式转换”来表达18世纪发生的那场化学革命了。正如库恩本人所说:
现在假定发现包含着一段持续的、虽然未必是很长的概念同化(conceptual assimilation)过程。我们是否也可以说它包含着一种范式上的变化(a change in paradigm)呢?对这个问题，虽然迄今尚不能给出一般性的答案，但至少在这种情况下，必须给出肯定的回答。自从1777年以后，拉瓦锡在他的论文里所宣告的内容中，关于氧的发现(the discovery of oxygen)也不如关于燃烧的氧化理论(the oxygen theory of combustion)那样多。氧化理论是重新表述化学的基石，它如此重要，以至于人们通常称之为化学革命(the chemical revolution)。实际上，如果氧的发现不是一个化学新范式突现出来的必不可少的组成部分的话，那么我们据此开始讨论的优先权问题就绝不会像看起来那么重要。在这个案例中，就像在其他案例中一样，一种新发现及其发现者所具有的价值，与我们对这种新现象违反［旧］范式的预期所做的估计程度成正比。然而，应该注意，氧的发现本身并不是化学理论发生变化的原因，这一点在以后的讨论中很重要。早在拉瓦锡从事这种有关发现新气体的研究以前，他就既确信燃素理论有错误，也确信燃烧物会吸收大气中的某个成分。他把许多内容记录在一个密封笔记本中，并于1772年存放在法国科学院的秘书那里。对氧所做的研究工作，的确为拉瓦锡早已感觉到［燃素说］有点不对头的想法提供了更多新颖的形式和结构。研究工作让他知道一件他已准备去发现的事——［揭示出］燃烧时从大气中逃逸的物质之本质。预先意识到各种困难必定起到了至关重要的作用，它使拉瓦锡能在类似于普利斯特列的那些实验中看见一种气体，而普利斯特列却始终未能在他自己的实验中看到这种气体。反过来说，需要有一次重要的范式修改(paradigm revision)，以便让拉瓦锡能够看见他所看到的东西，这个事实一定是普利斯特列终其漫长的一生却未能看到那个东西的根本原因。(Kuhn 1962:56)
库恩所举科学发现的第二个例子——X射线之发现，是一个通过偶然事件而做出科学发现的经典案例(参见Kuhn 1962:57-61)。根据库恩的简要叙述，故事开始于有一天，著名的德国物理学家伦琴(Wilhelm Konrad Röntgen)在研究阴极射线的过程中，偶然注意到一种从未见过的现象:在屏蔽仪器附近的铂氰化钡屏，竟然在放电过程中发出了一种光。他敏锐地意识到，这是一种值得追究的重要现象。于是，他暂时中断了一直在进行的关于阴极射线的常规研究工作。进一步的研究使伦琴一直待在实验室里，享受了整整七周激动人心的时光。结果表明，那种铂氰化钡屏在放电过程中发出来的光，是从阴极射线管沿直线辐射出来的，而且辐射所造成的阴影不可能因磁铁和其他仪器而发生偏转。在宣布他的发现以前，伦琴自己深信，这种效应不能归因于阴极射线，而应该是某种至少与光类似的东西引起的。库恩评论说:“即使如此简要的叙述，也揭示出［X射线的发现］与氧的发现有明显的相似之处。”(Kuhn 1962:57)大体说来，这里所说的相似之处表现在如下三个方面(Kuhn 1962:57-58):
第一，对比地看，拉瓦锡在用红色氧化汞做实验以前，已经做了不少实验，却并没有产生在燃素范式下所预期的结果;伦琴的发现始于认识到，他在屏上看到的发光现象按已有范式本来是不该出现的。在这两种情况下，对反常的知觉(the perception of anomaly)在提示对新事物的知觉方式上发挥着关键作用。概言之，知觉到传统范式遭遇的反常现象，乃是最终导致科学发现的起点。
第二，如上所说，觉察到某种东西出了毛病，这仅仅是做出科学发现的前奏。无论是对于氧的发现，还是对于X射线的发现来说，如果没有进一步的实验、观察以及与之相伴的概念同化和理论同化过程，这两项科学发现就不可能涌现出来。例如，伦琴的研究究竟要到达哪一点，我们才应该说X射线实际上已经被发现了呢?无论如何不可以说X射线的发现是在伦琴注意到发光屏的第一个瞬间出现的，因为起码有另一位研究者就曾见过那种发光，但令他日后甚感懊恼的是，他却没能发现任何东西[13]。同样，也不能把X射线发现的时间推迟到伦琴开展研究的最后一周，因为那时伦琴正好在探索他已经发现了的那种新辐射的性质了。据此，库恩认为，我们只能说，X射线是1895年11月8日和12月28日之间在维尔茨堡(Würzburg)发现的。
第三，似乎与氧的发现情况不同，X射线的发现至少在随后十年都没有引起已有科学理论发生明显的变化。既然如此，我们在什么意义上可以说这个发现的同化过程需要范式改变呢?的确，伦琴及其同辈人所赞成的范式不能预测X射线，而那时麦克斯韦电磁理论尚未被人们普遍接受，阴极射线理论还只是几种流行的思辨假定中的一种。不过，诸多范式看来也并不禁止X射线的存在，而燃素说则禁止拉瓦锡对普利斯特列气体所给出的解释。相反，1895年，科学家们所接受的那些相关的科学理论和实践都承认有许多形式的辐射，例如可见光、红外线和紫外线。既然如此，为什么X射线不能作为一类人所熟知的自然现象的一种新形式而被接受呢?在伦琴的时代，人们仍在寻找新元素以填补周期表中的空位，而且事实上不断出现了一些新的发现。因此，可以说，诸如此类的探求当时是常规科学的一项标准工作，因而对所获得的成功只应祝贺，而不应感到惊奇。然而，毕竟X射线的发现既令人惊奇，又使人震动。有趣的是，著名物理学家开尔文勋爵(Lord Kelvin)起初宣称这是一场精心设计的骗局。其他人虽然无法怀疑有关的证据，但却明显地表现出犹豫不决的心态。尽管如上所说，当时流行的理论并不禁止X射线，但X射线的出现却的确违反了那些根深蒂固的预期。库恩认为，这些预期暗含在已确立的实验室程序的设计和解释之中。直到19世纪90年代，许多欧洲的实验室里还在广泛地采用阴极射线装置。如果伦琴所使用的实验仪器产生了X射线，那么可以猜测曾在许多其他实验室里也产生过同样的射线，但却不为人们所知。或许这些射线可能还有其他未知的来源，但先前的解释中却并没有涉及到伦琴所说的X射线。现在，由于伦琴的研究工作，至少有几种人们已熟知的仪器以后将不得不用铅来做屏障了。以往常规研究计划中已完成的一些工作，现在也必须要重做了，因为早先的科学家们未曾认识到也不曾设法控制这一相关变量。因此，X射线的发现确实开辟了一个新领域，并相应地增加了常规科学研究的潜在范围。更为重要的是，它还改变了业已存在的领域，同时也否定了先前合乎范式要求的一些仪器类型。就此而论，X射线的发现与氧的发现具有明显的相似之处。
总之，一旦科学家决定使用某种特定的实验仪器，并用一种特殊的方式使用它，那就等于假定了有某种类型的情况将会发生。在科学研究中，除了理论上的预期以外，还有实验仪器方面的预期，而且这些预期在科学发展中往往起着决定性的作用。譬如说，一个这样的预期正是氧延迟发现故事的一部分。事实上，当对所谓“空气的精华”(goodness of air)进行标准检验时，普利斯特列和拉瓦锡都把两体积的这种气体与一体积的笑气混合起来，并在水面上摇动这种混合物，从而测得残余气体的体积。这种标准程序是从以前的经验中习得的，这种经验使他们确信，对于大气气体，如果把残余气体看成是一份的话，那么对任何其他气体(或被污染的空气)，体积则要大一些。在氧的实验中，他们两人都发现，残余气体的确接近一体积，同时他们还对这种气体进行了鉴定。只是在很久以后，并且部分是出于一种偶然的原因，普利斯特列放弃了这个标准程序，并尝试以其他比例把这种气体与笑气相混合。于是，他发现用四倍体积的笑气来混合时，就几乎没有残余气体了。当然，这是普利斯特列对最初检验程序的承诺(如上所说，这种检验程序已为许多以前的经验所认可)，同时也是对不存在像氧那样的气体的一种承诺。如果我们考虑如像铀裂变被延迟认定的情况，那么前面所说的那类实例就不计其数了。这种核反应特别难以被认识的一个原因，就是人们认为轰击铀所产生的结果不外是铀在周期表上的邻居，与一般的人工放射现象没什么差别。现在，我们是否应该断定说，由于这些仪器承诺经常发生误导，因而科学家应该放弃那些标准实验和标准仪器呢?显然，这样做将会导致一种难以设想的研究方法。范式程序及其应用，就像范式定律和理论一样，都是科学研究所需要的，而且它们具有相同的作用。它们当然会限制科学研究所涉足的现象领域，这在任何给定的时刻都是不可避免的。认清了这一点，我们就可以看出，像X射线这样的科学发现，必然会使科学共同体的一个特殊部分的范式发生变化，并因此而导致程序和预期两个方面的变化。由此，我们也得以理解，X射线的发现何以在许多科学家看来似乎是打开了一个奇妙的新世界之门，并因之而如此有效地参与到导致20世纪初物理学的危机和革命中去。
库恩所举出的第三个例子是莱顿瓶的发现或发明，它可以归结为由理论推导出来的那一类发现或发明(参见Kuhn 1962:61-62)。初看起来，这种说法似乎是悖论性的。我们在前面多次说到，那些符合特定理论预期的发现都是常规科学的组成部分，它们并不会产生新型的事实。“但是，并非一切理论都是范式型的理论(paradigm theories)。无论在前范式时期，还是在导致大规模范式改变的危机时期，科学家们通常都会发展出许多思辨性的和表达不清的理论，但这些理论本身却能指出发现的途径。然而，经常出现的情况是，发现并不完全是由这些思辨性的和试探性的假说所预见到的。只有当实验与试探性理论相互关联以彼此相配之时，发现才会突现出来，理论才会变成范式。”(Kuhn 1962:61)
在库恩看来，以上所论科学发现/发明的特点都在莱顿瓶发现/发明的案例中得到了体现。实际上，在电学研究开始之初，并不存在单一的范式，倒是有许多相互竞争的假说或理论，而且它们全都是根据一些相对可接受的经验现象构建出来的。但是，其中没有一个理论能成功地使全部电学现象条理化和系统化。库恩认为，这种失败正是若干反常的来源，并为我们提供了理解莱顿瓶发现/发明的背景信息。在相互竞争的各种电学流派中，有一派把电当作是一种流体。不难看出，这种观点易于引导人们想要用瓶子把电流体装起来。于是，的确就有一些人手里拿着一只装满水的玻璃瓶，并让水与一根从正在运转的静电发电机中引出来的导线相接触。这样一来，当水瓶从静电发电机那里移开，再用另一只手去接触水，或接触与水相连的那根导线时，每个研究者都会感受到强烈的电击。然而，诸如此类的最初实验并没有使电学家们发现莱顿瓶。相反，莱顿瓶的出现花了很长时间，并且再次表明不可能确定做出这个发现/发明的准确时间。储存电流体的这些早期尝试之所以会取得成功，只是因为研究者们把瓶子拿在手上，而人则站在地面上。其实，电学家们还必须懂得，瓶子既需要有内部的导电涂层，也需要有外表的导电涂层，而且流体实际上根本就不是储存在瓶子之中的。在后来的研究进程中，电学家们也觉察到了这一点，进而引导他们看出某些别的反常效应，于是我们称之为莱顿瓶的这种装置最终才突现出来了。在导致莱顿瓶突现出来的那些实验中，有不少是著名的早期电学家本杰明·富兰克林(Benhamin Franklin)做的，这些实验也要求对电的流体理论作出重大修改，而且正因如此才最终导致了第一个完整的电学范式之出现。
现在，我们终于可以来欣赏库恩对上述三个科学发现/发明典型范例的总结和分析了。首先，库恩作出了如下结论:“在大小不等的程度上(对应于从惊奇到预期结果的连续性)，上述三个范例所具有的共同特征，就是从中涌现出新型现象的所有发现之特征。这些特征包括:首先意识到反常，然后逐渐并同时涌现出观察和概念上的认知，最后是范式性的范畴和程序随之改变，而这种改变常常还伴随着阻力。甚至有证据表明，这些相同的特征已被建构入知觉过程本身的本质之中了。”(Kuhn 1962:62)
对于知觉过程的进一步分析，库恩借鉴了一个心理学实验[14]来进行(参见Kuhn 1962:62-65)。这个实验的基本情形如下所示:在短时间内和受控条件下出示一系列扑克牌，让实验受试者依次进行辨认。其中多数扑克牌是正常的，但也混入了一些反常牌，如红色的黑桃6、黑色的红心4之类。实验者每一次只给一位受试者亮出一张牌，亮牌时间逐渐增长。每次亮牌以后就问受试者看到了什么，如果两次连续辨认正确，就算一次实验结束了。实验表明，许多受试者即使在亮牌的最短时间内也能辨认出绝大多数牌，而稍稍加长一点亮牌时间，所有的受试者都能辨认出全部扑克牌。对于正常牌，辨认通常不成问题。但当出示反常牌时，受试者也几乎总是毫不犹豫地认作是正常牌，例如黑色的红心4可能被认作是黑桃4或红心4。此时，受试者没有意识到有什么不正常，亦即说受试者迅速地把反常牌安置于他们以往经验所准备好的概念范畴之中去了。然而，如果将出示反常牌的时间延长，那么许多受试者就会开始犹豫，并显示出已意识到了反常。比如说，当亮出一张红色的黑桃6时，有些受试者就会说“这是黑桃6，但有点不对头——黑色上有红边”。再把亮牌时间加长，有些受试者就更加犹豫不决和神态慌乱了，直到最后，有时很突然，多数受试者就会毫不迟疑地做出正确的辨认。此外，当他们辨认了两三张反常牌之后，就会轻而易举地辨认出其他的反常牌了。不过，仍有少数受试者始终不能对他们的概念范畴做出必要的调整。甚至当出示反常牌的时间增加到辨认正常牌所需时间的80倍时，仍有多于10%的反常牌不能正确地被辨认出来。这时，不能辨认的受试者往往会感到十分沮丧。其中一位甚至还叫了起来:“我不能分辨这种花色，不管它是什么。我现在甚至看不出它像是一张牌了。我不知道它现在是什么颜色，是黑桃还是红心。我现在甚至连黑桃究竟是什么样子也搞不清了。我的天哪!”库恩在《科学革命的结构》第七章中以对科学史案例的分析表明，科学家有时也会出现类似的对反常感到无所适从甚而十分懊恼的行为。在此，库恩对这个关于知觉的心理学实验作出了如下分析:
这个心理学实验，不管是作为一个隐喻，还是因为它反映了心灵的本质，都为科学发现过程提供了一种极其简单而又富有说服力的图式。在科学中，也像在玩扑克牌的实验中一样，新事物总是伴随着困难而涌现出来，通过抵抗而显示出来，并与期望所提供的背景相违背。起初，人们只能体验到预期的和通常的情形，即使在后来观察到反常的情况下也是如此。然而，等到进一步熟悉以后，人们就会意识到出了什么差错，或把这种结果与以前已出的差错联系起来。这种对反常的意识开辟了这样一个时期，在其中概念范畴得到调整，直至最初的反常变成预期的现象。至此，科学发现就完成了。我已强调过，所有基本的科学新事物之突现都包含着这一过程或与此类似的过程。我现在要指出，只有承认这个过程，我们才能真正理解为什么常规科学虽不直接追求新事物，而且最初还倾向于压制新事物，但却仍能有效地促成新事物的出现。(Kuhn 1962:64)
以上分析表明，当从知觉角度来界定观察时，无论是对反常的知觉，还是对反常进行概念和理论的同化，进而作出科学发现，甚至导致范式转换，从而引发科学革命，其中的观察确实负载着理论因素。这种从知觉入手来分析观察负荷理论的观点，并以此支持不可通约性论点的论证策略，正是库恩和汉森特别看重的一种论证方式。由此也就不难理解为什么库恩会多次引用知觉心理学中著名的“鸭-兔图”(the duck-rabbit picture)和“反向透镜实验”(the inverting lenses experiment)来表明观察所依据的知觉过程必受理论因素的制约了(例如，参见Kuhn 1962:Ch．10;1974)。比如说，库恩认为:“鸭-兔图表明，具有相同视网膜映像的两个人能够看到不同的东西;反向透镜实验则表明，具有不同视网膜映像的两个人却能看到相同的东西。心理学为这同样的效应提供了大量的其他证据，而由此引发的［对所谓中性观察语言的］怀疑又因那种试图展现一种真实观察语言的历史而得到了强化。迄今为止，没有任何为达此目的而进行的尝试趋近了一种普遍可用的纯知觉语言(language of pure perception)。而那些所获最丰的尝试都有一个共同特征，即它们都大大加强了本文[15]所提出的一些主要论点。人们从一开始就预设了一个范式，这个范式要么来自于一种流行的科学理论，要么来自于日常话语的某个部分，然后他们就尽力从中消除所有非逻辑的、非知觉的词项。这种努力在极为有限的范围内所获颇丰，成果斐然。毫无疑问，这种努力值得追求。但是，其结果乃是这样一种语言——就像科学中所使用的那些语言一样——它包含着大量对自然的预期，而一旦违背这些预期，这种语言便毫无用处。”(Kuhn 1962:126-127)在此，不妨再引一段库恩的论述:“感觉经验是固定的和中性的吗?理论只不过是对既有资料的人为解释吗?最常用于指导西方哲学达三个世纪之久的认识论观点直接而明确地回答说:是的!在尚未提出一种替代观点的情况下，我发现还不可能完全抛弃这一观点。不过，它已不再能有效地发挥作用了，而试图通过引入一种中性的观察语言(a neutral language of observations)来使其仍起作用，依我看也是毫无希望的。”(Kuhn 1962:126)
这就引出了库恩对观察的理论负荷这一论点的第二种表述:观察的“语义理论负载”(semantic theory loading)。与上述内容相吻合，并进一步作了深化，这个论点所表达的核心观念是:观察陈述必定会受制于相关的理论承诺，因而如何解读一个观察陈述的语义，也一定会受相关理论承诺的影响(参见Kuhn 1962:127-129)。我们还是看看库恩本人的有关论述吧。紧接刚才所引库恩对鸭-兔图和反向透镜实验的论述，他引用了纳尔逊·古德曼(Nelson Goodman)的一段话:“幸运的是(撇开已知存在的现象不论)，此外再无疑问，因为‘可能的’(possible)情况这个概念(即那些并不存在但或许存在过的情况)是极其不清楚的。”(Goodman 1951:4-5)。库恩继续引申说:“因此，没有任何一种仅限于报道一个事先完全知晓的世界的语言，能够对‘所与’(the given)[16]给出纯粹中立而客观的报道。迄今为止，哲学研究甚至还未能提示说如此这般的一种语言能够做什么。”(Kuhn 1962:127)
随后，库恩结合科学史的实例，对所谓“所与”观念展开了批判。究竟什么是直接经验式的“所与”呢?也许我们可以按传统经验主义的方式来猜想，当科学家们把氧气、单摆，甚至原子、电子等当作他们直接经验的基本成分时，他们就能给出关于“直接所与”的纯粹中立的观察报道。但是，因为科学家置身于特定的科学共同体之中，所以他们的所作所为必定受制于特定的范式。而且，正是在特定的范式中，科学家们才会拥有“氧气”、“单摆”、“原子”、“电子”、“行星”、“落体”、“引力”、“化合物”等诸如此类的概念，以及这些概念所指称的知觉对象。“与这些知觉对象相比，米尺读数和视网膜映像却是精心制作的构造物，只有当科学家为了特定研究目的而设计好这些构造物各自该做什么时，他们才会直接获得对这些构造物的经验。例如，这并不是说当一个科学家注视着一块摆动的石头时，他只可能看见单摆。(我们已指出另一共同体的成员可能会看见受约束的落体。)但这表明，那个凝视着摆动石头的科学家不会拥有原则上比看见一个单摆更具基础性的经验。与此不同的情形不是某种假想的‘固定的’视觉(‘fixed’vision)，而是通过另一范式所得到的视觉，它会把摆动着的石头看成是另外的东西。”(Kuhn 1962:128)
库恩进一步分析说:“如果我们还记得科学家和普通人都不是以零碎的方式学会看世界的，那么这一切看起来就会更加合理。只有在所有的概念范畴和操作范畴都预先准备好了的情况下——例如，为了发现一种新的超铀元素，或者为了看到一栋新房子——科学家和普通人才能搞清楚连同经验之流一起出现的整个领域。”(Kuhn 1962:128)库恩还举例说，孩子们起初可能会用“妈妈”一词来称呼所有的人;然后，他们逐步学会这个词只能用在女性身上，但或许还不明白它并不是所有女人的称谓;最后，他们终于知道“妈妈”只能用于称呼自己的母亲了。在这个过程中，孩子们不仅在学习“妈妈”一词的涵义和指称，而且同时也在学习男女之别，以及自己的母亲与其他女人之间的区别。此时，孩子们的反应、期望、信念，或者说他们所知觉到的世界，都在发生变化。与此相似，库恩论证说:
同样，那些否认传统的“行星”(planet)这一称号适用于太阳的哥白尼主义者，也不只是在学习“行星”一词的意义是什么，或者太阳是什么。实际上，他们正在改变“行星”一词的意义，以使它能在一个包括所有天体而非只是太阳的世界中，继续做出有用的区分。在这样一个世界中，所有天体都是以一种不同于以往的方式来加以看待的。前面所举的任何一个例子也都能引出同样的结论。看见氧气而不是脱燃素空气，看见电容器而不是莱顿瓶，或者看见单摆而不是受约束的落体，只不过是科学家对于诸多相关的化学、电学或力学现象的视觉所发生的一种整合性转变(integrated shift)的一部分而已。(Kuhn 1962:128-129)
库恩对观察负荷理论的第三种表述，就是心理学中所谓的“格式塔转换”(the gestalt switch)或“突出经验”(salience/saliency)之类的现象。有趣的是，这既可以在语言层面来理解，也可以在知觉层面来理解，甚至还可以在神经层面来理解。简单地说，这里的核心观念是:以一种范式性的语言用法、知觉经验或神经状态为背景，置身其中的实践者有时会有一种“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”的那种突然间灵机一动、茅塞顿开的体验，而且从此还突现出一种全新的语言用法、知觉经验或神态状态。我们先来看一段库恩的论述:
范式绝不会由常规科学来加以改变。相反，如我们所知，常规科学最终只能导致人们识别出反常和危机。而且，这些反常和危机不能靠沉思和诠释来加以消解，而只能以一种类似于格式塔转换的较为突然和缺乏结构的事件来做了结。此时，科学家们常常会说“茅塞顿开”(the“scales falling from the eyes”)或“灵光闪现”(the“lightning flash”)，这种顿悟“统摄”(inundate)了一个原来模糊不清的难题，使其组分得以从一种新的视角来加以审视，并首次认可那个难题可以得到解决。在有些情况下，相应的顿悟则得自睡梦中。“诠释”(interpretation)一词的任何一种日常含义都不适于用来表达这些能催生出一个新范式的直觉之闪现。虽然这样的直觉有赖于得自旧范式的经验，既包括反常经验也包括正常经验，但这种直觉并不是像诠释所为那样，以逻辑的方式按部就班地与既有经验的某些特殊部分联系起来。相反，这种直觉汇集了大量的既有经验，并使之转化为一大批全然不同的经验，而这些新的经验将会随之与新范式而非旧范式逐步结合在一起。(Kuhn 1962:122-123)
根据上述观点，库恩还分别根据设想的情形和真实的史实展开了进一步的分析。先看设想的情形，比如说，如果伽利略和一个亚里士多德派的物理学家面对同样的单摆实验，那么他们将不会关注同样的事情(参见Kuhn 1962:123-124)。例如，信奉亚里士多德范式的物理学家可能会设法测量石头的重量、石头被提起的垂直高度，还有它回到静止状态所需要的时间(这些数据，再加上介质的阻力，就是亚里士多德学派讨论落体运动时所运用的概念范畴[17])，但却忽略单摆的半径、角位移和摆程。需要注意，根据亚里士多德范式所进行的常规科学研究，不可能发现单摆定律和自由落体定律，而只能从这一范式导致的一连串危机中才可能孕育出伽利略的全新观点。这里有一系列由历史所提供的背景知识为从亚里士多德范式转变为伽利略范式做了铺垫，例如:阿基米德对浮力的研究削弱了介质的重要性;中世纪经院哲学中的冲力学派引入了持久的对称运动概念;新柏拉图主义使伽利略倾心于圆周运动形式[18]。正是基于这些背景知识，伽利略对于单摆实验的测量才集中于摆的重量、半径、角位移和摆程这几个关键变量，而这些数据恰恰是伽利略最终发现单摆定律所需要的。
再看实际的史实，以自由落体运动为例，这是亚里士多派物理学家确实研究过的一个问题(参见Kuhn 1962:124-125)。根据库恩的分析，在考虑一块自由下落的石头时，亚里士多德主义者看见的是一种状态的变化，而不是一个运动过程。在他们看来，对于一种运动，需要测量的是物体移动的总距离和花费的总时间，而由此得到的参量相当于我们现在所说的平均速度，而不是瞬时速度。同样，亚里士多德主义者认为石头受其本性驱使，总是趋向它的自然状态，即它最终所处的静止状态的位置。因此，亚里士多德主义者会把从运动中任一时刻的距离参数看成是到达(to)终点的距离，而不是来自(from)运动起点的距离[19]。这些概念性的参量(conceptual parameters)为亚里士多德派绝大多数所谓的“运动定律”奠定了基础，并赋予其意义。然而，如上所说，经院学者的冲力理论改变了人们对运动的看法。他们认为，一块石头受冲力推动而运动时，离开起点越远，表明它所受到的冲力越大。因此，离开起点的距离，而不是达到终点的距离，才是关键的相关变量。此外，经院学者还将亚里士多德派的“速度”概念一分为二，为日后伽利略派所说的“平均速度”和“瞬时速度”概念奠定了基础。
在上述两个案例中，从亚里士多德派所测数据到伽利略派所测数据，从亚里士多德派的物理参量到伽利略派的物理参量，从亚里士多德派的概念范畴到伽利略派的概念范畴，从亚里士多德派的知觉经验到伽利略派的知觉经验——一句话，从亚里士多德派的范式到伽利略派的范式，这些变化如此剧烈，以至于库恩喻之为“格式塔转换”。对此，他还给出了如下重要的说明:
从当代编史学的有利视角来审视以往研究的记录，科学史家可能不禁要惊呼:一旦范式发生变化，世界本身也随之改变了。凭借一个新范式的指引，科学家要采用新工具，关注新领域。甚至更为重要的是，在革命的过程中，当科学家用熟悉的工具去关注他们以前注意过的地方时，他们会看到新颖的和不同的东西。甚至这就好像专业共同体突然被送往另一个星球一样，在那儿，熟悉的物体受到一种不同眼光的打量，并且还跟一些陌生的东西搅合在一起。当然，这种事儿其实并未发生:并不存在地理上的迁移;实验室外的日常事务依旧如常进行。但无论如何，范式变化的确导致了科学家以不同的方式来看待他们的研究工作所承诺的世界。就他们只能通过其所见所为来与那个世界打交道而言，我们可以这样说:在经历了一场革命之后，科学家所面对的是一个不同的世界。(Kuhn 1962:111)
因此，在革命时期，当常规科学传统发生变化时，科学家对其环境的知觉必须重新加以训练——他必须在一些熟悉的情形中学会看到一种新的格式塔。在完成这种转变以后，他所探究的世界与他以前所栖身的世界似乎到处都是不可通约的。(Kuhn 1962:112)
(2)基于概念意义变化的论证。其实，在前面的讨论中，我们已经涉及科学革命中的意义变化问题。例如，从亚里士多德范式到伽利略范式的转换，“运动”一词的意义发生了根本性的变化;从托勒密范式到哥白尼范式的转换，“行星”一词的含义和指称发生了根本性的变化;从燃素说范式到氧化说范式的转换，人们对“燃烧”的理解也发生了根本性的变化。这些科学史案例表明，库恩提出不可通约性的观点时所采用的基于概念意义变化的论证，有一个关键前提，即意义依赖于理论的论题(the thesis of the theory-dependence ofmeaning)。根据这一论题，科学家所接受的理论及其所属的范式，对于他们所使用的理论词项意指什么，具有实质性的影响。有些学者认为:“为了用这个论题来支持库恩否认［科学革命具有］合理性和进步的观点，势必要推论说，那些承诺了不同竞争范式的科学家说的是不同的语言。他们可以使用同样的语词，但这些语词却具有不同的意义，这样一来就不能对他们的话语进行逻辑的比较，从而使不同竞争理论的拥护者之间的对话不可能进行。库恩有时把这种观点表达为:彼此竞争的范式和科学家所使用的词项是不可通约的。”(Curd and Cover 1998:222)
我们已经知道，不可通约性的一个基本含义就是没有共同的比较评判标准。相应地，库恩认为对于不同竞争范式的信奉者来说，不存在一种所谓的“共同语言”(common language)。我们在前面一节的讨论中已经说明，库恩认为不存在所谓中立的、不受理论污染的观察语言。现在，库恩的论证更进了一步，他还认为也不存在所谓中立的、不受范式制约的理论语言。尽管库恩本人后来表明他无意否认不同理论语言之间的翻译(例如，Kuhn 2000:Ch．2)，但在《科学革命的结构》中，他却主张将一种理论翻译成另一种理论，必定无法保留原来理论中关键词项的基本含义和明确指称，前面所举“运动”、“行星”等例均已表明这一观点。在此，不妨再看看库恩本人简述的两个例子:一个涉及爱因斯坦革命，另一个关乎哥白尼革命。库恩的论述如下(我们在2．3节中已引用过这些论述):
那些认为空间不可能“弯曲”——根本不可能有这回事儿——并据此嘲笑爱因斯坦广义相对论的外行人士，并非简单地是不对的，或犯了错误。对那些试图发展欧几里得式的爱因斯坦理论的思想家、物理学家和哲学家来说，情况也是如此。以前，空间一直意味着必然是平直的、均匀的、各向同性的并且不受物质存在的影响。如果不是这样，牛顿物理学就不能成立。为了实现向爱因斯坦宇宙的转换，我们必须改变用空间、时间、物质、力等编织而成的整个概念网络，并根据自然对之重新加以框定。只有那些完成了转变，或根本没有转变的人，才能准确地发现他们在哪些方面一致，在哪些方面不一致。革命前后的交流无疑是不充分的。(Kuhn 1962:149)
又比如说，想想那些因哥白尼宣称地球在运动而把他叫做疯子的人吧，他们并非恰好是错的，或者完全不对。他们用“地球”一词所意指的部分内容就是固定的位置。至少，他们所说的地球是不可能运动的。与此相应，哥白尼的创新并非仅仅让地球运动起来了。其实，它是一种看待物理学和天文学问题的全新方式，而这必定使“地球”和“运动”的含义发生变化。若无这些变化，一个运动着的地球就是个疯狂的概念。另一方面，这些变化一旦完成，并得到人们理解，笛卡尔和惠更斯就都能认识到，地球的运动对科学而言就成了一个无需争辩的问题。(Kuhn 1962:149-150)
根据这两个例子所表达的观点，人们经常讨论如这样一种设想的情形(参见Curd and Cover 1998:222):著名的丹麦天文学家第谷·布拉赫(Tycho Bracho)能够理解但却拒绝接受哥白尼的一个关键论点——行星环绕太阳运行。但是，根据库恩的观点，当第谷·布拉赫使用“行星”一词来拒斥哥白尼的理论时，他对“行星”的理解全然不同于哥白尼的理解，因为两人各自所信奉的理论赋予了“行星”一词以完全不同的意义。比如说，在第谷·布拉赫所固守的地心说中，太阳就是一颗行星;但在哥白尼所开创的日心说中，太阳不属于行星的分类体系，而是一颗恒星。正是根据这种分析，有时人们学着库恩的口吻说，当这两个人同时观赏美丽的日出景色时，他们实际上看到的是完全不同的两个世界。确实，正是依据诸如此类的案例，库恩认为根本不存在脱离特定范式的所谓中立的理论比较和理论选择。
最后，为了加深对库恩关于不可通约性的“基于概念意义变化的论证”的理解，还可看看库恩是怎么看待牛顿力学与爱因斯坦力学之间的关系的:
牛顿力学真能从相对论力学中导出吗?这种导出过程看起来会像什么样子呢?设想有一组陈述E1，E2，…，E n，它们一同体现了那些相对论的定律。这些陈述包含着代表空间位置、时间、静止质量等的变量和参数。运用逻辑和数学工具，就能从这组陈述导出另一组含有一些可由观察加以检验的陈述。想要证明把牛顿力学看作相对论力学的一个特例是恰当的，我们就必须在E i之外再加上(v/c)2≪1之类的陈述，以限制参数和变量的范围。这组扩展后的陈述可用来导出一组新的陈述N1，N2，…，N m，它们在形式上与牛顿的运动定律和引力定律等完全相同。从表面上看，只要满足一些新的限制条件，牛顿力学就可由爱因斯坦力学导出。
可是，这种推导至少有一点是自欺欺人的。虽然那些N i都是相对论力学定律的特例，但它们并不是牛顿定律。或者说，至少它们在这样的意义上不是牛顿定律:在有了爱因斯坦的工作之后，就不可能再把这些定律解释为牛顿定律了。在爱因斯坦式陈述E i中代表空间位置、时间、质量等的变量和参数，依然出现在牛顿式陈述N i之中;而且，它们在此仍然代表的是爱因斯坦式的空间、时间和质量。但是，这些爱因斯坦概念的物理指称与具有同样名称的那些牛顿概念的指称是迥然不同的。(牛顿理论中的质量是守恒的;爱因斯坦理论中的质量却可转换成能量。只有在相对速度很小的情况下，才可以用同样的方式来测量这两种质量，但即使如此也不能认为它们就是相同的。)(Kuhn 1962:101-102)
(3)基于问题权重的论证。在《科学革命的结构》中，库恩对不可通约性论点进行理论总结时，提出的第一个根据就是:对于不同的范式，不存在评判问题重要性的共同标准。他给出的简要论述如下:
首先，那些竞争范式的拥护者常常会对任一候选范式必须解决哪些问题产生意见分歧。他们采用的标准，或者说对科学的定义并不相同。一个运动理论是要解释物质微粒之间引力的原因呢，还是只要指出存在着这种引力就够了?牛顿动力学曾遭到广泛的拒斥，因为不同于亚里士多德和笛卡尔的理论，它暗示后两种理论回答了那个问题[20]。当人们接受了牛顿的理论以后，有一个问题[21]就被逐出科学之外去了。然而，那却正是广义相对论可以自豪地宣称已经解决了的问题。再说流行于19世纪的拉瓦锡化学理论，它禁止化学家追问为何金属如此相似，但这是一个燃素理论化学家已经提出并回答了的问题。就像转变到牛顿范式一样，转变成拉瓦锡范式不仅意味着丧失了一个允许提出的问题，而且还丧失了一种已经得到的解答。然而，这种损失却并不是永久性的。到20世纪，有关化学物质的性质问题，以及对此问题的一些解答，又重新回到科学之中来了。(Kuhn 1962:148)
库恩之所以在讨论不可通约性论点时，要首先关注问题的重要性这一点，乃是因为他的一个重要创新点正是在于:尽管他坚持我们确实应该评估不同科学理论的优劣之处，但这种评估不是通过关注理论的经验内容或观察结果来进行，而应看理论是否很好地解决了重要的问题。依库恩看来，设计出一个符合观察结果的理论，是一项比较简单的事情，而且这并不是科学研究的首要任务。因此，他认为，真的观察结果(the true observational consequence)不是衡量科学成就的基本单位，而只有成功的难题解答(the successful puzzle solution)才足以担此重任。如果要说科学发展确实在一定意义上具有累积进步特征的话，那么可以说库恩的观点是:就常规科学研究而言，一个科学理论，只有当其能够按部就班地解决一系列问题时，它才有资格堪称促成了科学的累积式进步。换言之，在库恩心目中，所谓科学的累积式进步，只能限制在常规科学范围之内，而且是已得解决的问题之进步式积累(progressive accumulation of solved problems)，而不是向真理趋近(Curd and Cover 1998:224)。这种观点后来在劳丹的名著《进步及其问题》(Progress and Its Problems［1977］)中得到了深化和拓展(Laudan 1977)。
然而，正如以上引文所表明的那样，即使上述那种以解决问题为基础的累积进步观，也不适用于科学革命。因为“往往在一场科学革命发生之前出现的骚乱中，关键问题是:一个竞争性的范式是不是一个较好的问题解决者，或者说，它是否已经允诺一旦科学的力量足以推动其发展时就这样做。但是，库恩指出，我们现在陷入了困境，因为许多科学革命的显著特征是:新的范式不能解决其前任范式的全部问题。有些已经由旧范式解决了的问题变成未被解决了，或者干脆被取得成功的新范式忽略了。因此，库恩争辩说，没有任何规则系统或计算方法能够在［不同的］范式之间作出理性的选择。科学家的选择依赖于赋予特定问题的相对权重，而这种问题的权重将会随着从一个范式到另一个范式的转变而发生变化”(Curd and Cover 1998:224-225)。
(4)基于标准变化的论证。在一定意义上，我们对问题重要性的讨论已经体现出这里所说的基于标准变化的论证。如上所说，根据库恩的观点，范式当然包含评价理论的标准，而且这些评价标准也会随着范式转换而发生变化。比如说，一组科学家可能会坚持以做出新的预测来作为接受一个科学理论的基本要求，而另一组科学家却可能会认为只有能够解释广泛经验现象的科学理论才是可接受的。19世纪，有些科学家拒绝接受达尔文的进化论的原因之一，就是他们认为该理论充其量只是对人们早已熟知的经验现象做出了解释，而不能预测新的现象。甚至连当代著名的科学哲学家、证伪主义最杰出的代表人物卡尔·波普尔也曾持有这样的观点。换句话说，这里涉及的是关于科学方法论的意见分歧。根据库恩的观点:“对理论相对优点的判断会依随使用一组什么样的标准而发生变化。没有更高的法庭能够对这些意见分歧作出判决。因此，库恩据此又作出结论说，不存在任何单一的、合理的解决范式冲突的方式。”(Curd and Cover 1998:225)
通常说来，科学的方法论标准常常体现为一系列规则。但是，库恩在《科学革命的结构》中提出了一个关键性的论断:“实际上，范式的存在甚至无需蕴涵着有任何整套规则存在。”(Kuhn 1962:44)就在写下的这个论断(《科学革命的结构》第一版，1962年)中，库恩加了一个注释，他在其中说:“迈克尔·波兰尼(Michael Polanyi)英明地提出了一个非常类似的论点，他论证说科学家的成功中有许多依赖的是‘默会知识’(tacit knowledge)，也就是说依赖的是通过实践所获得的，而且不能明确加以阐述的知识。”(Kuhn 1962:44)后来，在《科学革命的结构》第二版(1970年)的后记中，库恩又用了整整一节的篇幅(第191—198页)集中讨论了这个问题，他为这节起的标题就叫做“默会知识与直觉”(“Tacit Knowledge and Intuition”)。在这里，库恩就开宗明义指出:“提及默会知识，同时拒绝规则，就引出了另一个问题，这个问题困扰着我的许多批评者，而且似乎为指责［我推崇］主观性和非理性提供了根据。”(Kuhn 1970:191)这一点在库恩对范式优于规则甚至取代规则的有关论述中体现得最为明显，例如《科学革命的结构》第五章就是典型的例证。正是在这里，库恩明确地提出了“用范式取代规则”(substituting paradigms for rules)的建议(Kuhn 1962:49)。
概略地说，库恩为范式取代规则之说提供了四点理由:
(i)如上所说(参见2．1节)，通过社会学的方式，可以从经验上直接检查是否确实存在着各种范式。或者如库恩在《科学革命的结构》中所说:“除了偶尔的模棱两可之外，一个成熟科学共同体所具有的范式是能被相对容易地确定的。”“然而，确定了共有范式并不等于确定了共有规则。要确定共有规则，还需要第二个步骤，而且这是一个不太相同的步骤。采用这一步骤时，历史学家必须对那些共同体的范式进行比较，而且还要与其流行的研究报告作比较。这样做，其目的是发现什么是那些明显的或暗含的可分离要素，它们是这个共同体的成员可能已从其更具全局性的各种范式中抽象出来的，并在他们的研究工作中得以施展。……但是，只要那个历史学家的经验与我自己的经验相同，他就会发现寻找规则比寻找范式更加困难、更难令人满意。他用以描述共同体共有信念的某些概括将不成问题。然而，其他概括，包括前面用作实例的某些概括[22]，看来就很不清晰了。……结果，寻找足以构成一个既定常规研究传统的一组规则，就成了持续遭受严重挫折的一个根源。”(Kuhn 1962:43-44)
根据上述分析，库恩问道:如果没有一组规则来规范一群科学家的研究工作，那么他们凭什么归属于一个特定的常规科学传统呢?所谓“直接检查范式”(the direct inspect of paradigms)是什么意思呢?为了回答诸如此类的问题，库恩借鉴了维特根斯坦(Ludwig Wittgenstein)在《哲学研究》(Philosophical Investigations［1953］)中根据“家族类似”(family resemblance)特征来对各种“语言游戏”(language games)进行分类的观点(Kuhn 1962:44-45)。据此，库恩引申出如下看法:
同样的分析可以很好地适用于出现在一个单一常规科学传统中的各种问题和技巧。说这些问题和技巧具有共同特征，并不是指它们符合某一组明确的甚或完全可发现的规则和假设，而这些规则和假设赋予了该传统以基本特征，并切合于科学家的心灵。相反，它们可以凭借相似性并通过模拟全部科学素材的某些部分联系起来，而这些科学素材是特定共同体打算承认是其已获得的成就。科学家凭借通过教育及其后研读文献所得出的模型来从事研究工作，他们往往不太知道或无需知道究竟是什么特征使这些模型具有共同体的范式地位。而且，正因如此，他们也不需要任何一组充分的规则。他们置身其中的研究传统所体现出来的连贯性，甚至可能并未暗示存在着进一步的历史研究或哲学研究可能会揭示出来的一组基本的规则和假设。科学家通常并不追问或争论究竟是什么使一个特定的问题或解决具有合法性，这却诱使我们假定，起码从直觉上看，他们是知道答案的。然而，这种情况可能只是提示说，不管是某个问题，还是某个答案，都与科学家的研究毫不相干。对于研究工作来说，范式可能比能从其中明确抽象出来的任何一组规则更具优先性，更具约束力，更加完备。(Kuhn 1962:45-46)
库恩从这些论证中引出的一个明确结论是:“无需引入那些可发现的规则，范式也能够确定常规科学。”(Kuhn 1962:46)
(ii)在库恩看来，其实可以把上述结论看成是植根于科学教育的本性之中，因为:“人们应该早已明白，科学家从不会抽象地、孤立地学习那些概念、定律和理论。相反，科学家从一开始就在历史和教学意义上都具有优先性的单元中遇到了这些智力工具，这种单元与其应用一起并通过其应用而显示出来。一个新理论总是与其对一系列具体的自然现象的应用一起被宣告的;没有这些应用，人们甚至不会把它作为一个备选理论来接受。接受了这个理论之后，诸如此类的应用就会伴随它进入教材中去，而未来的从业者将从这些教材中学会他们的专业技能。这些应用在教科书中并非只是作为点缀装饰，甚或作为档案资料。相反，学会一个理论的过程依赖于对应用的研究，包括用铅笔和纸张，以及在实验室中用仪器来解决问题的实践。例如，学生们学习牛顿力学时的确发现了诸如‘力’、‘质量’、‘空间’、‘时间’之类术语的意义，但与其说这是从教材中那些并不完整的定义中学到的(尽管这些定义有时会有点帮助)，毋宁说是通过观察并参与应用这些概念来解决问题而学到的。”(Kuhn 1962:46-47)
(iii)上述论证使库恩进一步认为:“即使没有规则，常规科学也能进行，只要相关科学共同体一致接受那些业已获得的特定的问题解答即可。因此，只有当范式或模型不可靠时，规则才变得重要起来，而那种对规则漠不关心的态度也会随之消失。进而言之，这种情况的确发生过。尤其是，前范式时期(the pre-paradigm period)通常以关于什么是合法的方法、问题和解决的标准这类频繁而深入的争论为标志，尽管这些争论的目的是为了界定学派，而不是为了达成共识。……虽然常规科学期间几乎不存在这样的争论，但它们在科学革命以前和科学革命时期却会反复出现;在这些时期，范式首先会遭到攻击，接着就会发生变化。从牛顿力学到量子力学的转变曾激起过许多关于物理学本质和标准的争论，其中有些争论仍在继续。有些今日仍然健在的人还记得由麦克斯韦电磁理论和统计力学所引发的类似争论。更早一些时候，伽利略力学和牛顿力学的同化过程，挑起了与亚里士多德学派、笛卡尔学派和莱布尼茨学派关于科学合法标准的一系列特别著名的争论。当科学家就他们领域的基本问题是否已获解决而争论不休时，寻找规则便具有一种通常所没有的作用。然而，即使［科学家们］没有就合理化问题达成共识，或者根本就没有尝试做合理化的工作，但只要范式依然可靠，它们就能发挥作用。”(Kuhn 1962:48-49)
(iv)范式与科学研究的专业化程度密切相关，而主张以范式取代规则的观点有助于加深我们对科学专业多样性的理解。根据库恩的观点，科学共同体的规模有大有小，因而范式也有大小之别。库恩提醒我们注意:“如果像以上讨论所暗示的那样，常规科学如此稳固，科学共同体如此严密，那么范式的改变怎么会只影响一个小小的子团体呢?前面已进行的讨论似乎暗示常规科学是一种单一化的整全而统一的事业，它必定会跟其诸多范式中的任何一个和全部范式共存亡。但是，科学很少甚至从来不是像这样的。综观全部科学领域，常常出现的情况倒是科学似乎更像是有一个不服管束的结构，其各部分之间很少有连贯性。然而，指出这一点并不应与众所周知的观察现象相冲突。恰恰相反，以范式取代规则，使得科学各领域和各专业的多样性更易理解。当有明显的规则存在时，它们通常为十分广泛的科学团体所共有，而范式却无需如此。在那些相隔遥远的领域，比如说天文学和植物分类学，其研究者分别从十分不同的书本所描述的差别巨大的成就中接受教育。甚至在同样的或密切相关的领域中工作的人，从学习许多相同的书本和成就开始，却也可能会在专业化过程中获得相当不同的范式。”(Kuhn 1962:49)
库恩举例说，全部物理学家就构成了一个十分庞大的科学共同体，但其内部却千差万别。现在，这个共同体的每个成员都学过量子力学定律，而且其中绝大多数在他们的教学和科研工作中都使用过这些定律。但是，他们对这些定律的应用却不尽相同，而且只有少数物理学家会仅仅关注量子力学的基本原理。多数人则主要将这些原理用于研究化学、高分子、固态物理学等领域的具体问题。对他们来说，量子力学究竟意味着什么，这取决于他们所学过的课程、读过的教材、做过的研究，等等。因此，虽然对整个物理学来说，量子力学的产生无疑是一场巨大的科学革命，但实际上只有少数专业人士才能切身体会到这种革命性。对其他物理学家来说，量子力学的产生却未必具有革命性。“简言之，尽管量子力学(也可以牛顿力学或电磁理论为例)是一个为许多科学团体所共有的范式，但就这些科学团体［的理解］而言，这个范式却未必相同。因此，它能同时决定好几个常规科学的研究传统，这些传统彼此重叠，外延却不尽相同。一个传统中发生的革命，并非必然要扩展到其他传统中去。”(Kuhn 1962:50)例如，如果一个研究者想知道科学家们是怎样看待原子理论的，他可以分别去问一位物理学家和一位化学家:单一的氦原子是不是一个分子?化学家可能会毫不犹豫地回答说，氦原子当然是分子，因为根据气体分子运动论，氦原子的行为就像分子一样。但是，物理学家却可能会说氦原子不是分子，因为它没有显示出分子光谱来。此时，两人谈论的确实是同一种粒子——氦原子，但他们是从各自的专业训练和研究实践来看待这个问题的，而源自解决问题的经验告诉他们究竟什么是一个分子。他们的经验当然具有相同之处，但这个案例表明，这些经验并没有让他们对同一个问题得出相同的答案。(参见Kuhn 1962:50-51)
(5)基于共有标准歧义性的论证。库恩多次提到(例如Kuhn 1970:184-186;1974;1998)，有一组评价科学理论的认知价值(epistemic values)广泛地为科学家所共有。对此，本书2．1节已经提及:在《客观性、价值判断和理论选择》一文中，库恩把这些认知价值表达为精确性、一致性、适用范围的广泛性、简单性和成果的丰富性(Kuhn 1998)。由于这些认知价值实际上是关于科学理论具有什么优点的评价标准，而事实上库恩本人有时也把这些认知价值称作“一个好的理论的特征”(the characteristics of a good scientific theory)或“评价一个理论恰当性的标准准则”(the standard criteria of evaluating the adequacy of a theory)(参见Kuhn 1998)，所以有些科学哲学家常常用科学团体“共有标准”(shared standards或shared criteria)一词来重述库恩的一些观点。例如，我们可以看到这样的陈述:对库恩来说，“他认为，诉诸这些共有标准不足以决定范式争论的结果。这样说的一个重要理由是，对这些标准可以给出不同的诠释”(Curd and Cover 1998:225)。比如说，相互竞争的范式的拥护者往往都会同意，一个良好的科学理论必须具有令人满意的解释力(explanatory power)。但是，对于什么是一个合理的科学解释这个问题，他们却可能会给出全然不同的回答(参见3．1节)。18世纪早期关于牛顿力学的争论就是一个显著的例子。那时，人们普遍认为，牛顿力学为广泛的经验现象提供了一整套合乎规律的描述，而且还提出了一系列新颖的预测。但是，以笛卡尔和莱布尼茨为代表的批评者却认为，牛顿力学没有为经验现象提供任何解释。在他们看来，只有揭示出经验现象何以如此的因果机制或发生过程，才算为这些经验现象提供了合理的解释，而牛顿力学因其假设了瞬时作用而无法给出这样的解释。确实，牛顿力学宣称，宇宙中的每一对微粒之间都有瞬时发生的引力作用，即使它们相隔遥远，并由虚空隔离开来，也是如此(超距作用)。这就意味着，假如太阳突然消失了，那么它就会对地球产生直接的影响，地球就会在太阳消失的刹那间开始沿着一条直线运动。然而，根据现代的引力场理论，引力的影响将以光速传播，所以太阳光大约需要8分钟才能到达地球。在笛卡尔、莱布尼茨及其追随者看来，正是由于瞬时超距作用看起来如此古怪，甚至十分神秘，缺乏任何机制解释，所以牛顿力学在科学上是不合理的。正如柯瓦雷所说:“虚空……虚空中的作用……超距作用(引力)——正是牛顿世界观的这些特征和含义，激起了欧洲大陆牛顿同时代的那些伟大人物——惠更斯、莱布尼茨、伯努利——的反对，他们都受过笛卡尔主义式的良好训练，所以都反对那些模糊不清的无法理解的观念。”(柯瓦雷2003b:9)然而，有些人却认为:“引力定律的普遍使用，使牛顿的宇宙恢复了物理的统一性，同时也赋予了它理智的统一性。同样的关系把同样的事物结合在一起。或者换句话说，支配无限宇宙中的运动的，乃是同一套定律:它使苹果落到地上，也使行星绕着太阳运行。不仅如此，同样的定律不仅可以解释天体运动的统一模式(被开普勒发现)，而且还可以解释个体间的差异;不仅可以解释规则性，而且还可以解释不规则性(不对等性)。困扰了精明的天文学家和物理学家多少世纪的全部现象(比如说潮汐)，似乎都是同一些基本定律联系组合的结果。”“牛顿的引力定律说，引力的减小与距离的平方成正比。它不仅是解释各种事实的同类定律中唯一的定律，而且也是唯一能被普遍应用于诸如苹果和月球这样大小悬殊的物体上的定律。”(柯瓦雷2003b:9—10)根据上述讨论，比如说，虽然牛顿范式和莱布尼茨范式的拥护者都同意，一个好的科学理论必须能够解释广泛的经验现象，但他们对“解释力”的理解却截然不同:牛顿范式的拥护者认为，用科学理论中一组定律将广泛的经验现象统合起来，乃是这个科学理论具有解释力的根本标志;莱布尼茨范式的拥护者则认为，只有当一个科学理论揭示出有关经验现象之所以会如此发生的因果机制，才能说它具有解释力。
再举一个库恩常用的例子:哥白尼革命中人们对简单性的不同理解(例如，参见Kuhn 1998;1985:Ch．5)。通常说来，托勒密范式的拥护者和哥白尼范式的拥护者都认为，简单性是一个科学理论应该具备的重要性质。但是，对于如何测量一个科学理论的简单性这个问题，双方的看法却大相径庭。托勒密派的天文学家认为哥白尼的日心说不如托勒密的地心说简单，因为日心说使用了许多圆圈来模拟行星的运行轨道。但是，哥白尼派的天文学家(例如开普勒和伽利略)则认为他们自己在哥白尼理论中看到了一种更深层次的简单性。尤其重要的是，他们所理解的这种简单性与所用圆圈的数量无关，而是涉及到哥白尼理论反映行星运动的数学模式(几何上的和谐性)之能力。显然，他们认为哥白尼理论在这方面比托勒密理论简单得多。在此，不妨看看库恩本人在《哥白尼革命》(The Copernican Revolution［1957］)一书中的两段论述:
从纯粹的实践角度来看，哥白尼的新行星体系是一个失败;它并不比其托勒密派的前辈更加精确，也没有显著的简化。但从历史角度看，这个新体系却是一个极大的成功;《天体运行论》(De Revolutionibus Orbium Coelestium)使哥白尼的一部分继承者相信，日心天文学掌握了解决行星问题的钥匙，而且这些人最终给出了哥白尼所追求的那种简单而精确的解答。下一章[23]将会考察他们的工作，不过先要弄清楚他们为什么会成为哥白尼派人士——既然［日心说］并不能增强方便性和精确性，那么还有什么理由交换地球与太阳的位置呢?这个问题的答案与充满了《天体运行论》的技术细节是很难分开的，因为正如哥白尼自己所认识到的，日心天文学真正的吸引力是审美方面的，而不是实用方面的。对天文学家来说，最初在哥白尼体系与托勒密体系之间作出选择纯属偏好问题，而偏好问题是最难加以界定和讨论的。不过，就像哥白尼革命本身所表明的那样，偏好问题并非无足轻重。只要能辨认出几何上的和谐性，就能感觉到哥白尼日心天文学中那种新的简单性和一致性，而看不出这种简单性和一致性，就不会有哥白尼革命了。
我们在前面已经考察过哥白尼体系在美学方面的一个优势。它无需借助本轮就可以解释行星运动重要的定性特征。特别是，［行星的］逆行运动可被转换为日心轨道几何学的一个自然而直接的推论。但是，只有那些把定性简单性看得比定量精确性更加重要的天文学家(确有这样一些人——伽利略就是其中之一)，才会认为这是令人信服的论证，而不顾《天体运行论》中精致的本轮和偏心圆的复杂体系。幸好还有一些对新体系的论证是立得住脚的。例如，它对内行星运动的解释就比托勒密体系的解释简单而自然得多。……哥白尼体系的基本几何结构就能为水星和金星是如何被束缚在太阳周围提供一种充分的解释。(Kuhn 1985:171-173)[24]
根据以上论述，正如有些科学哲学家指出的那样:“依库恩看来，对于什么是正确的简单性概念这个问题，不存在客观上正确的回答。最终，他认为这些偏好问题实为趣味之事。”(Curd and Cover 1998:226)
正如上述对解释力和简单性的讨论所表明的那样:“库恩认为，既然对认知价值的不同诠释是不可避免的，而且也无法凭借理性争论来加以解决，所以他做出结论说，共有标准不能为解决范式冲突提供一个共同的基础。”(Curd and Cover 1998:226)
(6)基于规则集体不一致性的论证。再来看上文所说库恩在《客观性、价值判断和理论选择》一文中所表述的五种典型的认知价值或评价科学理论的方法论标准:精确性、一致性、广泛性、简单性、丰富性。库恩在说明了这些认知价值的基本含义以后，立即补充道:“这五个特征——精确性、一致性、适用范围的广泛性、简单性和成果的丰富性——都是评价一个理论恰当性的标准准则。如果说我以前尚未说清楚这一点，那么我确实本应在我的书[25]中用更多的篇幅来讨论这个问题，因为我完全同意如下的传统观点:当科学家必须在既有理论与后起的竞争理论之间进行选择时，这五个基本特征起着一种关键的作用。它们与许多其他类似的特征一起，为理论选择提供了特定的共同基础。”(Kuhn 1998:103)然而，库恩紧接着写道:
尽管如此，那些必须运用这些标准来进行理论选择的人，例如在托勒密的天文学理论与哥白尼的天文学理论之间，在关于燃烧的氧化理论与燃素理论之间，在牛顿力学与量子理论之间进行选择，他们经常会遇到两类困难。从个别角度看，这些准则并不精确:这些单个准则应用于具体事例时可以正常地有所不同。此外，当一起应用这些准则时，则一再表明它们会彼此冲突;例如，精确性可能要求选择一种理论，而应用范围的广泛性则要求选择另一种与之竞争的理论。(Kuhn 1998:103-104)
可以看出，我们在前一节讨论的是应用单个认知标准时会出现理解不一致的情况。现在，我们来看看合用那些认知标准而产生彼此冲突的事例。例如，根据库恩的分析，在哥白尼革命中，一致性和简单性在引导人们做出理论选择时导致彼此冲突的情形(参见Kuhn 1998和1985:Ch．6)。库恩指出，作为天文学理论，地心说和日心说在内部一致性方面难分优劣，但在外部一致性方面则立见高下。我们已经知道，库恩所说的“内部一致性”意指的是一个科学理论内部各要素之间的逻辑自洽性，而“外部一致性”说的是一个科学理论与既有背景知识之间的一致性(参见2．1节)。在哥白尼提出日心说的时代，关键性的背景知识是:地球既是静止不动的，又是宇宙的中心。那时，“静止的地球居于［宇宙的］中心，乃是既有物理学理论的必要组成部分，而且是一个结构严谨的理论体系，它能够解释石头是怎样下落的，抽水唧筒是如何运作的，以及为什么云会在天空缓慢地漂游。日心说却要求地球运动，因而与对这些地面现象已给出的科学解释相矛盾。因此，［外部］一致性标准本身毫不含糊地支持地心说传统”(Kuhn 1998:105)。然而，如上所说，以基本几何结构为基础的简单性却支持日心说传统。正如库恩所说，与外部一致性支持地心说不同，“简单性则偏向于哥白尼一边，不过仅仅从一个特殊的方面来进行评价时才是如此。一方面，如果按照预测行星在特定时刻的位置所需的实际计算对这两个体系进行比较，那么它们实际上是等价的。这种计算是由天文学家进行的，哥白尼体系并没有为他们提供任何节约劳动的技巧:就此而言，它并不比托勒密体系更加简单。但是，另一方面，如果有人问需要多少数学机制才能解释行星的所有定性特征——如有限的距角、逆行运动等——而不是解释行星运动的定量细节，那么每一个学童都知道，对每一颗行星的解释，哥白尼只需要一个圆周，而托勒密却需要两个。就此而言，哥白尼理论更为简单，这对于开普勒和伽利略的选择极为重要，因而也是哥白尼派最终获胜所必不可少的”(同上)。诸如此类的科学史实例表明:“当科学家必须要在两种相互竞争的理论中选择其一时，即使两个人都采用同样一组选择标准，却仍然可能会得出不同的结论。也许他们会对简单性给出不同的诠释，也许对于必须满足一致性标准的学科领域范围之大小有不同的看法。也许他们在这些问题上意见一致，但对于如何看待若干标准合用时它们各自的权重这个问题，却又会产生意见分歧。”(同上)基于这种观点，库恩作出了进一步的分析:
我所能想到的某些差异来自于个人以往作为一个科学家的经历。当一个科学家必须进行选择时，他应该在科学领域的哪一个部分工作?他在那里要工作多久?取得了哪些成就?有多少工作依赖于那些受到新理论挑战的概念和技巧?还有科学之外的其他影响选择的因素。开普勒最初选择哥白尼主义，部分原因在于他卷入了当时新柏拉图主义运动和赫尔墨斯运动;德国的浪漫主义使那些受其影响的人易于承认并接受能量守恒的观念;19世纪英国的社会思想同样具有影响，它使人们得知并接受了达尔文的生存竞争观念。更重要的差异源自个性的作用。有些科学家比其他人更看重创造性，因而更愿冒险;有些人宁愿要综合统一的理论，而不喜欢只是在显然更为狭窄的领域才更加精确和详细的问题解答。区分这样一些因素，竟然被我的批评者说成是主观的，与我起初所说的共有的客观标准形成鲜明对照。……我的论点是:每个人在相互竞争的理论之间进行选择时，都取决于客观因素与主观因素的混合，或者说共有标准与个人标准的混合。一般来说，在科学哲学中，人们尚未考虑后面所说的这些主观因素，而我对这些主观因素的强调却使我的批评者难以明白我相信前面所说的那些客观因素。(Kuhn 1998:106)
的确存在着这样的批评者。例如，他们举例说:“假设有一对正待评判的竞争理论T1和T2，它们要么依据单个范式来进行评判，要么依据共有规则和标准的竞争范式来进行评判。假定第一个理论T1比第二个理论T2给出了更精确的预测，但在其解释的范围方面却较差，而两者大体上具有同样程度的简单性。第一个规则——更喜欢那些做出了定量的精确预测的理论——支持T1;第二个规则——更看重那些具有广泛解释范围的理论——则支持其竞争者T2。因此，整套规则给出了彼此冲突的建议，因而库恩认为没有唯一合理性的(rational)方式来解决这种冲突。库恩再次作出结论说，科学家必须不可避免地求助于个人的、主观的、心理的因素，以决定选择哪个理论。如果两个科学家作出了相反的判决，那么其中任何一个人都不能被指责为不合理性的(irrational)。根据库恩的观点，在两个理论之间所进行的选择是超理性的(extra-rational);它不能简单地诉诸规则来予以消解。因此，即使科学家们拥有同样的规则，即使他们都对应该如何理解这些规则意见一致，范式选择(甚至在一个既有范式之内进行理论选择)也不能由那些规则所决定。”(Curd and Cover 1998:226)
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
