序
這本論文始於十五年前的一個計畫，這是第一份正式出版品。當年我還是理論物理學的研究生，幾乎快完成博士論文了。那時我有幸參與了一個實驗性的大學部課程，為不主修科學的學生介紹科學，讓我有機會接觸到科學史。我對科學的本質及科學之所以特別成功的理由早有成見，令我始料未及的是，研讀了那些過時的科學理論及實作之後，我的一些基本想法徹底動搖了。
那些想法有一部分來自我受過的科學訓練，另一部分來自我對科學的哲學的長期業餘興趣。不論它們在教學上多麼有用，也不論它們在理論上多麼可信，那些想法不知怎的與科學史呈現的科學這一行完全不符。然而無論過去還是現在，它們卻是許多關於科學的討論所不可或缺的，因此它們不符實況似乎值得研究。結果我的生涯規劃發生了巨幅改變，從物理轉到科學史，然後逐漸從相當明確的歷史問題，回歸比較具有哲學意義的問題，畢竟我對歷史發生興趣，一開始是受那些問題的刺激。這本論文便以那些早先的興趣為主題，在我已發表的作品中，除了幾篇論文外，這還是第一本。在某個方面，我也是在向自己與朋友解釋，當初我為什麼會從科學轉向科學史。
第一個讓我能深入探索本書某些論點的機會，得自哈佛大學學人學社提供的三年「年輕學者」獎助金。若沒有那一段自由的時間，改行進入新的研究領域會更困難，甚至可能失敗。那些年中，我把部分時間花在科學史上。特別是繼續研讀侉黑（Alexandre Koyré, 1982-1964），並首度接觸麥爾生（Emile Meyerson）、麥子克（Hélène Metzger）及麥耶（Anneliese Maier）的著作。他們比大部分現代學者更清楚地描繪出，在一個科學思想的正典與今日的大不相同的時代，所謂「科學思考」到底是怎麼回事。雖然他們有些特定的歷史解釋我並不信服，他們的著作與拉夫喬伊（A. O. Lovejoy, 1873-1962）的《生物大鏈》（Great Chain of Being, 1936）塑造了我對科學思想史的想法，影響力僅次於科學史的原始資料。
不過，那幾年我大部分時間都在其他領域探索，那些領域與科學史沒有明顯關聯，但是它們的研究揭露的問題，與科學史引起我注意的問題非常類似。一個偶然注意到的註腳把我指引到皮亞傑（Jean Piaget）的實驗，那些實驗揭露了成長中的兒童所經歷的諸世界，以及從一個世界進入另一個世界的轉換過程。一位同事讓我去閱讀知覺心理學的論文，特別是格式塔學派的實驗報告。另一位同事向我介紹了霍夫（B. L. Whorf, 1897-1941）對語言影響世界觀的推想。蒯因（W. V. O. Quine, 1908-2000）使我理解「分析－綜合」二分法這個哲學難題。這種不相連屬的探究正是學人學社所允許的，而且也只有這樣，我才會碰上弗萊克（Ludwik Fleck, 1896-1961）鮮有人知的專論：《一個科學事實的起源與發展》。他的論文預見了許多我的想法。弗萊克的研究，加上另一位年輕學者蘇頓（Francis X. Sutton, 1917-2012；社會學家）的評論，使我覺悟那些點子也許必須置於「科學社群的社會學」之中，才有意義。雖然下面我很少引用這些著作及對話，但它們對我的啟發，比我現在所能重建或評估出來的要大得多。
在我身為「年輕學者」的最後一年，波士頓羅爾學社（Lowell Institute）邀我演講，為我提供了第一個機會說明我對科學的想法，雖然還不成熟。結果在1951 年3 月我一連做了八場公開講演，題目是：「對物理理論的追尋」。第二年我開始在大學教科學史，以後將近十年，我因為在從未系統學習過的領域教書，沒有時間將吸引我進入科學史的那些想法發展成清楚的理論。不過，幸運的是，那些想法對大部分我教的進階課，提供了內在的規劃方向，也是一部分問題結構的來源。因此我要感謝我的學生，他們給了我寶貴的教訓，使我的想法更經得起考驗，我也找到更適合表達它們的技巧。我在「年輕學者」期滿後發表的論文大多以科學史為題材，而且主題駁雜，上述的問題與方向使它們成為一體。其中有幾篇討論的是：在富有創意的科學研究中，形上學元素扮演的不可或缺的角色。其他幾篇探討獻身不相容的舊理論的人如何累積與吸收新理論的實驗證據。在這個過程中，這幾篇論文描述的發展類型就是我在本論文中所說的新理論或新發現的「出現」。此外，諸論文間還有其他的連繫。
發展這本論文的最後階段，始於我受邀赴史丹佛大學行為科學高等研究中心做研究的那一年——1958∼1959 年。我再度專注於以下討論的問題。更重要的是，在主要由社會科學家組成的社群中度過一年使我面對了以前從未想到的問題，那就是：社會科學家的社群與我出身的自然科學家社群之間的差異。特別是社會科學家對什麼才是正規的科學問題與方法，公開爭論的數量與幅度教我驚訝。歷史與我所熟識的科學家，都使我不太相信自然科學家比社會科學家對這些問題有更站得住腳或更經得起時間考驗的答案。可是不知怎的，在天文學、物理學、化學或生物學裡，通常不會發生針對本科基本信念的爭論，現在這種爭論往往像是普遍存在於社會科學界，例如心理學或社會學。為了找出這一差異的來源，使我認識了我稱為「典範」（paradigms）的東西在科學研究中的角色。典範即公認的科學成就，在某一段期間內對某一個科學社群而言，它們是問題與解答的模型。那是解答我的疑難的最後一條線索，因此這本論文的初稿很快就成形了。
這份稿子接下來的遭遇在此不必贅述，不過它幾經修訂仍保留了原有的形式，關於那一形式有幾句話非要交代不可。直到這一論文的第一稿全面大幅修訂完畢，我都預期它只是《統一科學國際百科全書》中的一冊，那是具有開創性的一套書。編輯先是跟我邀稿，然後是使我非完成不可，最後又以無比的通達與耐心等待我交稿。我非常感激他們，尤其是莫理士（Charles Morris, 1901-1979）博士，他不止鞭策我，還對稿子提出意見。不過，這套書的篇幅限制使我只能以提綱挈領的形式鋪陳觀點。雖然後來發生的事使那些限制多少鬆懈了一些，而且允許這本論文同時單獨出版，但是它還是保持論文（essay）形式——討論我的題材，一本書的篇幅才能盡意。
因為我最基本的目標是敦促學界改變對熟悉事物的知覺與評價，第一次發表這一看法採取綱要形式不必然是缺點。正相反。有些讀者因自己的研究而同情我所倡導的改變，也許會發現這本論文發人深省，易於吸收。但是，它也有不利之處，因此一開始我便舉例說明在廣度與深度上我希望能有篇幅擴充之處，應不為過。歷史證據遠比篇幅允許的多得多，而且包括生物科學史與物理科學史。我決定只討論物理科學史，部分原因是為了提升這本論文的一貫性，部分基於筆者目前的能力。此外，這本論文所鋪陳的科學觀，為歷史學與社會學許多新的研究類型指出了潛在的用途。例如異常現象（anomalies）——即違反預測的現象——在科學社群中吸引越來越多注意的方式，就值得深入深究。化解異常現象的努力一再失敗、導致的危機也一樣。要是每一次科學革命都會使經歷革命的社群改變歷史觀點，那麼這一變遷應該會影響教科書與研究報告的結構。後果之一是研究報告註腳裡的技術文獻分布會發生變化，這個變化也許可以當作發生革命的指標，值得研究。
因為力求簡潔，我也被迫放棄討論許多重要的問題。例如，我認為一門科學的發展可分為「前典範」時期與「後典範」時期，可是我只勾畫了兩者的差異。前典範時期的特徵是百家爭鳴，每個學派都受非常類似典範的東西指引。在後典範時期也有兩套典範和平共存的情況，不過我認為這種例子很少見。光是擁有典範不足以促成第二節討論的發展性轉變。更重要的是，除了在偶而出現的簡短旁白中，我完全沒有提到「技術進展」的角色，或是外在條件——社會、經濟與思想——對科學發展的影響。然而只消回顧哥白尼與曆法改革這一個案，我們就知道外在條件可能有助於把異常現象轉變成重大危機的導火線。這個例子也說明了：對於企圖提出革命方案以結束危機的人而言，科學以外的條件可能會影響到他可能的選擇範圍。我認為即使我認真地將科學以外的因素的作用考慮進去，也不致改變本書的主旨，但這麼做的確會在我們對科學進步的了解上增加一個十分重要的分析向度。
最後，也許是最重要的一點，篇幅上的限制嚴重影響我處理本篇主旨的哲學含意。這本論文鋪陳的是歷史取向的科學觀，當然有哲學含意，我指出也引證過其犖犖大者。但是當代哲學家對相關議題所採取的各種立場，我通常不做詳細討論。在我表示懷疑的地方，我針對的是哲學態度而不是任何一個明達的陳述。因之一些知道及採納那個立場的人，可能會認為我誤解了他們的原意。我認為他們錯了，但這本論文本來就不打算說服他們。若想說服他們，得寫一本很長又很不一樣的書才行。
導讀
哈金（Ian Hacking）
巨作很罕見。本書是巨作，讀了就知道。
跳過這篇導讀。讀過書之後，如果你想知道這本書在半個世紀以前是怎麼形成的，它的影響，以及針對它的論點而發生的爭論，再來讀本文。如果你想知道一位過來人現在對這本書的評斷，再來讀本文。
本文是本書的導言，而不是孔恩其人與其事功。孔恩提到這本書的時候，通常只寫《結構》二字；口語，他會直言「那本書」。我遵從這個用法。《必要的張力》是一本精彩的論文集，收集了孔恩在《結構》出版前後不久發表的哲學論文（而不是歷史論文）。它可以視為對《結構》的一系列評論與擴充，因此當作指南讀物，再適合不過了。
由於本文是為了介紹《結構》而作，討論的範圍以《必要的張力》為限。不過，我想提醒大家，孔恩在交談時，往往會說《黑體理論與量子不連續性》正是應用《結構》的實例。這書研究的是十九世紀末普朗克（Max Planck, 1858-1947）發動的第一次量子革命。
正因為《結構》是巨作，我們可以用各種方式讀它，運用它。本文表達的只是許多可能看法中的一種。《結構》導致一批關於孔恩其人其事的書。《史丹佛哲學百科》有一篇短文介紹孔恩一生的研究貢獻，非常精彩，不過觀點與本文不同。孔恩對於自己一生與學思的回顧，可參閱一篇1995年的訪問稿，收在《結構之後》一書。討論孔恩的書，他最欣賞的是《重建科學革命》。孔恩的著作清單可以在《結構之後》找到。
關於《結構》，有件事怎麼強調都不為過，那就是：像所有的巨作一樣，它是充滿熱情的作品，亟欲撥亂反正。甚至從它毫不起眼的開篇第一句就可以看出：「要是我們不把歷史看成只是軼事或年表的堆棧，歷史便能對我們所深信不疑的科學形象，造成決定性的變化。」孔恩想改變我們對於科學的理解—科學
正是令人成為萬物之靈的那些活動，無論是福是禍。他成功了。
1962
本版是《結構》五十週年紀念版。《結構》出版於1962年，很久以前的事了。科學已經起了根本變化，當年科學的女王是物理，孔恩是受過專業訓練的物理學家。懂物理的人不多，但是每個人都知道物理是行動重地。冷戰正在進行，因此大家都知道核子彈的事。美國的學童必須演習在空襲時蜷縮到課桌底下；每個城鎮一年至少做一次空襲警報演習，每個人都得就地尋求掩蔽。反對核武的人拒絕尋求掩蔽以示抗議，警察會逮捕，有些人真的遭到拘捕下獄。1962年9月，民歌手狄倫（Bob Dylan, 1941-）首次表演〈滂沱大雨將落〉；每個人都以為那是指核彈落塵。那一年10月，古巴飛彈危機爆發，那是1945年以來世界最接近核子戰爭的一刻。物理與核子威脅在每個人的心頭。
俱往矣。冷戰事過境遷，物理不再是行動重地。1962年的另一件大事是：諾貝爾生醫獎頒給克里克（Francis Crick, 1916-2004）與華生（James Watson, 1928-），表彰他們的DNA分子生物學研究；諾貝爾化學獎頒給佩魯茲（Max F. Perutz, 1914-2002）與肯德魯（John C. Kendrew, 1917-1997），表彰他們的血紅素分子生物學研究，那是變化的先聲。今天生物技術當道，孔恩以物理科學與物理學史做為科學的模型。讀完本書後，你必須決定他對物理科學的觀察，有多少在現在生機蓬勃的生物技術世界中仍然站得住腳。還有資訊科學，還有計算機對於科學實作的影響。甚至實驗也走樣了，因為計算機模擬已改變了實驗，甚至取代了部分實驗。此外，每個人都知道計算機改變了通訊模式。在1962年，科學研究成果是在科學集會中、研討會中宣布的，或是以論文預印本、正式刊登於專業期刊的論文公諸於世。今天發表研究成果的主要模式，是透過電子檔案庫的管道。
過去半個世紀還發生了另一個根本變化，它影響了《結構》的核心——基礎物理學。在1962年，有兩套宇宙觀互相競爭：穩態宇宙與大霹靂。它們對於宇宙的圖像與起源，構想完全不同。1965年之後，以及幾乎是幸運地發現了宇宙背景輻射之後，只剩下大霹靂充滿待解的問題，成為常態科學研究。1962年，高能物理似乎繼續不斷地發現新粒子。現在稱為標準模型的理論從混沌中理出了秩序，我們還不清楚如何將重力整合到標準模型中，不過它的預測極為精確，教人驚豔。基礎物理學也許不會再發生革命了，然而出人意料的事必不可免，也不會少。
如此說來，《科學革命的結構》這本書也許——我說的是也許——與科學史上過去的時代比較相干，與今日的科學實踐關係不大。
但是這本書到底是歷史還是哲學？ 1968年3月，孔恩發表一場演講，一開頭他便堅決地說：「我在各位面前是以職業科學史家的身分發言，……我是美國歷史學會的會員，而不是哲學學會。」但是當他重新組織自己的過去，他越來越強調自己一直對哲學情有獨鍾。雖然《結構》對科學史社群產生了立即而重大的衝擊，它對科學哲學、甚至大眾文化的影響可能更為深遠。筆者便是以這一觀點撰寫這篇導言的。
結構
本書將結構與革命放在書名中，一副理所當然的模樣。孔恩不但認為科學革命是事實，還認為它們有一結構。他仔細描繪了這一結構，並為結構中的每一節點取了好用的名字。他有發明箴言的天賦；他的命名已經掙得非比尋常的地位，因為一開始那些詞雖然顯得晦澀，有一些現在已成了日常用語。以下便是孔恩為科學革命勾畫出的過程：一、常態科學（第二∼四節——孔恩認為《結構》只是一本書的綱要，而不是書，因此《結構》裡只有「節」而無所謂「章」）；二、解謎（第四節）；三、典範（paradigm；第五節）（paradigm這個英文字當年是罕用字，但是《結構》問世之後，這個字逐漸流行，至今已覺不新鮮）；四、異常（現象／事例）（第六節）；五、危機（第七∼八節）；六、革命（第九節），建立新典範。
那就是科學革命的結構：常態科學擁有典範，致力於解謎；接著出現了嚴重的異常事例，導致危機；最後以一新典範解決危機。另一個著名的詞並沒有出現在各節的題名上：不可共量（incommensurability）。它的意思是，在革命與典範轉移的過程中，新概念、新主張與舊的無法進行嚴密的比較。即使使用同樣的字詞，意義也不一樣。從這個概念衍生出另一個概念：新理論取代舊理論，不是因為它真實，而是因為世界觀變了（第十節）。本書以一個教人不安的想法作結：科學的進展並不是一條通往真理的直線，而是脫離不妥當的世界觀，脫離與世界不妥當的互動（第十三節）。
讓我們一一檢視這些點子。用不著說，這一結構乾淨利落得不像話。科學史家抗議道，歷史不是那個樣子的。但是，孔恩能洞見這一簡潔的通用結構，正因為他不是科學史家，得歸功於他身為物理學家的本能。孔恩對科學的刻畫，一般讀者都能懂。那幅科學圖像有個優點，就是大致是可以測驗的。科學史家可以仔細觀察他們熟悉的重大變化，判斷是否符合孔恩的結構。不幸的是，《結構》出版後，質疑「真理」概念的懷疑學派興起，那些學人也濫用了孔恩的想法。孔恩並沒有這種意圖，他熱愛事實，追求真理。
革命
革命一詞讓我們首先想到的都是政治事件：美國革命、法國大革命、俄國革命。每件事都推翻了，新的世界秩序開始了。首先將這個概念擴展到科學的也許是康德。康德認為史上有兩次重大的思想革命，可是在他最偉大的傑作《純粹理性批判》第一版（1781）中，隻字未提（這也是一本罕見的巨作，但不像《結構》一般引人入勝！）。第二版的序（1787），他以算得上絢麗的文字提到了那兩個革命事件。一個是數學實作的變化，從巴比倫、埃及習用的技術轉變成希臘式的—以從公理推出的定理證明幾何命題。第二個是實驗方法與實驗室的興起，那一系列變化的起點，康德追溯到伽利略（Galileo）。僅僅兩大段中，革命一詞便重複了好幾次。
請留意，雖然我們將康德視為純學者，他可是生活在一個動盪的時代。人人知道整個歐洲即將發生巨變，更別說兩年後就爆發了法國大革命。康德發明了科學革命這個概念，但是他在一個腳註中承認，他並沒有尋繹歷史細節，我身為哲學學者，覺得他的坦誠十分有趣，也無可厚非。
孔恩第一本討論科學與科學史的書並不是《結構》，而是《哥白尼革命》。科學革命這個概念已經十分流行，第二次世界大戰後，有許多著作討論十七世紀的那一場科學革命。培根（Francis Bacon）是革命的先知，伽利略是燈塔，牛頓（Isaac Newton）是太陽。
第一點值得注意的是（第一次瀏覽《結構》的讀者不大可能注意到），孔恩討論的不是獨一無二的、特定的一場科學革命。那是與孔恩假定蘊涵一結構的科學革命不同種類的事件。甚至在《結構》出版前不久，他就提出「發生過第二次科學革命」。那是在十九世紀初期；整個新的研究領域都數學化了。熱、光、電、磁學都有了典範，突然間，一大堆尚未分類過的現象開始有了意義。這與工業革命同時發生、攜手並進。這可以當作現代科技世界的起點。但是，這個第二次革命與第一次科學革命一樣，都沒有展現多少《結構》的「結構」。
第二點值得注意的是，孔恩的前一世代——廣泛討論過十七世紀科學革命的那個世代，是在物理學發生根本革命的世界中成長的。愛因斯坦的狹義相對論（1905）與廣義相對論（1916）產生了我們難以想像的震撼力。一開始，相對論在人文、藝術領域中產生的反響，比真正的物理實驗結果大多了。沒錯，1919年英國天文學家艾丁頓（Arthur Eddington, 1882-1944）率隊到西非觀測日蝕，驗證愛因斯坦的預測，轟動一時，但是相對論整合到物理學許多分支裡是後來的事。
那時還有量子革命，也是分兩個階段完成。先是普朗克在1900年提出量子概念；1926∼1927年完整的量子理論問世，因海森堡（Werner Heisenberg, 1901-1976）的測不準原理而大功告成。相對論加上量子論，不僅推翻了舊科學，也顛覆了基本形上學。康德認為牛頓的絕對空間與一貫的因果原理是思想的先驗原理，是我們人類理解這個世界的必要條件。物理學證明他完全錯了。因與果只是表象，不確定性潛伏於實在界的基礎。革命成了科學世界的常態。
孔恩之前，巴柏（Karl Popper, 1902-1994）是最有影響力的科學哲學家—我是說他擁有最多科學家讀者，而且相信他的科學家相當多。第二次量子革命時巴柏正進入成年，他因而認為科學是透過臆測與否證進步的（他有一本書書名就是《臆測與否證》）。那是一個道德主義的方法論，巴柏宣稱科學史上有許多實例。首先，我們建構大膽的臆測，儘可能付諸檢驗，結果它們都經不起考驗。臆測一旦遭到否證，就必須建構合乎事實的新臆測。只有經得起否證的假說才算得上「科學」。這種黑白分明的科學觀在二十世紀初的科學革命之前，是不可思議的。
孔恩對於革命的強調可以視為巴柏否證論的下一階段。他以「發現的邏輯或研究的心理學」說明否證與革命的關係。兩人都以物理學為科學的典型，都在相對論、量子論問世之後形成自己的想法。今天的科學看來並不一樣。2009年，《物種原始論》出版一百五十年，各地都有盛大的慶祝活動。經過書、展覽、紀念活動日的洗禮，我相信許多旁觀者都會認為《物種原始論》是史上最具革命性的科學著作。然而，《結構》根本沒有提過達爾文革命。本書第十三節（頁304-306）的確使用了「天擇」概念，而且舉足輕重，但是只當作科學演化的類比。現在生命科學當道，取物理學的地位而代之，我們必須追究達爾文革命與孔恩的結構吻合的程度。
導論
孔恩的心路歷程
國立陽明大學科技與社會研究所榮譽教授 傅大為
孔恩是哈佛大學1949年的物理學博士。他在當研究生的時候，偶然得到了一個機會，要講授十七世紀力學的起源。年輕的孔恩於是讀了一些亞里斯多德與中世紀的物理學。但是孔恩很快就發現十七世紀以前的物理學絕大部分都是錯誤的。他的結論是：十七世紀以前的物理學對十七世紀的力學毫無幫助；十七世紀的科學革命幾乎純粹是無中生有的創造。
雖然這是個極為通俗的結論，孔恩卻從這個結論提出了一些極重要的問題。為了回答這些問題，孔恩由物理學轉向科學史、科學哲學，並在科學的人文社會研究領域界投下一顆強力炸彈。這顆炸彈的化身─—《結構》一書，依筆者的估計，可能是二十世紀下半葉在美國的人文、社會科學界流傳最廣的幾本學術論著之一。孔恩當年所提出的問題是：在物理現象之外，亞里斯多德對自然、社會的觀察非常敏銳，這在他生物學、政治學的著作中表現得十分清楚；為什麼他的才智一碰到物體運動問題就發揮不出來了呢？他怎麼可能對物體的運動現象說了那麼多明明是荒謬的話呢？最後，為什麼他的觀點可以支配人心兩千年？
對於最後一個問題，啟蒙時代的答案是：因為迷信與權威崇拜；維也納集團的答案是：因為形上學語意的混亂、沒有驗證標準等等；科學史外在論派的答案是：因為特殊的經濟、社會條件以及利益結構。但是，孔恩能在這些常見的答案之外另求出路。結果他能上接侉黑以來科學史的一些傳統，以及二十世紀上半葉歐洲新康德主義的另一些傳統，自成一家之言。
孔恩解答這個問題的線索，得自於一次戲劇性的經驗：1947年的一個極熱的夏天，孔恩在反覆翻閱那本他認為幾乎是全錯的亞里斯多德物理學，突然他似乎開始能夠讀懂這本物理學了。許多過去認為是大錯特錯的陳述，突然間幾乎都消失了。他能夠了解亞里斯多德為什麼這樣寫，他甚至還能預測下幾頁他要說的會是什麼。他仍然能看到這本書中的一些困難，但那已不是當初孔恩所感到的對或錯的問題了。孔恩學會從亞里斯多德典範來看物體運動現象之後，許多荒謬、全錯的語句立刻變成合理的了。
這個戲劇性的「啟蒙」 經驗，使得二十世紀物理學家孔恩進入了兩千三百年前的一個極不同的物理世界中。這個經驗可能使孔恩感到：即使在最嚴密、客觀的物理學中，仍然可以有彼此衝突的物理世界供人居住。這應當也是使他後來一直堅持「不可共量性」這一概念，以及反對一些科學實在論的主要原因。也是這段經歷，使孔恩從物理學者變成科學史家。在科學史的研究中，孔恩的主要著眼點在於：「在科學史上的原典中，尋找出一個使這部原典像是出自一個理智清明的人的手筆之讀法。」另一方面，孔恩的個人啟蒙經驗也不斷地促使他對哲學一直保持高度的興趣。從1947年至1960年，孔恩十三年的思慮，具體地凝聚為《結構》一經典。
