科学革命的结构-第17章
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一个科学家在实验室里进行的操作和测量并不是经验“给定的”，而是“艰难地收集到的”。它们并不是科学家看到的东西，至少在他的研究工作很好地进展和他的注意力集中以前不是。不如说，它们是更基本的感性内容的具体标志，而且它们本身就是为仔细研究正常研究工作选择的，只是因为它们答应有机会富有成效地精心制作一种已被接受的规范。它们在某种程度上是从直接经验引伸出来的，比直接经验清楚得多，而操作和测量则是规范决定的。科学并不处理一切可能的实验操作。在摆上完成的测量是不适用于受约束的降落的场合的。适用于解释氧的性质的作用同那些在研究去燃素空气的特征时所需要的作用也不相同。
至于纯粹的观察语言，也许有人会设计出来。但是，在笛卡儿以后三个世纪，我们对这样一种可能发生的事情的希望仍然完全依赖于一种感觉和思维的理论。现代心理学实验在迅速地增加各种理论几乎不能处理的现象。鸭子 …兔子表明，视网膜印象相同的两个人能看到不同的事物；倒装透镜表明，视网膜印象不同的两个人能看到相同的事物。心理学对相同的效应提供了大量其他证据，由此而生的怀疑已经很快就被企图显示一种真正的观察语言的历史加强了。现在要达到那种目标的企图还没有接近于一种可以普遍应用的纯感觉的语言。那些最近出现的企图都具有一种特征，他们有力地加强这本书的几个主要论点。从一开始，他们就预先假定一种规范，或者取自一种流行的科学理论，或者取自日常谈话的某些部分，然后，他们试图从中消除一切不合逻辑的和非感知的术语。在少数谈话范围内，这种努力已经推进得很远，而且有了有趣的结果。毫无问题这种努力是值得追溯的。但是，它们的结果是一种语言，就象在科学中应用过的那些语言一样，包含着许多关于自然界的预期，违反这些预期的时刻就不起作用了。奈尔逊·古德曼在描术他的《现象的结构》的目的时所证明的恰好就是这个论点：“那就很幸运，＇除存在的现象外＇再也没有什么是有问题的了；对于‘可能的’情况来说还很不清楚，这些情况并不存在，但应当是存在过的。”①因此，没有一种语言局限于报告一个领先完全已知的世界，而且只能产生关于“现实的东西”的中性的和客观报告。哲学研究甚至还没有对一种语言能做什么想要做的提供暗示。
① N．古德曼：《现象的结构》（剑桥，麻省，1951年，英文版）；第4～5页。这一段值得更广泛地引用：“如果1947年威灵顿的居民中只有那些重量在175和180磅之间的有红头发，那末‘1947年威灵顿的红头发居民’和1947年重量在175和180磅之间的威灵顿居民，就可以连结成一个结构定义…这些属性之一而不是其他是否已经适用于某人这个问题并没有关系…一旦我们已经确定没有这样的人，…那就很幸运，再也没有什么是有问题的了；对于‘可能的’情况来说还很不清楚，这些情况并不存在；但应当是存在过的。”
在这些情况下，我们至少可以怀疑，当科学家们把氧和摆（也许原子和电子也是一样）当作他们的直接经验的基本组成部分来处理时，他们在原理上以及在实践上都是正确的。民族、文化以及行业等等都是规范包含的经验的结果，此外，行星和摆，电容器和矿石化合物以及其他类似的物体，都已经在科学界占有一席地位。同这些感觉的对象相比较，米尺的读数和视网膜的印象两者都是精心制作的构成物，只有当科学为了他的研究的特殊目的而安排这个或那个这样做时，经验已经直接进入这些构成物。这并不是暗示，例如，摆是科学家在看一块摆动的石头时可能看到的唯一的东西。（我们已经指出，另一个科学团体能看到受约束的降落。）而是暗示，看一块摆动的石头的科学家不可能有原则上比看一个个摆更基本的经验。可供选择的方案并不是某种假设为“固定的”理解力，而是通过另一种规范的理解力，使这块摆动的石头成为另外种东西。
只要我们回想起科学家和工匠都不是一件一件地学会去看这个世界的，这一切就会更加合理。除非全部概念上的和操作上的范畴都是预先准备了的。例如，发现一种增补的超铀元素，或者看到一座新房屋，科学家和工匠两者都得从不断变动的经验中清理整个领域。儿童把“妈妈”这个字从全体人类转给所有女性，然后转移给他的母亲，恰恰不知道“妈妈”的含义是什么或者他的妈妈是谁。同时他认识到在男性和女性之间有某些差别以及所有女性中只有一个人会对他采取的方法。他的反应，期望和信念，确实，他的理解了的世界，也相应地改变了。根据同样的理由，哥白尼学派否定了太阳的传统名称“行星”，并没有认识到“行星”意味着什么，或者太阳是什么。相反，他们是在改变“行星”的意义，以便使它能继续对全部大体而不只是太阳作出有用的区别，他们是用不同于他们以前已经看到的方法去看这个世界的。对于早先我们提出的例子都可以提出同样的论点。看到氧而不是排除了燃素的空气，看到电容器而不是莱顿瓶，或者看到摆而不是受约束的降落，仅仅是科学家对大量有关化学、电学和力学的理解力的一种整体转移中的一个组成部分。同时规范决定着巨大的经验领域。
可是，只有在经验已经这样被确定以后，才能开始寻求一个操作定义或者一种纯粹的观察语言。科学家或哲学家在看到一个摆时，必须已经能认识到这个楼是什么，并问是什么尺寸或视网膜印象组成这个摆。如果他看到的是受约束的降落，甚至就不可能提出他的问题了。而如果他看到的是一个摆，但是他是用看一个意义或者一台摆动的天平同样的方法去看这个摆的，他的问题就不可能得到回答。至少它不会是同样的问题。因此，虽然他们始终是合理的而且有时是非常富有成效的，关于视网膜印象或者关于特定的实验室操作的结果的各种问题都以某种方式从感觉上和概念上把一个世界区分开来为先决条件。在某种意义上这样一些问题是常规科学的组成部分，因为他们取决于一种规范的存在，而且作为规范改变的一种结果，他们得到的是不同的回答。
为了结束这一章，今后让我们忽略视网膜印象，而重新把注意力局限于实验操作，它为科学家提供他所已经看到的尽管零碎却很具体的标志。这样一些实验操作随规范改变的方式我们已经反复地观察过了。在一次科学革命以后，许多陈旧的量度和操作成为不适当的而代之以其他。一个人并不把用于氧的全部同样的试验用于排除了燃素的气体。但是这种改变决不是全体的。因此，不论他会看到什么，在一次革命以后，科学家还是在看这个相同的世界。而且，虽然以前他曾以不同的方式用过他们，他的许多语言和他的大多数实验室仪器同以前仍然是同样的。结果，革命后的科学总是包括许多相同的操作，用同样的仪器完成，并用同样的术语描述，就象他的革命前的先驱一样。只要这些持久的操作完全改变了，这种改变必须在它们同规范的关系中或者在它们的具体结果中展现。现在我提出，用引进最后一个新例子的办法使这两种改变都会出现。我们在考察道尔顿和他的同时代人的工作时将发现，同一种操作，当它通过一个不同的规范同自然界相联系时，就能成为自然界的规律性的完全不同方面的标志。还有我们有时将看到老操作的新作用会产生不同的具体结果。
整个十八世纪和进入十九世纪以后，欧洲化学家几乎普遍相信，基本的原子是靠相互的亲和力结合在一起的，全部化学品都是由这种基本的原子组成的。因此一块银子是因为银粒子之间的亲和力而粘合的（直到拉瓦锡以后这些粒子本身被认为是由更基本的粒子化合成的）。按照同样的理论，银在酸中分解（或者盐在水中）是因为酸的粒子吸引了银的粒子（或者水的粒子吸引了盐的粒子）而且比这些溶解物的粒子的相互吸引更加强有力。或者再举一个例子，铜会在银的溶液里分解，并沉淀出银，是因为铜和酸的亲和力比酸对银的亲和力大。许多其他现象都是以同样的方式解释的。在十八世纪这种有选择的亲和力理论是一种令人钦佩的化学规范，广泛地有时颇富成效地被用于设计和分析化学实验。①
① H．梅茨格：《牛顿，斯塔，玻希夫和化学学说》（巴黎，
1930年，法文版）；第 34～38页 。
可是，自从吸引了道尔顿的工作，亲和力理论划分物理学上的混合物和化学上的化合物的界线在某种程度上已经成为不熟悉的了。十八世纪的化学家们确实认识两种过程。当混合时产生热、光、起泡沫或者其他类似的东西，就可以看到发生了化学上的化合。另一方面，如果混合物中的粒子能用肉眼区别，或用机械分开，那就只有物理学上的混合物。但是在大量中间情况中，如水中的盐，合金，玻璃，空气中的氧，等等，这些粗糙的标准用处很小。
大多数化学家在他们的规范指引下，把整个中间范围看成是化学的范围，因为它组成的这些过程全部受同类力的支配。水中的盐或氮中的氧恰好象把铜氧化所产生的组合一样是化学组合的一个例子。把溶液看成是化合物的论据是很强有力的。亲和力理论本身是很好地被证明了的。此外，形成化合物的原因被认为是溶液的被观察均匀性。例如，如果氧和氮只是混合，而不在大气中化合，那么，较重的气体氧就应当沉到底。道尔顿认为大气是一种混合物，从来没有能令人满意地说明氧为什么没有能这样做。吸收了他的原子理论才最终于造成了以前没有的反常现象。①
有人想要说，化学家把溶液看成是化合物同他们的后继者的区别仅在于定义问题。在一种意义上可以说情况就是这样。但是，那种意义不仅是使定义习用方便。在十八世纪，混合物用操作试验并没有同化合物完全区分开来，也许他们不可能已被区分开来。即使化学家们已经寻找过这样的实验，他们会找出使溶液成化合物的标准。混合物和化合物的区别是他们的规范的组成部分，也是他们观察他们的整个研究领域的那种方法的组成部分，而且它本身是先于任何实验室试验的，虽然并不先于整个化学积累起来的经验。
但是，用这种方式来观察化学时，化学现象则是区别于那些随着吸收道尔顿新规范而出现的定律的例证。特别是，当溶液仍旧是化合物时，再多的化学实验本身也不能产生定比定律。在十八世纪末，大家都知道，某些化合物通常它们的组分的重量有固定的比例。德国化学家李希特对某几类反应是即已经注意到进一步的规律性，现在已被包括在化学当量定律里了。②但是，除了处方以外，没有化学家用过这些规律性，而且几乎直到这个世纪末还没有一个人想到要把它们概括出来。提出象玻璃，或者象水中的盐之类明显的相反的例子，而不抛弃亲和力理论并重新划定化学家的领域的概念上的界限，就不可能有概括。这个世纪末在法国化学家普罗斯特和伯索利特之间的著名的争论使那种结果显得很清楚了。前者断定，所有化学反应都按确定的比例发生，而后者则认为，它们不是这样的。然而，这两个人必定相互讨论过了，而且他们的争论是完全没有说服力的。在伯索利特看到一个比例能变化的化合物的地方，普罗斯特只看到一种物理学上的混合物。 ③ 既不是实验也不是改变定义能适用于这个问题。这两个人就象伽利略和亚里士多德一样在根本上互相误解。
① H·梅茨格：《牛顿，斯塔，玻希夫和化学学说》（巴黎，193O年，法文版）第124～129，139～148页。关于道尔顿，参见伦纳德·K·纳什：《原子…分子理论》（《哈佛大学实验科学史案卷》第四案卷；剑桥，麻省；1950年；英文版）第14～21页。
② J．R．巴丁顿：《化学简史》第二版；伦敦；1951年，英文版）；第161～163页。
③ A．N．梅尔德腊姆：《原子理论的发展》；（1）伯索利特的可变比例学说，《曼彻斯特论文集》，第LIV卷，（1910年），第1～16页。
这就是约翰·道尔顿从事研究工作的那些年代里的形势，最终导致了他的著名的化学原子理论。但是，直到那些研究的最后阶段，道尔顿并不是一位化学家，对化学也没有兴趣。相反，他是一位气象学家，研究水吸收气体和大气吸收水等物理学问题。部分地因为他是在不同的专业里培养出来的，部分地因为他自己在那个专业里的工作，他用不同于现代化学家的规范探讨了这些问题。特别是，他把气体的混合物或者水中吸收一种气体看成是一种物理过程，一种亲和力在其中不起作用的过程。因而，对他来说，各种溶液被观察到的均匀性是一个问题，但是他认为，只要他能确定他的实验混合物中各种原子粒子的有关大小和重量，他就能解决的一个问题。道尔顿为了要确定这些大小和重量，最终转向了化学，他一开始就假定，在他认为是化学反应的有限范围内，原子只能一对一或者按其他一些简单的整数比化合。②这个自然的假定确实使他能确定基本的粒子的大小和重量，但是它也使定比定律成了同义反复。对于道尔顿来说，在任何反应中，如果成分不按确定的比例进行，根据这个事实，就不是一个纯化学的过程。在道尔顿的工作以前，实验不能确立的一条定律，在那项工作一旦被接受以后，就成了一个基本原理，不是一套化学测量法所能推翻的了。作为一次科学革命的也许是我们的最完备的例子的一个结果，同样的化学操作对化学概括的关系呈现了极其不同于它们以前所具有的形式。
② L。K。 纳什：《道尔顿的化学原子理论的起源》，《Isis》，第XLVII卷，（1956年）；第101～116页。
无需多说，道尔顿的结论在最初宣布时受到了广泛的攻击。特别是伯索利特决不相信。但是，对大多数化学家来说，道尔顿的新规范已被证明是令人信服的，而普罗斯的论点就没有做到这样。因为这个规范所具有的含意，远比区分混合物和化合物的一个新标准要更广泛和更重要。例如，如果原子在化学上只能按简单的整数比化合，那么，重新考查现有的化学资料就应当揭示出倍比和定比的例子。化学家们不再写，比方说这两种碳的氧化物按重量含有百分之五十六和百分之七十二的氧；相反他们写道，一份碳的重量或者同 1．3或者同2．6份氧的重量化合。当古老的操作结果以这种方式记录下来，2与1之比就涌现在眼面前了；而且这在分析许多著名的反应以及其他新反应中都出现了。道尔顿的规范还使它有可能吸收李希特的工作并看到它的一般原则。它也提出了新实验，特别是盖吕萨克关于化合容量的那些实验，而这些实验又产生了其他的规律性，那是化学家们以前没有梦想到的。化学家们从道尔顿得到的不是新的实验定律，而是一种研究化学的新方法（他自己把它叫做“化学哲学的新体系”），
