科學革命的幾個階段
過去的十年中，科學史家和科學哲學家掀起了一場對科學革命或科學進步的方式進行各種各樣分析的熱潮。在這些科學史家和科學哲學家中，有費耶阿本德，庫恩，拉卡托斯，勞丹，波普爾，夏皮爾，圖爾明，以及我本人。在此期間出版的大量文獻中，很多都對這些分析中的這種或那種分析內在的一致性、廣泛的適用性或普遍的應用等問題進行了一係列的論證，爭論的主要部分集中在T．S、庫恩的思想上。要正確地評價庫恩的那些論述的真正價值，並無必要在每一個細節上都與他一致。庫恩的論述很獨特，它們都是以“範式”這個概念為基礎的（1962；1970；1974；1977）。所謂範式，就是一組共有的方法、標準、解釋方式或理論，或者說是一種共有的知識體。在庫恩看來，所謂科學中的革命，就是這樣的一種範式向另外一種範式的轉換，他認為，科學形勢中出現的危機使新的範式的產生成為必然，從而導致了這種範式的轉換。在一個公認的範式中，科學家們的活動被稱之為“常態科學”，這種活動通常是由“解難題”構成的，這，也就是增加業已得到承認的知識的儲備。這種常態科學會一直延續下去，直到反常出現時為止。反常最終會導致一場危機，隨之而來的就是一場將要產生新的範式的革命。
在應用這一模式的過程中已經出現了一係列的問題。其中之一就是，庫恩是在數種不同的意義上使用“範式”這個詞的（馬斯特曼1970；庫恩1970）；另一個問題是，並非所有的革命都是從危機中產生的；還有一個問題，即這一整套模式在物理科學中的應用的效果似乎要比它在生物科學中應用的效果好（邁爾1976；格林1971）。不過，庫恩的分析有個實實在在的成就，那就是提醒我們注意到：革命的發生乃是科學變革中的一種具有規律性的特征，而且，科學中的革命還有一個重要的社會組成部分——新的範式被科學共同體接受。庫恩業已做出了重大貢獻，他使得人們的討論從科學思想之間的衝突轉移到持有這些思想的科學家或科學家集團之間的衝突上了。此外，他還著重強調了革命的某些特征，例如：反常的出現（它會導致危機狀況的生成，從而促使革命的發生），新、舊範式之間存在的不相容性（它成了跨越範式的那種有意義的對話的障礙），以及在大革命之間有小型的革命存在，如此等等，不一而足。
現代科學已經存在四百年了，我本人的研究與庫恩研究的主要不同之處就在於，我一直在探討：對這四百年間科學中所發生的那些革命性變革，參與其中的目睹者和同時代的分析家們各持什麼態度。這種探索方法把革命這～概念看作是一個複雜的、從曆史上講是不斷變化的整體——它必然也要受到政治領域中的革命理論和革命事件的影響——而並非單單隻是有關科學變革如何發生的一種觀念。我也做了嚐試，隻要有可能，就把同時代人對待革命的看法與以後的曆史學家和科學家的說明，包括我們當今時代的曆史學家和科學家的說明在內，並列而論。我對科學中的革命的辨別。主要是以對曆史證據的檢驗為依據，而不是看它們是否符合某一固定的分類。其首要的一步是考察科學中引起革命的那些思想的起源和發展的模式，在我撰寫的《牛頓革命》（1980）這部書中，我就曾以這種方法探討過牛頓的那些具有革命性的創新之舉。下一步就是對科學革命的細微結構加以考察，正如這裏所做的那樣，我把新思想或新理論的起源或者新體係（或新範式）的起源當作出發點，然後追溯它們公布於世和普及傳播的過程，最後，明確劃定那幾個為科學共同體所接受的階段，亦即導致人們所公認的革命的那幾個階段。
我們怎麼才能知道一場革命已經發生了呢？對此存在著兩類標準。一類來源於根據嚴格的定義所作的邏輯分析，另一類則來源於曆史方麵的分析。科學中有許多重要的革命，例如牛頓革命、達爾文革命、愛因斯坦革命、化學革命以及近年來的分子生物學革命和地球科學中的革命等等，都是從這兩方麵的標準被證明是革命的。給出的那些對革命的檢驗。目的就是考察：我所發現的構成了科學革命之特有順序的那些前後相繼的階段，以及參與其中的目睹者和同時代的分析家們在為這類革命提供文獻證明方麵所扮演的角色。科學中確實有革命發生，我認為這是已知的事實，盡管我意識到：有些人不相信這一點，即使在那些相信者當中，對於科學發展的哪些事件構成了革命也還沒有一致的意見。
從思想革命到論著中的革命
在對大量的革命進行研究的過程中，我發現，在所有的科學革命中都有四個主要的階段，這四個階段清晰可辨、前後相繼。第一個階段我把它稱之為“思想革命”，或曰“自身中的革命”。當一個科學家（或一個科學家小組）發明了解決某一個或某一些重要問題的根本辦法時，或者發現了一種新的使用信息的方法時（有時候是使信息的有效範圍大大超出現有的界限），當他（或他們）提出了一種新的知識框架、而現有的信息在此之中可以以一種全新的方式得到表述時（從而導致一種誰都未曾料想到的預見），或者引入了一組改變現有知識特性的概念或提出一種革命性的新理論時，第一階段的革命就會發生。簡而言之，這革命的第一階段，乃是在所有科學革命的萌生之時總能發現的、由一個或數個科學家去完成的過程。它是由某一個人的或某一個小組的創造性活動構成的，這種活動通常與其他的科學家共同體沒有相互作用。它完全是在自身中進行的。當然，這種創新也是從現有科學的母體中產生的，而且常常總是現行科學思想的一種根本性轉變。此外，它表現出與為人們一般所接受的哲學的某些準則、與當時的科學模式和科學標準有著密切的關係。不過，在新的科學中表現出其自身具有革命潛力的那種創造性活動，往往都是私下或單獨進行的。
新的規律或發現，總是作為日記本或筆記本中所記載的事項。或者以一封信、一組短文、一篇報告或一份詳盡的報告書的概要等形式被記錄或記述下來的，它們最終也許會作為一篇文章或一部著作發表、出版。這就是革命的第二個階段——對一種新的方法。概念或理論的信仰。通常，這一階段的構成是：寫出研究綱領，也許，還要像拉瓦錫那樣，指明其結果將“注定”。不過，這種信仰的革命依然是私下進行的。
科學中的每一場革命，全然是作為一個科學家或科學家小組的思想活動而開始的，然而，一場成功的革命——一場能夠感染其他科學家講能影響科學未來的進程的革命——不可避免地要通過口頭或文字告知同行們。對於科學中所發生的革命而言，最初的思想革命階段和信仰革命階段，都是私下進行的，不過它們必然要導致公開的階段：把思想傳播給朋友、同事、同行，以至隨後在整個科學界範圍內傳播。今天，這第三個階段的開始，可以采用以下這幾種形式：如打電話，通信，與朋友或最親近的同行們座談，或者，在某人所在的研究室或實驗室內舉行小組討論會，隨後，更為正式的介紹將會在研究室傳統的學術討論會或某次科學大會上進行。如果沒有引起同行們強烈的反對意見，或者，批評者或學術報告的作者本人沒有發現根本性的缺陷，那麼，這初步的交流也許會導致這樣的情況：它不是公開地而是作為非正式的出版物流傳於世，也許，有人會建議把它作為一篇科學論文或一部專著正式出版。“論著中的革命”這個術語，確切地描述出這第三個階段；在這個階段，一種思想或一組思想已經開始在科學共同體的成員中廣泛地流傳了起來。
思想革命，往往要等到科學家把其思想完全付諸於文字時才算結束。牛頓在天體力學方麵的重要貢獻，就是一個著名的例子。1679年，在與羅伯特·胡克的通信中，牛頓獲悉了一種新的分析行星運動的方法，隨後，他便把這種方法用於解決當時用麵積定律尚不能解釋的行星沿橢圓形軌道運動的原因問題。接著，他又把他的初步發現付諸文字，不過，（據我們所知）他並沒有把他的思想及其推論完全寫出來。在哈雷（168年8月）來訪詢問有關力和行星軌道的事宜之前，牛頓甚至未曾公開承認過他業已取得了這樣驚人的進展。後來，牛頓把他的成果整理成了一份豐富而詳實的報告，並且，在哈雷的建議下，牛頓於1684年11月把他的成果送交皇家學會注冊，從而使他的發明領先權可以得到保護。哈雷十分清楚，在牛頓之前，還不曾有人對導致行星運動的力提出過全新的、具有革命特性的分析。不過，在牛頓剛剛為哈雷和皇家學會準備好那篇論文之後，亦即，在他於1685年的頭幾個月將其私下的思想中的革命轉變成公開的論著中的革命之後不久，牛頓就在他那卓越成就的基礎上更上一層樓，進而發現，太陽和每一顆行星彼此之間總是要以引力形式相互作用，因此，每顆行星既要作用於其他行星，也要受到其他行星的作用——這是通往發明萬有引力概念之路最為重要的步驟，而萬有引力這一概念，則是牛頓的科學革命的基礎。
科學中的革命在這最初三個階段的任何一個階段中，都有可能會失敗。也許，一個發明者或發現者私人的文獻材料被放在檔案中，在相當長的時間裏無人問津，以致落滿了灰塵，而這時再想用這些思想引發一場革命，已經為時過晚了。倘若作者及早決定把其發現送去付印，或者以其他的形式進行廣泛的傳播，那麼，一場革命也許業已發生了。在托馬斯·哈裏奧特（1560－1621）未發表的有關天文學、數學和物理學的論文中，在伊薩克·牛頓（1642-1727）的數學手稿中，就有兩個這樣的例子，它們本來都可能成為巨大的科學迸步，然而由於這些材料未能付印出版，所以直到三個多世紀以後，這進步才發生。我並不想暗示，如果哈裏奧特在天文學和物理學中的發現（雪利1981）或者牛頓在數學中的新發明（牛頓1967）付梓問世了，那麼，它們必然會引起一場革命。我隻是想說，這兩個例子都表明：巨大的科學進展，很有可能僅僅由於未能被人們問津，因而直到三個多世紀以後在我們這個時代高深的研究計劃實施之前，它們都未能發揮出它們所具有的革命潛力。
在某些情況下，革命的失敗也許並不像哈裏奧特的情況和牛頓的情況那樣，是因為科學家未能把其著作送去公開出版而造成的。從埃瓦裏斯特·伽羅瓦在代數方麵所做的基礎性工作（群論）中，就可以找出這樣的例子。伽羅瓦（181－1832）確實是將其成就付諸文字了，並且把它們送交給法國科學院準備發表，但是，這些成就卻未能被承認。伽羅瓦還沒來得及把其所有的數學發現和研究計劃整理好以便全部撰寫出來，他就在一次決鬥中被殺死了。他的生命賦予他的時間，隻夠他完成一份短文來說明他所創立的群論的思想；而那些在當時可能會使其同時代人信服並有可能引起數學革命的論著，卻始終未能完成。