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发信人: apus (先驱者10号), 信区: Science
标  题: 第06章　第二次科学革命及其他革命？
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年05月25日21:29:56 星期五), 站内信件

科学中的革命
第六章　第二次科学革命及其他革命？
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    本书所讨论的科学革命，是对所有科学知识均有影响的革命，从这一点讲，它既不

同于本书所讨论的别的革命，也不同于大部分科学史著作中所讨论的革命。它使科学的

基础发生了彻底的变化，使实验和观察受到了重视；它提倡一种新的数学理论的理想，

强调预见的重要性，并且大力宣扬：将来所做出的发现不仅能使有关我们自己和我们这

个世界的知识向前发展，而且还能增加我们对自然作用的控制范围。与之相伴而来的，

还有一场组织机构中的革命。对如此大范围的思想革命和机构革命的认识，自然而然地

会致使科学史家和其他对历史感兴趣的学者们去探讨：是否还有过（或还将有）其他此

类的科学革命？
    科学机构中的革命
    我们在第5章中了解到，科学革命的一个重要的革命特征，就是科学共同体的兴起，

各种科学组织和机构的建立就是一个例子。在19世纪初的几十年中，那些历史悠久的科

学组织和机构——皇家学会。巴黎科学院，以及它们在柏林、斯德哥尔摩、圣彼得堡和

其他地方的那些小兄弟们———已经无法再容纳大量增加的富有活力的科学家了。于是
，
产生了许许多多地方的科学组织和专业的科学杂志，如法国的《物理学杂志》，英国为

物理学界出版的《哲学杂志》等。随着科学家和科学事业拥护者人数的激增，专业的科

学组织如英国地质家协会出现了。罗杰·哈恩（1971，275）把科学专业人员和支持他们

的各种机构的数量的巨增描述为“19世纪初的‘第二次’科学革命。”
    英国科学促进会始建于1831年，在法国、美国、德国等等国家也都有与它相应的组

织。它的成员人数不限，甚至可以说，它是一个网罗人才的组织。通过与地方团体一起

工作，每年在一个城市举行一次会议，以便最终使全国都能成为科学运动的成员，这些

机构推动了“科学促进”活动的开展。在它的会议上，英国科学促进会这一标准组织被

分成几个科学组（数学组，物理组，化学组，天文组，等等），每年出版的会议记录也

是如此。当然，会议期间总有少量的综合性发言和重要的讲演，甚至还有一些可能使较

大范围的听众们都感兴趣的会议。关于后者，最著名的例子就是BAAS（英国科学促进会

的缩写——译者）1860年的牛津会议，在这次会议上，威尔伯福斯主教与托马斯·亨利

·赫肯黎就达尔文进化论发生了争论。
    我认为，可以举出一个很好的事例来说明在19世纪末和20世纪初的几十年间所发生

的第三次科学革命。这次革命也有许多是机构方面的革命。首先，在这段时间中，大学

确实成了大规模的研究和高等教育的中心，这是过去100多年左右的时间中形成的模式。

自学成才的科学家——如法拉第和达尔文这样的非专业学者——逐渐被这样一些科学家

所代替：这些人有专业知识，受过先进的科学训练，而且都拿到了学位文凭（文学硕士
，
哲学博士，科学博士，等等）。像约翰斯·霍普金斯这样的新型大学，是为了专门赞助

研究生的学习和研究而创办的，那些老的大学则设有研究机构。有关后者的例子当首推

剑桥大学的卡文迪什实验室；另外还有芝加哥的耶基斯天文台，以及哈佛的比较动物学

博物馆等。许多这样的研究部门与大学并无直接关系，例如：科尔德斯普林港遗传学实

验室，华盛顿的卡内基协会，以及美国的洛克菲勒研究所，法国的巴斯德研究所，以及

德国的凯泽·威廉协会，能斯特、普朗克以及爱因斯坦都曾在这里工作过。
    第三次科学革命所处的时代，正是各种科学的研究、管理机构有控制地建立和扩大

的时期。不过，最重要的也许是，这一时期出现了工业实验室和以开发新产品为目的的

科学研究的成果大规模的应用，以及对现有产品制造业进行的改造和各种标准的建立。

第一个从科学与技术的合作中产生出令人叹为观止的经济效益和社会效益的产业，就是

颜料化学。19世纪后期，德国颜料化学革命最有意义的一个方面，就是大学、产业部门

以及政府为了研制有实际效益的最终产品一起动脑筋、想办法。以科学为基础、需要不

同的研究机构通力合作的技术进步，成了我们这个社会与生俱有的一个特征。
    提到管理，就会使我们直接转向我认为可以算是第四次科学革命的这个话题，这次

革命是在第二次世界大战以来的若干年中发生的。这次革命有两个重要的机构方面的特

征，那就是，政府的巨额（如美国在20世纪60年代占国民生产总值百分之三的）支出和

有组织的研究。第四次科学革命的这两个特征，大概都可以追溯到第二次世界大战时期

原子弹的发明和生产方面的巨大开销（同时还有成本略小但生产规模很大的设备如雷达
、
近爆引信方面的开销），以及各种抗菌素的开发和生产方面的巨大开销。今天，在科学

的某些分支中（最显著的是高能物理和空间研究），知识状况与政府愿在某个科研项目

上花费的资金的数额直接联系在一起。在19世纪，达尔文在伦敦郊区的达温宅居住了几

十年，在那里独自进行研究和思考，偶尔做些开销很少但很有意义的实验；然而这种情

况，就像所谓火星人做的科学研究那样，对今天的科学家而言是十分陌生和不可思议的
。
这种差别在于，今天科学家们的绝大部分时间和精力根本不是用在进行直接的研究上，

而是用在制定转让计划，查阅别的科学家所写的科学论著和转让计划，撰写情况报告，

出席委员会的会议，到外地或国外去参加正式的和非正式的会议和研讨会，以及其他的

科学方面的大会等。
    第三次科学革命所处的时期，各种专业化的科学学会宛如雨后春笋，相继出现，其

中不仅有美国物理学会、美国化学学会这样的学术组织，而且还有学科内的一些专业团

体，例如，美国光学学会，美国流变学学会，以及植物生理学家协会等。这些组织为综

合性的科学杂志（《物理学评论》，《现代物理学评论》）和各种专业的出版物提供了

资助。第四次科学革命是以更新的科学交流形式作为标志的。这些新的形式包括，大规

模分发用复印机复制的出版前的非正式样本，有时甚至是杂志同意利用之前的文章，以

及出版一些短论（与其很有权威性的老前辈《物理学评论》相比，《物理学评论信札》

能远为迅速地发表这方面的交流）。在从事相同或不同项目的研究工作者之间，能顺利

发挥作用的交流网络，即老德里克·德前拉诺赖斯称之为无形学院的那种团体，也应运

而生了。鉴于今天对“大科学”的财政支持有着十分重要的意义，在政府内新成立了
（或改造了）一些机构，以便负责政府的研究基金的组织。估价和分配。在美国，除了

专门设立的国家科学基金会，国家健康研究所之外，还有陆、海、空三军中的拨款机构
，
如国家航空和宇宙航行局和原子能委员会等。
    科学中的观念革命
    到目前为止，对四次科学革命几乎全是从其机构特征方面来描述的。然而，在这四

次革命发生的同时，或多或少地总是伴随着一些科学思想方面的变化。科学革命把实验

和观察确立为我们认识自然的基础，并且表明，数学的发展是解决科学问题的关键，数

学是表述科学的最高形式。随着牛顿《原理》的出版，革命到达了顶点，这本书的全名

表达了哥白尼、伽利略、开普勒以及其他学者的目的：展示出“自然哲学的数学原理”
。
在此以后的一个半世纪中，把自然状态数学化的工作持续进行着，而且在理论力学和天

文学领域最为成功；但是，18世纪伟大的化学革命却不是以牛顿的数学模式为终结的。

奥古斯坦·菲涅耳在19世纪20年代发展的光的波动理论，成了此种意义上的牛顿物理学

的另一个领域。牛顿模式，可谓第一次科学革命的顶峰，但是显然，它并不能简单地挪

用到其他的科学分支当中。
    在对这一课题透彻的讨论中，T．S．库恩（1977，220）使我们注意到了“许多物理

科学部门研究工作特点的一个重要的变化”，这一变化出现在1800年到1850年之间的某

个时期，“特别是在一些被当作物理学的那些领域的一系列研究中。”库恩说，“培根

式物理科学的数学化”这一变化，是“第二次科学革命的一个方面。”库恩着重指出了

这一事实，即“数学化”只是第二次科学革命的“一个方面”：“19世纪上半叶也证明

了科学事业在规模上的巨大增长、科学组织形式上的重要变化以及科学教育的全面建设
。”
库恩非常正确地强调了“这些变化几乎以同一方式影响了所有的科学”这一事实。因此
，
要“解释19世纪新近数学化的科学有别于同一时期其他科学的特点”，还要考虑一些别

的因素。
    伊恩·哈金（1983，493）用一种引人注目的方式把库恩暗示的思想革命和机构变化

等想法做了推广。哈金认为，这场科学革命和库恩所谓的第二次科学革命都是“大革命
”，
他提出了一种“初级的以经验为据的规则”，即每一场大革命必定都伴随有“一种集中

体现新趋向的新的机构。”按照这种分析来看，第二次科学革命不仅包括库恩所说的培

根科学的数学化，而且还包括作为新的生物学的达尔文自然史学说的出现。达尔文生物

学在体系和思想方面独辟蹊径。它大量地吸收了那些非科学工作者为非科学目的所收集

的信息，亦即动植物的饲养者和培植者的记录和经验，而且，它实质上创立了一门非牛

顿式的科学。这是现代第一个重要的科学理论，它的产生虽事出有因，但并无前兆。尽

管生物学者和博物学家渴望有他们自己的牛顿，但是事实却是，当他们的“牛顿”查尔

斯·罗伯特·达尔文出现时，他的理论并没有《原理》所说的科学的基本特征。达尔文

指出，并非所有科学进步的方式一定都具有牛顿模式的数学特点，科学中的伟大进步也

有可能是以非数学的培根方式进行的。此外，我认为，1859年《物种起源》出版后的讨

论形式，是社会大规模地参与科学的一个方面，这种情况，是英国科学促进会秩序井然

的机构的一个特征。
    第三、第四次科学革命是否也伴随有科学思想方面的变化呢？这类变化是否也是这

两次革命的特征呢？这是一个很难回答的问题。第三次科学革命的涉及面很广，包括三

次伟大的物理学革命（麦克斯韦革命，伟大的相对论革命和量子力学革命〕，数次化学

革命，以及生命科学中的革命等，生命科学中最有意义的革命大概就是遗传科学的创立

了。如果我必须选出一种唯一的特征，它适用于表征麦克斯韦（虽然并非恰好适用于他

具有革命性的场论）、爱因斯坦（但不适用于相对论革命）以及量子力学和遗传学等的

贡献，那么，这种特征就是概率的引入。从这个意义上讲，正像第一次科学革命完全是

受简单的牛顿式—一对应的物理事件的因果关系支配的那样，第三次科学革命处于这样

一个时期：许多科学领域（包括社会科学领域）都引入了一组组理论和解释，这些理论

是以概率论而不是以简单的因果关系为基础的。
    对于第四次科学革命而言，很难想象得出也有这么一个唯一的可以成为其思想标志

的特征。不过，有一个事实具有重要意义，那就是，生物学中有相当一部分（尽管不是

全部）可以被看作简直就是应用物理学和化学的一个分支。同时，在物理学领域中，最

具有革命性的总的思想特征，大概就是抛弃了这样一种幻想：有一个纯基本粒子的世界
，
在这些粒子之间只存在电的相互作用。
    过分强调科学中四次机构革命和四次观念革命的同时性是很危险的，尽管如此，希

望有朝一日能辨明思想内容的变化与科学作风的变化之间以及科学研究机构的变化与从

事科学事业的方式的变化之间的某种因果关系，这种想法依然是很有吸引力的。
    历史学家对其他伟大的科学革命的看法
    据我所知，“第二次科学革命”这个术语，是由T．S．库恩引入科学史文献中的。

1961年，库恩在《爱希斯》杂志上发表了一篇论述测量在物理学中的作用的论文，在文

中他使用了这个术语。库恩的这篇文章（1977，178ff）原是递交给美国学会联合会测量

问题学术报告会的一篇论文。其他作者也许已经在库恩之前在不同的意义上提到过第二

次科学革命；但我可以断定，正是经过库恩的讨论，这个术语才正式地进入了有关科学

史、科学哲学和科学社会学的论述之中。
    罗杰·哈恩关于第二次革命的思想提出得较早，但它与库恩的思想截然不同。哈恩

的观点见于他那部著名的研究巴黎科学院的著作（1971，275ff．），在他看来，第二次

科学革命，是“一场关键性的社会变革，它使科学进入了更为成熟的阶段，而且，像17

世纪的第一次革命一样，它超出了国界。”在描述中，哈恩并没有讨论第二次科学革命

期间科学的实际发展，他把注意力集中在作为这种革命特征的机构的变化上即：“一般

性的学术社团的衰亡和更为专业化的机构的兴起”以及“各不相关的科学学科的专业标

准的同时建立。”伴随着第二次科学革命的是各种大学和研究机构的出现，尤其是“高

等学府中”“专业科学”研究的出现。这个时代就是这样，“专业化的实验室”逐渐取

代了“问世纪以来在这一舞台上占统治地位的各种学会。”
    哈恩特别让我们注意这一点，即科学共同体规模极大地扩充，这一规模因素本身，

“迫使机构发生了分化。”他发现，专业化的生产和发展，是各门科学中“学术问题日

益专门化”的必然结果，同时，也是”每一科目特有的实验要求的产物。”最后，哈恩

还要把专门化的兴起与“科学和科学的直接应用之间差距的不断缩小”连在一起，这种

缩小因素，使得“（相对于专门科学而言的）一般性科学的作用，在要求专门技术的情

况下，趋于减小。”哈恩看到教育方面出现了一个严重的问题；为了有效地发挥其作用
，
一个“受过全面教育的工程师或医生”就需要尽可能使知识的专业化达到最高程度，这

样一来，“也就不可能同时期望对老的综合性科学亦即自然哲学有深刻的了解。”
    另一位对其他的科学革命进行过探索的是史学家休·卡尼（1964，151-155）。他暗

示说，古代中国和由希腊的“科学活动”“也许可以不无公正地被看作是场革命”，而

且，自牛顿时代以来，“还发生过别的科学革命。”他发现，在19世纪末20世纪初曾经

发生过一次与哥白尼革命、伽利略革命以及牛顿革命等相类似的伟大革命：“这场科学

革命的伽利略，是苏格兰人克拉克·麦克斯韦，它的帕多瓦（Padua）“是剑桥大学的卡

文迪什实验室，它的开普勒则是爱因斯坦。提到这场革命，人们还会联想到另外一些人
，
如瑞利勋爵，）卢瑟福，玻尔，薛定谔以及海森伯等、”在这段论述中，卡尼的以下陈

述非常有意思：“无论你对第一次科学革命中大学的重要性持什么观点，第二次革命中

大学的杰出作用看起来是毋庸置疑的。”他还指出，“政府对科学的赞助与第二次科学

革命的关系也值得我们注意。”最后，在书的“跋”中他提出了这样一种见解，“在19

世纪中还发生过第三次科学革命，其特点与法拉第和克拉克·麦克斯韦的领域中所发生

的革命毫无共同之处。”对此他作了如下的解释：“19世纪还经历了一场同样彻底的时

间探讨方面的革命……首先是地球的年龄，其次是人类的年龄，再次是宇宙的年龄，这

些最终都被看作是历史探讨的新的范畴。在对宇宙探讨方面的这场方式独特的革命，像

17世纪的数学革命一样，有着深远的意义。”但是，与卡尼的第二次革命不同，这第三

次科学革命并不包括专业机构的革新。而且，在他的介绍中也不包含伟大的达尔文革命
，
他的介绍只限于物理学领域。不过，他确实提出了一个非常重要的论题，亦即，到了
“2O世纪中叶”，史学家不再认为，“哥白尼、伽利略和牛顿等人的成果”“能构成一

场独特的人类历史上前所未有的科学革命。”
    在埃弗雷特·门德尔松论述“19世纪科学的来龙去脉”的一篇文章中（琼斯1966）
，
也有对第二次科学革命的陈述。在这部分陈述中，门德尔松强调了“19世纪科学的社会

结构中”的变化，他把注意力集中在新的杂志、新的科学协会和这样两种组织的发展上
：
一种是基础广泛的科学组织如不列颠协会，另一种是新兴的致力于对科学特定的分支学

科进行专门研究的组织。谈到“在其中进行科学实践的社会机构中的那些变化”时，他

认为，也许可以把它们称之为“第二次科学革命”。对他来讲，这场革命可称作是典型

的科学工作者所具特征方面的根本性改变。门德尔松指出，在17－18世纪，科学家们大

都是业余爱好者。也就是说，他们并非依靠科学实践来谋生，他们或者是一些富有的无

需为生计操劳的人，或者是在一些完全不同的行业（如医疗、商业贸易、船舶建造等等
）
中谋生的人。到了19世纪，科学家们逐渐开始从中层甚至中下层的社会中产生，因而，

“在科学本身的实践过程中，19世纪的科学家们不得不为他们所从事的科学活动寻求支

持。”这种变化中的一个明显的特征就是，科学共同体要“考虑其成员的职业需要”，

结果，“在寻找对科学家的认可和支持上花费了大量的时间。”
    历史学家斯蒂芬·布拉什（1982）也对两次科学革命提出了他自己的看法。他认为
，
第一次科学革命“发生在1500-1800年之间，它是哥白尼、伽利略、牛顿和拉瓦锡等人研

究工作的产物；”第二次革命发生在1800-1950年之间，它是“由道尔顿、达尔文、爱因

斯坦、玻尔、弗洛伊德以及其他许多人引起的。”他断言，“我们的文明世界只遇到过

两次全面的具有如此重大意义的革命。”我认为，布拉什所说的第二次科学革命，是人

们业已指出的有史以来所发生的各种革命中持续时间的长度居第二位的革命；它恰好是

历时最长的此类革命的一半，最长的革命，即鲁帕特·霍尔首先指出的那场从1500年到

1800年绵延了300年的事件。就像他能洞察到哥白尼赞同地压体系和爱因斯坦赞同狭义相

对论有着相似的理由一样，布拉什把达尔文和达尔文主义与20世纪的“物理学革命”相

比较也给人带来了烦恼。不过，考虑这些问题以及布拉什对未来可能的第三次科学革命

的总结性评论，也许会使我们离题太远了。无论如何，在我看来，把1500到1800年间的

事情不加区分地混在一起，说它们构成了具有重要意义的单一的科学革命，似乎太过分

了。
    恩里克·贝龙写过一部有关“第二次科学革命的研究”的书，该书的总标题为《论

著中的世界》（意大利文版1976；英译版1980）。很难用几句话说清楚贝龙所构想的第

二次科学革命到底是什么。在他看来，这场革命起源于18世纪末到19世纪初的几十年间

的某一时期。“逐渐认识到彻底改变机械论式的世界观的必要性，”是这场革命的一个

组成部分。他发现，“要推翻科学上的这种世界观，其前提”就是要对“各种自然现象
”
进行一系列的调查研究，这使得人们对“那种把宇宙理解为无始无终的宇宙钟的信念”

产生了怀疑。从“这场革命”中产生了一种“新的世界观，依据这种世界观来看，事物

不再是按照循环的模式重复出现的，而且也不再受一成不变的规则支配了。”相比之下
，
这种新的世界是“受一种进化的过程制约的，这种进化过程对有机的和无机的物质形式

都会产生影响。”为阐述这种新思想所揭示出的“机械论传统中的”那些问题和矛盾，

人们做出了“不懈的努力”，这些努力“以及它们引起的对科学解释的思考”，就是
“这第二次科学革命”的基础。
    这场革命始于“热力学、辐射理论、电磁场理论以及统计力学等新的理论的出现。
”
贝龙发现，所有这些理论有一个共同之处，这就是，它们都“提出了物质结构和物理学

定律的真正意义的问题，”并且通过这种方式改变了伽利略-牛顿传统。尽管这基本上是

一场物理学革命，包括“对力学基础的全面反思，”但19世纪的历史表明，这种“物理

学领域中的新的世界观”已经“对其他科学，如生物学、化学和几何学’产生了深远的

影响。
    贝龙说，他的“意图”就是“要证明19世纪经典物理学的革命性，”尽管他坚持认

为，这“并非必然会贬低人们通常所说的相对论和量子力学所具有的创新性。”他甚至

认为，“我们这个世纪的物理学”应当被看作是“始于18世纪末和19世纪最初十年的那

场革命中最棘手的问题的产物。”贝龙得出结论说，“这场第二次科学革命今天仍然在

进行着。”
    在对贝龙此书的一篇富有洞察力的评论中，’和斯蒂芬·布拉什一开始就对“这场

‘第二次科学革命”’的定义，提出了他自己的看法——第二次科学革命就是“把量子

力学和相对论看作是物理学的基础，并用它们取代牛顿物理学的那些历史事件。”大部

分科学家和科学史家认为，这些事件是从1887年开始到1927年为止这段时期内的一段时

间中发生的（但未必都称它们是一场“第二次科学革命”，甚至未必称它们是一场连续

的“科学革命”）——在1887年和1927年迈克尔逊-莫雷实验的结果和海森伯的测不准原

理先后发表了。布拉什在描述中把贝龙的解释与更为常见的分析进行了对比。通常，人

们着重考虑的是“机械论的或决定论的世界观的失败，以及令人惊讶的实验结果的激增
，
这些结果迫使人们放弃古典的空间、时间、物质和能量概念。”然而，正如布拉什指出

的那样，贝龙论证说，“第二次科学革命实际上早在19世纪以前就开始了。”而且，这

场革命“并非是机械论的衰落或某一组专门实验导致的结果，而是作为科学问题和客观

知识本源的数学理论的出现所孕育的产物。”
    库恩和贝龙是依据数学与物理学的关系来认识第二次科学革命的（显然他们所说的

并非是同一场革命），他们丝毫未提具有革命性的机构变化。哈恩则强调指出，机构变

化是第二次科学革命的一个重要特征。门德尔松也强调了第二次科学革命所具有的机构

特征或社会学特征。卡尼主要关心的是物理学中的变化，但他注意到，在19世纪，不同

的民族有着不同的科学传统，而政府对科学的支持也是因国而异的。只有伊恩·哈金在

认识上实现了卓越而大胆的飞跃，他指出了观念上的第二次科学革命与机构上的第二次

科学革命之间的联系。
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                 落叶的季节

                 也正是成熟和收获的季节。  

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