「業餘科學史家」戴森的深邃思考
托馬斯?庫恩
編者按：
本刊於1月21日刊出劉鈍教授的「中國的『第三種文化』與『諾獎嘉年華』」，內中提到了美國理論物理學家戴森關於「兩種科學革命」的論述，以及他對庫恩理論的批評。與庫恩精心描繪的「結構」相比，戴森只提供了一個有創意的想法，似乎沒有引起學人的廣泛關注。這裡刊出劉鈍教授16年前的一篇短文（原標題為：《另一種科學革命？——紀念問世40周年》），概要地介紹了戴森的觀點以及相關議題，以期引起學術界的思考和討論。
撰文｜劉 鈍（中國科技大學人文社會科學學院院長，清華大學特聘教授）
知識分子為更好的智趣生活ID：The-Intellectual
提到科學革命，人們自然會想到托馬斯·庫恩的《科學革命的結構》。今年（2002年）距該書第一版問世整好40年，但它仍然是從事科學史與科學哲學研究的學者們不可不讀的基本文獻，「科學革命」也已成為歐美大學相關科系的必修課程。不僅如此，庫恩的影響還波及到歷史和哲學以外，在社會學、心理學、美學、文學、語言學乃至自然科學的當代著作中，也頻頻出現「範式」、「不可通約性」、「學術共同體」、「常態」、「危機」之類的庫恩式術語，難怪羅蒂（Richard Rorty）稱他為「二戰之後最具影響力的一位以英文寫作的哲學家」。
一個相當怪異的事實是，20世紀70年代以來，庫恩的思想被他的追隨者們發展到了連他自己也無法辨認的程度。以愛丁堡學派為代表的某些科學社會學家們，主張科學知識不是純粹自然實在與客觀經驗的反映，而是由利益、權力等社會因素所建構的，經過宣傳、妥協和約定為科學共同體所接受。據說在一次學術會議上，庫恩激憤地對那些將他的名字與這類極端觀點聯繫起來的人們吼道：「要知道，我可不是庫恩派學者！」這裡所謂的「庫恩派學者」（Kuhnish scholars）主要指那些堅持科學建構論強綱領的社會學家們。
何以一部充滿智慧的著作被人誤讀到如此程度？出乎人們意料的是，對此疑問給出了一個很有啟發性答案的不是哲學家和歷史學家，而是理論物理學家戴森（Freeman Dyson）。他在一篇題為《科學革命》的演講中指出：「一門新宗教建立起來時，追隨者變得比創始人還要固執與教條得多。這也發生在托馬斯·庫恩的追隨者身上……庫恩從來也沒有說過科學是政治權力鬥爭。如果他的某些追隨者堅持說他否認科學的客觀有效性，那只是因為他過分強調了觀念的作用，而低估了實驗事實在科學中的作用。」
另一位理論物理學家、1979年諾貝爾獎獲得者溫伯格（Steven Weinberg）對庫恩的理論也很有興趣。他於2001年出版了一本針對「庫恩派學者」的文集，名為《對峙：科學及其文化敵手》（Facing Up: Science and Its Cultural Adversaries）。他在書中指出：「科學革命能夠符合庫恩所描述的模式的，似乎只適合於近代科學產生前後的那一特殊歷史時段內對一些特殊自然現象認識的變化。牛頓物理學的誕生可以說是一次巨範式轉移，但是從此以後人們對運動的理解，不管是從牛頓力學到愛因斯坦力學，或者是從古典物理學到量子物理學的轉變，都無法找到能夠很好地符合庫恩式範式轉移的證據。」
我們可以將兩位物理學大師的觀點加以綜合，他們對同樣是物理學出身的庫恩的主要質疑是：
一、庫恩理論主要關注觀念上的變革，而科學革命不僅是由觀念上的變革引發的；
二、庫恩理論僅僅在解釋特定的知識系統在特定歷史階段內的發展時是成功的——具體而言，他的範式轉移模型似乎僅適於亞里斯多德力學到牛頓力學的演變。
有人試圖將庫恩理論應用於解釋近代生物學、地質學或化學中的根本變化，但是結果總是不如他在描述「哥白尼—伽利略—牛頓」革命時那樣生動和有說服力。
戴森在其新作《想像的未來》（Imagined World）中寫道：「庫恩這本書寫得實在太精彩了，因此很快就成為經典之作。然而，它卻誤導了一整個世代的學生以及科學史學者，讓他們誤以為，所有科學革命都是由觀念所引發的。」 而按照戴森的看法，實際上存在著兩種性質不同的科學革命：一種系由觀念所驅動，如庫恩所研究的「哥白尼—伽利略—牛頓」革命；另一種則是由工具所驅動，但是庫恩及其後繼者幾乎都沒有對後者給予充分的注意。觀念驅動的科學革命一向富有吸引力，容易對公眾的認知造成衝擊，然而它們比較罕見。戴森進一步指出：「觀念驅動的革命的功效，在於用新的方法解釋舊的事物；反觀工具驅動的革命，其功效在於發現需要進一步解釋的新事物。」
就剛剛過去的20世紀而言，發生在物理學領域的由量子力學和相對論所代表的科學革命，基本上是由觀念變革所驅動的；而以DNA雙螺旋結構的發現為標誌的分子生物學的誕生，和由此而來的一場涉及整個生命科學的革命，則主要是由工具所驅動的。戴森還預言，繼分子生物學之後，下一波由工具所驅動的科學革命將發生在信息科學領域，而以電腦存儲、模擬、處理、網路等技術與相關的工具為代表。
前面所提到的戴森關於科學革命的演講，實際上是他於1997年春天在紐約市立圖書館面向公眾所作的系列演講中的第一篇，全部演講稿後來以《太陽、基因組與互聯網》（The Sun, the Genome, and the Internet）為名結集出版，其副標題則是《科學革命的工具》（Tools of Scientific Revolution）。關於另一種科學革命的觀點在這一演講集中有了更系統的闡述。
「科學發源於兩種古老傳統的融合，開始於古希臘的哲學思索的傳統與甚至開始得更早、而在中世紀歐洲繁榮起來的工藝技術的傳統。哲學給科學提供概念，而工藝技術則提供工具。」從「哲學思索」與「工藝技術」這兩種不同的傳統出發，戴森界定了兩種科學革命：「有些科學革命產生於用於觀察自然的新工具的發明，而另一些科學革命則產生於用來理解自然的新概念的發展。」
他又指出「大多數新近的科學革命都是工具驅動的，像生物學裡的雙螺旋革命與天文學裡的大爆炸革命。」毫無疑問，通過X射線衍射測定生物大分子結構的設備，以及導致發現河外星系光譜紅移及宇宙微波輻射信號的儀器，都可以用來印證這一說法。戴森則樂於以更新的科學進展來加強自己的觀點，所以他用了大量篇幅向聽眾介紹生物學家桑格（Fred Sanger）所發明的測定某種病毒鹼基序列的「直讀法」，以及天文學家沃爾斯贊（Alexander Wolszczar）專門為捕捉脈衝星信號而設計的軟體程序；前者使人類基因組測序工程成為可能，後者則是一項被稱為「斯隆數字天空」（The Sloan Digital Sky）的宏大空間觀測計劃的先聲。
這裡我想附帶地介紹另一本最近幾年在西方走紅的書，那就是哈佛大學科學史教授蓋里森（Peter Galison）於1997年出版的《圖象與邏輯：一部粒子物理的物質文化史》（Image & Logic: A Material Culture of Microphysics）。與對社會建構論觀點的藐視相反，戴森特別推崇蓋里森這一關於20世紀粒子物理學是如何在實驗室里被「製造」（make）出來的研究工作。
在此之前，科學研究（Science Studies）中的社會建構論者們，已經通過對實驗室活動的分析得出科學事實是由金錢、權力、談判、妥協、約定等一系列因素所組成的複雜社會網路所構造成的結論。「實驗室生活」成為建構論者們最心儀的話題，法國社會學家拉圖（Bruno Latour）甚至將阿基米德的名句改成「給我一個實驗室，我將舉起整個世界」（Give me a laboratory and I will raise the world）。
實際上，正如副題（原標題為：另一種科學革命？——紀念《科學革命的結構》問世40周年）所顯示的那樣，蓋里森的書是一部關於粒子物理的「物質文化」史。它以20世紀主要物理和化學實驗室的生活為宏大的背景，涉及工具與辯論（分別以圖象和邏輯為隱喻）、雲室、氣泡室、火花室、粒子計數器、原子示蹤乳劑、雷達、計算機語言和人工模擬等工具的發明與改進。他也描述了反規則（heterography）實踐，精神產品（mind-sets produces）, 交易區（trading zone），實驗家、工程師、數學家、理論家之間的分歧與合作，科學界與工業界及政治家的關係，實驗室與大學之間的權力鬥爭等等；但是有別於社會建構論者們所關注的意識形態鬥爭——右派對左派、資本主義對社會主義、男性對女性等，蓋里森關注的是那些更物質化的因素的影響。按照戴森的說法，蓋里森筆下「描述了實驗室的巨人們如何為了金錢和地盤而鬥爭，這些金錢和地盤是他們為了製造自己的工具和進行實驗所必需的」，這種實際的鬥爭乃是「決定誰的機器被批准建造，誰的探測器被使用，誰的理論被檢驗的戰鬥」。「結果是由工具與自然決定的。如果工具不好，自然的聲音就被壓抑住。如果工具良好，自然就會對問題給出清楚的回答。實驗的結果取決於自然和工具質量，而不是取決於實驗者的意識形態。」
儘管蓋里森沒有宣稱自己提出了什麼新的科學革命理論，他的書被認為是堪與庫恩的《科學革命的結構》相媲美的著作。芝加哥大學的溫斯騰（Bruce Winstein）說「這是一本有思想深度的、智慧的、從頭至尾令人感到驚奇的書」。多倫多大學的哈金（Ian Hacking）認為它「為科學史寫作中表現哲學敏銳性建立了新的典範」。普林斯頓高等研究院的格爾茨（Clifford Geertz）讚揚作者從「物質文化」的角度揭示了「現代物理實際上是如何由實驗家、工程師、數學家、理論家的共同體製作的」。戴森則遺憾地指出：「庫恩死得太早了，還沒有來得及說出他對《圖象與邏輯》的意見。蓋里森和庫恩在成為歷史學家之前都受過物理學家的訓練。他們都主要關注物理學史，都把握了物理學的技術細節與歷史學的學術技巧，但是他們對於科學史的學術觀點是截然不同的……對於蓋里森來說，科學發現的過程是由新工具驅動的；對於庫恩來說，則是由新概念驅動的。這兩幅圖景都是真實的，但是都不完全。科學進步既需要新概念，也需要新工具。」
被稱為「中國天眼」的目前世界上最大的FAST射電望遠鏡，貴州平塘
應該指出，戴森關於「兩種科學革命」的思想還沒有被西方科學史界的主流所接受或認識，他關於「科學革命」的界定也還是比較含糊的。但是在庫恩的科學革命理論主導了國際科學史界近四十年之久，特別是他的某些思想已被後人極大誤解了的今天，「業餘科學史家」戴森的思考是相當具有震撼力的。展望21世紀的科學，新科學革命的前奏很可能已經悄然降臨我們身邊，而在那些最有可能發生翻天覆地變化的地方，如信息、生命、能源、材料、空間等領域，新工具的出現必將發揮決定性的作用。在新的科學革命浪潮來臨的時候，中國科學家是成為屹立浪尖的弄潮兒，還是隨波逐流充當一個二等角色呢？中國的科學家、工程師、科技決策者，以及科學史、科學哲學與科學社會學的研究者們，與其用大量的時間去討論何時能夠拿到一個諾貝爾獎，還不如跟隨戴森、蓋里森們去作一次艱苦的思想旅行，從而認真地考慮一下我們可以做些什麼，我們這個有著「工藝技術」傳統的民族是否能夠抓住機會實現科學與技術的真正騰飛。
參考文獻：
戴森著，《想像的未來》，楊玉齡譯，台北：天下遠見出版公司，1999年。
戴森著，《太陽、基因組與互聯網：科學革命的工具》, 覃方明譯，北京：三聯書店，2000年。
Peter Galison, Image & Logic: A Material Culture of Microphysics, Chicago: The University of Chicago Press, 1997.
原載《中華讀書報》2002年6月12日第24版，本刊發表時新增配圖，圖片來自網路。
製版編輯： 核桃林｜
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