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第一章
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科学的本质：理性在人类社会中的位置
人类经常梦想着，但实际上从未生活在伊甸园之中。这就是人类境况的根本之所在，即人不是生活在一个顺从的而是在一个抵抗的环境之中，生活在一个他必须不断努力加以控制的环境之中，如果他不能完全主宰环境的话。人的物质和社会情况总是向他提出任务，他必须设法有效地采取达到目的的手段。因为如果必须付出“努力”以应付环境是人的境况所固有的话，那么只有有限的精力来作这种一般努力也是人类固有的本性。因此无论何时何地，人类都必须有效并且经济地作出一些这种努力。
由于需要节省精力，需要采取有效达到目的的方法，人总是必不可少地求助于他的理性的力量，求助于他关于其环境的某些知识的力量。在下一章中，我们将给出这一事实的历史证据，它来自形形色色的、广泛分布于不同空间和时间的社会。这里，承认人类理性的普遍性，稍微更仔细地考察一下人类理性的特征，并且表明它与科学的联系，这就足够了。因为这是我们整个研究的基本出发点：在人类社会中，科学的幼芽扎根于人类那根深蒂固的、永不停息的尝试之中，试图靠运用理性的思考和活动来理解和支配他生活在其中的这个世界。我想，珀西·布里奇曼（Percy
Brigman）教授——获得诺贝尔奖金的物理学家——说“我想说不存在科学方法本身，而只有自由地、最大可能地利用智力”时，他是在提出几乎同样的观点。当然，我们将看到，在理性和智慧成为我们所熟悉的高度发达的科学之前，它们是怎样必须经过训练的，但是，首先理解科学这种基本的人类来源是根本的。
那么，让我们更仔细地看一看我们所谓的人类理性意味着什么。在其最一般的意义上，我们所谓的“理性思维”简单地是指任何与亚里士多德逻辑原则、或在某种情况下与现代的非亚里士多德逻辑原则相容的思维。例如，我们的意思是，理性思维使非同一性事物保持分立（A不能既是
A又是非A），而且接下来的就是对事物之间的联系进行演绎推理的过程。以这种方式进行思考也许就是合乎理性的，不管利用这种方式的人是否明确地意识到这些逻辑原则。因此，在亚里士多德对这些规则做出了卓越的正式阐述以前很久，就存在理性思维，推理的逻辑规则在其中是隐含的和有效的。而且，自亚里士多德以来乃至今天，许多理性思维在并没有自觉地运用形式化的逻辑规则的情况下向前推进。无论他们是明确地利用逻辑还是仅仅隐含地利用逻辑，所有的人都多少具有进行理性思维和活动的潜在能力，并且把它们用在其日常生活中。
应该明确，我们的定义不包括某些种类的有时也被贴上“理性”标签的思维。我们仅仅包括那些遵守逻辑规则的思维，而不包括那些与其他种类的规范与联系原则相一致的思维。这样，我们就排除了因为遵循一定的道德规范或一定的审美规范而被称为“合乎理性”的那种思维。这些美的、体验的和伦理的原则就其彼此之间一贯的关系而言可能确实是“合乎理性”的，但是，这是另外一种意义，而不是这里所指的意义。我们之所以提及这些其他的联系原则，是因为这些原则像逻辑原则一样不仅出现在我们自己的社会之中，而且出现在所有其他的社会之中，尽管它们在实质上当然是有变化的。在所有社会中，这几种类型的联系必须保持相互分离，而且在我们自己的社会中，逻辑原则和科学理性的力量也许是非常引人注目的，以至我们不断地试图把两者扩展到那些其他的联系规范流行的领域中去。也许这正是由于科学给我们的印象如此之深以至我们有时谈论“合乎理性的艺术”和“科学的伦理学”。总之，我们现在在这里仅仅对由逻辑规范定义的理性感兴趣，因为科学正是肇始于此。
接下来我们必须认识到，逻辑合理性与科学并没有一对一的关系，逻辑合理性因而也是除科学之外的许多其他事物的源泉。这就是说，我们定义的理性思维，可能被应用于发生在社会之中的不同种类的目标，而科学仅当理性思维被应用在这些种类的人类目的中的某一个时才存在。当人们谈论上帝的存在或魔鬼的本质时，这不是科学，尽管他们对这些问题的讨论可能几乎自始至终是以完全合乎理性的、与逻辑规则相一致的方式进行的。只有当理性思维被应用于我们可称之为“经验的”目的——即对于我们的几种感官、或对于以科学仪器的形式加以改进发展的感官来说，是可以达到的客体——时，科学才存在。在社会中，广泛存在着这类经验目的，这一点是显然的。在每个社会中，非常大量的这种目的在我们所指的像“支配自然”那样的一般经验目标上汇合起来。实现对自然的充分控制，使农业和工业成为可靠的事业，这正是每个社会的一种经验目标。因此，在人们依照逻辑规则花费其精力从事这些活动这一意义上，科学可以应用于工业和农业。总之，科学必须既是理性的又是经验的。
为其他种类的目标下定义超出了我们现在讨论的范围，这些目标是非经验的，而非相反，对它们我们能够并且确实利用理性思维来达到，但却无法通过我们的感官及其仪器的延伸来达到。我们需要注意的无非是这样一些目的经常在社会中发生；简言之，就是总存在着与像拯救、善与恶、公正诸如此类的事情有联系的社会思想。的确，如同任何一位阅读任何社会的伟大宗教思想家之著作的人都会发现的那样，在这些事情中，逻辑思维的应用已经达到了非常高的发展水平。在西方社会中，中世纪经院哲学和神学，仅仅是这种非经验理性发展的一个引人注目的例证。
这样，在所有社会中，理性思维被应用于两种目的，既有经验的也有非经验的。但是，在不同的社会之间，对这两种不同目的感兴趣的程度具有广泛的差异，这是一个非常重要的事实。我们将在下一章研究这种差异性。例如，我们将发现，我们自己的现代西方社会对经验目的的关心程度之大是独一无二的，尽管远不是排他性的，就像我们的社会对非经验目的没有这种关心一样。印度社会就没有类似的这种对经验目的的相对较强的强调；与现代西方社会相比，它对非经验目的一直有相对较大的兴趣。
当然，对这两类目的中任何一类的理性思维，并非不影响对另一类的理性思维。因此，尽管科学的确是从理性思维应用于经验目的之中直接派生出来的，但是关于非经验目的的理性思维的发展与科学的演变一直有着一种间接的联系。例如，宗教理性主义为在理性思考中提供的技能，后来常常被转移到经验目的上。按照这种观点，科学是由希腊和中世纪西方社会在对非经验问题作理性思考时所形成的技能的伟大成就的间接后嗣。
我们现在似乎已经在经验的和非经验的目的之间划出了一条普遍的、固定的和鲜明的界限。这样的界限是不存在的。把哪一种目的定义为经验的，这在社会与社会之间是稍微有点不同的。例如，在我们的社会中，许多生物科学及其在医学上的应用所涉及的人类目的被认为是经验的，而在其他社会中则不这样认为。这就是说，我们认为健康状况不良是应用诊断与治疗之科学技术的合适对象。在许多其他的社会中，我们认为是病的许多疾病，一直被假设为是触怒某些超自然的、非经验力量的结果，因此完全不是医疗之经验技术的正当对象。科学的范围随着公认的经验领域的不同而不同。而且，公认的经验领域的重要范围不仅在不同社会是不同的，而且这种领域的规模在任何既定的社会内部是随历史而变化的。即使在我们自己的社会中，肉体及精神健康的问题也只是慢慢地愈来愈进入经验的领地。社会问题在最近获得了经验的地位，让我们仅举一例，即只是在最近，我们才开始把酒精中毒部分地看做是一种科学的事情而不完全是一种犯罪的事情。
然而，说经验领域在不同的社会和不同的时间稍微有些不同，并不是断言社会中所有的非经验问题都可能化约为经验的问题。某些经验主义哲学家的极端看法，确实一直认为这样一种化约是可能的。对于我们中的某些人来说，近来的历史进程似乎正在证实这些哲学家的看法，非经验领域不断地通过科学被化约。由于已经稳步地进入了某些以前被认为是非经验的领域，我们中的某些人假定，最终只有科学会依然存在，而非经验的问题就消失了。但是，这种观点即使对于许多以前持此看法的人来说也开始变得似乎站不住脚了，的确，新近在社会科学中已经有了一种重要的发展，它坚持完全相反的立场。新近的假设是：由社会价值、宗教观念和社会意识形态所表达的非经验的存在，确实相当肯定地具有一种必要的和独立的地位。当然，它们受科学思想的影响，正如它们反过来也影响科学思想一样，就像我们将要看到的那样，例如，我们将讨论宗教观念对近代科学之兴起的影响。但是，它们有其自主的疆域，它们今天没有完全化约为彻底的经验科学，最终也不会如此，正因如此，所以科学绝不可能单独地为人提供一种对于自然世界和社会的完全的顺应。我们将有许多机会看到科学依赖于某些基本的、非经验的社会价值和世界观。然而，有一些经验主义哲学家依然相信，科学对于人类适应环境是完全充分的，在我们关于科学之社会后果的讨论中，我们将不得不再一次考虑这一谬论。
在我们的讨论中，我们一直关注着把科学的起源置于经验理性之中。但是，除起源之外还有其他的一些问题；还有一些相对发展的问题。并非所有确证的关于经验结果的理性思想都具有同样的发展程度；在现代西方世界中，并非所有这样的思想都是如我们所知的科学。虽然基于我们可以称呼的“常识”和经验知识，任何已知的社会都肯定具有相当多的关于其经验环境的理性思想，但是并非所有社会都有存在于我们社会的这种高度发达的科学理论。在社会中，经验理性的形式有许多种，就是说，这些形式是通过历史的进程逐渐形成的。一些相对不发达的形式（我们可以考虑相对不发达的科学），受制于特殊的经验环境和相当特别的经验目的。这样一种科学“并不与手工艺相脱离”；它是粗浅常识的理性；它不是概括的或系统的。例如，它是一种医疗的知识，就像在许多无文字社会中存在的那样，不是一种高度概括化的医学和生物学科学，就像做为现代医疗之基础的形式那样。相反，相对高度发达的经验理性形式，就像构成近代科学之基本原则的那些东西，是极其概括化和系统化的系列观念。这样的科学是从大量的特殊情境中抽象出来的。例如，牛顿或爱因斯坦关于整个宇宙的理论，就是表达在少数几个一般的观念之中，他们的理论不是一种天气预报的技艺或占星术的经验知识。虽然如此，不太发达的和较发达的科学之形式有着共同的起源，而且后者是从前者逐渐演化而成的。在下一章中，我们将追溯科学发展之历史进程的某些细节，也试图表明不同的社会因素怎样直接并间接地影响了这一进程。但是，在从事这一工作之前，我们必须要比以前更详细地考虑高度发达的科学的本质。这里我们提出一系列问题，理解这些问题对于我们分析科学的社会方面是基本的准备。
哈佛的康南特校长（他是一名化学家）近来描述了那些高度概括化和系统化的观念系列对于所有科学的基本作用，我们刚刚说过，这些观念是高度发达的近代科学的心脏。他称这些观念为“概念框架”。我们现在想论及的正是概念框架的本质及其与诸如实验、数学和“常识”这样的事物的关系。
在一个正式的定义中，概念框架或许可以被说成是经验关系之抽象命题的或多或少的一般体系，这些命题阐明经验现象在哪种决定条件下是彼此相联的。“彼此相联”意味着既保持不变只发生变化。科学已经做到这一点，即只要知道在哪些条件下事情发生变化，也就能轻而易举地解释这些事情为什么不变化。如果没有适当的概念框架，科学研究要么是盲目的，要么是毫无成效的。康南特校长以来自科学史的例证，特别是十七和十八世纪的例证，显示了关于科学的这一基本事实。例如，照他的说法，亚里士多德和伽利略可能同真空理论和空气泵没有关系，因为他们持有“自然憎恶真空”这种不正确的观点；托里拆利和罗伯特·波义耳则与此有关，当时他们基于空气是重的和空气是一种弹性介质的观念，对同一种现象设计了一种更为恰当的概念框架。与此类似，拉瓦锡在十八世纪为近代化学奠定了最重要的基础之一，当时他抛弃了解释燃烧过程的古老的燃索说，代之以一种关于氧化和还原的更适当的概念框架。从科学史中可以成倍地举出进一步的例证。的确，科学史，特别是近代科学（因为其迅疾的进步速率）的历史，可以根据概念框架之成功的更大的发展和科学中经验程度的更大的相应削弱而撰写。康南特校长在总结时说道，好的概念框架是所有科学之基本的渐增要素。
不仅是由于思想之适当性，而且也由于其简洁和优雅，在任何既定时期，理想的概念框架都具有最大的概括性，也就是说，在这种理想的概念框架中，抽象的、一般的命题据以阐明的概念范畴或变量的数量是很少的。在科学中，物理科学已经获得这种框架的最理想的形式，例如，在牛顿的概念框架之中，它是根据这样一些极为少量和一般的变量（如质量、力、运动）而构造的。在同样的科学中，爱因斯坦和量子力学对牛顿理论的再构造似乎是更为普遍的概念框架。不幸的是，并非所有科学的概念框架都处处像物理科学中的概念框架那样普遍和系统，尽管这些科学所实现的是所有其他科学所努力追求的理想。至少其他的自然科学之一，例如生物学，还没有取得像物理科学那样的具有非常高的普遍性的概念框架。因此它做为一门科学还不充分。至于社会科学，它们似乎依然处在相当经验的状况之中，如果说有什么普遍的概念框架在这些领域的专业工作者之中被广泛接受的话，那也是很少的。在讨论社会科学的本质和性质时，我们将更多地谈到这一点。
对于概念框架在科学中基本作用的理解，可以说明已经引起了许多科学史学生注意的一个确定的停论。这个停论就是：平平常常的头脑，甚至是在学校期间未受良好训练的头脑，经常发现他们很容易理解那些使若干世纪的某些最伟大的科学才智的头脑感到困惑的事情。初等物理学教师发现，向高年级学生传授那些事情并不费劲；对于任何人似乎都是明显的和自然的看待宇宙的方式，例如，考虑自由落体运动的方式，使这样一些伟大的才智窘困，如列奥纳多·达·芬奇，甚至伽利略，就像巴特菲尔德所说的，当时“他们的头脑正在人类思想的前沿为这些问题而深思”。在概念框架被提出并且被接受之后，它们总是显得令人不可置信的简单。当然，这也是一种根本的优点，因为如果不这样，它们就不会为它们的后继者提供可以在其上构建理论体系的基础。
尽管它们都发挥某些共同的和基本的作用，但在类型以及在概括性和系统性上，概念框架也可以是多种多样的。也许“类型”意指比实际存在更大的差别，而某些差别必须予以注意。基本的差别大概在于精确性或确定性的程度，正是利用这种精确性或确定性，才能作出关系性的陈述。比如，在物理科学与生物科学的概念框架之间就有这种差别。在物理科学中，更高程度的精确性和确定性之所以是可能的，是因为物理科学之一般的抽象变量——像质量和力——所涉及的经验数据，都可以以精确的测量方法被安排在这些变量之中。这些数据组成真正的数学组，遵循技术逻辑标准，例如可转递性，等等。因此，对于任何一个既定的具体系统，当把物理科学的概念框架运用于它时，就可以列出一个精确的微分方程系统。这些方程既刻划了系统的现状，也使得导出关于该系统的任何一部分由于该系统的任何其他部分的微小变化而将经历变化的确定性陈述因素成为可能。让我们举一个也许是陈旧但却是明显的例子，波义耳的气体定律就是关于这种在具体体系（涉及压力、体积和温度）中变化之精确陈述的一个简单的例证。一个类似的但却为科学界的新手很不熟悉的例子，可能就是像热力学第二定律的某种事情，这个定律陈述道：当自由的辐射能量转换和热转导发生在两个温度不同的物体之间的时候，总是较热的一个失去能量而较冷的一个获得能量。
虽然在我们之中的许多外行可能会持相反的观点，但是像这种程度的概括性、严密性和确定性在生物科学中仍然是不可能的。生物学的分析不按微分方程来进行，而大部分是结构功能分析法。也就是说，生物学依然只能满足于首先描述其具体体系的结构成分，然后再描述体系之过程的功能。生物学做到这一点，是通过阐明这些过程对于维持系统结构之稳定性和恒定性的作用来达到的。例如，为了使人的有机体可以维持生理学家W·B·坎农所谓的“机体平衡”，或者有机体结构的恒定性，对细胞的氧气供应必须得到维持。这就是说，在人的机体的其他各种功能之中，呼吸和循环过程的功能是维持这种至关重要的氧气供应。然而，这种功能的过程不能以任何非常严密的测量形式而得到描述，就像人们可以在坎农的迷人的《躯体的智慧》一书读到的那样。他阐述道，这一点对于机体系统所需的许多其他的功能也同样是正确的。再举几个其他的例子，对于必须把血液中的盐分、血糖水平和机体的温度恒定在一定的不精确的限度之内，这一点也同样如此。结果，就像生物化学研究基金会主任埃利斯·麦克唐纳（Ellice
McDonald）所说，“生物学研究整体来说是建立在实验与错误的基础之上。”我们可以以只是稍微有些夸张的方式提出：相对于物理科学，生物学依然处在一种经验主义的状况之中。
尽管它相对缺乏测量的精确性和确定性——当然，看到这是一种相对的缺乏是重要的——，但生物学仍然是一门受到尊重的科学，它在医学和其他技术中具有巨大的有益应用的领域。认识到如果没有与物理科学等同的形式，理性知识也可以得到相当高度的发展，对于理解科学的某些分支，以及对于这些分支未来的进步，是重要的。持相反的观点是一种错误，这种错误甚至对某些科学家来说也不是无缘的。
我们前面对于概念框架之类型的讨论，当然不应该被认为是意指数学的应用无论以什么方式都是物理科学与生物科学以及其他科学之间的基本差别所在。只要可能，其他的科学也试图把它们的数据按测量的系列排列，但这经常是不大可能的。的确，即使在生物学研究中，有时也有人断定在利用了数学之后就会有毫无结果的滥用。定量化的压力来自物理科学之数学形式对于许多科学家所具有的较高声望。但是坎农教授做出结论，只要存在无法应用数学的许多重要的调查研究领域，“这样一种智力上的附庸风雅”就不是无可非议的。他说；“生物学家不应该因为他的研究有时在方法上不是定量的就遭到轻视。”著名的物理化学家刘易斯（G．N．Lewis）宣称，“对于以测量（它只不过是一种手段）或者以任何会把达尔文、巴斯德或凯库勒排除在外的科学家定义来确认科学的企图，我无法忍受。”就此三人而言，坎农会加上这样一些其工作不依赖于测量的其他伟大科学家，例如哈维、魏尔肖、巴甫洛夫和查尔斯·谢灵顿爵士。因此，数学的利用不是概念框架之存在和高度发达的科学的唯一标志。这也是某些社会科学家应该接受的教训，因为他们在研究中经常不惜一切代价来寻求定量化，哪怕是与科学有关的代价。测量的精密和确定性是理想，所有科学都可以心向往之；可是，它们不是科学之有用性的标记。
由于对这一点存在一些混乱，更加概括地阐述数学与科学的关系的本质，似乎是必需的。数学有时被称为“唯一真正的科学”。但是，虽然数学是理性思维和逻辑思维的精髓，尽管它与科学有紧密的联系，但是数学毕竟不是实在的科学。相反，它是一种语言，一种逻辑，概念之间关系的逻辑，一种极其有用的和精确的语言，它使得许多科学领域中的巨大进步成为可能，但它不应被误解为科学理论。的确，在物理学中，有如此之多的理论被数学术语弄得面目全非，以致它有时似乎只是数学而没有别的什么东西。但是，除了数学表达的如此精确的概念之间的关系以外，物理学还有它们自己的实实在在的概念：质量、能量，等等。就像非亚里士多德语义哲学所表达的那样，数学是一种关系的语言，不是分类和确认的语言。亚里士多德逻辑和符号逻辑是关系的语言，数学以同样的方式也是一种关系的语言。总之，它本身对于科学是极其有用的，但是不能与科学的概念框架混淆。这些概念框架的构建本身是一项非常困难的工作，当我们讨论想像力在科学发现过程中的作用时，我们将更多地谈到这项工作。
实验在科学中的性质和作用，像数学一样，有时也遭到误解。人们常常认为，实验是近代科学所独有的，它只是在近三百年以来才存在。现在实验技术之范围和精巧严密是近代科学所独有的，但是实验的逻辑甚至是实践却并非如此。所有理性思维都暗含着比较似与非似的案例，随后在这一比较的基础上安排因果次序或功能关系。在这个重要的意义上，实验是同理性的经验思维同样古老的，因而是与人类共存的。确定的受控实验之设计，只是某种事物之高度发达的现代形式，这种事物在以前至少是隐含地、有时是明确地得到了利用。近代科学在界定并分离“具体的”现象体系上取得了引人注目的成功，这些体系是与构成其概念框架的抽象观念体系严密一致的。就像H·列维教授指出的那样，这种体系的分离对于科学是非常重要的。一旦一个体系被分离，其某一部分受控的变化对该体系其他部分的影响就可以弄清楚。实验就是以这种方式揭示了在概念框架中几个变量的影响，我们称此受控变化的过程为比较似与非似的案例。
至于对于许多物理科学来说情况就是这样，但受控实验在生物科学中就几乎没有这样大的可能性。或许这就是巴斯德的传记作者、生物学家莱恩·杜波斯（Rene
Dubos）为什么怀疑实验之尚未证实的力量的原因。他说；“对于某些人（包括巴斯德）会使我们相信的纯粹的和永恒的事实，实验方法并不是不会犯错误的揭示者。”直到现在，受控实验在社会科学中一直是相当罕见的，这一点简直没有必要说。这些科学主要是求助于比较似与非似之案例的逻辑，不幸的是，所有这些比较都是非常不受控的。
对于实验在科学中的重要意义，特别是它在与概念框架相比较时的重要意义，有某种流行的夸大，杜波斯对于实验方法所表达的保留大概部分地是对这种夸大的一种反应。看到一项科学实验，比看到使得概念化遭到忽视的概念化，通常要容易得多。按此观点，科学经常变成一种技术与新发明的事情，只包含极少不同的理性思想。但是，就像我们现在已经看到的那样，实验只有在比较对于由某种概念框架所确定的变量是重要的似与非似案例的时候，才可能具有科学上的重要意义。或者，以另一种方式来说，在每一项出色的实验背后都有一种出色的理论。
巴特菲尔德教授已经注意到在普通的信条中这种对实验之重要性的极度强调，即解释近代科学之兴起的基本变化是实验方法的出现。这种信条的一例就是我们相信关于伽利略在比萨斜塔上做落体实验这个不足为信的故事。实际上，在这样一种实验——如果它的确曾经发生过的话——的背后，有着重要的新思想，即整个自由落体的新理论。发生在十六和十七世纪的其他重要发现也是如此。在理性思维中，特别是在数学中的极大发展，以及在天文学和力学中的新概念（所有这些，我们将在下一章更多地谈到），为培根勋爵在他的《伟大的复兴》中所不断举荐的实验提供了一种新的指南。巴特菲尔德说，几个世纪以来，实验“一直是一种疯狂的、几乎是不得要领地鼓噪的事情——一种在许多方面与真正的理智进步无关的事情——，有时是科学研究项目中最反复无常和荒谬的部分。”就像我们将要看到的那样，无论是在中世纪期间，还是在文艺复兴时期，人们都不缺乏发明的技能和独创性，来制造用于实验的技术装置。“然而，直到十七世纪，诉诸实验才越来越平常以及正规化，并且被纳入正轨，就像一架巨大的机器进入了工作状态。”近代科学的动力包含在概念化与实验的恰当交织之中。
科学中的实验问题提出了一系列相关的问题，它产生概念框架与通常所谓的在科学工作的“技巧”之间的关系。由于概念框架及经验数据，就必须要有观察技巧以搜集这些数据，也必须有其他的技巧以把这些数据整理为合适的概念范畴。然而，概念框架和技巧之间的关系并不简单，虽然这两者存在着必要的相互依赖，也存在着一定程度的独立性。这里又有一个显示科学中的微妙过程的例子。通过演绎，概念框架有时可能会独立地预言数据，这些数据要么是可获得的技术不能观察到的，要么至少是仍未观察到的。在把1949年诺贝尔物理学奖金授予日本科学家汤川秀树这件事之中，我们看到了最近的这种例证。在1935年，汤川秀树完全靠物理学概念框架（就像我们说过的那样，这种框架现在很多都是以数学术语来表述）的推演，宣告一种粒子的存在，即为人所知的“介子”。这种亚原子粒子是靠观察它在一直追踪它的照相感光板上的踪迹被发现的，它在当代物理学中成了大量研究的中心。注意：恰恰是概念推演的存在才导致了关注验证这个发现的技术。
然而，在相反的情况下，获得的观察与整理技术可能会搜集到与最近的概念框架不符合的数据。确实，这在料学中随时都在发生。当我们讨论科学中“易于做出偶然发现的机遇”的现象或者出乎预料的发现的偶然出现时，我们将给出许多这种例证。有时这些古怪的数据虽然暂时未被概念框架所吸收，但是它们经常立即刺激此概念框架发生有价值的重建。这是科学进步的一条重要途径。在十九世纪末，许多科学观察与牛顿的概念框架不能相符。爱因斯坦理论的巨大优点就在于吸收了这些以前得不到解释的观察数据。
这样，我们又一次看到科学不只是大量“事实”的集合。相反，它是根据某种概念框架的事实的集合与排列，这种框架在其应用过程中或者技术的使用导致新的事实时，总是受制于重建。概念框架和技术大概从未完美地整合过，这经常是由于在许多事实与概念框架之间出现了不符。当然，我们用“许多”所指的是这些事实适合那些曾具有较大普遍性和系统性的概念框架的构建。康南特校长在他关于他所谓的“科学之战术与战略的某些原则”的讨论中，为我们详细考察了概念框架与我们刚刚谈论的技术之间的关系种类。这个问题已经触及了所有领域的科学进步的核心。
或许我们现在就可以清楚地意识到，基于高度普遍性的概念框架之上的高度发达的科学，本质上是一种动态事业。无止境地改进概念框架，把动力因素引入到科学活动之核心。人类理性以这种方式承担着未尽的动力来改变天地，因为在概念框架上或早或迟的变化造成在日常失活和日常技术上的变化。维布伦曾经说过：“任何认真的研究的结果，只可能是在以前有一个问题的地方逐渐出现两个问题。”这是科学的一个特征，是科学具有一种动态的品质，现代人不仅必须学习之，而且必须学着承认之。因为这是科学之未尽的社会影响的来源。以后当我们讨论这些社会影响时，我们将更多地谈到这一点。
关于科学本质的最后一个问题，是科学的概念框架与通常所称为“常识”的信仰与知识整体之间的关系问题。我们将在下一章看到，任何人类社会最少也有一种理性经验知识或者相对不发达的科学的集合。这种知识——我们也许可以把它认为是“初期科学”，更成熟的科学也许可以从中而成长——构成了通常所认为的常识的一大部分，并且对行动提供相当有效的指导。但是，尽管所有的知识是基于某种隐含的、特殊化的抽象，但关于这种经验知识之有效性的局限现在也应该是显然的了。常识在某种程度上不是概括化的和系统的知识，像高度发达的科学的概念框架那样，所以它不是可靠的知识，或者如同我们可以稍微更专业性地评价的那样，它不是确定的知识。就是说，相对而论，常识不知道在哪些确定的条件下它关于事实和事实之间关系的断言实际上会发生。当这些未知的条件变化时，事实将发生变化，而没有对这些条件有确定理解的常识则对进一步的行动给不出令人满意的指南。常识之不可靠性，常识在面对它不能描述的、条件发生变化时的矛盾性，或许在常识之言论和格言中大量的不一致和矛盾之中最有可能看到。常识总是而且依然是无数谬误、欺骗和误解之集合体的继承者，这一点可以在伯根·伊万斯教授的《废话的自然史》一书中得到检验。从这个角度来看，就像赫胥黎所说过的，科学不只是“有条理的常识”。这就是说，科学不具有常识的局限性。当然，如果人们把赫胥黎的意见当作意指我们所主张的某些其他东西，即常识和科学在人类理性中具有部分共同的起源，那么赫胥黎的评价是对的。
我们可以说，任何社会在其经验知识的确定性上都有一定的范围。哪里只有经验的知识，哪里的常识之理性知识将只包含相对窄小范围的确定性。但是，哪里有高度发达的科学，哪里的确定性范围将大得多，从常识到科学本身都是如此。这就是在我们社会中的情境。确实，在我们的社会中，承认科学知识所具有的较大确定性，已经相当广泛地成为常识的一部分了。这对于科学的进一步发展，当然是一种很好的条件。然而，常识也许部分地同科学对立，而且非常强烈地使之逆转也许是不可能的。以后当我们讨论存在于我们社会中反科学的来源时，我们将考察之。
即使是在常识承认科学之优越性的地方，也可能只对科学具有的较大的可靠性有一种含糊的理解。科学的概念框架现在是非常高度专门化的观念系统，只有那些在有关领域接受长期训练的专业人员才可得到。就未受过训练的外行人理解这些观念而言，他抓住的只是某些基本思想，而不是完整的专业综合性。因此，只有关于爱因斯坦相对论意义的最含糊的观念，才可能建立在常识的基础之上。的确，我们中的大多数对该理论甚至连一种含糊的理解都没有，而只是以许多牛顿时代的人的方式感到爱因斯坦的新的和明显荒诞的观念似乎与常识相冲突。牛顿的理论是基于对他的同代人来说最不可能的假设。在远处作用的力的观念很不同于直接推动的观念，而我们的直觉和常识对力的理解正是以后一种观念为基础的。当然，在牛顿的情况中，概念框架与常识以某种方式是逐渐相调和的。“以后，一代人或如此之多的人设法使他们自己确信在一定距离的作用是一种合理的和令人称心如意的思想。”。至少，概念框架和常识很少彼此相困扰。最后，这一点对于今天的我们是确实的，即牛顿的观念逐渐被认为在直觉上是显然的，是常识了。就像马赫（ Mach）已经指出的，“不平常的不可理解性已经变成了平常的不可理解性。”
就新的爱因斯坦的概念框架而言，同样的过程似乎在重现。爱因斯坦关于物质世界之基本原则的断言与我们的牛顿式常识相冲突，其方式同牛顿的机械论观点曾经与更早的中世纪常识的有机论观点相冲突的方式一样。“那些自然地或在直觉上根据一个弯曲的宇宙（其几何学的性质取代了万有引力）来思考的人，如果有，也可能是非常少的。”幸运的是，尽管它们在其他方面是伟大的，但是在我们关于空间、时间和运动的常识与现代物理学所引出的观念之间的偏差，就我们所关心的日常生活而言，小得可以忽略。在乔治·伽莫夫（ George
Gamow）之令人喜爱的书《汤普金斯先生在仙境》中，人们对于稀奇古怪的平凡生活会是怎样（如果这并非如此的话）可能有一点了解。汤普金斯先生的梦境——现代物理学的新观念得到了认识——可能只是一些梦想，而不是日常的现实。
当然，在科学中，并非所有的新概念框架都如同牛顿与爱因斯坦的概念框架那样是革命性的。这种伟大的科学综合不会发生得非常频繁。然而，在科学之专业的概念框架和我们日常的常识之间，存在着一种连续不断的、也许是在扩大的裂隙。这种裂隙对于科学家和门外汉都具有相似的社会影响，就像我们将在后面看到的那样。但是，重申一下，这样一种裂隙总的来说为常识所容忍，是科学进步之值得庆幸的条件。之所以如此，既是因为我们对科学在道义上的尊重，也是因为我们确信科学对于解决人类社会之实际问题是非常有益的。
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