科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)—讀書筆記

　　科研范式的確定會帶來學(xué)術(shù)的積累和進步，對于過往科學(xué)理論和體系的發(fā)展的探究有助于對科學(xué)這個概念的更深刻理解。物理學(xué)就經(jīng)歷光的微粒說和波動說的爭論，各有各的證據(jù)來支持，牛頓支持的粒子說可以解釋光的直線運動和反射，惠更斯則有衍射現(xiàn)象支持波動學(xué)說，并最后由德布羅意提出的波粒二象性來解釋不同時候可以不同理論來理解特定現(xiàn)象。這種從經(jīng)典物理到量子物理的過渡，本質(zhì)上是不同尺度應(yīng)用的理論不一樣，隨著我們研究的深入，更加細化的研究可能有其它的適用理論，并且能夠在微觀層次解釋，并最終能夠回到宏觀層次的理論。而這給我們關(guān)于世界觀的突破，在微觀層次上，世界的本質(zhì)是概率，是不確定性。我們生命科學(xué)中孟德爾提出的遺傳分離和自由組合定律就類似于此，把性狀的出現(xiàn)與某種遺傳因子對應(yīng)，如同顆粒(Aa×Aa--AA:Aa:aa=1:2:1)，前瞻性地預(yù)見基因的存在，之后Avery等人找到DNA是生物的遺傳物質(zhì)作為這種概念的對應(yīng)，以及Watson和Crick的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，讓我們的研究能夠經(jīng)歷物理的宏觀到微觀的過程，從遺傳學(xué)探究到分子生物學(xué)，有足夠多的理由相信我們也在經(jīng)歷這種科研范式的轉(zhuǎn)換。并且基因在生物學(xué)的概念不斷擴大，我們可以細化到DNA序列的各種元件如啟動子，增強子等等，甚至可以找到染色質(zhì)上的組蛋白和DNA之間的各種化學(xué)修飾對基因表達調(diào)控的影響，如DNA甲基化抑制基因表達，組蛋白乙�；�促進基因表達，染色質(zhì)可接近性和三維基因組結(jié)構(gòu)等等表觀遺傳學(xué)修飾圖譜讓我們不斷深入。隨著高通量測序技術(shù)的普遍化，就如同之前PCR技術(shù)，我們能夠?qū)ι�命有更深層次的認識，現(xiàn)在積累的生物學(xué)數(shù)據(jù)，讓人不由得期待能夠利用人工智能算法等等實現(xiàn)生物底層機制的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷又一次的科學(xué)革命。

　　對于不同范式之間的不可通約性，我們可以描述為認知障，即科學(xué)的很多假設(shè)是我們進一步深入的障礙，但是沒有這種共同前提就無從討論。因此雖然會有一定的錯誤的可能性，而且能夠開創(chuàng)新方向的只是少數(shù)，但是只要新范式能夠?qū)κ澜缬懈�本質(zhì)的認識，我們都應(yīng)該不斷追求它。

　　歷史的觀點

　　歷史的價值在于其不是一個靜態(tài)的資料積累的過程，而是其發(fā)展具有一定的內(nèi)在本質(zhì)，且能夠啟發(fā)未來可能的發(fā)展道路。需要注意的是，每個發(fā)展階段，對于同樣的資料，不同的思維模式可能做出不同的詮釋，這一點在當時人眼里習(xí)以為常的很多觀點可能在如今的社會就是匪夷所思了。但這是時代的局限性，我們都是在前人的基礎(chǔ)上一點點進步的，對于前人不可過于苛求，后人也將是這樣看待我們的。

　　思想的確立和傳播，以及在這個過程中進一步的發(fā)展，有其內(nèi)在的規(guī)律。理論的確定并非一個簡單的逐步完善的過程，但是我們可以看到其形成完善是有一定的結(jié)構(gòu)的，從而能夠理解為什么突躍式的發(fā)展不僅僅普遍，而且是必需，就如同寒武紀物種大爆發(fā)對今日生物多樣性的重要影響。這種保守的結(jié)構(gòu)被作者稱為范式paradigm，是比較公認的科學(xué)成就，能夠?qū)τ谔囟�領(lǐng)域的問題做出經(jīng)典的回答。而不斷涌現(xiàn)的科研成果一方面擴大人類的認知邊界的同時，也會帶來理論的矛盾，理論上特定的范式中這些矛盾是自洽的，這個時候就需要新的觀點來解決這個問題。

　　科學(xué)以及其演變過程是一體的，因為科學(xué)不是固定的知識積累過程，而是進化論式的知識積累和突變，產(chǎn)生類似于寒武紀生物大爆炸的突躍式進展，一下子就進入新的階段而不是逐步積累的過程。結(jié)構(gòu)比具體的內(nèi)容更加重要，因為表象可以具有多種選擇，但決定具體表現(xiàn)哪種表象則取決于底層的機制結(jié)構(gòu)�？茖W(xué)以及其演變過程是一體的，因為科學(xué)不是固定的某些研究成果的堆積，還包括如果涌現(xiàn)出這一批成果的底層結(jié)構(gòu)。就如同線性代數(shù)的運動和空間是一體的，都可以使用矩陣來描述。這本質(zhì)上是一種時空觀，運動和包含運動的空間是一體的。

　　本書的精髓是將革命的觀念引入發(fā)展的這個過程，這種劇烈的變化帶來世界觀的改變，涉及到重新定義，革命前后的科學(xué)范式有著不可通約性，找不到某種保守的不變本質(zhì)。而這種范式作為發(fā)展的保守結(jié)構(gòu)是我們看到科學(xué)發(fā)展的底層機制，在不同學(xué)科則有不同的范式結(jié)構(gòu)。

　　研究過程中會出現(xiàn)各種問題和反�，F(xiàn)象，經(jīng)過科學(xué)家的各種嘗試，最終得到問題的解決，可能有革命。

　　革命是世界觀的改變

　　本質(zhì)上科學(xué)研究就是在建立對世界的認識，并且在這種觀念的建立之后嘗試去解釋世界，這具有很強的可塑性，以至于我們可以看到不同時代的觀念在一定程度上是雞同鴨講，后人不必對前人的觀念有太多的優(yōu)越感，因為他們只是缺乏我們形成觀念的時候所擁有的素材，而前人根據(jù)有限的資料努力形成完善自洽的世界觀的過程其實和我們沒有兩樣。就如同我們現(xiàn)在能夠普遍承認的地球是圓的，可以有航天航空事業(yè)的發(fā)展，各種照片等等資料的佐證而深信不疑，前人的天圓地方說之類的也是根據(jù)有限的資料形成的自洽的理論。理論大部分時間都可以解釋，但總會隱含著不可解釋的矛盾，對矛盾的解決最終帶來觀念的突破，即范式的轉(zhuǎn)化，需要大量的科學(xué)成果來支持，不然就是空中樓閣水上浮萍。

　　而觀念的形成之后，對于同一事物可以有與之前不一樣的解釋，這種詮釋與之前的詮釋會具有不可相容性，即作者所說的不可通約性。在一定程度上，客觀存在是不變的，但我們的主觀想法決定對客觀存在的理解，這可以具有很大的多樣性。理論是觀念的產(chǎn)物，如果我們的觀念發(fā)生變化，這依賴于我們的訓(xùn)練，則我們將認知不同的世界，比如說本來是鴨子的世界變成兔子的世界。這就是我們認知世界的基本思維元素發(fā)生變化。

　　我們?nèi)祟愂歉拍畹纳�物，對于底層元素的處理很多時候都是心有余而力不足，因此需要抽象形成足夠高維的產(chǎn)物，能夠在宏觀層次加以理解，比如說五行學(xué)說的金木水土火的性質(zhì)，也比如說弦論。在外人看來都是玄學(xué)，只有內(nèi)部人員才有一套自己的思維模式，并且隨著對世界解釋和預(yù)測的成功帶來越來越大的自信。

　　然后是為什么會發(fā)生這種觀念，即認識世界的方式的改變呢?一方面是數(shù)據(jù)的不懂積累，另一方面是對數(shù)據(jù)的解讀即提出不同的假設(shè)并證偽，直至提出的假設(shè)暫時不能被推翻則接受為一個建立觀念的基本素材，而這將對后續(xù)的觀察和對數(shù)據(jù)的解讀產(chǎn)生重要影響。一些學(xué)科的基本假設(shè)有助于科學(xué)共同體形成一個整體，可以有可以交流的話語體系，但是隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展看到這些假設(shè)的不可靠性，就需要推翻它們并形成新的假設(shè)。這種對過往假設(shè)的相信和懷疑就是科學(xué)共同體的共同信仰。世界上唯一不變的只有變化。

　　人類是經(jīng)驗的奴隸，過往經(jīng)驗對一個人的世界觀具有強大的塑造作用，并且在形成之后比較固定，很難改變。而科學(xué)家作為人類具有同樣的性質(zhì)，但是有更高的要求，即要努力擺脫成為經(jīng)驗的奴隸，要不斷收集新的材料形成新的經(jīng)驗，世界觀需要對變化更加寬容。這種經(jīng)驗決定了對事物的闡釋方式，我們需要追求更加正確或者說矛盾更少的理論�？陀^事物不隨著我們主觀意識的改變而改變，但是如果我們的主觀意識越來越接近真實的世界的運轉(zhuǎn)規(guī)律，我們將從世界得到反饋，即我們的理論具有更強的解釋能力。

　　我們要避免事情發(fā)生發(fā)展是線性化的這種簡化假設(shè)，因為真實情況的發(fā)展是復(fù)雜的，不是一帆風(fēng)順的，有起有伏，可能經(jīng)歷長久的停滯之后產(chǎn)生新的突變，但在一個足夠高的時間維度下，的確是可以看到前進的趨勢，有的人就滿足于此，但科學(xué)家需要對細節(jié)有更深的探究。科學(xué)的發(fā)展不是有著美好藍圖然后一代接一代的科學(xué)家去添磚加瓦來構(gòu)建好宏偉的科學(xué)大廈，這藍圖并不存在。相反，更多的時候是大家在摸索的過程中逐步發(fā)現(xiàn)并不斷逼近世界的本質(zhì)。

　　范式其實就是一種看待世界的角度，之所以能夠從之前的范式轉(zhuǎn)換為新的范式，能夠?qū)τ谕瑯拥牟牧嫌胁煌�的眼光，這只有在遇到原有范式不能解決的問題的時候產(chǎn)生。因為范式的轉(zhuǎn)換不是一個主動的過程，而是科學(xué)家在嘗試不同的解決方案的過程中所涌現(xiàn)出來的有用的方式。這種范式的轉(zhuǎn)換是劇烈的，本質(zhì)上不同看待世界的范式之間存在不可通約性。新范式之所以能夠取代舊范式，在于相信新范式的人愈來愈多，并在這個框架下繼續(xù)開拓新的領(lǐng)域，而堅持舊范式的人也隨著在科學(xué)共同體的比例降低而逐步被淘汰。

　　科學(xué)持續(xù)進步的結(jié)構(gòu)在于范式的不斷轉(zhuǎn)換，而范式的轉(zhuǎn)換不是一個平滑的過程，本質(zhì)上是一種革命，是兩種具有不可通約性的范式你死我活的斗爭，但是道路是曲折的，前途是光明的，新范式即使經(jīng)歷了失敗，最后一定也能夠成功。

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