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科學革命與典範轉移
Scientific Revolution and Paradigm Shift

導讀

本文探討「科學革命」與「典範轉移」。「科學革命」這個中文詞對應兩個不同的英文名稱。一個是單數大寫的 the Scientific Revolution,指稱歐洲十六和十七世紀這兩百年之間的科學事件與成果。另一個小寫複數的 scientific revolutions,代表各種科學領域的各個「革命性變遷」。我們約定以「大科學革命」來翻譯 the Scientific Revolution,以「科學革命」來翻譯 scientific revolutions。第二節追溯 the Scientific Revolution 的歷史源頭:科學革命的概念雖然可以回溯到十八世紀甚至「科學革命家」自己,但是 the Scientific Revolution 這個名詞本身實在是二十世紀的產物,而且「大科學革命」的經典形象是在 1920-1950 年代間被一群科學史家建構出來的。第三節討論刻畫大科學革命經典形象的三個特色:無限時空的新宇宙觀、世界的數學化和因果變化的機械觀。它們一一對立於中世紀科學的三個特色:封閉的時空宇宙、基於感官性質而建立的實在世界、說明萬物變動的內在目的論。第四節討論孔恩的科學革命與典範轉換理論。孔恩從大科學革命的經典形象推出一般化的「科學革命觀」,這個觀念被鑲嵌在他的「典範轉移」的動態理論之中。第五節針對大科學革命本身討論它是否有孔恩意義下的「科學革命」。有一些科學史家和科學哲學家使用大科學革命的案例來檢討孔恩的理論,他們的論證挑戰了孔恩的觀點。第六節則回到科學史,討論新世代科學史家對大科學革命經典形象的質疑和挑戰。第七節討論八十年代後科學史的科學知識社會學取向與它引發的爭議,第八節基於前述討論企圖提出一個「科學革命」另類觀念,目的在於為讀者提供一個新的想像可能性。

 

上線日期:2018 年 10 月 14 日

引用資訊:陳瑞麟 (2018)。〈科學革命與典範轉移〉,《華文哲學百科》(2018 版本),王一奇(編)。URL=http://mephilosophy.ccu.edu.tw/entry.php?entry_name=科學革命與典範轉移。

 

 

目錄

1. 導論:「科學革命」這個詞

2. 「科學革命」概念的歷史溯源

3. 大科學革命的經典形象

4. 孔恩的「典範轉移與科學革命」理論

5. 大科學革命有孔恩意義的科學革命嗎?

6. 經典形象面對的挑戰

7. 大科學革命的社會性?科學知識的社會學取向

8. 一個「科學革命」的另類觀念

 

 

內文

1. 導論:「科學革命」這個詞

「科學革命」被用來翻譯 scientific revolution。在英文裏,scientific revolution 有兩個不同的寫法,代表兩個不一樣的詞彙。一個是單數大寫的 the Scientific Revolution,它被用為一個專有名稱 (proper name),[1] 指稱人類(或西歐)歷史的一個時期──大致被界定在十六世紀和十七世紀 (A.D. 1500-1700) 這兩百年之間──的科學事件和它的成果。人們相信,這兩百年的科學事件與成果,相對於過往的科學,是一個天翻地覆的「革命性變遷」(revolutionary change)。另一個複數小寫的 scientific revolutions,它是一個共通名稱 (general name),代表各種科學領域的各個「革命性變遷」,例如天文學有哥白尼革命 (Copernican Revolution)、物理學有牛頓革命 (Newtonian Revolution)、化學有拉瓦錫革命 (Lavoisierian Revolution)、生物學有達爾文革命 (Darwinian Revolution)、二十世紀有相對論革命和量子力學革命等等。

  由於中文詞彙少有專稱和通稱、單數和複數的區分,在使用「科學革命」這個詞時,如果沒有特别說明和解釋,可能會造成混淆。為了明確區分,讓我們約定用「科學革命」來代表複數小寫的 scientific revolutions,並使用「大科學革命」來翻譯單數大寫的 the Scientific Revolution。

  一般而言,作為專有名稱的「大科學革命」是一個歷史的概念,因為它指涉歷史上的一個特定時期。在西方歷史的分期上,近代或現代 (the Modern) 承接文藝復興 (the Renaissance, AD. 1400-1550) 和中世紀 (the Middle Age, AD 453-1400),文藝復興是近代的前身。「近代科學」(modern science) 指稱十六世紀到十九世紀為止的科學,其中十六到十七世紀就是「大科學革命」──針對「中世紀科學 (由神學和亞里斯多德科學主宰)」的革命。這個時期的科學有什麼特色?它和之前的科學比較起來為什麼可以被稱作革命?這些問題要依賴於歷史研究,因此屬於科學史討論的領地。

  作為共通名稱的「科學革命」則是一個哲學的概念,因為科學革命似乎代表一種知識的劇烈改變。這個概念來自科學哲學家孔恩的推廣,他更建立一套「典範轉移」(paradigm shift) 的動態理論來交代各個「科學革命」的共通條件。可是,在人類歷史上,真有這樣的現象嗎?如果真的有,它們有具有什麼樣的特徵呢?它們又會對我們的「知識」或「進步」等概念産生什麼樣的衝擊呢?回答這些問題一向是哲學的任務。

  「大科學革命事件」與「科學革命概念」密切相關,因為前者要能成立,似乎要依賴於後者的意義;反過來說,後者要依賴於前者來提供一個範例,讓我們可以具體地理解後者並幫助界定後者。從字源的角度來看,人們是先指認「大科學革命」之後,把它當成一個「科學革命」的範例或標準,繼而從中抽象出共通性的「科學革命」概念。所以,單獨討論其中之一很難形成周全的理解。基於此,本文的目的是同時討論兩者,在討論「科學革命」同時,涉及科學史與科學哲學的文獻。

  本文第二節追溯 the Scientific Revolution 這個專有名稱的歷史源頭:科學革命的概念雖然可以回溯到十八世紀甚至「科學革命家」自己,但是 the Scientific Revolution 這個名詞本身實在是二十世紀的產物,而且「大科學革命」的經典形象是在 1920-1950 年代間被一群科學史家建構出來的。第三節討論刻畫大科學革命經典形象的三個特色:無限時空的新宇宙觀、世界的數學化和因果變化的機械觀。它們一一對立於中世紀科學的三個特色:封閉的時空宇宙、基於感官性質而建立的實在世界、說明萬物變動的內在目的論。第四節討論孔恩的科學革命和典範轉換的理論。孔恩從大科學革命的經典形象推出一般化的「科學革命」觀,這個概念被鑲嵌在他的「典範轉移」的動態理論之中。第五節針對大科學革命本身討論它是否有孔恩意義下的「科學革命」。有一些科學史家和科學哲學家使用大科學革命的案例來檢討孔恩的理論,他們的論證挑戰了孔恩的觀點。第六節則回到科學史,討論新世代科學史家對大科學革命經典形象的質疑和挑戰。第七節討論八十年代後歷史學界的科學知識社會學取向與它引發的爭議,第八節基於前述討論企圖提出一個「科學革命」另類觀念,為讀者提供一個新的想像可能性。

 

 

2. 「科學革命」概念的歷史溯源

單稱的「大科學革命」(the Scientific Revolution) 和通稱的「科學革命」(scientific revolutions) 這兩個語詞,其實都是二十世紀才鑄造出來的。前者最早由法國科學史家夸黑 (Alexandre Koyré, 1892-1964) 所造,出現在 1939 年出版的《伽利略研究》(Galileo Studies)一書中,[2] 夸黑賦予它一個特定內涵。後者由科學哲學家孔恩 (Thomas S. Kuhn, 1922-1996) 在 1962 年首版的《科學革命的結構》(The Structure of Scientific Revolutions) 中建立,同時也獲得一個特定的意義。夸黑最初是這麼說的:

十七世紀科學革命無疑是這樣一種突變 (mutation):自從希臘思想發明「宇宙」(the Cosmos) 以來,它是現代物理(或者更精確地說是古典物理)最深刻的智識轉形 (transformation)。最重要的一點是:十七世紀的科學革命既是這轉形的表現也是其成果。(Galileo Studies, p. 1)

夸黑後來的著作《從封閉世界到無限宇宙》(From the Closed World to the Infinite Universe),完整地闡述從十五世紀到十七世紀歐洲宇宙觀的大轉變。誠如書名,十五世紀前,歐洲人把宇宙看成封閉的世界(地球是宇宙中心,宇宙則是一個封閉的多殼層天球,只包含日、月、水、金、火、木、土七大行星天球殼層和五六千顆恆星的第八天球),十七世紀後,變成無限大的宇宙(地球只是一個環繞太陽的小行星,宇宙有無數的太陽系)。宇宙觀的轉變為「大科學革命」提供了一個圖像:革命是宇宙觀和思考模式與架構的轉變。夸黑這個觀點已經預設了「科學革命」做為共通名稱的一個意義,並啟發了孔恩的「科學革命觀」:革命是世界觀的轉變(Revolutions as changes of world view, Kuhn 1970, ch. 10)。孔恩不只是提出一個「科學革命觀」,而是有一整套「科學革命理論」,與他著名的「典範」(paradigm)、「蓋式塔轉換」(Gestalt shift)、「不可共量性」(incommensurability) 等等概念密切相關,這些也都是以下討論「科學革命觀」時必須涉及的核心概念。

夸黑與孔恩的觀點構成「大/科學革命」兩個語詞的典範意義。但是,它們在日後都不斷地被挑戰與質疑,產生許多問題,甚至出現以「科學革命」這一對概念為討論主題的專著 (I. Bernard Cohen, 1985; H. Floris Cohen, 1994)。這些專著考證一般的「革命」、「科學中的革命」(revolutions in science) 和「大科學革命」的歷史根源,回溯到更古代(甚至到古希臘),並爬梳十八到二十世紀的「大/科學革命」的概念與內涵的演變。

  I. Bernard Cohen 的《科學中的革命》(Revolution in Science) 透過周詳全面的歷史研究,建立一個「科學革命」的理論。這本鉅著的特色是把自十六、七世紀以來的「大科學革命」和諸個「科學革命」的歷程,與「革命」這個概念本身的演變結合起來考察。特别的是,本書花了一章篇幅追溯一般性的「革命」概念的轉變,提示拉丁文動詞 re-volvere 的用法與此有關:

革命概念的歷史不能和 revolution 這個字本身如何被使用的歷史分開看待。這個歷史有一些密切相關的主題與科學中的革命有所關聯。首先,revolution 這個字本身源於晚期拉丁文 re-volvere,意指「滾回來」(to roll back),因此也意指「打開卷起之物」(to unroll)、「讀透」(read over_、「重覆」(to repeat) 和「想透」(to think over),因而有進一步的「回轉」(to return)、「重現」(to recur) 的意義。第二,revolutio 這個實體字在中世紀天文學(和數學)中用為一個術語。第三,revolution 逐漸被引入政治的意義,意指一個循環往復的程,蘊涵回到某個先行條件下,最後指示一個「傾覆」(overturning)。第四,revolution 在政治領域中與傾覆過程的產生聯結,後來「傾覆」的意義與原來 revolution 的循環內涵脫離,同時 revolution 這個字用來指示非凡的重大事件。(I. B. Cohen 1985: 52-54)

  這段話回答了華語讀者一個可能的疑惑:為什麼「革命」與哥白尼的「革命性著作」《論天體運轉》(On the Revolutions of Celestial Bodies, 1543) 使用同一個 revolution?在中世紀晚期,revolution 原本是天文學的術語「循環運轉」之意。但是,循環運轉蘊涵了「回到原點重頭來」──正是這個涵意被挪用到體制、政權徹底改變的「政治革命」上,產生了一個斷裂的意義。華語世界使用純政治意義的「革命」(革新到把命都革掉了)來翻譯政治上的 political revolution,又把「革命」這個詞用回到科學的徹底變革,就成了今天我們常用的「科學革命」。

  H. Floris Cohen 的專著針對「大科學革命」這個概念本身進行一個編史學研究。它的核心問題是:把十六和十七世紀從哥白尼的天文理論到牛頓力學這近一百多年的科學看成是一場革命的想法,究竟起自何時?H. F. Cohen 回溯到十八世紀的力學/數學家達蘭伯特 (Jean le Rond d’Alembert, 1717-1783),他首度用「革命」用來描述牛頓的成就:「一旦一個革命的基礎被拋出,該革命幾乎總是在下一世代會被完成。」(轉引自H. F. Cohen 1994: 23)。[3] H. F. Cohen 討論了從達蘭伯特以來到夸黑談革命的哲學家和科學史家如康德、惠威爾 (William Whewell)、馬赫 (Ernst Mach)、杜恩 (Pierre Duhem) 等人,也討論了形塑「大科學革命」正統概念的四大家 Anneliese Maiser、Eduard Jan Dijksterhuis、夸黑和伯特 (Edwin Arthur Burtt)。[4] H. F. Cohen 認為這四位科學史家聯合為「大科學革命」提供一個自然的數學化、機械化、宇宙觀轉換的圖像,它是「大科學革命」的經典形象 (the classical image) (H. F. Cohen, 1994: 53-97)。基於華語讀者的熟悉度和思想傳承(從夸黑到孔恩)的考量,本文聚焦在夸黑的著作上。

 

 

3. 大科學革命的經典形象

直觀地說,「革命」這個概念不僅蘊涵「徹底改變」、也蘊涵了「取代」,亦即,新事物根本地、徹底地取代舊事物。因此,發生在十六、十七世紀西歐的「大科學革命」,是由於新科學根本、徹底地取代了老科學,形成科學形象的截然改變。是故在談論「大科學革命」時,我們必得先談老科學的形象,再談革命的科學家如何為新科學建立一個徹底不同於老科學的新形象。[5] 在「大科學革命」中被取代的老科學是中世紀(十三到十七世紀)教會正統的亞里斯多德主義或漫步學派的宇宙觀 (Aristotelian or Peripatetic cosmology),[6] 它有下列三個顯著的特色:

(A1) 封閉的時空宇宙:我們的宇宙是由地球和洋蔥狀的多層晶體天球殼層構成的,地球居於宇宙中心,七大行星依月、水星、金星、日、火星、木星、土星這個次序排列,每個占據一個殼層,最外層是第八天球,所有肉眼可見的恆星鑲嵌於其上。天堂居於第八天球外,是上帝、耶穌、天使和聖徒的居所。這個宇宙結構來自古希臘的兩球宇宙模型 (two-sphere model),並在希臘羅馬時代發展成的數學天文學。[7] 多殼層的天球最初是希臘幾何學家歐多克斯 (Eudoxus of Cnidus, 390-337BC) 的發明,亞里斯多德賦予它物理意義,亦即把「天球殼層」視為真實的,它們是由土、水、氣、火之外的第五元素「乙太」(ether) 構成的。天球殼層繞其中軸運轉,可以輕易地說明人類為什麼會日復一日、年復一年地看到日月星辰繞著地球轉動。公元第二世紀最偉大的科學家托勒密 (Claudius Ptolemy, 90-168AD),寫了一本《天文學大全》(The Almagest),將亞氏的宇宙論和前人的天文學模型整合成一個最完整的天文學理論和宇宙論,並用來說明許多天文現象。[8] 托勒密的宇宙論被沿用了一千多年,在中世紀教會學者的手中,增加了基督教的觀念──即上帝創造這世界,而且第八天球外是天堂,天堂之外別無所有或一片混沌。

左圖:1490年的宇宙想像雕版畫,非常鮮明地表達出中世紀的多殼層宇宙。在第八天球外是天堂,有些教會人士會說那是「第九天球」,天堂之外則是一片混沌(由四個人頭吹氣來代表)。(此圖引自 Astronomy, p. 11,Eyewitness Science, DK)
右圖:中世紀的托勒密宇宙 (Ptolemaic universe) 的想像圖。著重行星的軌道和黃道帶(中間狹長的帶狀區域)。第八天球外即天堂,有聖徒和天使。(此圖引自維基百科:https://zh.wikipedia.org/wiki/地心說。)

(A2) 基於感官性質建立的真實世界:地球位在宇宙中心,靜止不動。以月亮殼層為界,宇宙被分成月上的「天界」(celestial region) 和月下的「地界」(terrestrial region)。四種元素土、水、氣、火構成地界的萬事萬物。就我們的感官經驗而言,地界的特徵是誕生、死亡、所有物種的短暫變化,而天界的特徵則是永恆不變的圓周循環。我們經驗中的四種可感性質「熱、冷、乾、濕」其實是四元素本身的性質,火是「既乾且熱」;氣是「既熱且濕」;土是「既乾且冷」;水是「既濕且冷」。四元素與其性質會互相變化,可以說明幾乎一切地界的自然現象:加熱水會讓冷水變熱並且轉化成氣;火變乾且冷卻下來,就會得到灰燼(土),如此等等。四元素還有重和輕兩種性質。土和水有「重性」(weighty),土的重性較強、水的重性較弱;氣和火則具「輕性」(light),火的輕性比氣的輕性還大。所以,一般而言,水會浮在土上,水中的氣會上浮,火會往上飄,空中的土會穿落氣和水。「重」蘊涵「穩定、不易變」;「輕」蘊涵了「浮躁、善變」(levity)。既然土和水是重的,依它們的本性就會傾向聚集在宇宙的核心地帶;氣和火是輕的,依它們的本性就會傾向上飄到月殼層下的周邊地帶。天球是乙太構成的透明固體,乙太是「無重」的物質。「無重」是說,乙太既不具重性、也不具輕性,它不會上浮或下沈,所以,乙太構成的天球只會永恆地繞其中軸自轉。

(A3) 說明萬物變動的內在目的論:地界的萬物都不停地在變動。變動其實是潛能 (potentiality) 到實現 (actuality) 的過程,即一實體的潛能(組成實體的質料)被實現了,而實現是質料 (material) 與形式 (form) 的結合。亞里斯多德這個觀念主要來自對生物現象的觀察,例如一顆種子長成大樹,即代表它有長成大樹的潛能,當種子經歷一連串的變化過程,長成大樹了,表示種子「實現」了大樹的形式。在種子實現為大樹之中,種種質料和大樹的形式都是「大樹實現」的「原因」,但只有質料和形式並不夠。對亞里斯多德來說,萬物的存在、萬物為什麼是現在這個樣子、以及萬物為什麼會從一個樣子變成另一個樣子,都要由四種類型的原因來說明才會完整,即「形式因」(formal cause)、「質料因」(material cause)、「動力因」(efficient cause) 和「目的因」(final cause)。萬事萬物都有一種使其潛能實現的內在目的,此一內在目的是驅使萬事萬物變動的最根本原因。

  亞氏這個內在目的論在中世紀的基督教信仰和教會統治之下,被教會學者──主要為多瑪斯.阿奎納 (Thomas Aquinas) 改造成配合基督信仰和《聖經》權威的理論,例如這個萬物的內在目的是上帝在造物時賦予的,上帝也賦予整個自然一個有秩序的階層位置,「自然」的拉丁文 natura 在中世紀的意義就是「受造物」(created things) 的意思。所以,萬物因其內在目的性而變化,最終朝向它們在自然中該有的位置。

  根據「大科學革命」的經典形象,新科學之所以會有「革命性」是因為它徹底拒絕了老科學的三個特色,代之以全新的、對立的三個新特色。新科學起於哥白尼 (Nicolas Copernicus, 1473-1543) 的天文學理論,經克普勒 (Johannes Kepler, 1571-1630) 和伽利略 (Galileo Galilei, 1564-1642) 的宣揚,以及伽利略的力學研究和笛卡兒 (Rene Descartes, 1596-1650) 的機械論 (mechanism),再到牛頓 (Isaac Newton, 1643-1727) 的天體動力學 (celestial dynamics) 和力學 (mechanics)。[9] 它建立的三個新特色是「無限時空的新宇宙觀」、「世界的數學化」和「因果變化的機械觀」,它們與老科學的特色一一對立,故為「革命」。

  (N1) 無限時空的新宇宙觀:哥白尼在《論天體運轉》中,重提古希臘的天文學家亞里斯塔可士 (Aristarchus of Samos, 310-230 BC) 的「地球運動」的假設,[10] 並把太陽擺到宇宙中心的位置上,科學史一般稱他的理論是「太陽中心說」(heliocentric hypothesis)。為了說明人們每天的天體經驗,太陽中心說必須假設地球每天自轉一周而且約每 365 天繞太陽公轉一周。哥白尼以《論天體運轉》來說明種種天文現象,成為一個在年曆的修訂上與托勒密的系統競爭的世界系統。但是,除了把宇宙中心換成太陽外,哥白尼仍然持有舊式的天球殼層和世界被封閉在第八天球內的宇宙觀。克普勒和伽利略繼而宣揚哥白尼的太陽中心說,克普勒以橢圓軌道來修正哥白尼的正圓軌道,伽利略透過望遠鏡觀察到木星衛星、金星盈虧給予哥白尼理論支持的旁證。可是,從哥白尼、克普勒到伽利略,整個宇宙仍然相當於「太陽、七大行星和第八天球的諸恆星」,亦即今天所謂的「太陽系」。笛卡兒則進一步將宇宙擴張到太陽系之外,主張宇宙有許許多多太陽系,而且笛卡兒也提出「微粒子假說」 (corpuscular hypothesis) 和「渦漩理論」(vortex theory) 來說明太陽為什麼會發光、行星為什麼會持續不停地繞著它們的太陽運轉。「渦漩」指太空中的微粒子構成一個巨大的漩渦,環繞著中心點太陽運轉,同時帶動七大行星繞太陽運轉。太陽本身則是一種精細會發光的微粒子構成的。雖然笛卡兒的渦漩理論在日後被拋棄,但是他的宇宙有許多太陽系被後來科學家沿用。渦漩理論為行星運動提供一個機械說明,卻在十七世紀末被牛頓的「萬有引力」(universal attraction) 天體動力學取代了。但是,笛卡兒的理論在擴張宇宙的範圍仍然扮演重要的角色,直到牛頓手中完成了「無限宇宙」觀。

  牛頓使用「萬有引力定律」來說明地球和六大行星為什麼能在真空中繞著太陽運轉:因為太陽具有引力,吸引七大行星,又根據作用力和反作用定律,諸行星各有一個指向太陽的向心力。可是,諸行星之所以不會像自由落體一樣直奔太陽,是因為它們具有一個橢圓軌道切線方向的慣性速度,被向心力時時改變其方向,卻因運動方向沒有阻礙而在真空中維持速率,導致持續不斷地繞著太陽運轉,正像小孩子手中綁著繩線的迴旋石頭,在初速率和繩線張力的同時運作下持續旋轉。萬有引力定律預設了三大運動定律:即慣性定律(在不受外力作用下,物體恆保持靜止或等速直線運動)、第二運動定律(受力等於受力物體質量與加速度的積)和第三運動定律(作用力與反作用力的量大小相等,方向相反)。這三大運動定律構成了牛頓力學理論的核心。[11]

左圖:哥白尼的世界系統。取自《論天體運轉》拉丁文原版,轉引自 Debus (1978: 83)。
中圖:笛卡兒的渦漩宇宙。取自《哲學原理》,第十圖 (plate X)。
右圖:牛頓說明行星運行的向心力模型。(自繪)

  (N2) 世界的數學化:世界應該以數學方法 (mathematical methods) 來研究並以幾何 (geometry) 和量 (quantity) 來說明和理解,也就是說,測量一些重要的物理性質(後來被稱為「物理量」(physical magnitudes))並找出彼此間的數學比例或函數關係。這個主張最鮮明的宣示是伽利略的名言:「哲學被寫在這本大書中──我意指整個宇宙,….它被寫在數學語言中。」[12] 伽利略建立了「單擺的弦長」和「擺盪的周期」之間的比例關係以及自由落體的降落距離、速率、與速率變化(即加速率)的數學關係。笛卡兒建立參考直角座標系統,引入三軸數值 (x, y, z) 來決定物體在空間中的位置。牛頓則找出控制一切物質運動的自然律,並以數學關係式(方程式)來表達(三大運動定律和重力定律)。這個特色也被視為古希臘的畢達哥拉斯-柏拉圖主義 (Pythagorean-Platonism) 的復興,[13] 而且連結到哥白尼和克普勒的新柏拉圖主義 (Neoplatonism) 天文學,因為這兩位天文學家明顯受到新柏拉圖主義的太陽崇拜的影響,使得他們堅持把太陽置放在宇宙中心來建立一個新的天文系統。[14] 由於中世紀明顯的亞里斯多德主義色彩,「大科學革命」也被看成是柏拉圖主義對抗亞里斯多德主義。[15]

  (N3) 因果變化的機械觀:這一點也是我們通常所說的「機械世界觀」(the mechanistic view of world),也就是把萬事萬物的因果變化理解成像鐘錶一般的純機械作用。事實上,在「大科學革命」時期,世界的運作經常被革命的科學家如克普勒、笛卡兒、波以爾 (Robert Boyle, 1627-1691) 比喻成鐘錶的運作。[16] 更精確地說,我們感官經驗中的萬物現象與它們的變化,例如最普遍的感官經驗如色彩、形狀、大小、冷熱、乾濕、輕重、香臭、酸甜等等,都是推、拉、碰、撞等純機械作用所造成的結果,沒有任何神性靈性的因子,也沒有亞氏傳統的內在目的性。可是,我們不能像看到機械鐘的零件運作般看到造成那些感官經驗的機械作用,那如何能保證是機械因造成它們?一個「微粒子假說或哲學」(corpuscular philosophy) 就被引入來回答這個問題。微粒子是看不到、摸不著、感受不到的小物體,它們碰撞我們的感官組織而造成了我們的各種經驗。[17]

  以機器 (machine) 為字根的學問 mechanics一般被譯成「力學」,因為它的核心概念是「力」(force),被視為運動的原因,力學是研究物體運動和運動原因的一門學問。一般公認近代力學之父是伽利略,並在牛頓手中集大成,即所謂的「牛頓力學」(Newtonian mechanics),並經十八、十九世紀的歐洲數學力學家發展成「經典力學」(Classical mechanics),成為近代科學的最具代表性領域。雖然後世的科學家認為牛頓力學代表了近代科學的機械世界觀,但是牛頓的力學世界觀其實與十七世紀主流的笛卡兒機械主義有所衝突,[18] 這一點帶來後續的問題(見下文)。

  從上述三項與老科學一一對立的新特色來看,大科學革命還有一個鮮明的特色是:新科學似乎是古代被放棄或被視為「假」的假說之復興,例如宇宙觀是古希臘亞里斯塔可士的「地動說」的復興;「世界的數學化」是科學革命家們復興了畢達哥拉斯-柏拉圖的數學傳統;「因果變化的機械觀」可以看成是古希臘德謨克利圖斯的原子論 (atomism) 之復興。這種「復歸」的涵意似乎也是 revolution 這個字被用到「科學」之上的一個動機。

  上文可以明顯看到「大科學革命」為什麼會是一個「科學革命」。然而,這個大科學革命的「經典形象」背後有很多複雜糾結的問題,也在日後被科學史家和科學哲學家一一挑出。不管如何,它已經預示了一個一般性的「科學革命」的觀念。

 

 

4. 孔恩的「典範轉移與科學革命」理論

當大科學革命的經典形象被建立起來之後,人們自然地會想問:這樣的「革命性科學」是如何誕生的?為什麼一個革命性的新世界觀會從被舊世界觀薰習數百年的科學研究中崛起並取代了舊科學?為什麼一度被視為假的科學理論,會取代了長久被視為真理的科學理論?除了大科學革命之外,還有其它科學革命嗎?十八、十九、二十世紀都有新科學取代舊科學的情況,那些取代都是「革命」嗎?孔恩在1962年出版的《科學革命的結構》為上述問題提供一個較完整的答案,也首度把專稱的「大科學革命」推廣 (generalize) 成通稱的「科學革命」。在該書第一章「導論:歷史的角色」中,孔恩明白地談到了大科學革命的科學史研究對於催生他的觀點之重要性:

可是,近來一些科學史家發現「科學的累積發展史觀」(the concept of development-by-accumulation) 賦予他們的任務越來越難完成。…亞里斯多德動力學、燃素理論、或熱物質動力學等等…並沒有比當前的理論更不科學…如果把那些過時的信念稱作「神話」,則產生神話的方法與産生現有科學知識的方法並無種類上的差別。…如果那些過時的信念可以稱為「科學」,那麼科學就包含了與我們目前的信念難以相容的信念。(Kuhn 1970: 2;參考中譯本頁44)
所有這些困難及懷疑的結果,是一場科學編史學的革命 (historiographic revolution),雖然目前剛剛開始。科學史家已逐漸提出一套新的問題,試著為科學描繪出一幅不同的、少有累積性的科學發展路線…這一新的研究取向的成果,以夸黑的著作最具代表性。…本書的目的在於為新史學的一些涵意勾勒出一個科學新形象。(Kuhn 1970: 3;參考中譯本頁45)

這兩段引文很明白地指出《科學革命的結構》繼承了夸黑等科學史家的「大科學革命史觀」。然而,孔恩不僅提出「科學革命」的共通概念,也提出一套「典範轉移與科學革命理論」來說明科學的發展,此理論賦予「科學革命」一個高度理論化的涵意。

  孔恩主張科學(各種學科如天文、物理、化學、生物等等)共享一套三階段的發展模式,即「常態科學」、「科學危機」和「科學革命」。在常態科學時,多數科學研究者在同一個科學典範的指導之下從事科學研究,這些共享相同典範的科學家組成一個「科學共同體」(scientific community,通譯「科學社群」)。所謂科學典範是指取得空前成就的大科學理論例如托勒密天文學、哥白尼天文學、亞里斯多德物性學、牛頓力學等等,當它們擊敗競爭的理論取得典範地位時,該理論主導展開一段常態科學時期,此時期科學家在它們指導下進行解謎 (puzzle-solving) 或者精煉典範 (articulating paradigms) 的工作。典範不可能解決所有問題,相反地,它提供問題(謎)給新世代的科學家,讓他們使用典範理論來解決那些謎,並在解謎過程中同時精煉它。有些謎在長久努力之下仍不得解決,便會成為該典範的「異例」(anomaly)。如果異例讓科學家對典範的信心產生動搖,他們可能會開始尋求新的理論,常態科學和支配它的典範理論因而步入危機期。危機有可能被解除,但也可能不得解除,在後一種情況下,科學家會尋求新理論,有很多新理論會被提出來互相競爭,科學就走向革命時期,直到其中一個新理論擊敗許多競爭的對手,脫穎而出,得到多數科學家的信服和追隨,它就變成新典範,一場「科學革命」於是完成,一個新的科學共同體和新常態科學也隨之出現。[19] 可以說,孔恩以「新典範取代舊典範」來定義「科學革命」。「典範」不僅指導常態科學家從事研究,也為他們提供一個看待研究對象的「世界觀」,所以,科學革命也是「世界觀的轉變」。

  孔恩進一步論證(舊)典範與(新)典範之間是不可共量的 (incommensurable),也就是沒有共同的經驗證據來判斷誰更逼近真理、而誰是假的。「沒有共同的經驗證據」反對早期邏輯經驗論 (logical empiricism) 的立場:「可以把不同的理論翻譯成共同的觀察語言」。[20] 孔恩援用另一位科學哲學家韓森 (N. R. Hanson 1958) 的「觀察背負理論」(theory-ladenness of observation) 的學說,使用完形(整體)心理學 (Gestalt psychology) 的理論,主張觀察背負(預設、滲透)了理論,導致不同典範的支持者會產生不同的經驗證據,並以此來支持自己的假說。[21] 結果,被科學社群拋棄的舊典範並不是像科學哲學家波柏 (Karl Popper, 1902-1994) 主張般被經驗證據否證了 (falsified),而只是被新典範取代而已;它沒有被「證明為假」,只是被新共同體拋棄了。既然新舊典範之間沒有共同的經驗證據來衡量和判斷,那麼,為什麼多數科學家會一致地拋棄舊典範、接受新典範?又為什麼一度接受舊典範的科學家能夠改而接受新典範?孔恩使用「完形(整體)轉移」(Gestalt shift) 的概念來說明這個結果,亦即科學家必須有一種概念(不分理論和觀察)整體的轉換,才能進入新典範的世界觀。孔恩也使用另一個宗教術語「改宗」(conversion) 來描繪這種心理歷程,所以,科學革命也是一種「典範的整體轉移」。

  孔恩的理論是建立在科學史研究的基礎上,《科學革命的結構》一書內容也談及大量的科學史實例,除了大科學革命中常論及的哥白尼天文學革命、伽利略和牛頓力學革命之外,還延伸談了許多發生在十八、十九和二十世紀的「科學典範」和「科學革命」,例如拉瓦錫 (Antoine-Laurent de Lavoisier, 1743-1794) 以氧理論取代燃素理論 (phlogiston theory) 的化學革命、富蘭克林 (Benjamin Franklin, 1706-1790) 建立的單流體電學典範(但不確定它是否是一場電學革命)、十九世紀光學的波理論 (wave theory) 取代了光微粒理論 (corpuscular theory)、道爾頓 (John Dalton, 1766-1844) 建立的化學原子論典範、以及二十世紀的愛因斯坦相對論取代牛頓力學。換言之,孔恩談的「科學革命」已不再侷限於十六和十七世紀的大科學革命,而是由「典範轉移」來定義的一場又一場的科學革命。

  「不可共量性」、「觀察背負理論」、「整體轉移」、「改宗」這些概念充實且強化了「科學革命」的內涵,並使「科學革命」變成一個具理論意味的概念。孔恩的「典範轉移與科學革命理論」,對立於1960年代之前主流的科學哲學實證論或否證論所提供的科學形象。由於它建立在科學史研究的堅實基礎上,對科學哲學產生全面而強烈的衝擊,傳統上科學被賦予的「進步」(progress)、「知識的累積」(accumulation)、「理性」(rationality)、「客觀」(objectivity) 等等形象都受到孔恩理論的挑戰。《科學革命的結構》問世之後,科學哲學家或者在老觀點的立場回應孔恩,或者在孔恩的理論和方法論(自然主義)的基礎上往前發展,或者修正孔恩的觀點和概念等等,不管如何,都不能略過孔恩的科哲理論。可以說,「典範轉移與科學革命論」深深地改變了整個科學哲學研究的面貌,它帶來一場「科學哲學革命」。

 

 

5. 大科學革命有孔恩意義的科學革命嗎?

孔恩開啟的這場全面性的「科學哲學革命」,激發大量的科哲新取向和新議題,例如「歷史理性論」(historical rationalism)、「方法學的自然主義」(methodological naturalism)、「科哲的認知取向」(cognitive approach)、「社會建構論」(social constructivism)、「科學變遷」(scientific change)、「不可共量性」(incommensurability)、「價值判斷與理論選擇」(value judgment and theory choice) 等等都生產出大量的文獻,要由許多科學哲學關鍵詞的論文來共同揭示,本文將只集中在這個關於「科學革命」問題:科學發展的過程中,真的有孔恩意義的科學革命嗎?這個問題又可分成較一般性(哲學)的「科學變遷」(scientific change) 和較特定(歷史)的「大科學革命的革命本質」這兩個層次。

  就一般的「科學變遷」層次而言,科學哲學家都承認科學的發展確實會經歷「概念變遷」(conceptual change) 或「理論變遷」 (theory change),但這些變遷應該用孔恩式的「科學革命」來理解嗎?變遷前後的新舊理論之間具有不可共量性嗎?不可共量性意味著知識與概念發展上的斷裂(disruption)嗎?科學變遷具有知識和概念上的斷裂性 (disruptiveness) 或不連續性 (discontinuity) 嗎?還是保有某種連續性 (continuity)?這些議題應該被歸到「科學變遷」這個詞條下來討論。較特定的「大科學革命的革命本質」是把孔恩式的「科學革命」觀念和「大科學革命」連在一起討論,處理大科學革命中各個科學理論和「典範」與「科學革命」的關係。會有這個問題是因為孔恩把夸黑等科學史家發展的「經典形象」作理論推廣時,無形中忽略了大科學革命本身內部的複雜性。

  孔恩在 1958 年寫了一篇《從封閉世界到無限宇宙》的書評,他如是地解讀夸黑的大科學革命形象:

在亞里斯多德主義者和早期哥白尼式的宇宙,上帝的寶座在最外層的天球之外。在笛卡兒和牛頓的無限宇宙中,則不再有如此位置;因此,只有內在的神 (immanent Deity) 才能持續地推動祂的創造物。(Kuhn 1958: 641)

  孔恩認為夸黑對上帝、空間和世界的討論,揭示了哥白尼和亞里斯多德共享相同的觀點,而笛卡兒和牛頓則共享相同的觀點。這段話反而預示了他自己的「科學革命理論」的問題:該以什麼標準來區分「不同的典範」?在《科學革命的結構》中,哥白尼天文學是一個革命性的新典範,相對於亞里斯多德-托勒密的舊典範有著不可共量性。笛卡兒雖然是發動大科學革命的關鍵科學家,他的渦漩理論卻是牛頓批判的對象,後來被拋棄;牛頓的「萬有引力」概念也和笛卡兒的機械世界觀格格不入。[22] 如果依據孔恩的「典範轉移與科學革命論」來討論大科學革命,其中究竟有幾個典範?大科學革命中的新科學家們,應該被看成是單一個科學共同體還是好幾個不同的科學共同體?例如笛卡兒學派 (Cartesian school) 和牛頓學派 (Newtonian school) 是相同或不同的共同體?[23] 克普勒和伽利略當然發展哥白尼的理論典範,但是他們在很多議題上有很深的歧見,他們也可以被視為同一「共同體」下的成員嗎?[24] 第谷 (Tycho Brahe, 1546-1601) 在哥白尼天文學革命中又扮演什麼角色?伽利略和牛頓是什麼關係?如果說伽利略是近代物理之父,提出一個新的力學典範,那麼牛頓力學還算不算是一個新典範?或者只是伽利略的力學新典範的精煉而已?絕大多數的科學史家都主張牛頓力學當然是一個新典範,他的成就也足以被稱作「牛頓革命」(Newtonian revolution)。[25] 那麼,牛頓力學與伽利略力學的關係又是什麼?由上述問題可見,單單大科學革命本身的複雜歷史,就足以對孔恩的「典範轉移與科學革命理論」提出許多問題。

  早在《科學革命的結構》出版兩年後,科學哲學家夏佩爾 (Dudley Shapere) 一篇長書評,對孔恩的「典範與科學革命論」提出「如何指認一個典範」的深刻問題:「不同典範和同一典範的不同精煉 (different articulation) 之間的界線要劃在哪裏?」(Shapere 1980 [1964]: 32) 所謂「同一典範的不同精煉」是指像克普勒和伽利略的天文理論,「不同的典範」或可指托勒密理論、哥白尼理論和第谷理論。這些天文理論之間,哪些可算「典範理論」、哪些只是「典範的精煉」?「不同典範」之間的界線意味著科學革命,「典範的不同精煉」之間則沒有任何革命意味,因此,如果想使用「典範轉移」來界定「科學革命」,那麼在「不同的典範」和「同一典範的不同精煉」之間劃出一條淸楚的界線就很重要了。問題是:我們可以在大科學革命中的各個科學理論中劃出這條界線嗎?儘管提出這個重要的問題,夏佩爾這篇書評在後來科學哲學的發展中似乎被完全忽略了。

  科學史家 Michael Heidelberger (1980) 認為孔恩的「科學革命論」無法為哥白尼革命提供一個適切的交代。[26] 他論證五條命題 (I) 比起托勒密的理論,哥白尼的理論有兩個優點:第一,「距離」變成天文學的理論詞,第二,它的結構上比較簡潔;(II) 沒有觀察理據來支持或反對1543年的哥白尼理論;(III) 當時托勒密天文學並沒有危機;(IV) 哥白尼自己其實同時是托勒密典範與亞里斯多德典範的追隨者[27];(V) 哥白尼理論相容於兩個對手典範。我們可以明顯看到 Heidelberger 這五條命題,除了第二條之外,其餘命題均對立於孔恩的理論。國內科哲家林正弘也在 1991 年發表一篇〈論孔恩的典範概念〉,以哥白尼革命為例,論證這場革命並未像孔恩主張般是全盤的整體轉移,而是沿著基本定律、方法論、儀器工具和世界觀這四個成分逐步地修正。[28] 陳瑞麟 (Chen 2000, 2004, 2009, 2018) 則針對夏佩爾的問題,企圖回答「不同的典範」與「同一典範的不同精煉」的界線要劃在哪裏,夏佩爾建議版本的觀念:

說牛頓、達蘭伯特、拉格朗日、赫茲、漢彌爾頓、馬赫等人形構了經典力學的不同版本是很自然也很正常的;然而,這些公式 (formulations) 有些包含了不同的許諾 (commitments),例如,一些人許諾了力 (forces),其他人許諾了能量 (energy);一些人許諾了向量原則 (vectorial principles),其他人許諾了變量原則 (variatioanl principles) (Shapere 1980: 32)。

  陳瑞麟 (2004, Chen 2018) 因此發展「理論版本」(theory version) 和「理論版本家族」(family of theory versions) 的觀念,也就是把牛頓的理論看成只是經典力學的一個典範版本 (paradigmatic version),而後來經典力學家對牛頓理論的發展應該被看成是不同的理論版本,而不只是「精煉」而已。這是一個「理論版本論」(theory of theory versions),可用以說明笛卡兒的理論家族(笛卡兒、惠更斯、萊布尼茲、白努利等人的理論)和牛頓學理論家族的競爭。重點是,即使牛頓的典範版本和笛卡兒家族有所競爭,牛頓的理論仍然和笛卡兒理論分享一些共同的概念(例如「慣性」、「動量」等等)。戴東源 (2007) 把陳瑞麟的理論應用到哥白尼革命,處理托勒密理論、哥白尼理論、第谷理論和克普勒理論之間的關係,顯示克普勒的理論同時對哥白尼和第谷的觀念均有所繼承、也有所拋棄之處,他並在「理論版本」的精神下建立一個從畢達哥拉斯以來到克普勒的西方天文學發展譜系(如下左圖,右圖是第谷的宇宙結構)。

左圖:克普勒之前的天文學理論版本發展,引自戴東源 (2007: 146)。
右圖:第谷的宇宙結構圖,引自 wiki 百科:https://zh.wikipedia.org/wiki/「第谷.布拉赫」。

  從所有天文學史的書包括孔恩的《哥白尼革命》(The Copernican Revolution, 1957) 中,我們都可以明顯看到哥白尼理論雖然以日心取代地心,但仍有不少沿用自托勒密理論之處,例如天球殼層、宇宙基本結構、主輪-副輪模型 (deferent-epicycle model) 等。第谷雖然堅持一個地心的宇宙,但他也有相當創新之見,他拒絕亞氏老傳統的「行星天球殼層」的觀念,代之以空間中的軌道,而且主張彗星是天體。克普勒雖然從哥白尼那邊繼承日心說,但也從第谷那邊繼承了行星軌道和彗星天體的觀念。所有這些對大科學革命的討論都顯示「大科學革命」並沒有孔恩的「典範轉移與科學革命論」所蘊涵的斷裂觀,反而呈現出相當的概念連續性。

  雖然本節討論一些針對大科學革命的歷史與哲學研究,拒絕大科學革命有孔恩意義下的「科學革命」,但是,我們並未拒絕「科學革命」這個概念,也沒有主張「科學歷史完全沒有科學革命」。換言之,儘管孔恩的「科學革命論」可能無法適切地說明複雜的大科學革命之中各個科學理論間的關係,但是,有沒有其它「科學革命」的觀念能提供一個更恰當的說明呢?

 

 

6. 經典形象面對的挑戰

建立於 1920-1950 年代間的大科學革命的經典形象,在 1960 年代後持續發展,針對革命科學家的研究從哥白尼以降直到牛頓,都出版了許多巨細靡遺的專書。[29] 他們雖然沒有像孔恩一樣提出一個典範和科學革命論,但是在他們的歷史研究和理解之下,「革命」的關鍵特色是「倏忽 (sudden)、徹底 (radical) 而完全 (complete)」(I. B. Cohen 1985: 51),從這些特色可導出革命前後的科學研究至少有方向和內容上的「不連續」(discontinuity) (Westfall 2000: 45-49)。科學史家傾向使用具體的歷史而不是抽象的哲學概念來交代大科學革命。

  可是,從 1970 年代起,大科學革命的經典形象也受到新世代的科學史家的挑戰,因為它本身仍然是從複雜的近代科學發展中萃取出的抽象形象,總難免有疏漏的地方,無法服服貼貼地「套」在實際的歷史材料上。也就是說,後來的歷史學家認為那個「大科學革命的經典形象」並不能適當地說明真實的歷史,因此提出下列四個主要的挑戰。

  第一、「革命性」科學家的「實際保守」與「革命形象」有所衝突:科學史家注意到很多「革命性」的科學家常有他們的保守一面,除了哥白尼保守很多托勒密的老宇宙觀之外,還有每一位科學革命家都有保守面:克普勒早期有很強的神秘主義傾向;伽利略保守希臘圓周觀念的老傳統從而拒絕橢圓軌道並且堅持慣性運動是圓周運動;牛頓甚至花了大量時間與心力研究煉金術 (alchemy) 和神學。另一方面,有些被歸為保守的科學家,例如被歸為傳統的「地動說」的第谷其實有不少突破的地方,如前文所論。經典形象很難交代「保守」和「創新」之間的界線難分,只好有意無意地忽視它們。一些新世代的科學史家特别因這些事實而懷疑「科學革命」這個概念的適切性。[30]

  第二、不能充分說明從哥白尼到牛頓的宇宙論的曲折轉變:這一點我們已經在上一節中談到,它不僅構成孔恩的典範與科學革命觀的挑戰,也構成大科學革命經典形象的挑戰──特别是第谷在天文學革命中的角色,經典形象沒有為第谷安排一個恰當的位置。此外,從哥白尼到牛頓之間,還有許多天文學家突破哥白尼的保守,擴張宇宙的範圍。例如,哥白尼的信徒英國天文學家狄吉斯 (Thomas Digges, 1543-1595) 在 1576 年首度以開放宇宙來取代封閉宇宙的人,他改寫《論天體運轉》第一冊,取消恆星固定在最外圍球體的觀念,主張恆星存在於在天球體外,四面八方無限伸展的空間裏。但開放宇宙不是無限宇宙,首度引入「無限宇宙」觀念的天文學家是布魯諾 (Giodano Bruno, 1548-1600),他認為不只我們的地球環繞太陽;有很多其它「地球」也環繞著它們自己的太陽(恆星)。換言之,他比笛卡兒更早主張有很多「太陽糸」[31],布魯諾也影響了英國的吉伯特 (William Gilbert, 1544-1603) (Koyré, 1957: ch. 2; Debus 1978: 87-89)。經典形象的創建者伯特、夸黑、孔恩等人不是沒有注意到哥白尼的保守性,他們也都討論到了上述天文學家,但是他們建構的大科學革命形象似乎掩蓋了這些科學家的貢獻。

  第三、遺漏許多科學家的多樣觀點和理論:如前所述,經典形象最重視哥白尼、克普勒、伽利略、笛卡兒、牛頓等人,但沒有安排很多重要的科學家例如吉伯特、第谷、哈維 (William Harvey, 1578-1657)、波以爾、惠更斯 (Christiaan Huygens, 1629-1695)、虎克 (Robert Hooke, 1635-1703) 等的位置。[32] 一些科學史家特别強調哥白尼同時期的自然哲學家或化學哲學家帕拉塞蘇斯 (Paracelsus) 是一位具革命性的人物,對化學和醫學有深遠影響,但因為他的煉金術和赫密斯主義 (Hermeticism)的色彩,使他被經典形象忽略了。[33

  這些科學史家爭論帕拉塞蘇斯學派的化合(學)哲學 (Paracelsusian chemical philosophy) 不只是侷限在轉化物質的煉金術實驗和醫療,還蘊涵一套化學的世界觀,例如,他們相信上帝創造世界的過程不過就是「自然的化合開展」,更具體地說,就像是「化學的萃取、分離、昇華和融合」一般。帕氏學派也企圖提出鹽類、硫磺和水銀這「三元素」來補充亞氏傳統的「四元素」,而且與亞氏學者有一段長期間的爭辯。

  第四,遺漏實驗與煉金術的重大角色:經典形象只強調宇宙論(世界觀)、數學方法和機械因果理論,忽略了大科學革命時期大量動手做的科學家,特别是作實驗和以實驗方法為主的煉金術。[34] 其時不是只有神秘主義的帕拉塞蘇斯從事煉金術,經典的革命科學家如波以爾和牛頓都追求過煉金術。因此,實驗和煉金術的角色有必要被重新評估。[35]

  最後,有一些科學史家認為過去的科學史研究都忽略了科學的社會面,所以他們試圖聯結大科學革命與當時的社會文化因素。

 

 

7. 大科學革命的社會性?科學知識的社會學取向

在1980年代間,有一些科學史家採取「科學知識的社會學」(sociology of scientific knowledge, SSK)、「強方案」(strong programme) 或「社會建構論」(social constructivism) 的知識論立場來書寫科學史,這個立場主張科學知識的成立和變動都是由利益、權力、信仰、意識型態等等傳統上視為非理性的、社會的因素來決定的。[36] 科學界本身、科學哲學、科學史和科學社會學的傳統,固然有許許多多不同的觀點,但都主張科學知識的成立與否主要是基於經驗證據或理性評價,科學知識的變動也是因為科學家有合理的判斷來支持新理論並拒絕舊理論。社會建構論的立場因此牴觸了多數傳統觀點,卻吸引了不少科學史家和社會學家的追隨,生產了大量的著作,針對它的批評和爭議也持續不斷,[37] 更在二十世紀末引爆一場大規模的「科學戰爭」(science wars)。[38]

  社會建構論是受孔恩的科學哲學理論啟發的一個更基進 (radical) 的立場。乍看之下,它是孔恩理論的進一步發展,因為孔恩的「科學革命論」、「典範轉移」似乎爭論科學家在選擇典範時不是依賴經驗證據和真理,但是孔恩沒有說明是什麼因素導致 (cause) 他們作了特定的選擇,社會建構論則主張是「社會原因」。例如,科學史家謝平 (Steve Shapin) 和夏佛 (Simon Schaffer) 合著的《利維坦和空氣泵浦:霍布斯、波以爾和實驗生活》(Leviathan and Air Pump: Hobbes, Boyle, and Experimental Life) 被視為 SSK 科學史的典範著作,[39] 它分析十七世紀英國的波以爾和霍布斯 (Thomas Hobbes) 的科學爭論:波以爾使用空氣泵浦這部儀器的系列實驗是否證明了「真空存在」?波以爾在這場爭辯中建立了一個實驗方法論、一種實驗生活形式,霍布斯則基於自己的一套幾何演繹的哲學方案和生活方式而反對「實驗」是有效的知識方法。波以爾因此多方結盟,與霍布斯展開競爭,但最後波以爾勝出,他的實驗方法和生活形式成為日後科學的標準方法,霍布斯則被科學史遺忘,只被當成是一位政治哲學家。進而,波以爾和霍布斯的爭論,是當年英國宗教黨派和政治黨派競爭的一部分,謝平和夏佛著力證明「科學史盤據的領地與政治史相同」而且「科學從業者創造、選擇並維護一個政體,他們在其內部運作並生產知識產品」。(1985: 332)

  孔恩式的科學史在一個意義上與 SSK 的科學史有基本差異,因為孔恩式的科學史主要考察科學典範的變遷與更替,其研究的核心對象是科學知識與理論的長期變動模式,基本上仍是一種「內在史」(internal history)(或者說,「內在導向的歷史」)。[40] SSK 式的科學史則把研究的核心對象放在決定科學知識的那些社會因素,著力去論證在什麼特定的歷史條件下,什麼樣的社會因素(利益、政治勢力、權力、宗教等等)決定了什麼樣的科學觀念、理論、知識會成功而變成主流。表面上,《利維坦和空氣泵浦》討論了波以爾的實驗細節、實驗方法論、霍布斯的理論內容、還有教會的思想家如享利摩爾 (Henry More)、萊納斯 (Franciscus Linus) 等人的思想內容,好像涉及了所謂的「內在」。實際上,《利維坦和空氣泵浦》沒有交代「真空存在與否」這個科學問題的歷史來源,對此問題與其它科學問題或理論(如物質和空間的本性)的相干性漠不關心,也完全不提波以爾的「實驗方法」的傳承或者它與培根 (Francis Bacon, 1561-1626) 思想的關聯性──這些都是傳統的「內在史」應該要涉及或交代的重點。誠如上段所言,《利維坦和空氣泵浦》把那個科學爭議處理成當年政治宗教爭議的一部分,切斷了科學問題、思想、知識的歷史源流,也就切斷了「內在史」的知識史成分。[41] 因此,儘管支持 SSK 的科學史家經常宣稱 SSK 式的科學史跨越了內外在的分界,但是這種論點顯然忽略了「內在史」對知識源流的重視──事實上,真空議題、實驗方法、教會人士的思想、霍布斯的思想等等,都有它們的知識歷史來源。所以,不管是在理論、方向、議題和風格上,SSK 式的科學編史學立場與孔恩的科學革命論大異其趣,它們的內容和孔恩的科學史著作如《哥白尼革命》也有很大的差距──即使 SSK 的崛起明顯是受孔恩理論和著作的啟發,但兩者實非同道。[42]

  儘管《利維坦和空氣泵浦》討論波以爾的實驗方法如何崛起,但這本書無法為大科學革命提供什麼新形象,因為這只是大科學革命的一個片段。不過,謝平想有所論述,所以在 1996 年出版一本《大科學革命》(The Scientific Revolution) 的小書,以「語不驚人死不休」的姿態,於「導論」的第一句話說:「沒有大科學革命這回事。」(There was no such thing as the Scientific Revolution. Shapin 1996: 1) 果然成功引起一些爭議。[43] 其實,究其內容,謝平並沒有真正反對或拒絕「大科學革命」這個概念或史實,頂多他只是宣稱「沒有大科學革命的本質」(1996: 10)。當然,謝平本於 SSK 式科學史的立場,重申他把「科學是社會活動」視為理所當然,也強調他的任務是展示科學知識的「製造」(making) 和「持有」(holding) 都是社會歷程,因此也沒有所謂的「內在」和「外在」之分,而且「科學真理」和「社會政治」的區分本身是大科學革命的文化産品 (1996: 9-10)。正是在這樣的立場之下,《大科學革命》這本書著重在描述大科學革命時期的各種知識 ("what was known") 和獲得那些知識的工具和方法 ("how was it known"),並顯示它們都是為了各種社會(國家、宗教)目的而被生產出來的(如 "what was the knowledge for" 這標題所示)。

  如果一位讀者只透過這本書來理解大科學革命,可能會產生一個極大的困惑:究竟什麼被大科學革命推翻、傾覆、取代了?又為什麼、以及如何被推翻、傾覆和取代了?熟悉大科學革命的學者更是很難接受知識本身、以及知識的「製造」和「追求」完全失去獨立性,只能被鑲嵌在政治、宗教的歷程中。例如,十五世紀教士對於無限宇宙、衝力理論的純粹假設和思辨,對後來大科學革命有很深的影響,假設與思辨幫助他們超越宗教教義的束縛。這種概念、思想源頭的追溯,在 SSK 的科學史中消失無蹤,知識的變遷內容以及如何變遷的認知過程,也不再是科學史的主題。如果根據「科學」的拉丁文 scientia 原意等於「知識」的角度來看,謝平的《大科學革命》一書和 SSK 式的「科學史」,真的可以被稱作「科學史」嗎?

  因為謝平一書引發的爭議,英國約克大學科學史教授 David Wootton 在 2015 年出版一本近八百頁的《科學的發明:大科學革命的新歷史》(The Invention of Science: A New History of the Scientific Revolution),為「大科學革命」的有效性辯護。他鉅細靡遺地蒐羅了第一手史料和第二手歷史研究,涵蓋各種不同語言,[44],使得他的論證有堅實的史料基礎。他引用十七世紀第一手文獻顯示:儘管 scientific revolution 這個詞是後來的,但「大科學革命」這個觀念本身已經隱含在當時思想家的言論中 (Wootton, 2015: 36-41),[45] 他甚至主張「科學」是在大科學革命中被發明的,本書標題明白地透露他的意圖。他也用一節九頁的篇幅來批評受維根斯坦 (Ludwig Wittgenstein) 影響的相對主義科學史,即上文討論的 SSK 式的科學史 (Wootton 2015: 41-50)。[46]

  不知是否是由於謝平的《大科學革命》一書的刺激,二十一世紀科學史家紛紛寫作以「大科學革命」為標題的著作,當成「科學革命」的入門書,它們大致修正了謝平一書的偏頗,討論古代的科學如何被革命以致變成現代科學,但它們建立在過去五十年的科學史研究,補充了很多大科學革命的經典形象所沒有提到的科學家、實驗、技術等等面向。[47] 隨著全球化概念的興起,也有科學史家從全球化的角度來討論科學革命史。[48]

 

 

8. 一個「科學革命」的另類觀念

大科學革命是一個單一整體的科學革命還是很多科學革命的匯集?很多研讀近代科學歷史的人應該都會生出這個疑問,因為「大科學革命」是單數名稱,固然它意指一個歷史時期,可是它也有描述意味,亦即描述該時期的基本特色是「科學革命」。就它做為一個單數名稱而言,人們可能會以為大科學革命是單一整體的科學革命(例如,一個統一的世界觀轉變成另一個統一的世界觀),然而許多科學史家的確紛紛以其間的革命性科學家的名義,描述許許多多名稱不同的「某某革命」。[49] 那麼,我們究竟應該把大科學革命看成是單一整體的科學革命、還是許多性質可能各異的科學革命合起來後,給它們的一個集體名稱?[50] 要回答這個問題,我們必須對「科學革命」有一個新理解或建立新判準。

  許多科學史家往往無形中把「近代科學」和「大科學革命」畫上等號,這無可厚非,因為「大科學革命」確實被用來專指近代科學的一個時期。但是如果我們考慮一般性的「科學革命」概念的話,那麼「大科學革命」只是標誌出近代科學的一個特色,不應該和「近代科學」本身、或者「近代科學的一段時期」劃上等號,我們應該理解在近代科學中,固然出現許許多多科學革命,但是也有許多科學家的研究,並不足以被冠上「科學革命」的稱號。這意謂我們必須再考察「科學革命」這個概念,並給它一個新的一般性意義。

  「科學革命」是一個關係性的概念,本文想強調「革命」總蘊涵著「取代」,因此會有一個取代者和至少一個被取代者。[51] 它未必一定是雙元關係,而可能是一個多元關係,亦即被取代者未必只有一個,而是容許一個以上的被取代者。當然,在同一個時期內,可能也有許多取代者同時存在,但是這些取代者彼此間可能有共存關係、繼承關係或取代關係。

  取代者是一個革命性的理論,被取代者可能是一個舊的理論家族(其中有許多不同的科學家所貢獻的不同的理論版本),而革命性的新理論也可以發展成一個新的理論家族。問題在於根據什麼條件,我們可以判斷說一個理論是針對其它理論的「科學革命」?本文綜合各方面的研究和歷史材料提出下列判準。

  科學革命的判準 RS:如果兩個理論或理論家族 A 和 B 滿足下列述五項條件 RS1-RS5。

  RS1 主題條件:A 和 B 理論(家族)處理共同主題

  RS2 對立條件:A 和 B 提出不相容的對立假設

  RS3 批判條件:A 或 B 單方面地批判對手,或者A和B互相批判。

  RS4 取代條件:B 實質地取代了 A,即新的理論在歷史發展中實質地取代了舊理論。

  RS5 影響廣度條件:被取代的 A(理論家族)具有十分廣泛的影響,亦即它是一個足夠龐大的理論家族,有許多支持者;因此,要取代這樣影響廣泛的理論家族,B 理論也必須有相稱的影響廣度才有可能。

  其中以第四和第五項條件最為根本,即如果一個影響廣大的 B 在歷史發展中取代了另一個影響廣大的 A,則 B 取代 A 是針對 A 的一場科學革命。B 是一個革命性理論,而最初建立 B 的始祖版本的科學家是革命性科學家。從上述判準和五項條件來檢驗大科學革命中的諸理論和彼此間的關係,我們可以判斷:哥白尼-克普勒天文學理論是對托勒密天文學理論的革命;伽利略力學是針對中世紀衝力力學的革命;笛卡兒的哲學(含自然哲學、力學、天文學等等)是對亞里斯多德的自然哲學整體的革命;牛頓力學(含天體力學)同時是針對亞里斯多德物性(理)學和笛卡兒天文學與機械力學的革命,因為它同時取代了兩者。

  根據這樣的判準,我們可能會懷疑帕拉塞蘇斯的化合哲學是否是一場科學革命,因為它並不能、也沒有實質地取代亞氏理論。帕式的化合哲學世界觀之所以不能取代亞氏理論是因為它沒有辦法提供一個完整的天體理論,從而被當時的天文學家採納。即使在物質變化的理論方面,兩者也是一直處在競爭狀態,亞氏理論並沒有被取代,直到十七世紀時,亞氏的物質理論和帕氏哲學在化合(學)方面同被波以爾的微粒子哲學、燃素論 (phlogiston theory) 和實驗方法論取代,[52] 繼而燃素化合與元素理論在十八世紀末被拉瓦錫的氧化學和新元素理論取代。[53]

  即使經典形象忽略了「大科學革命」中的一些科學家如布魯諾、第谷、吉伯特、哈維、惠更斯等人的工作,也不代表它錯了。固然那些科學家的研究對於大科學革命有所貢獻,但頂多只能作為科學革命家的補充或輔助,理由就在於他們的工作並沒有産生充分的影響廣度,足以取代老科學,納入他們的角色並不足以改變「大科學革命」中哥白尼、克普勒、伽利略、笛卡兒、波以爾、牛頓等人做為的「革命奠基者」的形象。科學史界之所以會産生第六、七節討論的那些對大科學革命的質疑,是因為科學史家把「大科學革命」和十六、十七兩世紀的「近代科學」劃上等號,而且沒有考慮「科學革命」這個一般概念。根據本文的分析,「近代科學」固然含有一場組合了多個科學革命的「大科學革命」,但是,「近代科學」並不整個都等同於「大科學革命」,同時「大科學革命」也不該被當成一個單一整體來看待。根據本節的判準,「大科學革命」應該被理解成在一段時間內,一系列相關的、具傳承關係、因此構成系譜的許多科學革命,共同構成一場跨越多領域的集體革命。這個「科學革命」的另類觀念,為大科學革命的歷史提供了另一種理解方式。

 

 


[1] 在語言哲學上,它其實是一個「確定描述詞」(definite descriptive),因為它用「革命」這個具特定涵意的詞來描述那一段時期的科學事件和成果。但不管是「專有名稱」或「確定描述詞」都是單稱詞(singular term),指稱單一個特定對象。

[2] 1939年出版的是法文版,本文引證的是 1978年出版的英譯本。

[3] I. B. Cohen則追溯到早於達蘭伯特之前,但他指的是「革命」的涵意(Cohen 1985: 51-90),而不是「革命」一字。Lindberg (1990) 則提供一篇概要介紹,討論從培根(Francis Bacon)到Butterfield的「科學革命」概念。該文甚至回溯到文藝復興時期的義大利人文主義者如佩脫拉克(Petrarch)和薄伽丘(Boccaccio)與中世紀思想決裂的聲調,再討論「科學革命家」有意識地使用「新」(new)這形容詞來標誌自己與中世紀學術的不同,例如培根的 New Atlantis New Organon,克普勒的 New Astronomy 與伽利略的 Two New Sciences等,最後是二十世紀被建構出來的「科學革命」的正統觀(the canonical conception)。

[4] 其中,伯特是美國學者,最早在1924年出版《近代物理科學的形上學基礎》(The Metaphysical Foundations of Modern Physical Science)。Maiser 是德國學者,在 1938年出版一本《世界圖像的機械化》(Die Mechanisierung des Weltbildes)。Dijksterhuis 是荷蘭學者,在1950年出版一本同名著作The Mechanization of World Picture: Pythagoras to Newton,並在1961年被譯成英文,不過 Dijksterhuis 早在1929年即出版一本名為《降落與衝力》(Val en Worp, Fall and Thrust)的著作,分析亞里斯多德到牛頓的固體力學的發展(參看The Mechanization of World Picture英譯本譯者前言,p. viii)。

[5] 幾乎所有的1980年代之前談科學革命的著作,都是以這樣的結構來進行。例如Burtt (1932[1924]); Koyré (1978[1939]); Butterfield (1957[1949]); Dijksterhuis (1986[1950]); A. C. Crombie (1961[1952]), Augustine to Galileo (vol. I, II); A. R. Hall(1954), The Scientific Revolution: 1500-1800; Kuhn (1957), Copernican Revolution。其它一般科學通史的書籍(一定會涉及科學革命)也是如此,例如 Dampier (1966[1929]), A History of Science; Wolf(1999[1935]), A History of Science, Technology, and Philosophy in the 16th and 17th Centuries. Hall and Hall (1988[1964]), A Brief History of Science

[6] 「漫步學派」(Peripatetic school)通常和「亞里斯多德主義」用為同義詞。亞里斯多德和他的學生經常在他所創建的學校──學園(Lyceum)──邊散步邊論學。後來支持和發展亞氏學說的學者(包括中世紀的)有時就被稱作「漫步學派」。有些文獻常譯成「逍遙學派」。

[7] 關於希臘兩球宇宙模型發展,許多天文學史和科學史書都有介紹。其中較簡潔明瞭論述,為 Kuhn 的《哥白尼革命》(The Copernican Revolution)一書第一、二、三章。此外,Lindberg (1992), The Beginning of Western Science (ch. 5) 也很不錯。

[8] Almagest 的拉丁文或阿拉伯文的意思為「最偉大者」(The Greatest)。根據《天文學大全》的說法,用來說明天文學現象如行星逆行的模型得之阿波羅尼烏(Appollonius of Perga, 240-190 BC)和希帕恰斯(Hipparchus of Nicaea 190-120 BC)兩位古代的天文學家。阿波羅尼烏和希帕恰斯的著作並沒有流傳下來,我們知道他們是來自托勒密的記載。阿波羅尼烏可能是「副輪-主輪」(epicycle-deferent 模型的發明人,而希帕恰斯則將之發揚光大並改良。希帕恰斯還提出一個新的星圖、發現春分點的進動現象、發明了新的天文觀察工具,並首度為幾何模型指派數值,引入理論預測和觀察數據間的量上配合的要求,改變了希臘天文學。

[9] 在大科學革命的經典形象中,這五位最具代表性。例如 Wolf(1999[1938]: 25)強調他們五位,Burtt (1932[1924] )也是,雖然他多談了吉伯特和波以爾。夸黑的《從封閉世界到無限宇宙》Koyré 1957)強調科學革命與哲學革命的結合,故談了不少教會哲學家,但是上述五人仍然是他的科學史專著如《伽利略研究》和《牛頓研究》(Newtonian Studies, 1965)的核心。可是,科學革命的經典形象可能遺漏近代科學的許多科學家,造成後來的爭辯、補充與修正,見後文。

[10] 「地球運動」即「地球自轉」,是為了說明我們每日看到太陽從東方昇起、從西方落下的現象。一個自然的說明是太陽由東向西繞著地球轉動,但另一個合理的說明是地球由西向東自轉。亞里斯塔可士即是主張後者,但是一來違反當時希臘思想主流(即使柏拉圖學派也主張地球是宇宙中心),因此一直未受重視;二來公元第二世紀的托勒密使用亞里斯多德的理論論證地球不可能運動,並發展一個完整的天文學理論,給了亞里斯塔可士的地動假設致命一擊。

[11] 在論證的順序上,牛頓是仿效歐幾里得的公理化方法來建立他的理論,他先列出三大運動定律,把它當成已被證明的公理,再建立萬有引力定律,並逐步導出克普勒的行星定律。關於牛頓理論的著作非常多,相關文獻和討論可看陳瑞麟(2004)。

[12] 出自《試金石》(The Assayer, 1632)一書,轉引自 Pitt (1992: 1)

[13] 伯特在建立「世界的數學化」這個特色上著力最深,他的整本著作都是在強調這個特色。他也把這個特色聯結到畢達哥拉斯和柏拉圖主義的復興,顯示不僅克普勒、伽利略、笛卡兒等人的方法,而且連起步的哥白尼也是畢氏主義的復興,甚至哥白尼前後的一些思想家如羅傑培根(Roger Bacon)、庫薩的尼可拉(Nicholas of Cusa)、布魯諾等都受畢氏影響(Burtt 1932[1924]: 52-53)。確實克普勒本人明白說出畢達哥拉斯學派「這學說近來被哥白尼復興」(轉引自Koyré 1957: 59;中譯2005: 64-65;夸黑引自克普勒原著)。

[14] 孔恩(Kuhn 1957)特别著重新柏拉圖主義的太陽崇拜學說對於哥白尼和克普勒的影響,確實很容易在哥白尼和克普勒的著作中找到讚頌太陽的段落,例如哥白尼常被引用的段落是:「除了〔宇宙中心〕的位置外,誰還能把這盞華麗殿堂中的明燈置放到一個更好的位置上,使之能同時照亮一切?事實上,有人把它稱為世界之燈、世界之心、世界之首,都是很適切的。三倍偉大的赫密斯稱它為可見之神;索福克里斯筆下的伊蕾珂卓Sophocles’ Electra稱其為洞悉萬物者。太陽就好像端坐在王位上,統領繞其而運行的行星家族。」(《論天體運行》,第一冊,第十章,英譯本pp. 527-528)克普勒常被引用的段落是:「對宇宙中的所有物體而言,最優秀的是太陽,它的全部本質不是別的,就是那最純粹的光芒。沒有比太陽更偉大的星體,只有它才是萬物生產者、保護者和溫暖者。(…)因此,我們把最高的權利賦予太陽,透過它的高貴與力量,足資承擔這個推動的責任,而且變成第一推動者上帝自己的家。」(轉引並譯自 Burtt 1932[1924]: 59,台灣的相關研究參看戴東源2007)。必須一提的是,新柏拉圖主義是一個哲學學派,不是宗教。所謂的「太陽崇拜」是指新柏拉圖主義把太陽視為萬物(beings)生成(流衍,即向四面八方「輻射」的形象)的根源,就像太陽會發光發亮一般。可是,在基督教信仰下,太陽不能等於上帝,所以克普勒把太陽視為「上帝的家」。

[15] 這個觀點也被其他科學史家繼承,例如 Crombie (1961[1952], Vol. II: 131-226)Butterfield (1957[1949], ch. 5)Hall (1954, ch. 6)

[16] 笛卡兒說:「在機械學中的規則在物理學中也一樣能成立,機器只是自然的一個特例(所以,人為的也是自然的)。因為儘管指示時間的鐘需要一些人造飛輪,但是它和從種子長出並能結成果實的樹一樣地自然。」(轉引自 Shapin,1996: 32)克普勒說:「我在這方面的目標是去顯示世界機器並不像似神靈之物,而是像一個鐘。」波以爾說:「自然世界本身就是一個大鐘。」(轉引自 Shapin, 1996: 33-34)。事實上,這個「大自然似鐘」的比喻還可以回溯到十四世紀的力學家 Oresme ,他說:「這些力量如此地被控制、馴服而且與阻抗和諧以致運動毋需外力就會發生;沒有外力,它完全就像是某人製造了鐘而且讓它自己運動一般。」(Crombie, 1961[1952], vol.II: 89

[17] 十七世紀的微粒子哲學又分成兩派,一派繼承古希臘的原子論(atomic theory),主張有不可再分割的最小物質單位──原子,如伽利略、加森迪(Pierre Gassendi, 1592-1655)、波以爾、牛頓等(不過,伽利略和波以爾雖然傾向原子論,但並沒有明白主張此論,因為他們認為這已進入無法實驗的範圍,見 Dijksterhuis,1986[1950]: 418-444, esp. (F). corpuscular theory)。另一派則主張微粒子可以無限分割,如笛卡兒、笛卡兒派和霍布斯。原子論一派勢必同時主張沒有任何物體的「真空」(void)的存在,但是笛卡兒派堅持不存在什麼都沒有的虛空,因為那等於「虛無」(nothing),這就引發十七世紀關於空間的「密實論」(plenism)和真空論的爭議。關於微粒子哲學的相關文獻也看 Alexander (1985), Clericuzio (2000)。關於探討真空是否存在的爭論之科學史名著有 Shapin and Schaffer (1985),討論波以爾的真空實驗和霍布斯的反對,但本書這也引起很大的爭議,看 Hunter (1994), Wojcik (1997)。下文會討論。

[18] 使用搜尋引擎 Google 鍵入「牛頓的機械世界觀」和「牛頓力學的世界觀」都會得到許多結果,晚近的文獻已經慢慢變更成「牛頓力學的世界觀」(如2015年譯出的《世界觀》一書),但是仍有把牛頓的世界觀視為「機械世界觀」的條目。當然,從字源來說,「力學」和「機械的」共享相同的字根,而且十七世紀科學家確實共享「自然是一部大機器」的比喻。但是把力學和機械劃等號仍然忽略了牛頓力學的「力」和「萬有引力」的概念與當時以笛卡兒主導的機械世界觀有衝突。有些科學史家十分相信牛頓的「萬有引力」觀念與煉金術和神學有關,如 Dobbs (1975),中文簡介看費雪(2001)一書第十章。

[19] 孔恩的典範和科學革命論在台灣學術界已經耳熟能詳,除了《科學革命的結構》中譯本之外,中文較詳細的闡述,可以看林正弘(2000[1991])和陳瑞麟(2010)。

[20] 面對科學理論和假設的結論、說明和預測不相容的情況,邏輯經驗論設計一套「理論」和「觀察」的二分法,主張我們可以透過「對應規則」(correspondence rules)或稱橋律(bridge laws)來把「理論語言」翻譯成共同的「觀察語言」(observational language),如此就有相同的證據標準來仲裁假說的真假。中文詳細討論參看陳瑞麟(2010: 57-66)。

[21] 「觀察背負理論學說」的詳細討論,也參看陳瑞麟(2010: 149-153)。它後來引起科哲的很多討論,各科哲教科書都必定討論它。也是一些論文讀本的主題之一,如 Klemke, Hollinger, and Kline (1988) 編輯的科哲論文集 III. Theory and Observation。國內的學術討論看陳瑞麟(2012)第二章。

[22] 牛頓的萬有引力觀與笛卡兒機械觀衝突的第一手詳細研究,看 Koyré(1965) 《牛頓研究》中“Newton and Descartes” 一文。笛卡兒的渦漩理論發展的歷史研究,看 Aiton (1972),牛頓與笛卡兒的理論架構之比較,參看陳瑞麟(2004),牛頓學派與笛卡兒學派的競爭,看 Aiton (1972)Shea (1988)、和陳瑞麟(2004)。牛頓與笛卡兒和萊布尼茲對於時間和空間觀的差異與衝突,看夸黑(2005)。

[23] 笛卡兒與笛卡兒學派的科學家如Jacques RohaultPierre S. Régis、惠更斯(Christian Huygens)、萊布尼茲(Gottfried W. Leibniz)和牛頓與牛頓學派的 Roger CotesSamuel Clarke 有長期的爭論,惠更斯質疑「萬有引力」的觀念,而萊布尼茲與牛頓學派論戰,參看夸黑(2005)和陳瑞麟(2004)第八章。其中,萊布尼茲算不算「笛卡兒派」會有爭議,因為萊布尼茲是哲學史上的大哲學家。有些哲學研究者會主張有「萊布尼茲主義者」(Leibnizian),也看陳瑞麟(Chen 2018)的討論。

[24] 克普勒與伽利略的關係,看戴東源(2012a, 2012b)兩文,兩者從「原因」和「本質」兩個觀念來分析克普勒與伽利略的思想差異,並討論之前研究者的觀點。

[25] I. B. Cohen (1980). The Newtonian Revolution 以「牛頓革命」為書名。

[26] 此文收於Gary Gutting (1980)一書中,該書其中有三篇使用歷史案例來檢討孔恩理論的論文,除了哥白尼外,還有以二十世紀地質學革命和十九世紀的達爾文革命為案例。本文只討論大科學革命的理論。

[27] 作者是根據孔恩「典範的構成要素」的主張,論證「哥白尼理論的出現,沒有發生典範轉換,而是兩個傳統典範(即托勒密的數學天文學典範和亞里斯多德的物理天文學)的融併」(pp. 277-279),但這個命題的內涵就是哥白尼其實是這兩個典範的追隨著。

[28] 林正弘這個論證回響著科學哲學家Larry Laudan 1984年較形式化的論證。Laudan Science and Values 這本著作中把他所提出的「研究傳統」(research tradition)分成「目標與理論、方法論和存有論」三部分,並提出一個逐步改變的模式。不過 Laudan 在本書中並未討論具體的歷史案例。

[29]其間重要著作如 A. R. Hall (1963), From Galileo to Newton 是一本討論伽利略到牛頓的力學發展的專著;Koyré (1965), Newtonian Studies 討論牛頓和笛卡兒的關係,還有他同時代的許多科學家的關係;Westfall (1971a), The Construction of Modern Science 是討論十七世紀的現代科學如何被建立起來。John Herivel (1965), The Background to Newton’s Principia; Westfall (1971b), Force in Newton’s Physics; I. Bernard Cohen (1971), Introduction to Newton’s ‘Principia’ 這三本都是針對牛頓的經典著作 Principia 的物理涵意之討論。Westfall (1980), Never at Rest是一本達九百頁的詳實牛頓傳記;I. B. Cohen (1980), Newtonian Revolution是針對牛頓如何建構他的理論之詳細研究。從這幾本著作可以看到這些參與大科學革命經典形象建構的科學史家,如何從哥白尼的研究一路發展到牛頓的研究。

[30] 特别是 Betty J. T. Dobbs。她出了兩本研究牛頓煉金術的著作,《牛頓煉金術的基礎》(The Foundations of Newton’s Alchemy, 1975)和《天才的兩個面貌:煉金術在牛頓思想中的角色》(The Janus Faces of Genius: The Role of Alchemy in Newton’s Thought),變得十分懷疑經典形象賦予牛頓的理性地位,她在〈牛頓做為目的因與第一動者〉(Newton as Final Cause and First Mover)質疑「大科學革命」並不具有「革命」的特色。她直白地說:「如果一個革命是倏忽、徹底而完全的改變,那麼單單就沒有哥白尼革命。」(Dobbs 2000: 30)她認為「革命」的隱喻已經失去它的效用了,而且產生一個缺點,「我們仍然被阻塞在革命隱喻的包袱內,其隱蔽了變遷中的連續性,以及產生對歷史行動者的不當解釋。」(Dobbs 2000: 33)。作為經典形象支持者之一的 Westfall (2000) 則回應一篇雄辯滔滔的論文,為「科學革命」做為一個仍然有效的隱喻辯護,他爭論「科學革命」中最重要的特色是「透徹的改變」,而大科學革命確實有這個特色,時間的長短並不是重點,而且就一百五十年的時間幅度而言,說大科學革命是倏忽發生並沒有什麼不當,他也為大科學革命確實導致科學研究在方向和內容上的不連續性。對兩方的評議文字看 Osler (2000)

[31] 布魯諾說:「讚美上帝的卓越,顯明祂偉大的國度;祂被頌讚,並非在一個、而是在數不盡的太陽中,並非在單一個、而是在成千個地球中,唉呀,是在無數個世界中。」(轉引自Koyré, 1957: 42;中譯2005: 45)關於布魯諾的深入研究,看 Francis Yates (1991[1964]) 的經典之作。

[32] 雖然吉伯特、波以爾、哈維等科學家被很多經典形象的創建者討論到(如 Burtt, Hall等人),但是他們的工作似乎以實驗為主,沒有特别「數學化」和「機械化」,也沒有一個明白的無限宇宙觀,所以在經典形象中,他們的地位和角色並不明顯,他們的工作對於大科學革命貢獻了什麼也不清楚。當然,在八十年代的科學實驗轉向中,這些科學家──特别是波以爾──的工作得到了大量的注目。

[33] Allen G. Debus的工作,如 Debus (1977, 1978, 1988),其他人如 David Knight (1988)P. M. Rattasi (1988)等人著重在化學哲學。另外,強調赫密斯主義在科學革命中占據重要地位的科學史家如 Yates (1991[1964]) 研究布魯諾的著作和 Brian Vikers (1984) 編輯的論文集,科學史家一方面挖掘一些鮮為人知的赫密斯主義「科學家」,另方面也挖掘這套思想對於那些科學革命家如克普勒、牛頓等人的影響。

[34] 不過,我們要特別強調煉金術的「實驗」並不是後來培根式的控制式實驗,而是觀察事物的混合和變化,尋求其中顯現的徵象(symbols)。帕氏學派的自然哲學可以說是宗教(聖經符號)與煉金術(包含赫密斯主義在內)的混血兒。

[35] 這一點似乎和上文有所重疊,不過重點是,為了補償這個缺漏,很多新世代的科學史家確實把大量精力投入近代科學的實驗工作之研究,見 Hackman (1989)Schaffer (1989)Naylor (1989) 等文。

[36] 這個觀點起於1970年代英國愛丁堡大學的社會學家巴恩斯(Barry Barnes)和布洛爾(David Bloor)兩人。他們受到孔恩和其他學者的影響,主張應該全面使用社會學來說明科學知識的產生、發展與演變。他們也有意識地培養科學史研究學者,因此生產了很多各種主題的科學史研究。這個觀點或理論的內容與細節,參看陳瑞麟(2010第八章「社會中的科學」的介紹。陳瑞麟2012)第五章則有一個批判性較強的論述,傅大為(2013)則有比較辯護性的論述。

[37] 批評不只是來自科學哲學家(如 Laudan[1981], Bunge[1996]),還有科學史家(如Jacob[1998]Nanda[1998])、科學社會學家(如 Cole[1996])和科學家。科學哲學家和科學家有時會被描述成「敵視」SSK,但其實科學哲學家的立場其實十分多元,而且通常重視說理和分析,也會考慮不同觀點和詮譯(看 Brown [1984], Nola [1988])。

[38] 陳瑞麟(2005)有一個較完整的討論,大量相關文獻都可以在該文的「參考文獻」中找到。

[39] 此書在2006年被譯成中文,並有一篇導讀,見王文基(2006)。

[40] 孔恩式的科學史究竟是內在史或外在史,也曾引發一些爭論,牽連到科學史界中內在史與外在史的辯論,可以寫成一篇專論,但本文當然無法深入,國內涉及此議題的論文可參看戴東源(2014)。

[41] 筆者個人認為 SSK 的科學史仍然屬於一種「外部史」,這種外部史和1950年代的標準外部史差異並不大,例如伯納(J. D. Bernal)在1954年初版的《歷史上的科學》(Science in History,共四冊)被視為「外部史」典範。這本書是一本西方科學通史,使用馬克思主義的理論架構來書寫。其中第二冊第七章處理「大科學革命」,伯納把它分成三個階段,第一階段是「文藝復興」,討論技藝和醫療對「自然」概念的影響,航海技術對天文學發展的貢獻;第二階段討論「第一次布爾喬亞革命中科學」(science during the first bourgeois revolutions),第三階段則是「科學時代的來臨」,最後反省「資本主義與現代科學的誕生」。伯納也討論了哥白尼的天文學理論、伽利略、克普勒、笛卡兒等人的思想觀念、牛頓綜合等等科學知識內容,雖然沒有很深入細節。伯納的論證是先討論當時技術、社會的進展,産生社會需求導致針對自然的科學研究,例如天文學是為了航海的需求。

[42] 不管是國內或國外都有不少科學史家和科學哲學家關心孔恩與SSK的關係,但見解不同。傅大為(2014)雖然主張孔恩與SSK有競爭關係,但兩者差距實在不大(近親);戴東源(2014)和陳瑞麟(2014)較偏向孔恩與SSK有相當的差距(筆者在此提出更多論述)。他們的討論也都涉及國外的相關文獻,在此不重複舉出。

[43] 這本書也有中譯本,而且已經再版。中譯本初版根據那句驚人之言,設立了一個自我牴觸的副標題:「一段不存在的歷史」。如果「歷史」一詞是指真實發生的經歷,那麼說它「不存在」顯然自相矛盾;如果「歷史」一詞是指被寫下的「歷史著作」,在已經有那麼多的「大科學革命」的歷史著作之下,說它們不存在明顯違反事實。

[44] 本書的參考文獻就有68頁厚,約13001800筆文獻之間,涵蓋英文、拉丁文、法文、義大利文各種歐洲語言的文獻。

[45] 例如從十五世紀末開始,到十七世紀中,有許多標題有「新」字的著作被出版,Wootton 舉出十本。Wootton 指出那時許多思想家紛紛以樂觀語調表達「進步」的遠景,並相信他們的思想和亞氏的古代思想形成一個尖銳的對比,Wootton引出 Glanvill, Boyle, Hobbes, Powers, Wallis, Parker 等人,又如第谷宣稱他發明地日雙心系統、伽利略「發現」木星衛星,使得做出大發明和大發現成為十七世紀科學家的夢想。

[46] 在全書之後,Wootton 又二十頁的篇幅提供「較長的註解」(Some longer notes)討論維根斯坦哲學和相對主義科學史的關係,他論證維根斯坦本人不是相對主義者,也用一個長註解評論大量 SSK的科學史著作(2015: 580-592)。

[47] 例如 Peter Dear (2001), Revolutionizing the Sciences: European Knowledge and Its Ambitions, 1500-1700. 是一本不錯的「大科學革命」,充分表達知識的面向;Lawrence Principle (2011), The Scientific Revolution: A Very Short Introduction 是一本非常短的小書,大約只是一篇論文的份量,讀者大概只能得到一個非常粗略的「知識變動」的形象。Margaret Jacob (2010), The Scientific Revolution: A Brief History with Documents. 節錄科學革命家哥白尼、培根、伽利略、哈維、笛卡兒、波以爾、列文虎克、牛頓、惠更斯等的重要文獻,數頁不等編輯成冊,並附加一篇40頁的介紹文。

[48] Toby Huff (2011), Intellectual Curiosity and the Scientific Revolution: A Global Perspective. 是一本相當有份量的著作,作者精通伊斯蘭科學史與中國科學史,以「望遠鏡」的傳佈來討論當年大科學革命時期西方的科學知識如何與伊斯蘭和中國的文化互動。不過,如標題所示,作者把主題放在「知性的好奇心」之上。William Burn (2016), The Scientific Revolution in Global Perspective. 一書屬於介紹性的著作,主要談大科學革命的觀點如何傳佈到世界各地,內容簡略。

[49] 最常見的當然是「哥白尼革命」(the Copernican Revolution)這個名稱,早在1935 Wolf 的科學史著作中已出現,而後有孔恩的專著;其它有「伽利略革命」(the Galilean Revolution)出於 Hall (1963: ch. 2);「笛卡兒革命」(the Cartesian Revolution)出於 Meyer (1952: Part A. III);「牛頓革命」(the Newtonian Revolution)出於 I. B. Cohen (1980),大多數科學史家都同意牛頓是「集大成者」,早期夸黑的用詞是「牛頓綜合」(the Newtonian Synthesis)。

[50] 科學史家 Gabbey 問類似的問題,看他的 Gabbey (1990), “The case of mechanics: One revolution or many?”

[51] Dear 在他的《把科學革命化》Revolutionizing the Sciences)一書中,也強調「革命」的「取代」意涵:「所有革命都是反對某物的革命。一個做事的方式被傾覆了、被另一個不同的方式取代了。」(Dear 2001: 3)

[52] 波以爾與煉金術的關係十分複雜,有一些爭議,參看相關的波以爾研究如 Hunter (1994) Clericuzio(2000)。波以爾所倡議的實驗哲學是追隨培根的觀念,強調操控被實驗的對象與它們的物質性,實驗過程的公開與見證等,這個方法與具神秘色彩帕拉塞蘇斯式的煉金術實驗有很大的不同,煉金術式的實驗模式見前註。

[53] 當然,一個更嚴謹的分析要深入歷史的細節,本文僅直接作出結論,但無法提供這樣的細節分析。

 

 

作者資訊

陳瑞麟
國立中正大學哲學系
pyrlc@ccu.edu.tw

 

上線日期:2018 年 10 月 14 日

引用資訊:陳瑞麟 (2018)。〈科學革命與典範轉移〉,《華文哲學百科》(2018 版本),王一奇(編)。URL=http://mephilosophy.ccu.edu.tw/entry.php?entry_name=科學革命與典範轉移。

 

 

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