|
3
科学研究纲领方法论
我已讨论了在一系列科学理论中按进步的和退化的问题转换来客观地评价科学增长的问题。科学增长中最重要的这类系列以某种联接它们的成员的连续性为特点。这一连续性从一个真正的研究纲领刚被提出时就开始发展。纲领由一些方法论规则构成：一些规则告诉我们要避免哪些研究道路（反面启发法），另一些告诉我们要寻求哪些道路（正面启发法）。
按照波普尔的最高启发规则：“作出比以前有更多经验内容的猜测，”甚至科学作为一个整体也可被看成是一个巨大的研究纲领。正如波普尔所指出的，这类方法论规则可被阐述为形而上学原则。例如，不同意排除例外的普遍反约定论规则可以被表述为这样一个形而上学原则：“大自然不允许有例外”。沃特金斯之所以称这类规则为“有影响的形而上学”，就是这个原因。
但我所考虑的主要不是作为—个整体的科学，而是特殊的研究纲领，如人们所知的“笛卡儿形而上学”。笛卡儿形而上学，即机械的宇宙论——根据这一理论，宇宙是一个巨大的钟表机构（和旋涡体系），推动是运动的唯一原因——起了有力的启发原则的作用。它阻止研究同它相矛盾的科学理论（反面启发法），如牛顿的超距作用说（的“本质主义的”变体）。另一方面，它鼓励研究那些有可能将其从明显的反证据如开普勒的椭圆中挽救出来的辅助假说（正面启发法）。
（a）反面启发法：纲领的“硬核”
一切科学研究纲领都在其“硬核”上有明显区别。纲领的反面启发法禁止我们将否定后件式对准这一“硬核”，相反，我们必须运用我们的独创性来阐明、甚至发明“辅助假说”，这些辅助假说围绕该核形成了一个保护带，而我们必须把否定后件式转向这些辅助假说。正是这一辅助假说保护带，必须在检验中首当其冲，调整、再调整、甚至全部被替换，以保卫因而硬化了的内核。这一切如果导致了进步的问题转换，那么一个研究纲领就是成功的；如果导致了退化的问题转换，它就是失败的。
牛顿的万有引力理论是成功的研究纲领的一个经典例子：可能是最成功的一个研究纲领。当这一理论最初产生时，它被淹没在无数的“反常”（说是“反例”也行）之中，并受到支持这些反常的观察理论的反对。但是牛顿论者主要通过推翻据以确立“反证据”的那些原先的观察理论，十分顽强而巧妙地将一个又一个的反证据变成了证认的证据。在这一过程中，他们自己造成了新的反例，但他们随后又解决了。他们“把每一个新的困难都变成了他们纲领的新胜利。”
在牛顿纲领中，反面启发法禁止我们把否定后件式指向牛顿动力学的三定律和万有引力定律。根据其支持者的方法论决定，这一“内核”是“不可反驳的”：反常必须只在辅助、“观察”假说和初始条件构成的“保护”带中引起变化。
我已举了一个设想出来的关于牛顿的进步问题转换的小例子。如果我们分析一下这个例子，就会看到在这一演习中，每一个相继的环节都预测了某个新事实，每一步骤都体现了经验内容的增加：这个例子构成了一个一贯进步的理论转换。还有，每一个预测最后都被证实了，尽管后来有三次它们似乎被暂时地“反驳”了。尽管（在这里所描述的意义上）“理论进步”可能立即得以证实，“经验进步”则不行。在一个研究纲领中，我们可能被一长串“反驳”弄得灰心丧气；其后，通过修正某些错误的“事实”，或通过增加新颖的辅助假说，巧妙的、幸运的、增加内容的辅助假说才能把一连串的失败以事后之明鉴变为一个大获全胜的故事。边样，我们可以说，我们必须要求研究纲领的每个步骤是一贯地增加内容的：即每一步骤都构成一个一贯进步的理论问题转换。除此之外，我们所需要的一切只是，回顾起来，至少可以经常看到内容的增加得到了证认：研究纲领作为一个整体，还应当显示出断续的进步经验转换。我们并不要求每一步骤立即产生一个被观察到的新事实。我们的“断续的”这一术语，留有充分合理的余地，以便在明显的“反驳”面前，独断地坚持一个纲领。
关于科学研究纲领的“反面启发法”的观点，在相当大的程度上使古典约定主义合理化了。我们可以合理地决定，只要辅助假说保护带的业经证认的经验内容在增加，就不许“反驳”将谬误传导到硬核。但是，在下述意义上，我们的态度与彭加勒的辩护主义的约定主义不同。和彭加勒不一样，我们坚持，如果纲领不再能预见新颖的事实，可能就必须放弃其硬核；也就是说，我们的硬核不同于彭加勒的硬核，在某种条件下，它是可以崩溃的。在这一意义上，我们同迪昂是一致的，他认为必须允许硬核有崩溃的可能。但是他认为崩溃的原因纯粹是美学上的原因，而我们认为主要是逻辑的和经验的原因。
（b）正面启发法：“保护带”的建立和理论科学的相对自主
除了反面启发法之外，正面启发法也是科学研究纲领的特征。
即使进步最快的、最一贯的研究纲领，也只能慢慢地消化它们的“反证据”：反常是永远不会完全消除的。但不应该认为尚未得到说明的反常（库恩可能称它们为“难题”）是按偶然的顺序解决的，保护带是以折衷的方式建立起来的，没有任何预想的顺序。顺序通常是在理论家的房子里决定的，而与那些已知的反常没有关系。从事于研究纲领的理论科学家很少有人对“反驳”给以过多的注意。他们有一个能够预见这些反驳的长期研究方针，这一研究方针，或研究顺序，或详或简地设置在研究纲领的正面启发中。反面启发法规定纲领的“硬核”，根据纲领的支持者的方法论决定，这一硬核是不可反驳的；正面启发法包括一组部分明确表达出来的建议或暗示，以说明如何改变、发展研究纲领的“可反驳的变体”，如何更改、完善“可反驳的”保护带。
纲领的正面启发法使科学家不被大量的反常所迷惑。正面启发法规划出一个纲领，这一纲领开列出一连串越来越复杂的模拟实在的模型：科学家的注意力专注于按其纲领正面部分规定的指示来建立他的模型。他不管实际的反例，即可资利用的“材料”。牛顿最初制定了由一个固定的点状太阳和一个点状的行星构成的行星系的纲领。正是在这一模型中，他为开普勒的椭圆导出了反平方定律。但牛顿自己的动力学第三定律是禁止这一模型的，因此，必须用太阳和行星都围绕它们共同的引力中心旋转的模型来取代这一模型。作出这一改变的原因不是任何观察（材料不会使人想到这里有“反常”），而是在发展这一纲领中出现的理论困难。然后他制定出了多行星的纲领，似乎只存在着日心力，而没有行星间的力。然后他提出了太阳和行星不是质点，而是质球的实际情况。对于这一改变，他也不需要对反常进行观察，一个（未明确表达出来的）试金石理论规定密度不能无限大，因此，必须扩大行星的体积。这一改变带来了相当大的数学困难，阻碍了牛顿的研究，而且把《原理》一书的发表耽搁了十几年。解决了这个“难题”后，他开始研究自旋球体及其摆动。然后，他承认行星间存在着力，并开始研究摄动。这时他才开始关注事实。这一模型出色地（定性地）说明了许多事实，但也有许多事实没能说明。这时他开始研究凸行星，而不是圆行星，等等。
牛顿瞧不起胡克那种人，他们偶然发现了一个朴素的模型，但没有毅力和能力将其发展为一个研究纲领，事情刚刚开始，还未涉及要害，他们就把它当成一个“发现”。而牛顿直到他的纲领完成了一个显著的进步转换，才予以发表。
牛顿的“难题”导致了一系列相互取代的新变体。在牛顿提出第一个朴素模型的时候，这些难题，即使不是全部，也是大部分可以预见的，而且毫无疑问，牛顿和他的同事们的确预见到了：牛顿肯定完全意识到了他的最初变体的明显谬误。这一事实最明显不过地表明了存在着研究纲领的正面启发法：这就是人们谈论研究纲领中的“模型”的原因。一个“模型”是一组初始条件（可能还有一些观察理论），人们知道在纲领进一步发展的过程中，这一组初始条件必定要被取代，甚至或多或少地知道怎样被取代。这再一次表明在研究纲领中对任一特定的变体进行“反驳”是多么地不相关：反驳的存在完全是意料之中的，正面启发法就是预见（产生）及消化反驳的策略。事实上，假如明确地阐述出正面启发法，纲领的困难便是数学上的困难，而不是经验上的困难。
可以把研究纲领的“正面启发法”表述成一个“形而上学”原则。例如，可以这样表述牛顿的纲领：“行星本质上是大致球状的具有引力的旋转陀螺。”这一观点从未得到严格的坚持：行星不仅有引力，例如，它们还具有可能影响它们运动的电磁特性。因而，一般来说，正面启发法比反面启发法要灵活。此外，偶尔会发生这样的情况，当一个研究纲领进入退化阶段时，正面启发法中一个小小的革命或创造性的转换会再次推动纲领前进。因此，最好将“硬核”同表达正面启发法的较为灵活的形而上学原则区分开。
我们的考虑表明，正面启发法的前进是几乎完全不顾及“反驳”的。看来提供与实在的接触点的是“证实”，而不是反驳。尽管必须指出，对纲领第（n+1）个变体的任何“证实”都是对第n个变体的反驳。但我们不能否认某些后来的变体的失败总是可以预见的：尽管有顽抗的例证，但使纲领保持前进的是“证实”。
甚至在纲领被淘汰之后，我们也可以就它们的启发力来评价研究纲领：它们产生了多少新事实？“在它们成长的过程中，它们说明反驳的能力”如何？
（我们还可以就它们给予数学的刺激来评价它们。对理论科学家来说，真正的困难来自纲领的数学困难，而不是来自反常。牛顿纲领的伟大部分地是由于牛顿论者们发展了古典微积分，这是牛顿纲领获得成功的重要前提。）
这样，科学研究纲领方法论就解释了理论科学的相对自主：理论科学相对自主这一历史事实的合理性是先前的证伪主义者们无法说明的。在有力的研究纲领内进行研究的科学家合理地选择哪些问题，是由纲领的正面启发法决定的，而不是由心理上使人发愁（或技术上急迫）的反常决定的。把反常现象列举出来，但放置一边而不管它们，希望到了一定的时候，它们会变成对纲领的证认。只有那些从事于试错法练习的科学家，或从事于其正面启发法停滞下来进入退化阶段的研究纲领的科学家，才全神贯注于反常。（当然，这一切在朴素证伪主义者听来是极为反感的，他们坚持，一个理论一经被实验“反驳”（根据他们的规则簿），那么再继续发展它便是非理性的（和不诚实的）、必须用新的、未被反驳的理论来取代旧的、“已被反驳的”理论。
（C）两个例子：普劳特和玻尔
研究纲领中正面启发法和反面启发法的辩证法可由例子得到最好的说明。因此，现在我想概述两个特别成功的研究纲领：以所有原子都是氢原子复合物的观点为基础的普劳特纲领，和以光线发射是由于原子中电子从一个轨道跃迁到另一个轨道的观点为基础的玻尔纲领。
（我认为，在撰写一个历史上的案例研究时，应采取下述步骤：（1）作出合理重建；（2）尝试将合理重建同实际历史进行比较，并对合理重建的缺乏历史真实性和实际历史的缺乏合理性作出批评。因此，在任何历史研究之前，必须先研究启发法：没有科学哲学的科学史是盲目的。在本文中我不想仔细地讨论第二个步骤。）
（C1）普劳特：一个在无数反常中进步的研究纲领
普劳特在1815年的一篇匿名论文中断定，所有纯化学元素的原子量都是整数。他清楚地知道反常现象比比皆是，但他说，出现这些反常是因为在通常情况下存在的化学物质是不纯的：也就是说，当时有关的“实验技术”是靠不住的，或用我们的话来说，当时的“观察”理论是错误的，这些观察理论确立了他的理论的基本陈述的真值。因此，拥护普劳特理论的人开始了一场重大的冒险：推翻那些对他们的论点提出反证据的理论。为此，他们必须根本改革当时业已确立的分析化学；与此相应，他们必须修正实验技术以分离出纯元素。事实上，普劳特的理论一个又一个地击败了先前用于净化化学物质的理论。即使这样，一些化学家还是厌烦并放弃了这一研究纲领，因为这些成功仍然远远算不上是最后的胜利。例如，斯塔思由于一些难对付的顽抗例证而受到挫折，于1860年断定，普劳特的理论是“没有根据的”。但另外一些人却受到了进步的鼓舞，没有因未获全胜而沮丧。例如，马里内克立即反驳说：“尽管［他满意地看到］斯塔思先生的实验十分精确，但［这并不能证明］在他的实验结果同普劳特定律所要求的结果之间所观察到的那些差异不能用实验方法的不完善性来说明。”正如克鲁克斯在1886年所说：“不少公认的著名化学家认为，我们在这里［即在普劳特的理论中］看出了真理，这一真理为一些我们尚未能成功地予以排除的残存的或附属的现象掩盖着。”也就是说，在“观察”理论中一定还隐藏着某种进一步的错误假设，这种假设是化学净化“实验技术”的基础，原子量也是借助于这一假设计算出来的：克鲁克斯认为，甚至在1886年，“某些现有的原子量不过表现了一个平均值”。实际上，克鲁克斯继续以科学的（增加内容的）形式表达了这一观点：他提出了具体的新“分馏”理论，一个新的“精选妖”
［sorting Demon］。但可惜的是，他的新观察理论虽然大胆，但同时又是错误的，并且由于不能预见任何新事实，被从（经合理重建的）科学史中淘汰掉了。一代人以后，证明的确隐藏着一个使研究者失败的基本假设：即两种纯元素一定可用化学方法分离的假设。关于两种不同的纯元素可能在一切化学反应中有相同的反应，但用物理方法可予以区分的观点，要求对“纯元素”的概念有所改变、有所延伸，这就构成了研究纲领本身的改变——即概念延伸扩张。只有卢瑟福学派采纳了这个革命的高度创造性的转换，然后，“经过许多次盛衰和最令人信服的明显反证之后，普劳特这位爱丁堡物理学家在1815年轻易地提出的这一假说，在一个世纪之后变成了近代原子结构理论的基石。”然而，这个创造性的一步实际上只是一个不同的、甚至是遥远的研究纲领进步的副产品。普劳特论者由于缺少这种外部刺激，从未想到，比方说，去尝试建造强大的离心器来分离元素。
（当一个“观察”理论或“解释性”理论最终被淘汰的时候，在这个被抛弃的框架内所进行的“精确”测量，以事后之明鉴来看会显得很蠢。蒙迪取笑一意追求“实验精确性”的人们说：“这群杰出的十九世纪化学家们理应受到他们同时代人的敬重，把他们看成是最高、最完美的精确科学测量的代表．然而，命运击败了他们毕生的工作，这即使不超过悲剧，也与悲剧相差无几。他们得之不易的成果，至少在目前看来，就象是确定一堆或满或空的瓶子的平均重量一样，显得毫无意思、毫无意义。”）
让我们强调指出，根据这里所提出的研究纲领方法论，绝没有任何合理的理由来淘汰普劳特的纲领。实际上，即使在纲领发展期间有相当大的困难，这个纲领还是产生了出色的进步转换。我们的概述表明研究纲领如何能够向相当大一部分业经接受的科学知识挑战：可以说研究纲领生在不利的环境中，但它可以一步一步地克服并改造环境。
同时，普劳特纲领的实际历史最清楚不过地表明，辩护主义和朴素证伪主义如何阻碍和减缓了科学的进步。（二者都哺育了十九世纪中原子论的反对观点。）对科学史家来说，仔细地研究一下坏方法论对科学的这种特殊影响，可能是一个有益的研究纲领。
（C2）玻尔：一个在矛盾基础上进步的研究纲领
简要地概述玻尔（早期量子物理学中的）光线发射的研究纲领，将会进一步说明甚至扩展我们的论点。
玻尔研究纲领的特点是：（1）它的初始问题；（2）它的反面启发法和正面启发法；（3）在它的发展过程中所要解决的种种问题；（4）它的退化点（说是“饱和点”也行）；最后（5）取代它的纲领。
背景问题是卢瑟福原子（即电子围绕一个正原子核旋转而构成的微观行星系）如何能保持稳定这个谜，因为根据业经充分证认的麦克斯韦－洛伦兹电磁理论，卢瑟福原子是要崩溃的。但是卢瑟福的理论也是经过充分证认的。玻尔建议暂时不管这一矛盾，并有意识地发展了一个研究纲领，其“可反驳的”变体同麦克斯韦－洛伦兹理论相矛盾。他提出五个假设作为他的纲领的硬核：“（1）［原子内的］能量辐射并不象通常电动力学所假定的那样以连续的方式放射（或吸收），而只是在不同的‘稳定’状态之间的体系转化过程中放射（或吸收）的。（2）处于稳定状态的体系的动态平衡服从一般力学定律，但这些定律不适用于不同状态之间的体系转化。（3）两个稳定状态之间的体系过渡期间发出的辐射是均匀的，频率V和发射的总能量E的关系是E－hv，其中h为普朗克常数。（4）确定由一个围绕正原子核旋转的电子所构成的简单体系的不同稳定状态的条件是，在位形形成过程中发出的总能量与电子旋转频率之间的比率为1／2h的整倍数。假设电子的轨道是圆的，那么，这一假设同围绕核电子的角动量等于
h／2的整倍数这一假设是等效的。（5）确定任何原子体系的‘恒定’状态，即发射能量为最大的状态的条件是，围绕其轨道中心的每一电子的角动量等于h／2。”
我们必须看到普劳特纲领带来的矛盾与玻尔纲领带来的矛盾之间的重要的方法论区别。普劳特的研究纲领向当时的分析化学宣战，其正面启发法的意图是要推翻并取代当时的分析化学。但玻尔的研究纲领没有类似的意图，其正面启发法印使完全成功，也不会解决同麦克斯韦－洛伦兹理论的矛盾。提出这样一种观点需要比普劳特更大的勇气；爱因斯坦想到过这种观点，但他发现它是不可接受的，因而又放弃了。实际上，科学史上有一些最重要的研究纲领是嫁接到与它们显然相矛盾的旧纲领上的。例如，哥白尼天文学是“嫁接”在亚里士多德物理学上的，玻尔的纲领是“嫁接”在麦克斯韦的纲领上的。辩护主义者和朴素证伪主义者认为这种“嫁接”是非理性的，他们都不赞同矛盾基础上的成长。因此，这类嫁接通常被特设的策略如伽利略的圆周惯性理论或玻尔的对应原理以及后来的互补原理掩盖着，这样做的唯一目的是掩盖“不足”。随着年轻的嫁接纲领的力量加强，和平共处便停止了，共生变成了竞争性的共存，而新纲领的拥护者便要尝试完全取代旧纲领。
很可能正是玻尔的“嫁接纲领”的成功后来使玻尔错误地相信研究纲领中的这种基本矛盾原则上是可以而且也应该容忍的，它们并不带来任何严重的问题，只要对它们习惯了就行了。玻尔在1922年试图降低科学批评的标准，他争辩说：“对一个理论［即纲领］至多只能这样要求，即［它所确立的］分类能被扩展到可通过预测新现象对观察领域的发展作出贡献就行了。”
（玻尔这话同达兰贝尔在碰到无穷小理论基础中的矛盾时所说的话是一样的：“往前走，就会得到信心。”马杰诺认为：“由于这个理论的成功引起的兴奋，使人们忽视了这个理论结构中的一个毛病，这是可以理解的；玻尔的原子建立在古典电动力学基础上，就象巴罗克塔建立在哥特式基础上一样。”但事实上这一“毛病”并未被“忽视”：人人都意识到了这个毛病，只是在纲领的进步阶段，人们程度不同地不想过问它罢了。我们的研究纲领方法论表明这种态度是合理的，但它也表明，一旦进步阶段结束了，还为这类“毛病”辩护，就是非理性的。
这里应该说明，在三十年代和四十年代中，玻尔放弃了对“新现象”的要求，并准备“继续协调有关原子现象的各种证据这一直接工作，这类证据随着对这一新知识领域的开拓而日积月累”。这表明，玻尔这时已倒退到了“保全现象”的地步，而爱因斯坦则嘲讽地坚持：“任何理论，只要人们能将它的符号同他所观察到的量恰当地联系起来，便是正确的。”）
但是，一致（在这一术语的强意义上）必须仍然是一个重要的（高于进步的问题转换这一要求的）调节原则；而矛盾（包括反常）必须被看成是问题。理由很简单，如果科学的目的是真理，它就必须追求一致；如果放弃了一致，也就放弃了真理。声称“我们的要求必须适当，”我们必须屈从于或轻或重的矛盾，这种声称仍然是方法论的堕落。另一方面，这并不意味着发现一个矛盾或反常就必须立即停止发展一个纲领：对矛盾实行某种暂时的特设性隔离，继续贯彻纲领的正面启发法，可能是合理的。正如早期微积分和朴素集合论的例子所表明的那样，甚至在数学中也是这样做的。
（从这一观点看来，玻尔的“对应原理”在他的纲领中起了有趣的双重作用。一方面它起了重要的启发原则的作用，这一原则提出了许多新的科学假说，而这些假说又导致了新颖事实的发现，尤其是光谱线强度领域中新事实的发现。另一方面，它还起了一种辩护机构的作用，“尽管古典力学和电动力学理论与作用量子之间有所不同，但这一辩护机构还是最大限度地利用了古典力学和电动力学理论的概念，”而没有强调建立一个统一的纲领的迫切性。由于这第二个作用，对应原理降低了该纲领的可疑程度。）
当然，量子论研究纲领从总体上看是一个“嫁接的纲领”，因此，对于象普朗克这样的观点非常保守的物理学家来说是不受欢迎的。对于一个嫁接的纲领，有两种极端的而且同样非理性的观点。
保守的观点认为，在旧纲领的基本矛盾被设法消除之前，不要发展新纲领。在矛盾的基础上进行研究是非理性的。“保守主义者”将专心于根据旧纲领来（近似地）说明新纲领的公设以便消除矛盾：他们发现，没有前面提到的那种成功的还原而继续一个新纲领，是非理性的。普朗克本人选择了这条道路，尽管他花了十年的苦功夫，却没有成功。因此，劳厄说普朗克1900年12月14日的演讲标志着“量子论的诞生”，这是不完全对的：那一天是普朗克的还原纲领的诞生。1905年，爱因斯坦决定向前走，而不管暂时矛盾的基础，但到了1913年，甚至他也踌躇起来了，而这时玻尔又再次前进了。
关于嫁接纲领的无政府主义观点是，把基础中的混乱当作优点加以歌颂，把［轻微的］矛盾或者看成是自然的某种基本属性，或者看成是人类知识的最终界限。玻尔的一些追随者便是这样做的。
合理的观点可由牛顿的观点得到最好的刻划，牛顿当时面临的情形在一定程度上同上面所讨论的情形相似。牛顿纲领最初嫁接在笛卡儿的推动力学上，这一推动力学同牛顿的万有引力理论有（轻微的）矛盾。牛顿既根据自己的正面启发法进行了（成功的）研究，又根据还原论的纲领进行了（不成功的）研究。牛顿不赞成惠更斯之类的笛卡儿论者，他们认为在一个“不可理解的”纲领上浪费时间是不值得的；牛顿也不赞成他的那些鲁莽的信徒，如科茨，他们认为矛盾并不表明有问题。
这样，关予“嫁接”纲领的合理观点便是，发掘在混乱基础上增长起来的纲领的启发力，而不屈从于这些基本混乱。总的来讲，在1925年以前的旧量子论中，这一态度占了主导地位。在1925年以后的新量子论中，“无政府主义的”观点变成主导的了，而按“哥本哈根解释”的现代量子物理学成了哲学蒙昧主义的主要旗手之一。在新理论中，玻尔臭名昭著的“互补原理”把［轻微的］矛盾当作一种基本的、最终的自然特性予以崇拜，把主观主义的实证论、反逻辑的辩证法、甚至日常语言哲学结成了一个邪恶的同盟。1925年以后，玻尔和他的同伴又空前地降低了科学理论的批评标准，导致理性在现代物理学中遭到失败，导致对无法理解的混乱的无政府主义的崇拜。爱因斯坦抗议道：“海森堡－玻尔的绥靖哲学（或宗教？）真是用心良苦，它暂时给它的虔信者提供了一个舒适的枕头。”另一方面，爱因斯坦的标准又太高了，这很可能是使他没有发现（也许只是没有发表）玻尔模型和波动力学的原因。
爱因斯坦和他的盟友目前还未获胜。现在的物理学教科书中充满了这类陈述：“量子和电磁场强度这两种观点在玻尔的意义上是互补的。这种互补是自然哲学的重大成果之一，在自然哲学中，对量子论的认识论的哥本哈根解释解决了关于光的微粒说和波动说之间由来已久的冲突。从公元一世纪亚历山大英雄所说的反射和直线传播特性，到十九世纪杨和麦克斯韦提出的干涉和波动特性，这场争论一直没有平息。在过去的半个世纪中，放射的量子论以明显的黑格尔方式，彻底解决了这一两分法。”
现在，让我们回到旧量子论的发现逻辑上，尤其是集中精力看一下它的平面启发法。玻尔的计划是首先制定出氢原子的理论。他第一个模型是以一个固定的质子－原子核及一个围绕圆形轨道旋转的电子为基础的。在他的第二个模型中，他想计算固定平面中的一个椭圆轨道；然后他打算去掉对固定原子核和固定平面的明显的人为限制。在这之后他想把电子可能自旋这一因素考虑进去，然后他希望把他的纲领扩大到复杂的原子和分子的结构，并扩大到电磁场对复杂的原子和分子的影响，等等，等等。这一切在开始的时候就计划好了：认为原子同行星系类似的观点预示了一个长期、困难而乐观的纲领，并清楚地表明了研究的方针。“这时即1913年解决光谱问题的真正钥匙似乎终于被找到了，要彻底解决光谱之谜，似乎只需要时间和耐心了。”
玻尔1913年的第一篇著名论文包含了这个研究纲领的开始步骤。它包括了他的第一个模型（我将称之为M1），这一模型已经预测了到当时为止先前任何理论都未预见的事实：即氢谱线发射光谱的波长。尽管这些波长中有一些在1913年前已经知道，即（1885年的）巴耳末线系和（1908年的）帕邢线系，但玻尔理论预见的远不止这两个已知的线系，它的新颖内容很快就被检验所证认了：莱曼在1914年发现了另外一个玻尔线系，布雷克特在1922年发现了另一个，芬德在1924年又发现了一个。
由于巴耳末线系和帕邢线系在1913年以前是已知的，某些历史家把这一故事说成是培根“归纳上升”的一个例子：（1）光谱线的混乱，（2）一条“经验定律”（巴耳末），（3）理论的说明（玻尔）。这看起来当然象是休厄尔所说的三个“阶梯’。但是，假如没有这位机灵的瑞士教员的值得称赞的试错法，科学的进步也不大会受到延误：没有巴耳末的所谓“拓荒”，由普朗克、卢瑟福、爱因斯坦和玻尔的大胆推测所推进的科学推测主流，也会演绎地产生出巴耳末的成果，以作为他们理论的检验陈述。在科学的合理重建中，对“朴素猜测”的发现者所付出的努力很少有什么奖赏。
实际上，玻尔的问题并不是要说明巴耳末线系和帕邢线系，而是要说明卢瑟福原子的似乎是不可能的稳定性。而且，在玻尔写他的论文的初稿之前，他甚至没有听说过这些公式。
玻尔第一个模型M1的新颖内容并非都得到了证认。例如，玻尔的M1声称预测了氢发射光谱中的所有谱线。但是实验证据表明，根据玻尔的M1不应有氢线系的地方，却存在着氢线系。这一反常的线系便是皮克林－福勒紫外线线索。
皮克林1896年在船舻座ζ星的光谱中发现了这一线系。福勒于1898年在太阳中也发现了这一线系的第一条谱线，之后，他在一个装有氢和氮的放电管中产生出了整个线系。的确，可以争辩说这一异常的谱线同氢毫不相干，太阳和船舻座ζ星毕竟含有多种气体，而放电管中还有氦。实际上，在装有纯氢的放电管中是不能产生这条谱线的。但是，导致产生了一个针对巴耳末定律的证伪假说的皮克林和福勒的“实验技术”有着一个似真的、尽管从未经过严峻检验的理论背景：（a）他们的线系与巴耳末的线系有着相同的收敛数，因而被认为是氢线系；（b）为什么不可能是氦产生了这一线系，福勒对此作出了一个很有道理的说明。
然而，玻尔对“权威的”实验物理学家却很不以为然。他并没有对他们的“实验精确性”和“观察可靠性”提出质疑，而是对他们的观察理论提出了质疑。实际上，他提出了一个不同的观察理论。他首先阐述了他的研究纲领的一个新模型（M2）：电离氦模型，它带有一个复质子和一个绕其旋转的电子。现在，这一模型预测在电离氦光谱中有一个同皮克林-福勒线系一致的紫外线线系。这构成了一个竞争的理论。然后他提出一项“判决性实验”：他预测，在一个充满氦氯混合气体的放电管中，也可以产生福勒线系，谱线甚至可能更强烈。而且，玻尔甚至对实验家的仪器连看都不看，便对实验家们说明了氢在福勒实验中所起的催化作用，以及氯在他提议的实验中所起的催化作用。事实上，玻尔是对的。这样，他的研究纲领最初表面上的失败变成了巨大的胜利。
然而，这一胜利立即受到了怀疑。福勒承认他的线系不是氢线系，而是氦线系。但他指出玻尔的异常调整仍是失败的：福勒线系的波长同玻尔的M2所预测的值明显不同。因此，福勒线系尽管不反驳M1，但还是反驳了M2，并且由于M1和M2关系密切，因而也削弱了M1！
玻尔没有理会福勒的论据：当然，他从未打算过于认真地接受M2。他的值是以电子围绕固定原子核旋转的粗糙计算为根据的；但是电子当然是围绕共同的引力中心旋转的；当然，必须象对待双体问题那样，以约化质量代替质量：me’=me／［1＋（me／mn）］。这一经过修改的模型便是玻尔的M3。福勒本人只得承认玻尔又对了。
M2表面上的被反驳变成了M3的胜利。很明显，M2和M3，甚至M17或M20，是可以在研究纲领内部得到发展的，而不需要任何来自观察或实验的刺激。正是在这个时候，爱因斯坦说玻尔的理论“是最伟大的发现之一”。
然后，玻尔的研究纲领按照计划继续进行。下一步是计算椭圆轨道，这是由索末菲在1915年进行的。但出现了（未预料到的）结果，即可能的稳定轨道数目增加了，却没有增加可能的能级数目。因此，椭圆轨道和圆轨道两种理论之间似乎不可能有判决性实验。然而，电子围绕原子核旋转的速度非常快，所以，如果爱因斯坦力学是正确的，当电子加速时，它们的质量应明显变化。实际上，通过计算这种相对论性改正量，索末菲得出了一系列新的能级，并因而得出了光谱的“精细结构”。
转向这一新的相对论性模型，比发展开始的几个模型需要更高的数学技术和才能。索末菲的成就主要是数学上的成就。
奇怪的是，迈克耳孙早在1891年就已经发现了氢光谱的双重谱线。玻尔的首篇论文一发表，莫斯利便立即指出“它没有能够解释在每一光谱中发现的第二条较弱的谱线”。玻尔并不着慌：他深信，他的研究纲领的正面启发法到了一定的时候是可以说明迈克耳孙的观察的，甚至还可以对它进行修正。果然如此。索末菲的理论同玻尔最初的几种说法当然是矛盾的；精细结构实验以及已经修正的旧观察提供了有利于索末菲理论的判决性证据。索末菲及其慕尼黑学派把玻尔最初几种模型的许多失败变成了玻尔研究纲领的胜利。
有趣的是，正如爱因斯坦1913年在量子物理学取得惊人进步的中途变得焦虑起来并放慢了速度一样，玻尔到了1916年也变得焦虑起来，也放慢了速度；而且正象玻尔在1913年从爱因斯坦那儿接过了首创精神那样，索末菲在1916年又从玻尔那里接过了首创精神。玻尔的哥本哈根学派同索末菲的慕尼黑学派之间的环境不同是很明显的：“在慕尼黑，人们使用较具体的公式，因而比较容易被人理解，人们曾在使光谱系统化和使用矢量模型方面取得成功。然而在哥本哈根，人们相信尚未发现一种关于新[现象]的恰当语言，人们对就在面前的过于明确的公式闭口不谈，而谨慎地用越来越一般的术语表达自己，因而理解他们要困难得多。”
我们的概述表明，进步的转换如何可能给予矛盾的纲领以可接受性以及理论说明。玻尔在他为普朗克写的讣闻中有力地描述了这一过程：“当然，仅仅引进作用量子并不意味着已经确立了一个真正的量子论……将作用量子引入已经充分证明的古典理论一开始就碰到的那些困难已经被指出来了。边些困难逐渐增加，而不是减少。尽管与此同时，前进中的研究工作越过了其中一些困难，但理论中剩下的漏洞却使认真的理论物理学家更加苦恼了。事实上，在玻尔理论中作为作用律基础的东西是由某些假说构成的，这些假说在一代人之前无疑会被一切物理学家断然拒斥的。在原子内部，一些星子化的（即根据量子原理选出的）轨道应起一种特殊作用，这一点是完全可以被承认的；不太容易接受的是进一步的假定，即沿这些曲线轨道运动并因而加速的电子不放射任何能量。但是，发射出的光量子的明确限定的频率应该不同于发射电子的频率，这一点对于在古典学派中成长起来的理论家来说，却被认为是荒谬的，几乎是不可思议的。但是数量[更确切地说，进步的问题转换]是决定的因素，因而最后局面被扭转过来了。最初这是一个如何使一个新的奇怪成份尽量不勉强地适应一个一般认为是已经确立的现存体系的问题，然而这一入侵成份赢得了稳定的地位之后，现在已经采取了攻势；现在看来，它无疑就要在某一点上摧毁旧的体系了。现在唯一的问题是，将在哪一点上以及在多大程度上摧毁旧体系的问题了。”
通过对研究纲领的研究，人们学到的最重要的一点是，相对说来，极少的实验是真正重要的。理论物理学家从检验和“反驳”中得到的启发指导通常是非常微不足道的，以至于大规模的检验，甚至为已经占有的材料过分操心，很可能只是浪费时间。在多数情况下，我们不需要反驳来告诉我们说理论急需替换了：纲领的正面启发法总会推动我们前进的。同时，对一个羽毛未丰的纲领作出严厉的“可反驳的解释”在方法论上是危险的残忍。纲领的最初形式甚至可能只“适应”于不存在的“理想的”情况，它可能要用几十年的理论研究才能达到最初的新颖事实，并且要花更多的时间，才能达到有趣的可检验的研究纲领的形式，到了这个时候，根据纲领本身就再也预见不到反驳了。
这样，研究纲的辩证法就不一定是理论猜测和经验反驳交替的系列。纲领发展与经验检验之间的相互作用可能是多种多样的，真正实现了哪一种模式只取决于历史的偶然性。让我们提一下三种典型的模式。
（1）让我们想象，前面的连续三种说法H1，H2，H3中的每一种说法都成功地预测了某些新事实，但也不成功地预测了某些其他事实，也就是说，每一种说法都得到了证认，并且又被依次反驳了。最后提出H4，H4预测了某些新颖事实，而又经受住了最严峻的检验。这一问题转换是进步的，同时我们获得了一个出色的、波普尔式的猜测与反驳的交替。这会被波普尔赞扬为理论研究与实验并行的经典例子。
（2）另一种模式可能是玻尔单独一人（可能在他之前没有巴耳末）制定出H1，H2，H3和H4，但在H4之前，由于自我批评，他没有发表自己的假说。然后检验了H4：所有的证据都将证认H4这第一个（也是唯—一个）发表了的假说。这里可以看到，理论家在书桌上的研究远远先于实验者：我们看到，理论进步有一段相对自主的时期。
（3）现在让我们想象，当发明H1，H2，H3和H4的时候，在这三种模式中所提到的所有经验证据都已是现成的了。在这种情况下，H1，H2，H3，H4都不体现经验进步的问题转换。因而，尽管所有证据都支持科学家的理论，但这个科学家还必须进一步研究，以证明他的纲领的科学价值。造成这种事态，或者是由于（受到产生了H1，H2，H3，H4的纲领的挑战的）旧纲领已经产生了所有这些事实，或者是由于政府为收集光谱谱线材料花了大量金钱，所启用的学者们偶然发现了所有这些材料。然而，后一种情况是极不容易发生的，因为，正如卡伦经常说的那样：“世界上流传的错误事实要比错误理论多得多。”在多数这样的情况下，研究纲领将同可资利用的“事实”相冲突，理论家将研究实验家的“实验技术”，在推翻并替换了实验家的观察理论之后，便会纠正他的事实，从而产生出新颖的事实。
说完这一方法论的题外话之后，让我们再回到玻尔纲领上来。在初次草拟正面启发法时，并不是纲领中的所有发展都被预见和规化到了。当索末菲的复杂模型中出现某些奇怪的缺口时（某些预测的谱线从未出现），泡利提出了一个深刻的假说（即他的“不相容原理”），这一假说不仅解释了已知的缺口，而且重新制定了元素周期体系的壳层理论，并预见了当时未知的事实。
这里我不想详述玻尔纲领的发展。但从方法论的观点对它进行详细的研究的确是极有价值的：它在矛盾基础上的奇迹般的进步速度是惊人的，杰出的科学家、甚至天才的科学家为它提出的辅助假说，在美妙、独创性和经验成功方面都是物理学史上没有先例的。有时，这一纲领的下一个变体只需要微小的改进，如以约化质量代替质量。但有时要达到下一个变体，需要新的复杂的数学，如多体问题数学，或者需要新的、复杂的物理辅助理论。附加的数学和物理学成份或者是由现存知识的某些部分（如相对论）引进的，或者是新发明的（如泡利的不相容原理）。在后一种情况下，我们可以看到正面启发法中有一“创造性的”转换。
但即使这—伟大的纲领在其启发力渐趋消失时也停止了前进。特设假说大大增加了，而且无法用增加内容的说明来取代它们。例如，玻尔的分子（带状）光谱理论为双原子分子预测了下列公式：
V＝(h/8π2I)［（m＋1）2一m2］
但是这个公式遭到了反驳。玻尔论者用m（m＋1）来代替m2：这样符合了事实，但可惜是特设的。
然后碰到了碱光谱中某些未获说明的双重线问题。1924年，朗德用特设的“相对论性分裂规则”对它们作了说明，1925年，古德斯密特和乌伦贝克用电子自旋对它们作了说明。如果朗德的说明是特设的，那么古德斯密特和乌伦贝克的说明也是与狭义相对论矛盾的：稍大的电子的表面点必须比光跑得快，而电子甚至必须要大于整个原子。提出这样的说法需要有相当大的勇气。（克朗尼希很早便有这种想法了，但没有发表，因为他认为这种观点是不能容许的。）
但是，鲁莽地提出不切实际的矛盾说法得不到什么好处。纲领落到“事实”发现的后面去了。未被消化的反常充满了这一领域。随着越来越无结果的矛盾和越来越多的特设假说，这一研究纲领的退化阶段开始了：用波普尔爱用的一个警句来说就是，它开始“丧失它的经验特性”。还有许多问题，如摄动理论，甚至不能指望在纲领中得到解决。很快出现了一个竞争的研究纲领——波动力学。这个新纲领甚至在它的最初形式（德布罗意，1924）中，就不仅说明了普朗克和玻尔的量子条件，还导致了一个激动人心的新事实，导致了戴维森－革末实验。在这个纲领后来的越来越复杂的形式中，它解决了玻尔研究纲领根本没法解决的问题，并且用能够满足更高方法论标准的理论说明了玻尔纲领后来的一些特设理论。波动力学很快就赶上、战胜并取代了玻尔的纲领。
德布罗意的论文是在玻尔纲领退化的时候发表的，但这只是巧合。如果德布罗意的论文是在1914年，而不是在1924年写成和发表的，人们不知道那将出现什么情况。
（d）重新看待判决性实验：即时合理性的终结
认为必须坚持一个研究纲领直到它耗尽全部启发力为止的观点，以及认为在人人都同意退化点已经来到之前不应引进一个竞争纲领的观点，都是错误的。（尽管人们可以理解，在一个研究纲领的进步阶段中，当物理学家面对并不激发任何经验进步的模糊的形而上学理论增殖时，是很恼火的。）永远也不应让一个研究纲领成为一种世界观，或一种科学的清规戒律，使自己成为说明和非说明之间的仲裁者，就象数学上的精确性使自己成为证明与非证明之间的仲裁者一样。不幸的是，这正是库恩愿意鼓吹的观点；实际上，他所说的“常规科学”不过是一个获得垄断地位的研究纲领。但事实上，尽管某些笛卡儿论者、牛顿论者、玻尔论者作了努力，取得完全垄断地位的研究纲领只是极少数，而且也只能在相对短的时期内获得垄断地位。科学史一直是、也应当是一部相互竞争的研究纲领（或者也可以说是“范式”）的历史，而不是、也不应当变成一连串的常现科学时期：竞争开始得越早，对进步便越有利。“理论多元论”要优于“理论一无论”，在这一点上，波普尔和费耶阿本德是对的，而库恩是错的。
科学研究纲领相互竞争的观点，使我们碰到这样一个问题：怎样淘汰研究纲领？前面的考虑使我们知道，退化的问题转换同某种老式的“反驳”或库恩的“危机”一样，不是淘汰一个研究纲领的充分理由。能否有任何客观的（而不是社会心理学的）理由来拒斥一个纲领，即淘汰它的硬核及其建立保护带的钢领呢？我们的回答大致是，如果一个竞争的研究纲领说明了其对手先前的成功，通过进一步表现出启发力而胜过了其对手，便提供了这样一个客观的理由。
然而，衡量“启发力”的标准大大依赖于我们怎样解释“事实的新颖”。一直到现在我们都假设，一个新理论是否预测了新颖事实是立即可以确定的。然而，经常是只有过了很长时间之后，才能看到一个事实命题的新颖。为了证明这一点，我先从一个例子入手。
玻尔的理论逻辑地蕴涵着巴耳末的氢谱线公式作为一个推论。这是不是一个新颖事实？人们可能倾向于否认，因为巴耳末的公式毕竟是人人皆知的。但这只对了一半。巴耳末只“观察”到B1：即氢谱线服从巴耳末公式。玻尔预见了B2：即氢的电子不同轨道上的能级差服从巴耳未公式。现在人们可能说B1已经包括了B2的一切纯“观察”内容。但这样说。预先假定，有一个不受理论污染、不受理论变化影响的纯“观察层”。事实上，人们接受B1只是因为巴耳末所应用的光学、化学及其他理论业经充分证认并被接受为解释性理论；而这些理论随时都可能受到质疑。人们也许会争辩说，我们甚至可以“清除”掉B1的理论预设，而得到巴耳末所真正“观察”到的东西，将其表达成一个更有节制的断言B0：在某些明确限定的条件下（或在一“受控实验”的过程中），某些放电管中发出的谱线服从巴耳末公式。但波普尔的一些论证表明，按这种方式，我们永远不能达到任何确凿“观察的”最底层，要证明B0中涉及了“观察”理论是很容易的。另一方面，假定玻尔纲领经过长期的进步发展，已经表明了其启发力，那么，它的硬核本身就会成为充分证认的，并因而获得“观察”理论或解释性理论的资格。但这样；B2就不会被看作只是对B1重新进行理论解释，其本身就有资格被看作是新事实。
这些考虑又强调了我们评价中的事后之明鉴的成份，并使我们的标准进一步放宽了。一个刚刚参加竞争的新研究纲领可通过以新颖的方式说明“旧事实”开始，但可能需要非常长的时间才能看到它产生出“真正新颖的”事实。例如，热动说似乎比现象论的成果落后了几十年，一直到1905年，关于布朗运动的爱因斯坦－斯莫罗科夫斯基理论才最后超过了现象论。此后，先前看来似乎是对旧事实（关于热的旧事实，等等）的推测性的重新解释，变成了新事实（关于原子的事实）的发现。
所有这一切说明，我们不应仅仅由于一个年轻的研究纲领还没有超过其强大的对手而抛弃它。如果没有其对手它会构成一个进步的问题转换，那么我们就不应放弃它。我们无疑应该把经重新解释的事实看作新事实，而不管业余事实收集者的傲慢的领先权要求。只要可以把一个年轻的研究纲领合理重建为一个进步的问题转换，就应暂保护它免受已经确立的强大
的对手的进攻。
这些考虑总的来讲强调了方法论的宽容的重要性，而仍然没有回答怎样淘汰研究纲领的问题。读者甚至可能怀疑，这样多地强调可错性，会使我们的标准放宽（更确切地说，是软化）到这样的程度，使我们站到激进怀疑论一边。结果，甚至著名的“判决性实验”也不会有任何力量来推翻研究纲领；一切都可容许了。
但这种怀疑是没有根据的。在研究纲领内部，相继的变体之间常有“小判决性实验”。实验家很容易在第n个与第（n＋1）个科学变体之间作出“决定”，因为第（n＋1）个变体不仅同第n个相矛盾，而且还超过了它。如果根据同一个纲领和同一些已经充分证认的观察理论，第（n＋1）个变体具有更多的已经证认的内容，那么淘汰便是相对经常的事情（只是相对地经常，因为即使这儿，淘汰的决定也可能遭到上诉）。上诉程序有时也很容易：在许多情况下，受到挑战的观察理论远不是已被充分证认的，事实上是没有明确表达出来的朴素的“隐蔽的”假设，只有受到挑战才暴露了这一隐蔽假设的存在，使其得以阐明、检验、以至被推翻。然而，观察理论本身常常被结合在某个研究纲领中，这样，上诉程序便会导致两个研究纲领之间的冲突：在这种情况下，我们可能需要一个“大判决性实验”。
当两个研究纲领竞争时，它们的第一个“理想的”模型一般是关于同一领域的不同方面的（例如，牛顿的半微粒光学的第一个模型描述了光的折射，而惠更斯的波动光学的第一个模型描述了光的干涉）。随着相互竞争的研究纲领的扩展，它们会逐渐侵犯对方的领域。这样，第一个纲领的第n个变体就会同第二个纲领的第m个变体明显地、戏剧性地矛盾起来。通过反复实验，结果第一个纲领在这次战斗中失败了，而第二个纲领得胜了。但这场战争并没有完结：任何研究纲领都容许有这样几次失败。它只需要产生出一个第（n十1）个（或第（n+k）个）增加内容的变体，并证实它的某些新颖内容，便可东山再起。
如果经过持续的努力，这种东山再起仍不实现，那么战争便输掉了，而原先的实验则被事后之明鉴认为是“判决性的”。不过，尤其是假如在战斗中失败的纲领是一个年轻的发展迅速的纲领，假如我们决定充分相信它的“前科学”的成功，所谓的判决性实验便会随着它的前进一个接一个地消失。即使在战斗中失败的是一个老的、已经确立、“已经疲劳”、接近其“自然饱和点”的纲领，也可能以巧妙的增加内容的革新继续进行长时间的抵抗，即使这些革新没有得到经验的成功。凡是被赋有天才和想象力的科学家们所支持的研究纲领是很难被打败的。或者说，失败纳领的顽固捍卫者可能对实验作出特设的说明，或狡猾地、特设地把胜利的纲领“还原”为失败的纲领。但是，我们应当把这种努力作为非科学的而加以拒斥。
我们的考虑说明了为什么判决性实验在几十年之后才被看成是判决性实验。牛顿声称开普勒椭圆支持他而反对笛卡儿，但是在大约一百年以后，人们才普遍承认开普勒椭圆是支持牛顿、反对笛卡儿的判决性证据。水星近日点的反常行为是牛顿纲领中许多尚未解决的困难之一，人们知道这一点已有好几十年，但只有爱因斯坦的理论更好地说明了这个事实，才把这个阴沉沉的反常变成了对牛顿研究纲领的一个光辉的“反驳”。杨声称他在1802年的双隙实验是光学的微粒纲领与波动纲领之间的判决性实验；但只是在菲涅尔大大“进步地”发展了波动纲领，而且牛顿论者显然无法同它的启发力相抗衡之后很久，这一声称才得到承认。只有经过两个竞争纲领长期的不平衡发展之后，为人所知了几十年的反常才能得到反驳这一尊称，而实验才能得到“判决性实验”的尊称。布朗运动在战场上战斗了近一个世纪才被认为击败了现象论研究纲领，使战争转而有利于原子论者。迈克耳孙对巴耳末线系的“反驳”一直被人忽视，直到一代人以后，玻尔胜利的研究纲领才支持了它。
详细地讨论某些只有回过头来看时才能明显看出其“判决”性质的实验例子可能是值得的。首先，我想讨论著名的1887年迈克耳孙－莫雷实验，这一实验据说证伪了以太理论，并“导致了相对论”；然后讨论卢默－普林希姆实验，这些实验据说证伪了古典辐射理论并“导致了量子论”。我最后想讨论的一项实验曾被当时许多物理学家认为是反对守恒定律的，然而事实上它最终最成功地证认了守恒定律。
（d1）迈克耳孙－莫雷实验
迈克耳孙1881年访问赫尔姆霍茨的柏林研究所期间，设计了一项实验来检验菲涅尔和斯托克司关于地球运动对以太的影响的矛盾理论。根据菲涅尔的理论，地球运动时穿过静止的以太，但地球内部的以太部分地被地球所带动。因此，菲涅尔的理论意味着地球外部的以太速度相对于地球来说是正的（也就是说，菲涅尔的理论暗示了“以太风”的存在）。根据斯托克司的理论，以太为地球所拖拽，在地球的直接表面上，以太的速度同地球的速度相等：因此以太的相对速度为零（也就是说，地球表面没有以太风）。斯托克司最初认为两个理论在观察上是一致的；例如，通过适当的辅助假设，两个理论都说明了光行差。但迈克耳孙声称，他在1881年的实验是两个理论之间的判决性实验，这一实验证明了斯托克司的理论。他断定地球相对于以太的速度比菲涅尔的理论所说的速度要小得多。他甚室断言说，根据他的实验，“必然的结论是这个［静止以太的］假说是错误的。这一结论与关于先行差现象的说明是直接矛盾的，该说明……预先假定地球穿过以太，以太保持静止。”正象经常发生的那样，实验家迈克耳孙当时从一个理论家那里得到一个教训。当时主要的理论物理学家洛伦兹在迈克耳孙后来描绘为“对整个实验的……一个非常彻底的分析”中，证明迈克耳孙“错误地解释了”事实，他所观察到的东西事实上与静止以太的假说并不矛盾。洛伦兹证明迈克耳孙的计算是错误的；菲涅尔的理论只预测了迈克耳孙所计算的结果的一半。洛伦兹断定说，迈克耳孙的实验没有反驳菲涅尔的理论，当然也没有证明斯托克司的理论。洛伦兹继而证明，斯托克司的理论是矛盾的：它假定地球表面的以太对于地球是静止的，而又要求相对速度具有势能；然而这两个条件是互不相容的。但是即使迈克耳孙真地反驳了静止以太的一个理论，纲领还是未被触动：人们可以轻易地制定出以太纲领的其他几种理论，以预测以太风的非常微小的值，而洛伦兹立即就提出了一个这样的理论。这一理论是可以检验的，洛伦兹骄傲地让它接受实验的判决。迈克耳孙和莫雷一起接受了挑战。这一次地球对以太的相对速度似乎又是零，同洛伦兹的理论相矛盾。但这一次迈克耳孙在解释他的材料时比较谨慎了，他甚至想到整个太阳系有可能在与地球相反的方向运动；因此他决定“每隔三个月”重复一次实验，“从而避免一切不确定性”。迈克耳孙在他的第二篇论文中没有再谈论“必然的结论”和“直接的矛盾”，他只是认为，根据他的实验来看，“如果真的存在着传光的以太和地球之间的相对运动，那么从所有先前的实验看来相当肯定，这种运动一定是很小的，小到足以反驳菲涅尔对光行差的说明。”因此，在这篇论文中，迈克耳孙仍然宣称反驳了菲涅尔的理论（以及洛伦兹的新理论）；但只字未提关于反驳了一般的“静止以太理论”的1881年的旧的断言。（实际上，他相信要想反驳静止以太理论，他必须在很高的高度上，“例如，在一座孤山顶峰上”，检验以太风。）
然而，某些以太理论家（如开尔芬）不信任迈克耳孙的“实验技巧”，洛伦兹指出，尽管迈克耳孙作了朴素的断言，但是就连他的新实验也“未能为它所要解决的问题提供任何证据”。人们完全可以把菲涅尔的理论看成解释性理论，它解释事实，而不为事实所反驳。然后，洛伦兹证明，“迈克耳孙-莫雷实验的意义在于它可以教给我们某些关于量纲变化的事情”：物体的量钢受它们通过以太的运动的影响。洛伦兹以极大的独创性造成了菲涅尔纲领中这一“创造性的转换”，从而声称“消除了菲涅尔理论与迈克耳孙实验结果之间的矛盾”。但他承认，“由于我们完全不知道分子力的性质，要检验这一假说是不可能的”：至少暂时它不能预测任何新颖事实。
同时，在1897年，迈克耳孙进行了他长期计划的在山顶上测量以太风速度的实验，但他没有发现任何以太风。由于他早先认为他已证明了斯托克司的理论，该理论预测在较高的高度上有以太风，他现在不知所措了。如果斯托克司的理论仍然是正确的，那么以太速度的梯度必定是很小的。迈克耳孙只得断言说，“地球对以太的影响延伸到相当于地球直径的距离上”。他认为这是一个“不大可能的”结果，并断定1887年他从自己的实验中得出了错误的结论：必须拒斥的应该是斯托克司的理论，而菲涅尔的理论必须予以接受。他决定要接受任何可以拯救菲涅尔理论的合理的辅助假说，包括洛伦兹1892年的理论。现在他似乎喜欢菲茨杰拉德-洛伦兹的收缩理论，到了1904年，他在卡斯的同事们试图发现这种收缩是否因材料的不同而改变。
多数物理学家试图在以太纲领的框框内解释迈克耳孙的实验，爱因斯坦都没注意迈克耳孙、菲茨杰拉德和洛伦兹，他主要受马赫对牛顿力学所作批评的激励，制定了一个新的进步的研究纲领。这个新纲领不仅“预测”并说明了迈克耳孙-莫雷实验的结果，而且还预测了一系列以前未曾梦想过的事实，这些事实得到了戏剧性的证认。只是到了这时，即二十五年之后，迈克耳孙-莫雷实验才开始被看成“科学史上最伟大的否定实验”。但这一点是不会被立即看到的。即使实验是否定的，当时也不清楚究竟否定了什么？而且，迈克耳孙在1881年认为他的实验也是肯定的：他坚持说他反驳了菲涅尔的理论，但证实了斯托克司的理论。迈克耳孙本人，然后是菲茨杰拉德和洛伦兹，还在以太纲领之内肯定地说明了这一实验结果。同一切实验结果一样，它对旧纲领的否定性只是后来才得以确立的，这是通过慢慢积累起来的在退化的旧钢领内部解释该实验的特设尝试、通过逐渐确立一个新的进步的胜利纲领从而把该实验变成一个肯定的证例而确立的。但永远也不能合理地排除恢复“退化的”旧纲领的某一部分的可能性。
只有通过极端困难而无限漫长的过程才能确定一个研究纲领取代了其对手；过于鲁莽地使用“判决性实验”这一术语是不明智的。即使人们认为一个研究纲领被原有的纲领淘汰了，它也不是被某个“判决性”实验淘汰的；即使后来把握不大地称这样一种实验为判决性实验，如果这个旧纲领没有一个有力的进步高潮，也是无法阻挡新纲领的。迈克耳孙－莫雷实验的否定性及重要性主要在于该实验所有力支持的新研究纲领中的进步转换，该实验的“伟大”不过反映了所涉及到的两个纲领的伟大。
仔细分析一下气运渐衰的以太理论中的竞争转换，是很有趣的。但是在朴素证伪主义的影响下，迈克耳孙的“判决性实验”之后的以太理论最有趣的退化阶段被多数爱因斯坦论者干脆忽视了。他们相信迈克耳孙－莫雷实验单枪匹马地打败了以太理论，以太理论的顽固性只不过是由于蒙昧主义的保守主义。另一方面，反爱因斯坦论者也没有批判地检查迈克耳孙之后这一时期的以太理论，他们认为以太理论根本未受任何挫折：爱因斯坦理论中的长处在洛伦兹的以太理论中本质上都有，爱因斯坦的胜利不过是由于实证主义的风尚。但事实上，从1881年到1935年，迈克耳孙所做的一系列用来检验以太纲领的相继变体的实验提供了一个退化问题转换的有趣例子。（但研究纲领可以摆脱退化的低潮。众所周知，可以很容易地加强洛伦兹的以太理论，即使它在一有趣的意义上变得同爱因斯坦的非以太理论等值。在一个重大的“创造性转换”的范围内，以太可能会再回来的。）
我们需要以事后之明鉴来评价实验，这个事实说明了为什么在1881年到1886年的文献中根本就没有提到迈克耳孙的实验。甚至当一位法国物理学家保梯向迈克耳孙指出他1881年的错误时，迈克耳孙决定不发表纠正按语。他在1887年3月写给瑞利的一封信中解释这一决定的原因说：“我一再试图使我的科学界朋友们对这一实验发生兴趣，但没能成功。我从未发表这一更正（我羞于承认这一点）的原因是，这一工作得到的注意很少，这使我感到沮丧。我认为更正是不值得的。”顺便说一下，这封信是对瑞利的一封信的回答，瑞利的信使迈克耳孙注意到了洛伦兹的论文，这封信导致了1887年的实验。但即使在1887年之后，甚至在1905年之后，一般也不认为迈克耳孙－莫雷实验充分有理地证伪了以太的存在。这也许能说明，为什么迈克耳孙获得诺贝尔奖金（1907年）不是因为他“反驳了以太理论”，而是“因为他的精密光学仪器和分光仪，以及在这些仪器帮助下进行的方法论的研究。”还说明了为什么授奖演说中甚至没有提到迈克耳孙－莫雷实验。迈克耳孙在他的“诺贝尔演讲”中也没有提到迈克耳孙－莫雷实验；他闭口不谈这样一个事实，即尽管他最初有可能设计出他的仪器来精确地测量光速，但他被迫改进这些仪器来检验某些特定的以太理论，而他的1887年实验的”精确性”在很大程度上是由洛伦兹的理论批评所激发的：这是当代的标准文献从来不提的一个事实。
最后，人们容易忘记，即使迈克耳孙－莫雷实验证实了“以太风”，爱因斯坦的纲领也照样会胜利。古典以太纲领的热心拥护者米勒当时发表了一个轰动一时的声明，说迈克耳孙－莫雷实验进行得没有条理，实际上以太风是存在的。这时，《科学》杂志的新闻通讯员吹嘘道：“米勒教授的成果从根本上打垮了相对论。”但是，爱因斯坦认为，即使米勒报道了真实的事况，要放弃的也［只不过］是“目前形式的相对论”。事实上，辛格指出，即使从表面上来看，米勒的成果同爱因斯坦的理论也并不矛盾：只是米勒对这些成果的说明同爱因斯坦的理论相矛盾。人们可以轻而易举地用新的加德纳－辛格理论来取代现存的刚体辅助理论，这样也就可以在爱因斯坦的纲领内充分消化米勒的成果。
（d2）卢默－普林希姆实验
让我们来讨论另一个所谓的判决性实验。普朗克声称卢默和普林希姆的实验在本世纪之交“反驳”了维恩、瑞利和金斯的辐射定律，“导致了”甚至是“带来了”量子论。但这些实验的作用更加复杂，而且同我们的方法很一致。卢默和普林希姆的实验不仅仅是结束了古典方法，而且得到了量子物理学的很好的说明。一方面，爱因斯坦量子论的某些早期理论蕴涵着维恩的定律，因而遭受卢默－普林希姆实验反驳的程度并不小于古典理论。另一方面，人们对普朗克公式提出了好几种古典的说明。例如，在英国科学进步协会1913年的会议上，专门开了一个辐射会议，参加会议的有金斯、瑞利、J．J．汤姆生、拉莫尔、卢瑟福、布拉格、坡印亭、洛伦兹、普林希姆和玻尔。普林希姆和瑞利对量子理论的推测有意保持中立，但洛夫教授“代表了较陈旧的观点，并坚持认为不采纳量子理论是有可能说明关于辐射的事实的。他批评应用能量均分理论，而这一理论是量子论基础的一部分。支持量子论的最有力的证据，是同普朗克黑体发射率公式的实验一致。从数学的观点来看，可能有更多的公式同样符合于该实验。会议讨论了A．科恩的一个公式，这一公式产生了广泛的结果，表明它和普朗克的公式同样与实验相符。在进一步争论古典理论的源泉还没有耗尽的时候，他指出，将洛伦兹的薄板放射率计算扩展到其他情况也许是可能的。对于这一计算，任何简单的分析表达式都不代表全波长范围的结果，而且很有可能的是，在一般情况下，任何适用于全波长的简单公式都是不存在的。事实上，普朗克公式也许不过是一个经验公式。”卡伦德举了一个古典说明的例子；“如果我们假设维恩关于全辐射能量分配的著名公式只代表内能，那么对这一公式与实验的不符便立即可以得到说明。正如瑞利勋爵所表明的那样，参照卡诺原理，可以很容易地推出压力的对应值。我所提出的公式（见《哲学杂志》1913年10月）不过是这样得出的能量密度与压力的和，这公式就辐射和比热来说，都令人满意地同实验相符合。我觉得这一公式要优于普朗克的公式，因为（还有其他原因）后者无法同古典热力学相调合，并涉及到量子的概念，或者说，涉及到一个不可分的作用单位，而这是难以想象的。我的理论的相应的物理量，我在其他地方称之为热分子，却不一定是不可分的，而是与原子的内能有一种非常简单的关系，这种关系便是说明下列事实所需要的一切，即在特殊情况下，辐射可能是按原子单位发射的，而原子单位是一特定量的倍数。”
引用的这些话可能太冗长，但至少它再一次令人信服地表明，即时的判决性实验是不存在的。卢默和普林希姆的反驳并没有淘汰对辐射问题的古典解答。指出下面一点可以更好地描绘这种情形，即在新量子论纲领内部，普朗克最初的“特设”公式——它适合（并纠正了）卢默和普林希姆的材料——可以得到进步的说明；而在古典纲领内部，无论他的“特设”公式，还是该公式的“半经验的”竞争对手，都不能得到说明，除非付出退化的问题转换这一代价。顺便说一下，这一“进步的”发展，依赖于一个“创造性的转换”：（爱因斯坦）以玻色－爱因斯坦统计学取代了波尔茨曼－麦克斯韦统计学。新发展的进步性是十分明显的：根据普朗克的理论，它正确地预测了波尔茨曼－普朗克常数的值，根据爱因斯坦的理论，它进一步预测了一系列令人震惊的新颖事实。但在旧纲领内部发明出新的但可惜是特设的辅助假说之前，在新纲领展开之前，在发现表明新纲领中有了进步问题转换的新事实之前，卢默－普林希姆实验的客观相关性是非常有限的。
（d3）β衰变与守恒定律
最后，我要讲一个关于一项实验的故事。这项实验差一点成为、而并没有真正成为“科学史上最伟大的否定实验”。这个故事又一次说明，要断定从经验中到底学到了什么，经验“证明”了什么，“证伪”了什么，是极端困难的。要考查的经验是1914年查德威克对β衰变所作的“观察”。这个故事说明一项实验怎样可能在一开始被认为表现了研究纲领内部的常见难题，然后几乎被提升到“判决性实验”的行列，后来又被降低为表现了一个（新的）常见难题。这一切都取决于整个变化着的理论和经验背景。大多数传统的叙述被这些变化搞得混乱不堪，不如说是歪曲了历史。
当查德威克在1914年发现放射性的β放射物的连续光谱时，没有人想到这一奇怪的现象会同守恒定律有任何关系。1922年，L·迈特讷和C．D．埃利斯在当时的原子物理学框架内提出了两个朴素的竞争说明。迈特讷小姐认为，电子一部分来自原子核的初级电子，一部分来自电子层的次级电子。埃利斯先生认为，它们都是初级电子。两个理论都包含着复杂的辅助假说，而且都预测了新颖的事实。两个理论所预测的事实相互矛盾，而实验证据有利于埃利斯，不利于迈特讷。迈特讷小姐提出上诉，实验“上诉法庭”拒不支持她，但裁定埃利斯理论中的一个决定性的辅助假说必须予以拒斥。竞争的结果是一个平局。
玻尔和克雷默斯恰好在埃利斯-迈特讷争论的时候想到，他们只有放弃单一过程中的能量守恒原理，一个一致的理论才能得到发展。若不是玻尔和克雷默斯的这一观点，谁也不会想到查德威克的实验对能量守恒定律提出了挑战。玻尔-克雷默斯-斯莱特1924年的理论是很吸引人的。它的主要特点之一是用统计定律取代了古典的能量和动量守恒定律。这一理论（或者说，“纲领”）立即遭到了“反驳”，它的推断一个也没得到证认；实际上，它从未得到充分的发展以说明β衰变。但尽管这一纲领立即就被放弃了（原因不光是它遭到了康普顿-西蒙及玻色-盖革实验的“反驳”，还由于出现了一个强大的竞争对手：海森堡－薛定谔纲领），玻尔仍然确信非统计的守恒定律最后必将被放弃，只有取代这些定律之后，β衰变这一反常才能得到说明；这时，β衰变会被看成反对守恒定律的判决性实验。伽莫夫告诉我们玻尔怎样试图利用β衰变中能量不守恒的观点来巧妙地说明恒星中似乎永无休止的能量生产。只有泡利，由于魔鬼般地急于同上帝作对，仍然保守，并于1930年制定出他的中微子理论以说明β衰变并挽救能量守恒的原理。他给蒂宾根会议的一封诙谐的信传达了他的观点，他自己却宁愿呆在苏黎世参加一个舞会。他1931年在帕萨迪纳的一次公开讲演中第一次提到他的观点，但他不同意出版他的讲演，因为他觉得“没有把握”。玻尔在那时候（1932年）仍然认为，至少在原子核物理学中，可能必须“放弃能量平衡的观点”。泡利最后决定出版他在1933年索尔瓦伊会议上所作的关于中微子的讲话，尽管“除了两个年轻的物理学家，会议对他的观点是怀疑的。”但泡利的理论有某些方法论的优点，它不仅挽救了能量守恒原理，而且挽救了自旋和统计守恒原理：它不仅说明了β衰变光谱，同时还说明了“氮反常”。按休厄尔的标准，这种“归纳的一致”足以确立泡利理论的可敬地位。但按照我们的标准，成功地预测某个新颖的事实是必需的。泡利理论也提供了这样的新颖事实，因为泡利理论有一个有趣的可观察的推断：假如没错，β光谱必
定有一个清楚的上限。这一问题当时没有定论，但埃利斯和莫特对它发生了兴趣，很快埃利斯的学生亨德森证明实验支持泡利的纲领。玻尔不以为然，他知道，一个以统计能量守恒为基础的重大纲领一经开始，不断增长的辅助假说保护带便会适当地对付看起来否定性最强的证据。
事实上，在这些年里，多数重要的物理学家认为，在原子核物理学中，能量和动量守恒定律崩溃了。只是到了1933年才承认失败的莉泽·迈特讷把理由讲得很清楚：“一切坚持能量守恒定律对单个过程亦有效的尝试都需要［在β衰变中］有第二个过程，但并没有发现这种过程”：也就是说，守恒纲领对于原子核显示了经验上退化的问题转换。当时有过几次不假定有“小偷粒子”而解释连续的β放射光谱的巧妙尝试。人们以极大的兴趣讨论这些尝试，但它们被放弃了，因为它们没能确立进步的转换。
这时候，费米出现了。1933-1934年期间，他在新量子论研究纲领的框架内重新解释了β放射问题，这样他发起了一个小小的关于中微子的研究纲领（这一纲领后来成长为弱相互作用纲领）。他计算了一些最初的粗糙模型，尽管他的理论还没有预测任何新事实，但他清楚地表明，这不过是进一步研究的问题了。
两年过去了，费米的诺言还没有实现。但至少就非原子核现象而言，这个新量子物理学纲领的发展是很快的。玻尔开始确信，玻尔-克雷默斯-斯莱特纲领的一些基本的、独到的观点现在被牢固地置于新量子纲领中了，新纲领解决了旧量子纲领内部的理论问题而不触及守恒定律。因此，玻尔是同情地关注着费米的研究的，1930年，在一系列不寻常的事件中，按我们的标准来看，他过早地公开支持了费米的研究。
1936年，香克兰为光子散射的竞争理论设计了一次新的检验，他的成果似乎支持被抛弃的玻尔-克雷默斯-斯莱特理论，而削弱了十多年前反驳了这一理论的那些实验的可靠性。香克兰的论文引起了一阵轰动。那些讨厌新潮流的物理学家立即为香克兰的实验欢呼。例如，狄拉克立即欢迎被“反驳”了的玻尔-克雷默斯-斯莱特纲领的归来，写了一篇十分尖锐的文章来反对“所谓的量子电动力学”，要求“在当前的理论观点中来一次深刻的改变，包括脱离守恒定律，［以便］得到一个令人满意的相对论量子力学。”在这篇文章中，狄拉克再次提出，β衰变很可能会成为反对守恒定律的一个判决性证据，并嘲笑说：“中微子这个观察不到的新粒子是某些研究者专门造出来的，他们试图通过假定有这种应付平衡的不可观察的粒子，从形式上保住能量守恒。”佩尔斯随后立即加入了讨论，他提出香克兰的实验甚至可能会反驳统计能量守恒。他补充说：“看来，一旦抛弃了内容详细的守恒，那也是令人满意的。”
在玻尔的哥本哈根研究所中，人们立即重复并摒弃了香克兰的实验。玻尔的一个同事雅各布森在给《自然》杂志的一封信中报道了此事。与雅各布森的成果同时，玻尔本人也来了一封信，他坚决反对叛逆者们，并捍卫海森堡的新量子纲领。他尤其捍卫中微子，而反对狄拉克：“人们可能注意到，关于β射线现象的迅速增加的实验证据，同在费米理论中得以显著发展的泡利中微子假说的推断之间有一种使人得到启发的一致，这在很大程度上排除了在来自原子核的β射线放射问题上严重怀疑守恒定律的严格有效性的根据。”
费米理论的最初形式没有取得显著的经验成功。实际上，甚至可资利用的材料，尤其是就当时β放射研究的中心问题RaE而言，都与费米1933-1934年的理论尖锐地相矛盾。费米想在他的论文的第二部分中解决这些问题，然而这一部分从未发表。即使把费米1933-1934年的理论说成是一个灵活纲领的第一种形式，到了1936年却不可能找到进步转换的任何重要的迹象。但玻尔想用他的权威支持费米把海森堡新的大纲领大胆地应用于原子核。香克兰的实验和狄拉克、佩尔斯的攻击使β衰变成为这个新的大纲领的批评中心。玻尔过分地赞扬了费米这一有希望弥补敏感分歧的中微子纲领。无疑，后来的发展使玻尔免遭了一场戏剧性的羞辱；以守恒原理为基础的纲领进步了，而竞争的阵营却没有一点儿进步。
这一故事的教益又是，一项实验能否取得“判决性的”地位，取决于它所在的理论竞争的地位。随着竞争阵营的命运的盛衰，对该实验的解释和评价也会变化。
然而我们的科学传说充满了即时合理性的理论。我所讲的故事被多数以某种错误的合理性理论为依据的叙述和重建所歪曲了。甚至最为流行的说法中也充满了这类歪曲。让我举两个例子。
关于β衰变，我们在一篇论文中获悉：”当第一次碰到这种情形时，选择似乎是严峻的。物理学家们或者必须承认能量守恒定律的崩溃，或者必须假设存在着一种新的未看到的粒子。这种在中子衰变中同质子、电子一同发射出来的粒子，可带走失踪的能量，从而可能挽救物理学的中心支柱。这是三十年代早期的局面，当时引进一种新粒子不象今天这样随便。然而，只经过最短时间的犹豫，物理学家们便作出了第二种选择。”当然，即使讨论过的选择也远不止两个，而“犹豫”也绝不是“最短时间的”。
在一本著名的科学哲学教科书中我们获悉：（1）“β射线衰变实验的结果是不容否认的，能量守恒定律（或原理）受到这些实验的严重挑战；”（2）“然而，这一定律没有被放弃，而是假设存在着一种新的实体（称为“中微子”），以使定律符合实验材料；”（3）“这一假设的基本原理是，拒斥了守恒定律会使我们一大部分物理学知识失去其系统的连贯性。”但所有这三点都是错误的。第一点错了，因为仅有实验无法对任何定律提出“严重挑战”，第二点错了，因为假定新的科学的假说不仅仅是为了修补材料与理论的分歧，而是为了预测新颖的事实；第三点错了，因为在当时看来，只有拒斥守恒定律才能保证我们的物理学知识的“系统的连贯性”。
（d4）结论。不断增长的要求
判决性实验是不存在的，如果指的是能即时地推翻一个研究纲领的实验，那无论如何是不存在的。事实上，当一个研究纲领遭到失败并且被另一个纲领所取代的时候，如果一个实验实际上为胜利的纲领提供了一个辉煌的证认证据，并为被击败的纲领提供了失败的证据（即在被击败的纲领内，该实验从未得到“进步地说明”，或简言之，从未得到“说明”，从这一意义来说），我们就可以以长期的事后之明鉴称这个实验为判决性实验。但是，科学家们当然并不总是正确地判断后发式研究的形势的。一个鲁莽的科学家可能会声称他的实验击败了一个纲领，科学团体中的部分人甚至可能轻率地接受他的声称。但如果几年后，“失败”阵营中的一个科学家在所谓失败的纲领内部对所谓的“判决性实验”作出了科学的说明（或作出了与所谓失败的纲领相一致的说明），“判决性实验”这一尊称就可能要被收回，而“判决性实验”就可能把失败变成该纲领的新胜利。
例子是很多的。在十八世纪中，有许多实验被广泛接受，作为反对伽利略自由落体定律和牛顿万有引力理论的“判决性”证据，这是一个历史的－社会学的事实。在十九世纪中，有好几个以测量光速为基础的”判决性”证据“证伪”了微粒论，然而后来根据相对论，证明这些实验是错误的。这些“判决性实验”后来被作为可耻的目光短浅的表现，甚至是忌妒的表现，而从辩护主义的教科书中删掉了。（最近它们在某些新教科书中又重新出现了，这次是为了说明科学时尚的非理性在所难免。）然而，在那些后来由纲领的失败而得以证实的表面上的“判决性实验”的例子中，历史学家们指控那些对抗“判决性实验”的人愚蠢、忌妒或毫无道理地谄媚研究纲领的创始人。（时髦的“知识社会学家’或“知识心理学家”倾向于用纯社会的或心理学的方法来说明各种主张，而事实上，这些主张都是根据合理性原则确定的。一个典型的例子是对爱因斯坦反对玻尔的互补原理所作的说明，该说明的根据是“1926年爱因斯坦四十七岁。四十七岁可能是生命的全盛时期，但对物理学家来说并不如此。”）
按照我的考虑可以看出，即时合理性的观点是乌托邦。但这—乌托邦观点是多数认识论的标志。辩护主义者甚至在科学理论发表之前就想使它们得到证明；概率主义者希望有一部机器，给定证据，便会立即反映出一个理论的值（确认度）；朴素证伪主义者希望淘汰至少是实验判决的即时结果。我希望我已经证明所有这些即时合理性以及即时学习的理论都失败了。本节的案例研究表明合理性的到来比多数人易于想象的要慢得多，而且还是可错的。智慧女神的猫头鹰在黄昏时才出来。我还希望我已经证明，只有把科学者成研究纲领的战场，而不是单个理论的战场，我们才能说明科学的连续性，某些理论的坚韧性、以及某种程度上的独断的合理性。如果我们大部分科学知识的范例都是象“所有天鹅都是白的”这样的孤立理论，互无联系，不是置身于重大的研究纲领中，那么我们对科学增长的理解便寥寥无几。我的论述暗示了在由研究纲领构成的“成熟科学”和由试错法拼凑的方式构成的“不成熟科学”之间有一新的分界标准。例如，我们可以作一个猜测，然后使这个猜测遭到反驳，然后用一个在我们先前所讨论的意义上非特设的辅助假说来挽救这个猜测。这个猜测可能预测新颖的事实，其中有一些甚至可以得到证认。然而人们用一连串拼凑的、任意的、互不联系的理论也可能取得这种“进步”。好的科学家不会认为这种临时拼凑的进步是令人满意的；他们甚至会认为这不是真正科学的而予以拒斥。他们会称这种辅助假说不过是“形式的”、“武断的”、“经验的”、“半经验的”、甚至是“特设的”。
成熟科学是由研究纲领构成的，在研究纲领内，不仅预见了新颖事实，而且在某种重要的意义上，还预测了新颖的辅助理论；成熟科学不同于缺乏想象力的试错法，是具有“启发力”的。让我们记住，在强大纲领的正面启发法中，一开始就大致规定了如何建立保护带：这种启发力产生了理论科学的自主。
这一连续增长的要求是我对人们所广泛接受的科学的“统一”和“美”的要求的合理重建，它突出了建立理论的显然极不相同的两种类型方法的缺点。首先，它揭露了象马克思主义或弗洛伊德主义这类纲领的缺点，这类纲领无疑是“统一的”，它们较大范围地概述了自己在吸收反常现象时所使用的那种辅助理论，但这些纲领都毫无例外地跟在事实后面设计自己实际的辅助理论，而同时却不能预见其他的事实（比如说，1917年以来，马克思主义预测了什么新颖事实呢？）。第二，它打击了一连串拼凑的、毫无想象力的、乏味的“经验”调整，这类调整，例如，在现代社会心理学中是非常常见的。借助于所谓“统计学技术”，这类调整也可能作出某些“新颖的’预测，甚至可能在这些预测中幻想出一点儿不相干的真理。但这种建立理论的方法没有统一观点，没有启发力、也没有连续性。它们算不上是真正的研究纲领，而且总的来讲是毫无价值的。
尽管我对科学合理性的论述是以波普尔的论述为基础的，但它脱离了波普尔的一些一般观点。关于理论，我在某种程度上赞同勒鲁瓦的约定论；关于基本命题，我在某种程度上赞同波普尔的约定论。根据这种见解，如果科学家们（而且我已证明还有数学家们）愿意无视反例，或无视他们所爱说的“顽抗的”、“残余的”例证，而根据他们纲领的正面启发法所规定的问题次序进行研究，并不顾一切地阐述并应用他们的理论，那么他们并不是非理性的。同波普尔的证伪主义说教相反，科学家们经常地、合理地声称：“实验结果是靠不住的，人们所断定的存在于实验结果与理论之间的不符只是表面的，随着我们理解的进步，不符就会消失。”当科学家们这样声称的时候，他们可能并不是“采取了同科学家应有的批评态度相反的态度。”实际上，波普尔正确地强调了“尽可能长期地坚持一个理论的独断态度是相当有意义的。没有这种态度，我们就永远不会发现一个理论的内容，我们就会在真正有机会发现该理论的力量之前便放弃了这个理论，结果，任何理论都不会起到自己的作用，即给世界带来秩序，使我们对未来的事件有所准备，使我们注意到没有该理论我们便永远观察不到的事件的作用。”波普尔承认有好的、进步的常规科学，也有差的、退化的常规科学。因此，只要我们把“常规科学”的这种“独断主义”同波普尔的这一观点结合起来，只要我们坚持在某些客观规定的条件下淘汰某些研究纲领的决心，那么“常规科学”的“独断”是不会阻碍增长的。
科学中的这种独断态度（这种态度可以说明为什么科学有其稳定时期）被库恩描写为“常规科学”的一个主要特征。但库恩处理科学连续性的概念框框是社会－心理学的框框：我的则是规范的。我是通过“波普尔的眼镜”来看待科学连续性的。库恩看到“范式”的地方，我还看到了合理的“研究纲领”。 |