本篇想介紹給大家的著作為1962年出版後，帶給科學史／科學哲學圈深遠影響的《科學革命的結構》。礙於篇幅，關於本書的介紹將分作上下兩篇；就讓我們從作者Thomas Kuhn開始吧！
作者與成書背景
Thomas Kuhn為哈佛理論物理學博士，在攻讀博士期間參與了大學部課程，為非科學類主修的學生介紹科學與科學史。而在研讀過去科學理論和實作的過程中，Kuhn發現自己對科學的成見產生動搖，並改變生涯規劃轉入科學史研究。
Kuhn在本書中除了帶來獨到的歷史取向科學觀，更提出「常態科學擁有典範，致力於解謎；接著出現了嚴重的異常事例，導致危機；最後以一新典範解決危機」對於科學發展的結構性想法。然而值得一提的是，Kuhn在序中寫到，為求內容一慣性，書中多討論科學物理史，因此書中呈現的觀點是否能夠完全符合每個科學學科，即為讀者閱讀時能夠進一步思考的問題之一。
科學可能並非累積發展而來？？
讓我們進入正文。作者在導言中提到：
要是我們不把歷史看成只是軼事或年表的堆棧，歷史便能對我們所深信不疑的科學形象，造成決定性的變化。
藉由搜集以及分析科學活動的歷史資料，作者發現我們透過教科書所建構的科學觀，難以與科學實況相符：教科書中呈現的「累積發展史觀」使我們認為科學的發展，包括事實、理論和方法，為日月積累的過程，且我們幾乎不會對這樣的觀點產生懷疑。
然而史學家透過研究過去蔚為風行的自然觀，舉例：亞里斯多德動力學、燃素化學、熱液熱力學，發現當時的想法並不能以後世成見簡單化約為「錯誤」；相較當代主流的自然觀，產生方式也不會較「不科學」。因此，過去的信念該被視為科學與否一類議題在史學家中誕生。而當史家選擇將過去的信念作為科學看待時，他們碰上了矛盾：若遭拋棄的過時理論為科學，那科學發展還是累積的過程嗎？這個論點牽涉到Kuhn所提出之「典範轉移 (paradigm change)」與「不可共量性 (incommensurability)」的觀點，並在下篇介紹中會有更多著墨。
然而，可以確定的是，上述及相關的想法導致科學史革命，史學家不再執著於舊科學對現代科學的貢獻，而回歸展現舊科學的歷史完整性。
常態科學 (normal science)與典範 (paradigm)
本書中，作者認為常態科學係指「堅實立足於昔日科學成就的研究，為特定科學社群於某時期進一步研究的基礎。」例如：亞里斯多德《物理學》、托勒密《天文學大成》、牛頓《原理》、富蘭克林《電學》⋯⋯等，作為科學活動的判準，並為同領域跨世代的研究者界定問題與解答的合理性。作者將其定義為典範，擁有1. 成就空前2. 充足發揮空間的兩大特徵。
作者提出：典範涵蓋定律、理論、應用、儀器設計製作操作，而科學家社群以典範為共同基礎，使常態科學得以發生與延續。作者認為，典範的產生為一個研究領域趨於成熟的徵兆，舉例為18世紀的牛頓《光學》，在那以前，關於光學的學派林立，而光的本質沒有共同看法。也因缺少有共識的標準或現象，每學派被迫從頭開始發揮，研究上的總成果也較後典範時期不足。近似的例子尚有富蘭克林《電學》。
然而，雖典範提供常態科學加以精煉的明確方向，然而一個典範未必得，也不可能解釋所有相關事實；典範之所以成為典範是因為較競爭者能成功解決科學家認為緊要的問題。這也是本書中作者欲傳達的重要想法之一。
那麼常態科學的工作是什麼呢？對於科學家社群而言，典範有如習慣法中的判例，研究者在遇到新條件時，進而精煉廓清的對象。因此，常態科學的研究目的在闡發典範所提供的現象及理論，反而不在發明新理論、提出新學說。作者認為，科學家信仰典範雖受限於研究範圍，但對於集中注意力深入研究則不可或缺。
綜合以上，作者提出他認為關於科學活動的三大焦點：1. 了解典範指出的重要事實，並使其更精確2. 證實典範下的理論與自然事實相吻合3. 精煉典範：解答曖昧／未深入研究的問題。
解謎 (puzzle solving)與異常現象 (anomaly)
大家讀到這裡，難免會有眾多疑惑。作者代我們在書中自問：
如果常態科學目標不在發現重大、實際存在的新奇事物，且若研究結果與預期不符常被視作科學家的失敗，那為何研究這些問題？
除了上述的精煉廓清典範外，作者另外提出「解謎」的想法來解釋科學家參與研究活動的熱忱和動力。
作者將疑難問題和「謎 (puzzle)」相比喻，而科學家則為「解謎者 (puzzle-solver)」，並認為解答常態科學中的問題為用新方法達成預期目標，超越各面向的障礙，也就是謎，才能成功。而這類挑戰正是做科學的熱忱所在。而對於可以稱之為「謎」的條件與特徵，作者亦有詳盡的描述。可被視作為謎的問題特徵為：有答案，且對求得答案的步驟及答案的性質亦有所限制。舉例而言，科學定律為界定謎題的通則之一。例如：牛頓定律和定比定律在過去所擔負的角色。如此一來，觀念上、理論上、工具上、方法論上的信念形成堅固的網絡，研究人員得以信心十足地在常態科學中解謎。
在解謎的過程中，縱使科學家不將目標設定為找尋新奇事物，科學研究仍不斷發掘出始料未及的典範所未概括的新現象，科學家也一再提出新理論。而為何如此？作者在此利用心理學家J. S. Bruner、Leo Postman在On the Perception of Incongruity: A Paradigm論文中發表的實驗，講述科學家在自己所信服的典範下，一開始多僅能觀察到可預期的事物。而作者認為正因異常現象不易察覺，典範才無法輕易推翻，並在科學活動下變得更廣、更精確；如此一來，一個典範對於異常現象轉為敏感，並可能導致典範變遷。
作者在此舉了歷史上氧氣、x-ray的發現為例，並提及「知覺異例（典範未預期的現象）」並進一步實驗與同化是促成發現的關鍵。在察覺異例後，原典範的觀念範疇將盡可能被調整，直至異常也成為預期。在發現氧氣的歷史案例中，拉瓦錫在「燃素說」的典範下認為事有蹊蹺，並認為物體的燃燒吸收了空氣中的「什麼」，並在一段時間的研究後，提出氧為「酸素」粒子的想法。雖與我們現今對「氧」的認知不甚相同，透過此例我們可以見識到：察覺異常→漸進的觀念同化→發現與典範範疇遷移的一整個過程。
讀到這裡，大家一定想問：若是嚴重到不行的異常現象會對典範產生什麼效應？這個問題即將在本書的介紹下篇中進行討論，還敬請期待！
Reference:
The Structure of Scientific Revolutions｜Thomas S. Kuhn
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本計劃特別感謝楊振邦教授（加拿大多倫多大學科技史與科學哲學研究所任教，台大電機系客座）。
我們是Sci-Phi～我們認為理工科系的學生大多對科學史、科學哲學與學術倫理較少接觸，而台大身為首屈一指的綜合型學校，更是很少科學的人文研究。但這些對於科學從業者來說卻是非常重要的，希望透過這些貼近生活的主題及簡短的文案能讓大家產生興趣！
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