摘要：“波粒二象性”是一種物質(zhì)既具有波動(dòng)性又具有微粒性的特殊性質(zhì)，最早由愛(ài)因斯坦在光量子假說(shuō)中提出，后由德布羅意推廣到電子及其他微粒。庫(kù)恩提出范式理論，指出范式形成后科學(xué)即進(jìn)入常規(guī)科學(xué)階段，這一階段只關(guān)注解決難題;范式具有不相容性和不可通約性，當(dāng)范式無(wú)法回答的問(wèn)題增多則危機(jī)產(chǎn)生，新范式會(huì)取代舊范式，這一過(guò)程就是庫(kù)恩所說(shuō)的科學(xué)革命。光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的爭(zhēng)論走向“波粒二象性”以及量子力學(xué)下“場(chǎng)”的解釋?zhuān)@一范式轉(zhuǎn)換大體上符合庫(kù)恩的科學(xué)革命模式，但其理論仍然存在過(guò)于絕對(duì)、有非理性嫌疑等問(wèn)題。對(duì)于“不可通約性”是否過(guò)于絕對(duì)的質(zhì)疑，庫(kù)恩本人在后期論文中做了部分回應(yīng);而其非理性之嫌也可借助量變質(zhì)變和“理性直覺(jué)”等理論予以辯護(hù)。

關(guān)鍵詞：波粒二象性;庫(kù)恩;范式;科學(xué)革命

中圖分類(lèi)號(hào)：N01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-6916（2021）01-0149-03

美國(guó)科學(xué)史家、科學(xué)哲學(xué)家托馬斯·庫(kù)恩（1922—1996年，以下簡(jiǎn)稱(chēng)庫(kù)恩），其哲學(xué)思想涉及科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)等方面，著有《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《結(jié)構(gòu)》）《必要的張力》等作品，其中《結(jié)構(gòu)》提出了以“范式”為核心的科學(xué)發(fā)展模式，開(kāi)啟了科學(xué)哲學(xué)的歷史主義潮流，對(duì)學(xué)術(shù)界有較大影響。

一、庫(kù)恩的范式、常規(guī)科學(xué)與科學(xué)革命

庫(kù)恩的科學(xué)哲學(xué)理論很大程度上建立在對(duì)科學(xué)史的研究基礎(chǔ)上。受到柯瓦雷等學(xué)者和對(duì)史學(xué)研究方法深入了解的影響，他認(rèn)為科學(xué)發(fā)展的歷史不是理論和方法的單純堆棧，科學(xué)累積發(fā)展觀將難以完成科學(xué)史的編纂任務(wù)。同時(shí)，他指出科學(xué)教科書(shū)的表述往往讓人認(rèn)為科學(xué)的發(fā)展是由科學(xué)家不斷添加實(shí)驗(yàn)、理論、事件等內(nèi)容而累積搭建而成的，從而會(huì)忽略每一種科學(xué)事實(shí)被發(fā)現(xiàn)的時(shí)代背景，這對(duì)于科學(xué)史研究有著負(fù)面影響。庫(kù)恩從而主張科學(xué)史要關(guān)注每一個(gè)即使是已被淘汰的科學(xué)事實(shí)“在其盛行時(shí)代的歷史整體性”也即其時(shí)代和科學(xué)發(fā)展特性。

受到這樣的科學(xué)史觀點(diǎn)影響，庫(kù)恩提出了獨(dú)特的范式理論，并在此基礎(chǔ)上區(qū)分科學(xué)發(fā)展的常規(guī)時(shí)期和危機(jī)時(shí)期，對(duì)科學(xué)革命的本質(zhì)進(jìn)行了論證。

（一）范式的形成

根據(jù)庫(kù)恩《結(jié)構(gòu)》第二章內(nèi)容，可以將其“范式”概念概括為能夠吸引一批堅(jiān)定擁護(hù)者并使其脫離其它競(jìng)爭(zhēng)模式、同時(shí)為擁護(hù)者留下無(wú)限待解決問(wèn)題的公認(rèn)的模型。在日文版的后記中，庫(kù)恩補(bǔ)充說(shuō)明了范式的兩種意義：一是某一特定共同體的成員共有的信念、價(jià)值、技術(shù)等的整體，二是這一整體的其中一種元素或?qū)唧w問(wèn)題的解答。

在一個(gè)普遍范式形成之前，科學(xué)的某一領(lǐng)域內(nèi)往往有許多位科學(xué)家秉持著對(duì)該領(lǐng)域基本概念和相關(guān)問(wèn)題各不相同的解釋?zhuān)@時(shí)的信息搜集行為是隨機(jī)而無(wú)目的的;范式并不先于科學(xué)研究，而是在科學(xué)研究的早期過(guò)程中形成——某一學(xué)派通過(guò)自身取得的、優(yōu)于其他對(duì)手的成就獲得一定規(guī)模的認(rèn)可，從而形成一個(gè)公共范式指導(dǎo)下的“科學(xué)共同體”——并能夠?yàn)檫@個(gè)“科學(xué)共同體”提供無(wú)需懷疑的基本理念和應(yīng)當(dāng)研究的問(wèn)題，大大提高共同體科學(xué)研究的效率及有效性。

（二）常規(guī)科學(xué)

第一個(gè)范式的形成及其為“科學(xué)共同體”成員帶來(lái)的對(duì)相同規(guī)則的認(rèn)可是庫(kù)恩所謂“常規(guī)科學(xué)”的先決條件。

庫(kù)恩將常規(guī)科學(xué)定義為范式驅(qū)動(dòng)下的“掃尾工作”，它包括尋找更加精確地揭示事物本質(zhì)的方法、推動(dòng)科學(xué)理論與事實(shí)的一致性的證明、闡明范式理論并使其更清楚明晰等事實(shí)問(wèn)題和相對(duì)應(yīng)的理論問(wèn)題。庫(kù)恩主張，常規(guī)科學(xué)階段的目的不在于發(fā)現(xiàn)新事物、產(chǎn)生新理論，而在于解決范式提供的“謎”——即不一定有內(nèi)在價(jià)值但一定有至少一個(gè)解的問(wèn)題，拓展范式所能夠應(yīng)用的范圍及精確度。

（三）范式的特性

1.不相容性

庫(kù)恩借助牛頓理論和愛(ài)因斯坦理論的例子，論證范式間的不相容性：部分學(xué)者通過(guò)牛頓力學(xué)的成功應(yīng)用，以及借助相對(duì)論對(duì)牛頓力學(xué)的結(jié)果證明可推出牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一個(gè)特例等理由，說(shuō)明牛頓理論依然能夠得到支持，庫(kù)恩對(duì)其觀點(diǎn)一一進(jìn)行了反駁——科學(xué)史上已被廢棄的科學(xué)理論依然能夠在許多現(xiàn)象的解釋中得到成功應(yīng)用，但對(duì)于理論未解釋的現(xiàn)象，這種方式會(huì)限制其做出推斷，那么科學(xué)研究再也不能開(kāi)展了;而若用相對(duì)論的概念和理論推導(dǎo)出牛頓力學(xué)，則所推導(dǎo)出的理論依然屬于相對(duì)論而非牛頓力學(xué)——因其所使用的依然是相對(duì)論中的概念、變量等等。由此，新舊兩種范式“所描述的宇宙體系的基本構(gòu)成要素”不同，范式間是不能夠相容的，在接受新范式前必須承認(rèn)舊范式的錯(cuò)誤。

2.不可通約性

庫(kù)恩所主張的范式的不可通約性主要表現(xiàn)在兩方面：一是不同的尤其是相競(jìng)爭(zhēng)的范式對(duì)于所需解決的問(wèn)題有不同看法，例如牛頓主張不需回答萬(wàn)有引力問(wèn)題，而拉瓦錫禁止詢(xún)問(wèn)金屬相像的問(wèn)題;二是新范式所繼承的舊范式的語(yǔ)匯、概念等的內(nèi)在意涵是不一致的，需要整個(gè)“概念網(wǎng)絡(luò)”的完全轉(zhuǎn)換。庫(kù)恩進(jìn)一步說(shuō)明，新舊范式的支持者實(shí)際上存在于“不同的世界中”，由其自身立場(chǎng)出發(fā)所看到的東西是不同的。

（四）科學(xué)革命

當(dāng)一個(gè)范式在研究過(guò)程中所面臨的無(wú)法回答的問(wèn)題越來(lái)越多，共同體成員為解決這些問(wèn)題而對(duì)原有理論作出的變形越來(lái)越多，范式的危機(jī)即產(chǎn)生。范式對(duì)危機(jī)的應(yīng)對(duì)有以下三種可能：常規(guī)科學(xué)解決了引發(fā)危機(jī)的問(wèn)題、問(wèn)題被擱置、新的能夠解決問(wèn)題的范式候補(bǔ)者終結(jié)了危機(jī)（即替代了原有范式）。危機(jī)常常會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有范式的競(jìng)爭(zhēng)范式同樣激增，而當(dāng)更加有效、精確、簡(jiǎn)潔的競(jìng)爭(zhēng)范式成熟并為人接受，競(jìng)爭(zhēng)范式即取代原有范式。科學(xué)家面對(duì)危機(jī)不會(huì)單純拒斥所在共同體的原有范式，而總是伴隨著對(duì)新范式的接受。

新范式取代舊范式的過(guò)程就是科學(xué)革命。庫(kù)恩將科學(xué)革命的本質(zhì)解讀為一種新范式取代舊范式的非累積性事件，只有當(dāng)事研究者對(duì)這個(gè)事件擁有“革命”的感覺(jué)。新范式為人所接受必須滿(mǎn)足以下條件：有解決大部分已被回答問(wèn)題的能力且可以解決導(dǎo)致舊范式陷入危機(jī)的問(wèn)題，能夠預(yù)言舊范式不曾預(yù)料到的現(xiàn)象，以及部分出于美學(xué)的考慮。革命的結(jié)果必然是科學(xué)的進(jìn)步。

二、“波粒二象性”及其范式視角

“波粒二象性”是指一種物質(zhì)既具有波動(dòng)性又具有微粒性的特殊性質(zhì)，最早由愛(ài)因斯坦在光量子假說(shuō)中提出，后由德布羅意推廣到電子及其它微粒。

（一）從波或粒子到二象性

1.微粒說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)

在光學(xué)發(fā)展史中，光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的爭(zhēng)論經(jīng)久不息。

牛頓認(rèn)為光是一束通過(guò)空間高速前進(jìn)的粒子流而堅(jiān)決反對(duì)波動(dòng)說(shuō)，他為了解釋將凸透鏡放在平板玻璃上所形成的“牛頓環(huán)”，提出了復(fù)雜的“陣發(fā)的長(zhǎng)度”等解釋——而這實(shí)際上可以借助波動(dòng)說(shuō)做出簡(jiǎn)潔的說(shuō)明;牛頓由于其自身權(quán)威勝過(guò)了更具有優(yōu)勢(shì)的惠更斯的波動(dòng)說(shuō)，并使光的本質(zhì)問(wèn)題被擱置了近一個(gè)世紀(jì)。

惠更斯吸收胡克“光是一種振動(dòng)”的思想，結(jié)合羅邁對(duì)木星衛(wèi)星蝕觀測(cè)中得到光速有限的結(jié)論，提出光是發(fā)光體中微粒的振動(dòng)在以太中傳播的過(guò)程，是以球面波形式傳播的，但他的理論不能解釋光的偏振、干涉和衍射現(xiàn)象。托馬斯·楊通過(guò)著名的“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”——使一個(gè)光源通過(guò)兩條相互平行的狹縫，其投射在屏幕上產(chǎn)生了相間的亮紋和暗紋——說(shuō)明通過(guò)狹縫后的兩個(gè)光源發(fā)生了相消干涉，成功解釋了干涉現(xiàn)象。菲涅爾繼承托馬斯·楊后期提出的橫波觀念，成功解釋了光的偏振和衍射現(xiàn)象。麥克斯韋整合電磁現(xiàn)象為單一理論，由其理論預(yù)測(cè)出的電磁波傳遞速率與當(dāng)時(shí)已測(cè)得的光速相等，他預(yù)言光也是一種電磁波，并于之后由赫茲的實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。光的波動(dòng)說(shuō)逐漸占據(jù)上風(fēng)。

普朗克將電磁輻射能量量子化，愛(ài)因斯坦對(duì)將光束照射在金屬表面使其發(fā)射出電子的光電效應(yīng)作出解釋?zhuān)溈怂鬼f方程組無(wú)法解釋這兩個(gè)理論。光的微粒說(shuō)不得不被同樣接納，物理學(xué)者被迫接受了光的“波粒二象性”。

2.范式下的“波粒二象性”

光的微粒說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)的爭(zhēng)論從宏觀角度來(lái)看實(shí)質(zhì)上是在同一個(gè)物理學(xué)范式——經(jīng)典力學(xué)統(tǒng)攝下對(duì)同一個(gè)問(wèn)題的不同回答，而從光學(xué)的不同范式角度來(lái)看，則是兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)范式的長(zhǎng)期斗爭(zhēng)：兩種學(xué)說(shuō)的擁護(hù)者在各自范式信念、概念的指引下尋求光的屬性問(wèn)題的回答。當(dāng)其中一個(gè)范式能夠更好地回答需要解決的問(wèn)題、所獲得的研究成就被更多人接受——例如菲涅爾對(duì)光偏振現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象的優(yōu)秀解釋令多數(shù)物理學(xué)者接受后——?jiǎng)t該范式所指導(dǎo)下的科學(xué)共同體進(jìn)入常規(guī)科學(xué)階段，對(duì)“光是一種波動(dòng)”的信念毫不懷疑地堅(jiān)持而去研究進(jìn)一步的問(wèn)題;但當(dāng)光的波動(dòng)說(shuō)無(wú)法回答的問(wèn)題越來(lái)越多——包括普朗克提出的黑體輻射量子化和愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)等——而其競(jìng)爭(zhēng)范式能夠?qū)@些問(wèn)題作出更好的解釋并獲得更多人的接受，則范式的更替發(fā)生。同時(shí)，“波粒二象性”范式與先前的波動(dòng)說(shuō)、微粒說(shuō)范式具有顯著的庫(kù)恩所言的不可通約性：它們所使用的波動(dòng)性、粒子性等概念是從經(jīng)典物理學(xué)即宏觀物理中借用的，這些概念在微觀世界中的意涵與在宏觀世界中有本質(zhì)差異。

但庫(kù)恩的不可通約性在光學(xué)范式向“波粒二象性”的更替中有過(guò)于絕對(duì)之嫌：首先，雖然概念意涵有本質(zhì)不同，但微觀世界中的概念既然借用于宏觀世界中，則對(duì)這些概念的定義是必然參考了宏觀世界解釋的——否則何來(lái)借用概念的必要呢？科學(xué)家完全可以創(chuàng)造新的概念語(yǔ)匯。其次，這種更替并不具有庫(kù)恩所描述的科學(xué)革命普遍性的特點(diǎn)——并不是光的微粒說(shuō)直接取代波動(dòng)說(shuō)，而是二者相結(jié)合，以一種“各取其半”的畸形姿態(tài)共同組成了新的光學(xué)范式即“波粒二象性”范式。而從這一角度來(lái)看，也可說(shuō)光學(xué)范式的這一次更替是具有累積性的——即在原有的波動(dòng)說(shuō)理論基礎(chǔ)上補(bǔ)充加入部分微粒說(shuō)理論，是理論按照發(fā)現(xiàn)順序進(jìn)行積累的行為。并且，“波粒二象性”對(duì)舊范式概念的借用和研究方法的繼承并不符合范式間不相容性的特點(diǎn)。

（二）范式轉(zhuǎn)換：場(chǎng)的激發(fā)

1.量子力學(xué)下的光

若以極其微弱的光和極短的曝光時(shí)間進(jìn)行場(chǎng)的雙縫實(shí)驗(yàn)，屏幕上所得到的將是沒(méi)有干涉痕跡而只有若干小撞擊點(diǎn)的圖像。近代量子力學(xué)對(duì)這種現(xiàn)象提出了比“光的波粒二象性”更加簡(jiǎn)潔而令人信服的解釋?zhuān)汗饧炔皇橇Ｗ右膊皇遣?，穿過(guò)兩條狹縫的實(shí)際上是一個(gè)“量子化的電磁場(chǎng)”，場(chǎng)的一部分在穿過(guò)狹縫后與屏幕相遇，并將一個(gè)能量量子交給屏幕——也可以說(shuō)是穿過(guò)狹縫的延展的場(chǎng)坍縮為一個(gè)點(diǎn)。

2.范式下的電磁場(chǎng)

由光具有波動(dòng)性或微粒性到光是電磁場(chǎng)的解釋轉(zhuǎn)變，既是細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)光學(xué)范式的更替，也展示著物理學(xué)整體范式的轉(zhuǎn)換——由經(jīng)典物理學(xué)到近代量子力學(xué)的轉(zhuǎn)換。這樣的轉(zhuǎn)換無(wú)疑是一場(chǎng)科學(xué)革命。

庫(kù)恩認(rèn)為，新范式的產(chǎn)生“都是一下子突現(xiàn)出來(lái)的”，往往由受到傳統(tǒng)規(guī)則束縛較少的年輕人建立，并將新范式的發(fā)明說(shuō)成是“云翳頓開(kāi)”“靈光閃現(xiàn)”，將科學(xué)家接受新范式說(shuō)成是如同信仰“改宗”一般嚴(yán)酷而痛苦的行為，從而大大削減了科學(xué)研究的理性光芒。而其所主張的不可通約性，也為科學(xué)家舍棄舊范式選擇新范式的行為增添了非理性成分——既然范式間不可通約，則沒(méi)有一種更高層級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)用于比較兩種范式孰優(yōu)孰劣，那么科學(xué)家為何選擇新范式？庫(kù)恩認(rèn)為是出于對(duì)前景的展望或說(shuō)對(duì)新范式的信心——這種信心似乎并沒(méi)有足夠的理性思辨基礎(chǔ)，更多的是一種情感投射。

三、對(duì)質(zhì)疑的可能辯護(hù)

（一）庫(kù)恩本人的辯護(hù)

對(duì)于上面從光的波動(dòng)性、微粒性向“波粒二象性”的范式轉(zhuǎn)換的質(zhì)疑，能夠從《結(jié)構(gòu)》文中找到可能的辯護(hù)：庫(kù)恩雖然作出“物理光學(xué)的這些范式轉(zhuǎn)變（指由牛頓的微粒說(shuō)到托馬斯·楊、菲涅爾的波動(dòng)說(shuō)再到兼具波動(dòng)性和微粒性的量子力學(xué)實(shí)體說(shuō)），就是科學(xué)革命”的論斷，但在再次論及時(shí)，庫(kù)恩將光“被認(rèn)為‘有時(shí)是波而有時(shí)是粒子”的時(shí)期歸為光學(xué)的危機(jī)時(shí)期，而直到證明光是非波也非粒子的“自我一致的實(shí)體”后危機(jī)才結(jié)束——即量子力學(xué)新范式帶來(lái)新的常規(guī)科學(xué)階段。若采取后一種說(shuō)法，則范式的轉(zhuǎn)換僅僅指宏觀層面的物理學(xué)范式轉(zhuǎn)換而不指稱(chēng)細(xì)分領(lǐng)域的學(xué)派更替，如此則針對(duì)這一“范式轉(zhuǎn)換”的質(zhì)疑均可被辯護(hù)。

此外，庫(kù)恩在《結(jié)構(gòu)》一書(shū)出版后以論文形式對(duì)該書(shū)受到的責(zé)難進(jìn)行辯護(hù)，同時(shí)增補(bǔ)原內(nèi)容，其辯護(hù)中占較大比重的一點(diǎn)即是對(duì)“不可通約性”的詳細(xì)說(shuō)明。他在《可通約性、可比較性、可交流性》中再次明確，“不可通約性”是指一個(gè)理論的科學(xué)術(shù)語(yǔ)不能完全由另一理論的術(shù)語(yǔ)來(lái)定義，其意義往往隨理論改變;他進(jìn)一步點(diǎn)明，試圖將原有科學(xué)理論的語(yǔ)言翻譯成現(xiàn)代語(yǔ)言的行動(dòng)一定會(huì)失敗——這是因?yàn)椤胺g”和“解釋”是兩個(gè)不同的階段，單純的翻譯并不能把例如十八世紀(jì)化學(xué)中“燃素”“原志”等術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代術(shù)語(yǔ)，因?yàn)楝F(xiàn)代化學(xué)證明這些物質(zhì)并不存在，而即使是在十八世紀(jì)和二十世紀(jì)化學(xué)術(shù)語(yǔ)中均包含的“元素”一詞，其意義也是不一致的;要解決通約性問(wèn)題，必須進(jìn)行第二步即“解釋”，從而點(diǎn)明它們的意義和用法。

（二）對(duì)庫(kù)恩非理性主張的可能辯護(hù)

庫(kù)恩科學(xué)革命突然發(fā)生的觀點(diǎn)，可以受到量變與質(zhì)變理論的合理辯護(hù)：科學(xué)研究量的積累是非表面、不明顯的，而只有當(dāng)其積累到一定的程度，才會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍;而如果只關(guān)注科學(xué)革命的表現(xiàn)即質(zhì)變的部分，則科學(xué)革命確實(shí)看似是“突現(xiàn)出來(lái)的”，連續(xù)的量變和斷續(xù)的質(zhì)變的發(fā)展模式同樣是符合理性的。

對(duì)新范式產(chǎn)生的直覺(jué)論和科學(xué)家選擇新范式的信心論，我們同樣能夠提出辯護(hù)：直覺(jué)并不一定與理性對(duì)立，“理性直覺(jué)”是直覺(jué)哲學(xué)上的分類(lèi)之一，指主體對(duì)思維對(duì)象的觀念統(tǒng)攝或者對(duì)其本質(zhì)與規(guī)律的整體把握;直覺(jué)在科學(xué)研究中往往表現(xiàn)為創(chuàng)造性，斯賓諾莎甚至認(rèn)為直覺(jué)是理性能力的最高表現(xiàn)，而愛(ài)因斯坦認(rèn)為科學(xué)發(fā)展中“以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的直覺(jué)”能夠起到重要的作用。庫(kù)恩所說(shuō)科學(xué)家對(duì)新范式（不參考已獲成果）的信心與此相似也絕非是未經(jīng)理性思考的結(jié)果，而更偏向于是結(jié)合自身的研究經(jīng)驗(yàn)所做出的直覺(jué)判斷。

參考文獻(xiàn)：

[1]托馬斯·庫(kù)恩.科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)[M].金吾倫，胡新和，譯.北京：北京大學(xué)出版社，2003.

[2]庫(kù)恩.結(jié)構(gòu)之后的路[M].邱慧，譯.北京：北京大學(xué)出版社，2012.

[3]霍布森.物理學(xué)的概念與文化素養(yǎng)[M].第四版翻譯版.秦克誠(chéng)，劉培森，周?chē)?guó)榮，譯.北京：高等教育出版社，2008.

[4]喬治·伽莫夫.物理學(xué)發(fā)展史[M].高士圻，譯.北京：商務(wù)印書(shū)館，1981.

[5]方玉田，邢永忠.試論波粒二象性[J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1995（3）.

作者簡(jiǎn)介：明風(fēng)飛揚(yáng)（1999—），女，漢族，山西夏縣人，單位為北京師范大學(xué)哲學(xué)學(xué)院，研究方向?yàn)榭茖W(xué)哲學(xué)。

（責(zé)任編輯：馬雙）