描述，还只有半个世纪。本世纪初普朗克、爱因斯坦和其他人在进行这种描述以前，物理教科书还在教导说光是横波运动，这种认识扎根于一种规范之中，一种从十九世纪初杨（Young）和弗雷斯内尔（Fresnel）的光学著作中最后得出来的规范。波动理论起初也并不是大部分光学工作者所接受的。十八世纪中牛顿的《光学》为这个领域提供了规范，它教导说，光是物质粒子。那时的物理学家们都在寻求光粒子对固体的压力的证据，而早期的波动理论家们却不这样做。①
物理光学中规范的这种转化，就是科学革。一种规范经过革命向另一规范逐步过渡，正是成熟科学的通常发展模式。但这种模式没有牛顿以前那个时代的特征，我们在这里所关心的也正是二者的差别。从远古开始直到十七世纪末为止，在这段历史时期中没有出现过一种大家都能接受的关于光的本质的看法。相反，总是有许多互相竞争的学派和小流派，其中大多数都拥护伊壁鸠鲁、亚里士多德或托勒密理论的某种变形。一些人把光看作是从物质客体发射出来的粒子；而另一些人认为，光是介入物体和眼睛之间的某种介质的变态；还有的用介质同眼睛发射物之间的相互作用来解释光；此外还有其他各种不同的组合和变形。每一个相应的学派都从它同某一种形而上学的关系中吸取力量，每一个都强调它的理论最能解释的那一组光学现象才是合乎规范的观测。为此，它也精心研究了另外一些观测，以免为进一步的研究留下了悬而未决的问题。②
①约瑟夫·普列斯特利（Joseph Priestley）：《关于视觉、光和色的发现的历史和现状》（伦敦；1972年），第385～39O页。
②瓦斯科·隆奇（Vaseo Ronchi）：《光学史》；让·塔顿（Jean Taton）译（巴黎，1956年），第i…iv章。
所有这些学派都在各个不同时代为物理光学的主要概念、现象和技巧作出了重大贡献，而牛顿则从中引出了第一个几乎为大家一致公认的规范。任何一个关于科学家的定义，如果排除了这些不同学派中富有创造性的成员，也就排除了这些学派的现代继承人。这些人的确是科学家。但如果回顾一下牛顿以前的物理光学。人们完全可以得出结论说，那时这方面的工作者虽然是科学家，而他们工作的最后成果却不怎么够得上科学。既然可以不要什么共同的信念，每一个物理光学家都感到必须从根本上重建这门科学。这么一来，他要支持些什么观测和实验，也就可以相对自由地加以选择，因为并不存在一套每一个光学家都必须加以采纳的标准方法，或必须加以解释的标准现象。这种情况下所产生的
一些著作，就总是对准其他学派的人，而不是对准自然界。这种模式，在今天许多富有创造性的领域中也不陌生，同重大发现和发明之间也没有矛盾。但这却不是牛顿以后物理光学所采取的发展模式，也不是其他自然科学今天所熟悉的模式。
十九世纪上半叶电学发展的历史可以提供一个更加具体、更为熟悉的例子，说明一门科学在获得第一个普遍接受的规范以前是怎样发展起来的。在那时候，几乎有多少重要的电学实验家，象豪克斯比（Hauksbee）、格雷（Gray）、德札古利埃（Desaguliers）、杜·费伊（Du Fay）、诺列特（Nollett）、沃森（Watson）、富兰克林等人，对电的本质就有多少看法。在所有这许多电的概念中，存在着某些共同的东西——这许多概念，都是从当时指导一切科学研究的机械粒子哲学的某种变形中片面地引伸出来的。而且，这些都是真正科学理论的组成部分，它们部分地来源于实验和观察，部分地又决定着怎样选择和解释研究中新出现的问题。虽然所有这些实验都是电学实验，虽然绝大部分实验者都读过彼此的著作，但他们各自的理论却只不过象是同一家族中的不同成员。①
①杜安·鲁勒（Duan Roller）和杜安· H· D·鲁勒（Duane H·D·Roller）：《电荷概念的发展：电学从希腊人到库伦》（《哈佛实验科学事例史》第8例，马萨诸塞州，坎布里奇，1954年）；
I．B柯亨（Cohen）：《富兰克林和牛顿：探索牛顿思辨的实验科学理论以及由此产生的富兰克林电学著作之例》（费拉德尔菲亚，1956年），第Xii～Xii章。对下一段中某些分析的细节，我感谢我的学生约翰·L·布隆尚未发表的文章。在此文发表前，对富兰克林的规范的某种更展开、更确切的说明，见T。S。库恩：《科学研究中教导作用》，载A．C．克隆比（Crombie）编：《1961年7月9～15日牛津大学科学史专题会议》。即将由海涅曼教育书店出版。
一批早期的理论家们根据十七世纪的实践，把吸引和摩擦起电看作是基本的电现象。这些人倾向于把排斥作为机械回跳所产生的二级效应，并又尽可能拖延对格雷新发现的电传导效应进行讨论和系统研究。另一些“电学家”（如他们所自称的）把吸引和排斥同样看成是电的基本表现，并据以修改他们的理论和研究工作。（实际上他们的人数很少——甚至连富兰克林的理论也从没有充分说明过两个带负电荷的物体为什么互相排斥。）但是他们在同时说明任何一种最简单的导电效应时，也碰上了同前一批人一样的困难。这种效应又为第三批人提供了一个出发点，他们倾向于把电说成是可以穿越导体的“流体”，而不是一种由非导体发射出来的“以太”。于是他们又面临着怎样把他们的理论同大量的吸引排斥效应协调起来的困难。只是通过富兰克林和他的直接后继者的工作才有了一种新的理论，可以同样简便地说明几乎所有这些效应，从而也可以给下一代“电学家”的研究工作提供一个共同的规范。
象数学、天文学这样一些部门，早在史前时期就有了第一个明确的规范，再象由专业的分化和重组而形成的生物化学，也已臻于成熟。除了这几个特殊部门以外，上文所勾画的情况在历史上还是很典型的。虽然我不得不继续采取这种不恰当的简单化作法，把连续的历史事件硬套上一个简直是信手拈来的名字（例如牛顿或者富兰克林），但我却认为，这样的根本不同正是表现了这样一些学科的特点，象亚里土多德以前对运动、阿基米德以前对静止的研究、布来克（BIack）以前对热的研究、波义耳和波尔哈夫以前的化学的研究、胡顿（Hutton）以前对历史地质学的研究等等。在生物学的各个分支中——例如对遗传的研究——有了第一个为人们所普遍接受的规范，还是最近的事；而在社会科学中，究竟哪些分支已具备这种规范，还完全悬而未决。历史表明，要使科学研究中意见完全一致，实在是艰巨得很。
但历史也表明了在这条道路上为什么会碰到这样的困难。如果没有一种规范或某种候补规范，凡是可能合乎某一门科学发展的事实，看起来都会同样地合适。结果，最初搜集事实的活动更近乎一种随机活动，而后来科学的发展却使之习以为常了。而且，因为没有必要寻求什么样的更隐秘的信息，最初搜集事实一般也只限于某些信手拈来的材料来源。在由此聚成的蓄水池中，也包含着那些易于受到偶然的观察、实验以及某些更奥秘材料影响的事实，都可以从医药、制定历法和冶金这一类行业中重新找到。由于这些行业可以随时提供不能按照因果关系发现的事实，因而在新科学的涌现中，它们的工艺经常起着不可缺少的作用。
这样来搜集事实，对许多重要科学的起源尽管很重要，但是只要查阅一下普林尼（Pliny）的百科全书式著作或培根的自然史就会发现，这里有个泥坑。这样所产生的文献究竟算不算科学，人们会有所犹豫。培根关于热、色、呼吸、开矿等的“历史”中充满了消息，其中有一些也很深奥难解。但是在这些历史中，他却把那些后来证明是很能说明问题的事实（如通过混合而加热），同那些在一定时期内由于过分复杂而根本综合不到理论中去的事实（如粪堆中的热），杂然并列起来了。①还有，任何描述总是不完全的，因此，在一部标准自然史的大量详尽叙述中，也总会遗漏一些后来科学家恰好就在这里找到的重要启示。比方说，几乎没有一部早期的电学“历史”曾经提到过，摩擦过的玻璃棒把草屑吸引过来以后又会把它弹回去。这似乎是机械效应，不是电效应。②而且，按照因果关系收集事实的时间很少，也没有必需的方法，因而自然史常常把上面我们所举那些描述同我们现在还不大能肯定的描述并列起来，比方说关于阻抗生热（或冷）的描述。③只有在十分偶然的情况下，例如古代静力学、动力学和几何光学在没有什么预定理论指导下所搜集到的事实，才足以明确地宣告容许第一个规范的涌现。
①参见培根《新工具》一书中关于热的自然史纲要，《弗兰西斯·培根著作集》第VIII卷，J、斯拜丁（Spedding）、R。L。埃利斯（Ellis）和I．D．希兹（Heath）编（纽约， 1869年），第179～203页。
②鲁勒和鲁勒，同上书，第14、22、28、43页。只是在培根书中最后引用了这些话之后，排斥效应作为一种明确的电效应才得到普遍的承认。
③培根，前引书，第235、337页：“微温的水比完全冷却的水更易于结冰。”对这种奇特观察的早期历史，在下书中有一部分记载：马歇尔·克莱杰特（Marshall
Clagett）：《乔温尼·马利安尼（Giovani Marliani）和中世纪晚期物理学》（纽约；194O年）；第IV章。
这就是在一门科学早期发展阶段上建立这个阶段所特有的各种学派的情况。只有有了理论上和方法论上的信念，才能进行选择、评价和批评；如果没有这种信念，至少是某种隐含的信念，任何一部自然史都无法得到解释。如果这种信念的内容没有隐含在所搜集的事实之中——这种情况就不只是现成的“纯事实”了——那就必须通过流行的形而上学、其他科学或个人和历史的偶然事件从外界提供这种信念。因此毫不奇怪，在任何一门科学的早期发展阶段，不同的人对同样一些领域的现象，尽管未必都是同样一些具体现象，却会作出全然不同的描述和解释。令人吃惊的，而在这些我们称之为科学的领域中也许是最令人吃惊的是，初期的这种分歧总是大部分不见了。
这些分歧，的确在相当大的程度上不见了，而且简直是一劳永逸地不见了。而且，通常总是由于一个前规范学派的成就使这些分歧不见了。这个学派由于它所特有的信念和先入之见，总是只强调那个太大而又太不发达的消息库中的某一特殊部分。有些电学家把电看成是一种流体，并从而特别强调它的传导作用，他们正好提供了一个出色的事例。按照这个信念，他们难以应付已知的大量吸引排斥效应，于是有些人就设想把这种电流体用瓶子装起来。他们努力的直接成果就是莱顿瓶，偶尔随机探索自然的人永远也不会发现这种装置。事实的确是在十八世纪四十年代早期，至少是由两个研究者独立提出来的。①富兰克林几乎从一开始进行电学研究时，就特别注意解释这种新奇而结