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摘 要：从系统科学的视角出发，用分岔理论阐述了库恩范式转换下的科学发展模式和皮克林实践冲撞式的科学发展模式，并且在分形理论的基础上对两模式进行整合，把二者统一在一个系统的两个层次上进行分析，对科学发展模式采用系统科学方法进行研究，对于科学哲学的研究具有认识论和方法论意义。
关键词：系统科学；范式；实践的冲撞；分形
中图分类号：N94-02 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）10-0251-02
Abstract： Starting from the perspective of system science and using bifurcation theory， this paper expounds the scientific development model of the Kuhn paradigm shift and the Pickering practice collision type mode. And on the basis of fractal theory， it integrates the two models， and analyzes the two models by uniting them at two levels of one system. The paper researches science development pattern with system science method， which can provide the epistemology and methodology for the study of philosophy of science.
Keywords： system science； paradigm； collision of practice； fractal
自1962年托马斯·库恩（T.Knhn）《科学革命的结构》出版以来，针对库恩思想中“范式”、“不可通约性”等概念上的模糊性，常规科学下解谜活动的必然性，众多学者提出不少质疑。1995年，皮克林（Andrew Pickering）在《实践的冲撞》一书中提出“冲撞”一词，指出了科学实践过程中目标指向的以及目标修正的阻抗和适应的辨证方法。系统科学作为一门新兴的学科和一种新的思维方式正成为各门学科的方法论和基础，文章将用系统科学中的分岔理论和分形理论方法对科学发展模式进行研究，为系统科学进入科学哲学领域的研究寻找一条进路。
一、范式转换的系统科学描述
《科学革命的结构》基本思想是一个大的统一范式，这种范式统治着相关科学共同体的解题实践。在范式理论的基础上，库恩描绘了科学发展的动态模型，这种动态模型可以总结为：前科学时期→常规科学时期→反常与危机→科学革命→新的常规科学时期…。因此，科学的发展是常规科学时期的量的进化与科学革命时期的质的飞跃，这几个环节不断循环往复而向前发展。
在常规科学时期，科学实践中的反常产生于科学共同体解谜活动中的众多谜题之中。在范式的承诺下，对谜题的解决就构成了常规科学的科学实践活动。库恩指出：“因为这个承诺构成的网络提供了各类规则，它们告诉成熟科学的专业实践者世界是什么样的，他的科学又是什么样的，如此他就能满怀信心地集中钻研由这些规则和现有知识已界定好的深奥问题。这时科学家个人所接受的挑战就是为未解之谜得一个解。”[1]当在范式承诺下，解谜活动变得越来越困难时，反常转化为危机，并推动着常规科学向革命的方向发展。“当一个反常变得似乎不只是常规科学的另一个谜时，向危机和非常规科学的转变就开始了。”[1]在危机时期，范式变得模糊，常规研究规则变得松弛，科学家会尝试提出各种与原范式相悖的理论。“所以科学家在危机时总是尝试去提出某些思辨性理论，如果成功了，就能找出通往新范式的道路，如果不成功，也能相对容易地将它们舍弃。”[1]经过革命，新范式逐渐形成，从而取代旧的范式，科学实践活动再次进入新的常规科学时期。需要指出的是，范式的选择依靠的不是实践的客观性检验，而是非理性因素的介入。“在范式选择中就像在政治革命中一样，不存在超越相关共同体成员间的共识的标准，问题的解决依赖于大家意见的一致。[1]”80年代的库恩已与60年代在某些观点上有明显变化，但他并未修改上述科学发展模式。
庫恩的科学发展模式与系统科学中的系统演化的分岔模式有相同结构。
稳定系统是指处于结构上稳定的系统。“如果系统相图只有量的变化，即控制参量的小扰动不会引起系统相图定性特征的变化，就说系统是结构稳定的（structure stable）；如果控制参量的小扰动引起系统相图发生定性性质的改变，就说系统是结构不稳定的。”[2]很显然，稳定系统对应常规科学。在稳定系统中，涨落的存在可以促進系统的稳定性，它的存在也是系统可以正常演化的基本力量，可以把它同常规科学活动中的谜题对应起来。当控制参量变化至临界点时，稳定系统失稳，这时涨落被放大，达到宏观量级，从而推动了系统的突变。“涨落既是对处在平衡态上系统的破坏，又是维持系统在稳定的平衡态上的动力。”[2]系统科学中的突变很好地描述了科学革命的范式转换行为。同科学范式间的选择机制一样，系统突变后它的选择机制也往往是随机因素在起关键作用，而非必然的确定性力量。
二、实践冲撞的系统科学描述
库恩的《科学革命的结构》对皮克林的思想影响很大，皮克林批判继承了库恩科学发展突变的模式，在物质操作的维度上来解释不可通约性的概念。同时他也辨证的吸纳了传统科学哲学的客观性和强纲领SSK的相对性思想。
皮克林在《实践的冲撞》一书以哈密尔顿的四元数发现过程为案例，阐述了他的关于科学发展模式的理论。皮克林的科学发展模式可以概括为一个开放式终结的筑模过程。筑模过程可以分解为：架桥→誊写→填充，这就构成对科学实践分析的核心。架桥也可以叫做建造桥头堡，即尝试性地固定一个文化扩展向量以待开拓。桥头堡运作的意义在于，它标志着科学实践过程的特定目标。但皮克林强调，这个目标是尝试性和可修改的，并且这种尝试和修改并不能保证一定能成功。架桥活动的完成相当于标记出一个可以誊写的空间——对通过桥头堡把旧体系发展到新的确定空间的过程的复制。誊写相当于把基本操作模型复制到桥头堡所建立起来的系统。誊写是一系列被动的、强制性活动，它表明通向科学目标的科学实践活动要受到旧理论规训力量的约束。 规训力量下发展的科学理论可以视为是一个结构稳定的系统，由于偶然性、随机因素的存在，系统中突现出现系统失稳的阻抗，多种力量的耦合促使系统在失去稳定性后进行分岔突变，在多种可能演化至的稳定态中，由随机因素决定其演化至哪一个新的稳定状态。这种多种可能状态的存在以及选择机制，皮克林是持肯定态度的，“他要寻找对阻抗的适应…，二者都相当于哈密尔顿已经扩展了的代数系统的填充，二者都直接导致方程（1）和方程（2）的对等。”[3]，“架桥和填充活动是科学家展示选择和判断力的活动，这种选择和判断力是人类力量最典型的特性。”[3]
系统的开放性说明了科学实践中的开放性。开放系统内部多种因素的非线性耦合对应了科学实践中多维度力量的交织下综合影响。开放性这一系统有序演化的必然要求使系统科学研究科学发展不再把传统科学哲学眼中的非理性因素视为“洪水猛兽”，而是内化为科学发展的必然需求。
三、分形理论下的重新整合
库恩理论中的科学革命与皮克林所谈的科学实践的冲撞是不同层次的科学事件。库恩所指的革命是整个科学大系统的突变。这个科学大系统是以科学共同体为基本单位的某一学科范畴，甚至是多学科组成的集合。范式的转换对应的是世界观的变化。当然库恩也讨论具体某个科学实践活动，但他所讨论的具体科学活动往往都是处于危机或革命时期的科学活动，比如对氧、X射线、莱顿瓶的发现历程的总结，对哥白尼理论、燃素说、相对论的分析。应该清楚的看出，库恩所讲的范式的转变并非是具体某一次科学实践的结果，而应该是整个学科或整个科学领域基本信念的变化，具体的某次科学实践只是在这个变化过程中起到了关键的作用。我们必须从科学整体的角度来看待库恩的科学革命。
皮克林的科学实践的冲撞不是在整个科学大系统的层面上进行的。他讨论的冲撞是针对具体某个科学实践活动中的阻抗与适应的辩证法。皮克林对库恩的批判，攻击点集中在常规科学解谜活动的必然性上，他认为科学实践活动并不像库恩描述的那样只是一种在范式承诺下的必然性活动，而应该是一种充满偶然因素的瞬间突现。这也解释了库恩看到的是范式转变后世界观的变化，而皮克林着重关注科学实践前后物质操作的不同。当然皮克林也批判了库恩理论中的科学发展的一元性、同质性和封闭性，认为科学实践活动体现了科学文化的多元性、异质性，并由此导致科学活动的开放性。但这并不影响皮克林和库恩所讨论对象的不同。
上述分析显示了皮克林的科学实践实则对应库恩的常规科学的解谜活动，库恩和皮克林理论中的科学对象是不同层次上的科学范畴。我们若把库恩所讨论的科学对象视为一个大系统，则皮克林的科学对象就是这个大系统下的子系统。
至此，我们对库恩理论和皮克林理论在系统科学框架下进行了整合，把两个理论归入同一个系统中来分析研究，通过对系统标度的调整可以在两个层次上得出相同的演化图景。分形理论科学地化解了库恩理论和皮克林理论的冲突。系统科学的研究使得二者得以相互补充和完善，皮克林的实践冲撞理论完善了库恩理论中系统宏观转换下的微观行为解释；而库恩理论的科学发展宏观行为也为皮克林理论中科学实践活动的微观行为提出了理论修正，比如皮克林把科學实践的筑模过程中的架桥行为完全归结为科学家个人自由意志的体现，仅从单个实践活动上分析似乎如此，但从科学发展整体的角度分析，科学家提出一个科学目标并非纯粹个人意志的反映，它往往要受到库恩范式的影响，范式为研究者限定了研究的范围以及解题的方法，虽然库恩夸大了解题结果的必然性，但范式的规范作用是不可否认的。所以可以看出库恩强调了科学系统的整体行为，忽略了微观部分的具体演化机制；而皮克林则深入研究了具体科学实践的微观行为，但忽略了系统整体对部分的影响，只有把二者统一在一个系统下的不同层次上进行分析才能得出科学系统的合理发展模式。
四、结束语
系统科学方法对库恩的范式理论和皮克林的实践冲撞理论进行整合后，使科学发展的模式更有整体性和层次性，并且使系统不同层次的行为得到整体上的统一，从而使科学发展模式更加立体化、动态化。通过对系统开放性的分析，解释了皮克林所强调的科学实践中的多种维度力量的综合，对库恩理论导致的科学活动的封闭性进行了批判，使科學系统从宏观到微观都得以处在开放状态下进行演化，把人类、物质、社会等因素通过耦合内化为系统有序演化的内在动力，从而达到对客观性和相对性的辨证统一。
用系统科学来研究科学发展模式可以发挥其强大的理论优势。“系统科学作为横断性的学科，比一般的交叉学科如生物物理等涵盖的范围更宽。系统科学把事物看作系统，从系统结构和功能，从系统的演化，研究各学科（从物理系统，化学系统，生物系统，到经济系统和社会系统）的共性规律，是各门学科的方法论和基础。”[2]系统科学中的耗散结构理论、协同学理论、超循环理论、复杂网络结构理论等，对科学理论发展模式的研究有很强的方法论意义。同时系统的整体性、涌现性、不可还原性等特征，对于科学哲学的发展也具有一定认识论上的意义。作者深信，作为一个大门类的新兴学科，随着其应用越来越广泛、其思维方式越来越深入人心，系统科学必将作为一个新的手段深入到科学哲学的研究中去。
参考文献
[1]库恩.科学革命的结构[M].金吾伦，等译.北京：北京大学出版社，2003：38+76+80+87.
[2]许国志.系统科学[M].上海：上海科技教育出版社，2000：79+72+191+14.
[3]皮克林.实践的冲撞[M].邢冬梅译.南京：南京大学出版社，2004：153+137.
关键词：系统科学；范式；实践的冲撞；分形
中图分类号：N94-02 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）10-0251-02
Abstract： Starting from the perspective of system science and using bifurcation theory， this paper expounds the scientific development model of the Kuhn paradigm shift and the Pickering practice collision type mode. And on the basis of fractal theory， it integrates the two models， and analyzes the two models by uniting them at two levels of one system. The paper researches science development pattern with system science method， which can provide the epistemology and methodology for the study of philosophy of science.
Keywords： system science； paradigm； collision of practice； fractal
自1962年托马斯·库恩（T.Knhn）《科学革命的结构》出版以来，针对库恩思想中“范式”、“不可通约性”等概念上的模糊性，常规科学下解谜活动的必然性，众多学者提出不少质疑。1995年，皮克林（Andrew Pickering）在《实践的冲撞》一书中提出“冲撞”一词，指出了科学实践过程中目标指向的以及目标修正的阻抗和适应的辨证方法。系统科学作为一门新兴的学科和一种新的思维方式正成为各门学科的方法论和基础，文章将用系统科学中的分岔理论和分形理论方法对科学发展模式进行研究，为系统科学进入科学哲学领域的研究寻找一条进路。
一、范式转换的系统科学描述
《科学革命的结构》基本思想是一个大的统一范式，这种范式统治着相关科学共同体的解题实践。在范式理论的基础上，库恩描绘了科学发展的动态模型，这种动态模型可以总结为：前科学时期→常规科学时期→反常与危机→科学革命→新的常规科学时期…。因此，科学的发展是常规科学时期的量的进化与科学革命时期的质的飞跃，这几个环节不断循环往复而向前发展。
在常规科学时期，科学实践中的反常产生于科学共同体解谜活动中的众多谜题之中。在范式的承诺下，对谜题的解决就构成了常规科学的科学实践活动。库恩指出：“因为这个承诺构成的网络提供了各类规则，它们告诉成熟科学的专业实践者世界是什么样的，他的科学又是什么样的，如此他就能满怀信心地集中钻研由这些规则和现有知识已界定好的深奥问题。这时科学家个人所接受的挑战就是为未解之谜得一个解。”[1]当在范式承诺下，解谜活动变得越来越困难时，反常转化为危机，并推动着常规科学向革命的方向发展。“当一个反常变得似乎不只是常规科学的另一个谜时，向危机和非常规科学的转变就开始了。”[1]在危机时期，范式变得模糊，常规研究规则变得松弛，科学家会尝试提出各种与原范式相悖的理论。“所以科学家在危机时总是尝试去提出某些思辨性理论，如果成功了，就能找出通往新范式的道路，如果不成功，也能相对容易地将它们舍弃。”[1]经过革命，新范式逐渐形成，从而取代旧的范式，科学实践活动再次进入新的常规科学时期。需要指出的是，范式的选择依靠的不是实践的客观性检验，而是非理性因素的介入。“在范式选择中就像在政治革命中一样，不存在超越相关共同体成员间的共识的标准，问题的解决依赖于大家意见的一致。[1]”80年代的库恩已与60年代在某些观点上有明显变化，但他并未修改上述科学发展模式。
庫恩的科学发展模式与系统科学中的系统演化的分岔模式有相同结构。
稳定系统是指处于结构上稳定的系统。“如果系统相图只有量的变化，即控制参量的小扰动不会引起系统相图定性特征的变化，就说系统是结构稳定的（structure stable）；如果控制参量的小扰动引起系统相图发生定性性质的改变，就说系统是结构不稳定的。”[2]很显然，稳定系统对应常规科学。在稳定系统中，涨落的存在可以促進系统的稳定性，它的存在也是系统可以正常演化的基本力量，可以把它同常规科学活动中的谜题对应起来。当控制参量变化至临界点时，稳定系统失稳，这时涨落被放大，达到宏观量级，从而推动了系统的突变。“涨落既是对处在平衡态上系统的破坏，又是维持系统在稳定的平衡态上的动力。”[2]系统科学中的突变很好地描述了科学革命的范式转换行为。同科学范式间的选择机制一样，系统突变后它的选择机制也往往是随机因素在起关键作用，而非必然的确定性力量。
二、实践冲撞的系统科学描述
库恩的《科学革命的结构》对皮克林的思想影响很大，皮克林批判继承了库恩科学发展突变的模式，在物质操作的维度上来解释不可通约性的概念。同时他也辨证的吸纳了传统科学哲学的客观性和强纲领SSK的相对性思想。
皮克林在《实践的冲撞》一书以哈密尔顿的四元数发现过程为案例，阐述了他的关于科学发展模式的理论。皮克林的科学发展模式可以概括为一个开放式终结的筑模过程。筑模过程可以分解为：架桥→誊写→填充，这就构成对科学实践分析的核心。架桥也可以叫做建造桥头堡，即尝试性地固定一个文化扩展向量以待开拓。桥头堡运作的意义在于，它标志着科学实践过程的特定目标。但皮克林强调，这个目标是尝试性和可修改的，并且这种尝试和修改并不能保证一定能成功。架桥活动的完成相当于标记出一个可以誊写的空间——对通过桥头堡把旧体系发展到新的确定空间的过程的复制。誊写相当于把基本操作模型复制到桥头堡所建立起来的系统。誊写是一系列被动的、强制性活动，它表明通向科学目标的科学实践活动要受到旧理论规训力量的约束。 规训力量下发展的科学理论可以视为是一个结构稳定的系统，由于偶然性、随机因素的存在，系统中突现出现系统失稳的阻抗，多种力量的耦合促使系统在失去稳定性后进行分岔突变，在多种可能演化至的稳定态中，由随机因素决定其演化至哪一个新的稳定状态。这种多种可能状态的存在以及选择机制，皮克林是持肯定态度的，“他要寻找对阻抗的适应…，二者都相当于哈密尔顿已经扩展了的代数系统的填充，二者都直接导致方程（1）和方程（2）的对等。”[3]，“架桥和填充活动是科学家展示选择和判断力的活动，这种选择和判断力是人类力量最典型的特性。”[3]
系统的开放性说明了科学实践中的开放性。开放系统内部多种因素的非线性耦合对应了科学实践中多维度力量的交织下综合影响。开放性这一系统有序演化的必然要求使系统科学研究科学发展不再把传统科学哲学眼中的非理性因素视为“洪水猛兽”，而是内化为科学发展的必然需求。
三、分形理论下的重新整合
库恩理论中的科学革命与皮克林所谈的科学实践的冲撞是不同层次的科学事件。库恩所指的革命是整个科学大系统的突变。这个科学大系统是以科学共同体为基本单位的某一学科范畴，甚至是多学科组成的集合。范式的转换对应的是世界观的变化。当然库恩也讨论具体某个科学实践活动，但他所讨论的具体科学活动往往都是处于危机或革命时期的科学活动，比如对氧、X射线、莱顿瓶的发现历程的总结，对哥白尼理论、燃素说、相对论的分析。应该清楚的看出，库恩所讲的范式的转变并非是具体某一次科学实践的结果，而应该是整个学科或整个科学领域基本信念的变化，具体的某次科学实践只是在这个变化过程中起到了关键的作用。我们必须从科学整体的角度来看待库恩的科学革命。
皮克林的科学实践的冲撞不是在整个科学大系统的层面上进行的。他讨论的冲撞是针对具体某个科学实践活动中的阻抗与适应的辩证法。皮克林对库恩的批判，攻击点集中在常规科学解谜活动的必然性上，他认为科学实践活动并不像库恩描述的那样只是一种在范式承诺下的必然性活动，而应该是一种充满偶然因素的瞬间突现。这也解释了库恩看到的是范式转变后世界观的变化，而皮克林着重关注科学实践前后物质操作的不同。当然皮克林也批判了库恩理论中的科学发展的一元性、同质性和封闭性，认为科学实践活动体现了科学文化的多元性、异质性，并由此导致科学活动的开放性。但这并不影响皮克林和库恩所讨论对象的不同。
上述分析显示了皮克林的科学实践实则对应库恩的常规科学的解谜活动，库恩和皮克林理论中的科学对象是不同层次上的科学范畴。我们若把库恩所讨论的科学对象视为一个大系统，则皮克林的科学对象就是这个大系统下的子系统。
至此，我们对库恩理论和皮克林理论在系统科学框架下进行了整合，把两个理论归入同一个系统中来分析研究，通过对系统标度的调整可以在两个层次上得出相同的演化图景。分形理论科学地化解了库恩理论和皮克林理论的冲突。系统科学的研究使得二者得以相互补充和完善，皮克林的实践冲撞理论完善了库恩理论中系统宏观转换下的微观行为解释；而库恩理论的科学发展宏观行为也为皮克林理论中科学实践活动的微观行为提出了理论修正，比如皮克林把科學实践的筑模过程中的架桥行为完全归结为科学家个人自由意志的体现，仅从单个实践活动上分析似乎如此，但从科学发展整体的角度分析，科学家提出一个科学目标并非纯粹个人意志的反映，它往往要受到库恩范式的影响，范式为研究者限定了研究的范围以及解题的方法，虽然库恩夸大了解题结果的必然性，但范式的规范作用是不可否认的。所以可以看出库恩强调了科学系统的整体行为，忽略了微观部分的具体演化机制；而皮克林则深入研究了具体科学实践的微观行为，但忽略了系统整体对部分的影响，只有把二者统一在一个系统下的不同层次上进行分析才能得出科学系统的合理发展模式。
四、结束语
系统科学方法对库恩的范式理论和皮克林的实践冲撞理论进行整合后，使科学发展的模式更有整体性和层次性，并且使系统不同层次的行为得到整体上的统一，从而使科学发展模式更加立体化、动态化。通过对系统开放性的分析，解释了皮克林所强调的科学实践中的多种维度力量的综合，对库恩理论导致的科学活动的封闭性进行了批判，使科學系统从宏观到微观都得以处在开放状态下进行演化，把人类、物质、社会等因素通过耦合内化为系统有序演化的内在动力，从而达到对客观性和相对性的辨证统一。
用系统科学来研究科学发展模式可以发挥其强大的理论优势。“系统科学作为横断性的学科，比一般的交叉学科如生物物理等涵盖的范围更宽。系统科学把事物看作系统，从系统结构和功能，从系统的演化，研究各学科（从物理系统，化学系统，生物系统，到经济系统和社会系统）的共性规律，是各门学科的方法论和基础。”[2]系统科学中的耗散结构理论、协同学理论、超循环理论、复杂网络结构理论等，对科学理论发展模式的研究有很强的方法论意义。同时系统的整体性、涌现性、不可还原性等特征，对于科学哲学的发展也具有一定认识论上的意义。作者深信，作为一个大门类的新兴学科，随着其应用越来越广泛、其思维方式越来越深入人心，系统科学必将作为一个新的手段深入到科学哲学的研究中去。
参考文献
[1]库恩.科学革命的结构[M].金吾伦，等译.北京：北京大学出版社，2003：38+76+80+87.
[2]许国志.系统科学[M].上海：上海科技教育出版社，2000：79+72+191+14.
[3]皮克林.实践的冲撞[M].邢冬梅译.南京：南京大学出版社，2004：153+137.