第七章
科学革命的本质

概念永远不能从经验中逻辑地推导出来，也不能凌驾于批评之上。但是出于教学和启发目的，此过程不可避免。寓意：除非违背逻辑，否则一个人通常一事无成；或者，一个人不使用脚手架就无法盖房或搭建桥梁，但脚手架实际上并不是房屋或桥梁的基本构成部分。

——阿尔伯特·爱因斯坦《给莫里斯·索洛文的信（1953）》

范式根本无法被常规科学纠正。相反，正如我们已经看到的，常规科学最终只会导致对反常和危机的认识。这些的终止不是通过商议和解释，而是通过相对突然且非结构化的事件，如格式塔切换。

——托马斯·库恩《科学革命的结构》

经过仔细检查，不仅近代早期的科学革命是知识长期发展的结果，而且科学知识架构中的其他重大变化也是如此。正如我前面所论证的，创新通常发端于对现有知识系统的可能性视域的探索，也发端于重组其中积累的知识而同时出现的转型。在下文中，我将回顾所谓的哥白尼革命、化学革命和达尔文革命，并将详细介绍爱因斯坦的两次“相对论革命”的一些基本特征——第一次革命导致1905年的狭义相对论，第二次革命导致广义相对论和1915年提出的一种新的万有引力理论。在本章最后，我会简要介绍量子革命，这是库恩所钟爱的主题。在第十章中，我会再举一个例子，即20世纪的地质学革命。

我会采用第四章所介绍的概念来强调一些共同主题。这些成就都不是无中生有的创造，而是对先前知识系统的转变。这些转型通常是旷日持久的过程，可能延续几代人。 变革的外部和内部诱因（如将两种不同的概念系统应用于同一案例时，出现的挑战性对象或边界问题）可能会成为这些转型的催化剂。通过探索已有知识结构外部表征的内在潜力，以及构造一些与已有知识系统的核心脱节的知识孤岛，人们可以从已有的知识结构中产生新的知识结构。知识孤岛可以充当建立新知识系统的母体或温床。

库恩vs弗莱克

库恩对科学革命结构的分析受到冷战意识形态争论的影响，特别是对马克思主义观点的反对。 比如说，库恩认为，经济结构、技术能力和实践条件在很大程度上对科学本身的历史来说无关紧要；根据他的说法，科学发现几乎是神秘的个人成就，而那些实践“常规科学”的研究者群体则被认为是精英，尽管大多数属于保守派。 与库恩相反，路德维克·弗莱克既没有像库恩那样把思想集体局限于精英的科学共同体，也没有像通常认为的那样，将科学完全还原为一种社会和智力活动。 他反而强调来自外界的“阻力”在塑造科学思维风格（thought style）方面的作用，类似于我在第四章中描述的挑战性对象所起的作用。

从库恩对弗莱克著作的矛盾反应中也可以明显看出“思维风格”方面的差异：“我并不认为我从阅读那本书中 学到了 什么，如果波兰德语不是那么困难，我或许可以学到更多。但我肯定得到了很多重要的支持。在许多方面，有人在以我的方式思考问题，以我的方式思考历史资料。我从未感到过完全的自在，我也仍然不同意［弗莱克的］‘思想集体’。” 弗莱克的著作实际上是用优雅的标准德语写的。在弗莱克著作英译本的序言中，库恩对弗莱克的批评甚至更加明确：“但是，它所阐明的立场却存在根本问题，对我而言，就像初读时一样，这些问题都围绕着思想集体的概念……我发现这个概念本质上具有误导性，也是弗莱克文本中反复出现的紧张关系的根源。”

库恩对科学的看法在其职业生涯中发生过变化。他后来放弃了格式塔心理学角度的范式转换概念，转而对语言哲学发生兴趣，以此作为表达他科学观念的一种手段。在这种背景下，他甚至放弃了使用范式概念，而将其替换为“词汇系统”（lexicon）。 但他继续强调科学作为公共事业的特征。

1960年，弗莱克于去世前不久在一份手稿中总结过自己的观点，该手稿很长一段时间没有出版。他显然发现他对科学之社会特性的看法已被科学的最新发展所证实：“在当今这一团队合作的时代，合著者一起发表文章，还有多如牛毛的期刊、评论、学术会议、专题讨论会、委员会、理事机构、科学团体和代表大会，科学知识的公共性质已经显而易见。”

哥白尼革命

对哥白尼革命的通俗描述就是一个很好的例子，说明了人们对科学范式转变的广泛理解。在过去对科学革命的重建中［亚历山大·柯瓦雷（Alexandre Koyré，1892—1964）和托马斯·库恩最为突出］，向日心说的转变通常被视为一种“范式之范式”（paradigm of paradigms）。哥白尼天文学被认为是导致该认识论突破的主要推动者，而近代科学最终从这一认识论突破中产生。

哥白尼的《天体运行论》（ De revolutionibus orbium coelestium ，1543）将之前处于行星架构外围的太阳置于中心，并基于几何学考虑发起了崭新的天文学。对于建立在自然、哲学、形而上学和神学等教条的综合体系之上的地心说传统，新天文学对其关键假设提出了质疑。

从亚里士多德传统的观点看，日心说体系相当于世界体系构造中的一个根本性变化，出于许多原因，这一变化是不可接受的，特别是由于其明显的物理荒谬性。从当时已建立的自然哲学（philosophia naturalis）角度来看，地球运动引发的问题比其解决的要多。可以肯定的是，哥白尼通过对一系列现象提供几何解释而简化了行星理论，这些现象曾迫使托勒密天文学家发展出奇特的临时装置。例如，水星和金星非常有限的距角，以及所有行星的逆行运动，都可以视为地球和其他行星绕太阳运动这一理论的必然结果。

尽管如此，新的宇宙论还是违反了亚里士多德物理学（或“自然哲学”）的基本假设，从破坏两个王国的本质区别开始，即具有基本直线运动的堕落的地上王国，以及具有优雅圆周运动的完美的天上王国。正如第六章所讨论的，亚里士多德框架使得人们有可能解释地面运动和天体运动的不同特征。实际上，天体运动是由“天球”来解释的，它负责运送行星。

哥白尼没有提供明确的物理选择。相反，他倒置了物理学和数学之间的优先权，转而关注数学天文学的基本问题。通过以地球绕太阳公转为基础来确定行星距离，哥白尼使确定行星的顺序成为可能，这一直是一个存有争议的问题。以前，该顺序是根据自然哲学的假设而确定的，即距离和公转周期成比例，但这对于地心说的天文学家们来说是有问题的，尤其是内行星的周期问题。而外行星的周期是一个接一个估计的，没有任何系统性的相互联系。根据哥白尼的理论，行星顺序成了几何推理的物理结果，而且，令哥白尼非常满意的是，它可以与距离—周期关系保持一致。

哥白尼颠倒了数学对物理学的依赖，通过质疑学科划分，在方法论和认识论上提出了疑问。然而，他的“革命”并不像乍看起来那样与传统彻底决裂。它确实解决了一系列问题，并提供了具有挑战性的研究前景和一些根本性的新问题，尤其是对物理学而言。

但是，哥白尼思想在很大程度上仍然基于对传统知识系统局限性的探索。其几何模型取材于托勒密及其后的阿拉伯天文学著作传统。 哥白尼并不是从一块白板开始，而是继承了行星天文学的复杂方法，该方法在天文学中具有悠久传统。几何是表征技术，对几何学的探究使哥白尼的成就成为可能。

尽管如此，为理解日心说的方案，我们有必要重新进行一场古老的辩论，讨论协调几何模型与物理因果解释的可能性。这个尚成问题的假设（即它事实上可能）构成了从古代晚期到伊斯兰和拉丁中世纪时期天体物理学的核心。对天体运动之物理原因的研究可以追溯到阿弗罗狄西亚的亚历山大（Alexander of Aphrodisias）的开创性著作，他是3世纪初雅典的一位逍遥派哲学家。该研究后来在12世纪安达卢西亚的穆斯林哲学家伊本·路世德（又译阿威罗伊，Ibn Rushd为阿拉伯语名，Averroes为拉丁语名，1126—1198）的传统中被系统化，导致人们多次尝试根据亚里士多德哲学的基本哲学和形而上学假设（最重要的是天体的完美匀速圆周运动原理）发展行星理论。 文艺复兴时期的经院派天文学家们在哥白尼的时代仍然面临着数学与物理学之间的关系问题。

哥白尼的几何方法与概念工具中最重要的方面可以在其前辈雷吉奥蒙塔努斯（Regiomontanus，又名Johannes Müller，1436—1476）、乔治·范·派尔巴赫（Georg von Peuerbach，1423—1461）和阿尔伯特·布鲁泽夫斯基（Albert Brudzewski，约1445—约1497）等人的作品中找到。 在这个例子中，数学模型同样可以被看作是对外部表征的精细化，在传统知识体系和新兴知识体系之间架起了一座桥梁。同时，这种精细化突出了传统体系的内在张力，尤其是几何表征和物理解释之间成问题的匹配。例如，派尔巴赫的《新行星理论》（ Theoricae novae planetarum ） 阐明了几何模型与天球运载行星的经院信仰之间的张力，为寻求更佳的解决方案提供了动机。 然而，随着哥白尼日心说体系的出现，这些张力并未得到解决。相反，对天空的可能数学模型及其物理学解释的探索仍然持续了好几代人。

只有在对彗星轨迹进行视差测量并确定其在天空中的位置之后，人们才对天球的存在表示了怀疑。从1580年代开始，这些来自彗星的新证据，引发了与行星运动的可说明性及新物理学的必要性相关的激烈辩论。从天体物理学史的角度，我们可以说哥白尼体系提供了一种行星模型，除非该模型可以得到自然和物理依据的支持，否则它无法使更广泛的学术界信服。实际上，布鲁诺（Giordano Bruno，1548—1600）的生机物理学、约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler，1571—1630）关于力的天体物理学，以及笛卡尔的微粒力学，都是力图将哥白尼理论转变为物理学革命的尝试。

化学革命

知识系统长期转型的另一个例子是18世纪的所谓化学革命，这在传统上与拉瓦锡（Antoine-Laurent Lavoisier，1743—1794）有关。厄休拉·克莱因将这种变革恰当地描述为一场“从未发生过的”革命。 据说，拉瓦锡挑战了对化学物质的基本理解，包括对元素（elements）概念的理解，甚至对化学变化提出了全新的因果解释。除了这些问题以外，拉瓦锡的“化学革命”通常被认为是与化学“要素”（principles）这一古老概念决裂，并用现代的化学元素概念代替之，而化学元素是无法通过化学分析去进一步分解的简单物质。

但是，在拉瓦锡之前很久就已经有化学家提出，普通自然物质的组成部分是更为基本的物质，这些基本物质无法通过化学分析来进一步分解。此外，包括拉瓦锡在内，当时的化学界不仅没有否认古老术语“要素”，也没有否认与此相关的思想，即最简单的化学“要素”（在当时也被称为“元素”）能够赋予特定的性质。例如，拉瓦锡从希腊语“oxys”（尖锐、酸）一词衍生出“oxygen”即“氧”， 意在传达这一观念，即氧是赋予化合物酸性性质的成分（或“要素”）；因此，他将氧指定为一种“酸化要素”。 同样，他认为热（heat）或“热量”（caloric）是赋予气体弹性性质的要素。 而且，热量与假想中的燃素具有许多共同之处：不可称量、可以穿透所有物体且无法在容器中储存。

拉瓦锡的工作实际上基于一个世纪以来对化学变化的研究，特别是在所谓的亲和力关系表（图7.1）中进行的总结。

这些代表了当时共享化学知识的很大一部分，并构成了拉瓦锡及其对手——即所谓的燃素学者——的共同参考。燃素学者认为，可燃物中含有一种叫作燃素的物质，并且会在燃烧过程中释放出来；而拉瓦锡则在1780年代表明，燃烧需要一种可称量的气体（氧气）和不可称量的热。在他的实验中，拉瓦锡采用了精确的定量测量，并系统研究了理论问题。

但是，正如厄休拉·克莱因和沃尔夫冈·勒菲弗所论证的，拉瓦锡的方法和理论分析都依赖于他自己所延续的悠久传统。 通过将新的化学命名法和分类体系应用于理论问题，例如对燃烧的理解、永久性气体或酸性，他能够扩展并系统化那个时代积累起来的共享知识，并由此得出新的结论。但是，他并没有创造出一个从某种意义上说与他最初开始的世界不可通约的化学物质的新世界。拉瓦锡提出了一个连贯的理论体系，但该提议仅限于化学最有序的子领域，因此，他创建出一个知识孤岛，成为化学知识进一步结构性变化的出发点。

达尔文革命

进化生物学理论的出现是知识系统长期转型的又一案例，但它也突出了我的理论框架所强调的其他特征。 首先，进化论的发展的确是个长期过程。进化思想至少可以追溯到18世纪。在19世纪上半叶，进化的猜想在诸如比较解剖学、分类学和生物地理学等多个生物学学科中形成了越来越重要的暗流。在这些学科中，完全非进化概念框架下的发现和结论，与物种恒定性的既定教条越来越矛盾。

达尔文在处理自己的进化纲领时所诉诸的恰恰是这些烦人的发现和结论，而不是明确的进化猜想。为了利用这些结果和见解，达尔文必须发现它们的进化潜力，将这些发现与得到这些发现的概念框架分开，将它们最终转化为他自己生物进化理论的证据和依据。用达尔文自己的话说，“……在自然主义者的脑海中已经储存了无数观察到的事实，一旦出现足够解释它们的理论，它们就会立即占据恰当的位置” 。

达尔文在1859年出版《物种起源》无疑是一个决定性的壮举，它将进化思想的暗流转变为受到越来越多生物学家公开支持的假设。但是，持有进化论信念的生物学家们并没有广泛接受达尔文用变异和选择对生物物种进化做出的解释。相反，这些科学家中的大多数发展了其他进化理论，这些理论符合更为人们所熟知的进化过程模型，例如个体遗传发育或对历史进步的信念。

与此相反，达尔文的理论并非以内部生物性发育的趋势为中心，而是以适应环境变化为中心。它还包括巧合性的改变。这对于他的同时代人来说，是一种革命性且完全不可接受的理论。因此，如朱利安·赫胥黎（Julian Huxley，1887—1975）所指出的，到19世纪末，达尔文的理论几乎被更为人们所熟悉的理论（定向进化理论，假设生物体有先天倾向，会朝着一个确定的方向进化，最重要的是，新拉马克主义的几个流派假设生物体可以把获得的特征遗传给它的后代）完全“掩盖”。 这种情况在1930年左右发生了变化，当时，经典遗传学（尤其是群体遗传学）破坏了获得性遗传假设——达尔文也持有这一假设，但与拉马克理论的情况相反，这一假设并非其理论的要害。 达尔文的理论获得了“第二次机会”，正如沃尔夫冈·勒菲弗所说。

在这段历史中，我们看到了知识演化的其他阶段共有的一些特征。通过知识积累和整合的扩展过程，新的知识系统涌现出来。只有在最后，新知识系统才能达到一定的稳定性和普遍适用性。但是，生物进化理论的历史也说明了，这一知识整合过程实际上如何作用于已积累的知识。 已积累的知识既包括（第四章中提过的）驯化的实践经验，也包括达尔文之前人们已获得的形态学、分类学、古生物学、地质学，以及其他形式的知识。这些知识的假设通常相互冲突，且与达尔文的新兴理论相冲突。

这些先前存在的、异质的知识领域产生了第四章讨论过的边界问题，这些问题把它们变成了知识变革的诱因。先前存在的知识要素构成了一组历史上偶然的前提，达尔文最终将其转变为进化理论的内部前提。由于他的工作，这些知识领域，无论是分类学还是形态学，都被重新诠释，获得了它们以前所不具备的“进化”含义。类似地，近代早期技术的挑战性对象引发了前经典力学的转变，这也使偶然的边界条件成为经典力学的基本组成部分。

正如生物学家和生物史学家曼弗雷德·劳比希勒所观察到的，即使在1940年代所谓的现代综合之后，发育生物学和进化生物学仍是各自独立的认知传统，各有自己的理论和实验实践。 对整合的进化框架的搜寻——也许这一框架还包括文化的演化——于是一直持续至今。在第十四章中，我将回到文化演化框架的挑战这一问题。

经典物理学的边界问题

在20世纪初经典物理学向现代物理学的转变中，边界问题在诱发已积累知识的架构变化方面作用尤为明显。在20世纪初，经典物理学被划分为力学、电动力学和热力学等子领域。当时的科学家甚至把这些领域作为整个物理学概念大厦的备选基础来讨论，它们分别代表了机械论的世界观、电动力学的世界观或基于热力学基本概念如能量的另一种世界观。 但是，基于这一系列经典概念来构建包容性观点的希望很快被证明是徒劳的。这些领域各自经历了专门化的迅速发展，成了独立的分支学科，产出的知识与多个分支学科相关，这不可避免地导致了不同的、高度结构化的知识体系之间的重叠。这些重叠（也即经典物理学的边界问题）被证明是进一步发展的关键动力，是来自知识系统内部的挑战。

边界问题之一是热辐射的平衡问题，这已经在第四章中做过简要介绍。该边界问题源于热的理论与辐射理论的重叠，也即热力学与一部分电动力学的重叠。当时的发现是，在热平衡状态下，封闭在空腔中的辐射具有独立于所有具体特征（如空腔材料的性质）的热属性。这种辐射的一般能量分布可以通过实验精确地测定，并由普朗克在1900年提出的著名辐射公式来精确描述。 普朗克的辐射公式在电动力学和热力学的边界处解决了这个特殊问题，时至今日仍然有效。但是，普朗克的成功却掩盖了一个根本性危机：所有可能能量波的连续统构成的经典画面无法与普朗克的辐射公式相吻合。取而代之的是，事实证明，要找到这个公式所描述的热平衡中辐射能量分布的物理解释，就必须使用全新的非经典概念。这场危机引发的概念转变最终导致了量子理论的发展。

另一个边界问题是所谓的动体电动力学问题，出现在力学与电磁学之间的交叉点。这成了相对论的诞生地。 它起源于光学和力学现象如何在运动参考系中发生的问题。经典力学的相对性原理表明，在相对对方以匀速直线运动的不同参考系中，物理定律应该相同。另一方面，经典光学则认为，光以一种本质上不动的以太为介质——一个具有优先性的绝对静止的参考系。荷兰物理学家亨德里克·安东·洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz，1853—1928）付出了越来越成功但也越来越别扭的努力，尝试发展一种结合光学、电磁学和力学见解的理论，以期对有关此边界问题的经验知识做出公正的处理。

探索经典物理学的视域

最终，爱因斯坦通过引入非经典意义上的新时空概念，成功地协调了看似矛盾的电动力学和力学原理。但他不是唯一设法解决这些问题的科学家，甚至也不是唯一一位将这些问题视为重新思考经典物理学之催化剂的科学家。爱因斯坦发现一个奇怪的现象：在电动力学中，相对运动的磁体和导体间的相互作用可以用不同的方式解释，尽管产生的结果与磁体或导体是否被认为在运动无关。 在两种情况下，产生的结果确实都是导体中的电流，但是根据经典电动力学，解释随选择的参考系而变化：当我们认为磁体静止而导体运动时，导体中的电荷会受到磁场力；但是，当我们认为磁体运动而导体静止时，导体则会受到电场力。

磁体和导体之间的相互作用与观察者的状态无关，这是力学相对性原理的直接结果……如果此原理对电动力学也有效就好了。但是这种可能性似乎被排除在外，因为假想中的以太构成了当时电动力学所依据的参考系。

在这种困惑的驱使下，爱因斯坦探索了当时的理论和实验手段，以及可供他利用的书面工具所提供的可能性视域。他甚至试图阐述电动力学的一种替代理论，其中应用了人们所熟知的力学定律，尤其是相对性原理。 边界问题通常是替代性理论剧增的刺激因素。但是，爱因斯坦年轻时的尝试几乎没有机会反驳荷兰物理学家洛伦兹的理论框架，这一框架建立在麦克斯韦理论的基础上，令人印象深刻。尽管洛伦兹的理论建立在静止的以太这一概念上，但它能够解释运动参考系中的电磁现象。洛伦兹先是在1895年写下了近似的变换方程，从静止系统的已知定律中得出运动参考系中的现象， 然后在1899年得出了变换公式的精确形式。

到1904年，洛伦兹形成了一个全面而系统的理论。 通过他的变换，他原则上可以解释动体电动力学的所有现象。法国数学家亨利·庞加莱（Henri Poincaré，1854—1912）将这些变换称为“洛伦兹变换”， 它们将成为之后的狭义相对论的核心特征。洛伦兹理论的完善形式已经包含了使相对论为今天的人们所熟知的诸多非凡现象：长度收缩，从不同参考系观察到的过程的时间膨胀，以及物体的质量随速度增加。

但是，这些方面在洛伦兹理论中具有另外的含义。为了解释地面实验室穿过绝对静止以太的运动没有造成任何可观察的效应，洛伦兹不得不对穿过以太的物体运动添加附加假设，来扩展他本来已经成功的电动力学理论。在1892年，他为运动系统引入了一个新的时间坐标作为辅助变量，这使他能够解释，为什么用地面光源进行的实验没有呈现由于在以太中运动而引起的 v / c 效应，其中 v 是系统的速度， c 是光速。

后来，洛伦兹引入了运动系统中长度收缩的假设， 以便能够解释著名的迈克尔逊—莫雷实验， 该实验可以检测到更高阶的 v / c 效应。在运动系统中引入长度和时间的特殊辅助量，这通过添加元素的方式，扩展了洛伦兹电动力学的形式体系，但这些元素的物理解释从经典物理学观点来看是有问题的。这些附加物使洛伦兹理论与经典物理学概念基础的联系愈加松散，将动体的电动力学问题变成了一个知识孤岛。

知识孤岛的出现

最晚在1905年初，爱因斯坦清楚地意识到了麦克斯韦和洛伦兹的电动力学没有其他选择，并放弃了寻找替代性理论的尝试。然而，他有充分的理由怀疑洛伦兹理论的基本概念，即绝对静止的以太这一概念，不仅因为以太违背他所遵循的相对性原理，还因为这一概念在他进行研究的其他物理学领域也已经问题重重。爱因斯坦同时也在进行着特别是考察以太的热性能方面的工作。步威廉·维恩（Wilhelm Wien，1864—1928）与马克斯·普朗克之后尘， 他也在研究热辐射的问题。这项研究使他得出结论：洛伦兹的以太概念未能实现可接受的辐射热平衡，因为以太会消耗掉所有热量。因此，这一概念是不可接受的。

于是，由于爱因斯坦对当时的物理学进行了广泛概述并熟悉许多边界问题，他将动体电动力学视为一个独特的科学领域，与经典物理学的其他部分截然分开。这个“知识孤岛”更加清晰地显示出自己的内部逻辑，与此同时，它与经典物理学主体的联系也被严重削弱。正如我们将会看到的，爱因斯坦通过探究这种内部逻辑的含义，最终意识到，要解决此问题，就必须构造关于空间和时间的新概念。

爱因斯坦独特视角的作用似乎在强调个人创造力，这可能会破坏从更普遍的意义来解释这种转变的尝试。但是，不应忘记，多种观点的出现是知识系统探究的一部分。它自然涉及差异化的个体学习过程，而在存在变革诱因的情况下，差异会比平常时期更大。

洛伦兹理论已经成为解决动体电动力学问题的唯一可行方法。然而，从爱因斯坦的角度来看，一旦他质疑了以太的概念，整个理论就变得无法接受，因为一旦缺乏以太，洛伦兹理论的关键假设——光在以太中的传播速度恒定不变——就会失去其基础。此外，没有以太，也就没有物理机制能够解释长度收缩，而洛伦兹曾经引入该物理机制来解释迈克尔逊—莫雷实验的结果。

狭义相对论的出现

爱因斯坦的结论是，所有这些关键概念都属于运动学领域，而这就表明，在电磁学理论的具体层面上寻找全域性的意义是一种误导。 他反而只专注于那些对最终解决方案有关键意义的元素：其一，洛伦兹引入的关于运动参考系中的时间和距离的辅助性假设；其二，光速不变和相对性原理。因此，爱因斯坦提出了一种与以太理论无关的光速不变原理，然后将该非经典原理与经典的相对性原理并列为新理论的公理。事实证明，洛伦兹变换可以从基本原理中得出，而不再需要辅助性结构。

如果现在将洛伦兹变换中出现的空间和时间坐标解释为有物理意义的量，则这些变换意味着，在相对于观察者运动的参考系与相对于观察者静止的参考系中，相同构造的测量杆和时钟所定义出的长度单位和时间单位会有所不同。这种行为显然需要一种解释，不是在电动力学水平上（如洛伦兹在物理证明中的有问题尝试那样），而是在运动学水平上。在这一点上，有必要进行进一步的反思，也就是说，需要进行包含另一层次知识的反思性抽象，不是专门的物理理论如电动力学的层次，而是使用测量杆和时钟进行实践操作的层次。

这里出现的第一个问题是，是否有一种方法可以在运动参考系中验证物体和过程的奇特行为。在这种系统中，测量杆和时钟如何起作用？“这些事件同时发生”究竟是什么意思，又该如何检验？这些问题使爱因斯坦认识到，在相对运动的参考系中确定同时性是解决问题的关键步骤。这呼应了他读过的哲学著作，尤其是休谟与马赫的哲学著作。 在这种背景下，爱因斯坦意识到，时间概念并不是简单给出的，而是代表了一种相当复杂的构造；为了确定不同地点的同时性，人们需要一个必须是基于实践方法的定义。正是在这一点上，爱因斯坦对同时性本质的洞察成为前述推理链的合理结果，同时，这种洞察也呈现出其作为解决问题关键步骤的意义。

爱因斯坦确定不同地点同时性的方法是，通过以限定速度传播的光信号，使空间上相距遥远的时钟同步。这乍一看似乎与他试图解决的复杂物理问题无关。它甚至似乎没有超出经典物理学的范围。相反，此过程与我们关于时间测量的日常想法相当一致。它甚至被用于当时的技术实践，正如爱因斯坦从阅读通俗科学文本以及他作为专利书记员的经验中知道的那样。

由于速度和时间这两个概念间存在千丝万缕的联系（爱因斯坦通过他确定同时性的过程认识到了这一点），现在可以通过两种方式来消除不同参考系中时间定义的任意性。

一种方法是引入一种假说，即不管运动状态如何，爱因斯坦建立同时性的方法都应得到相同的结果，并由此得出结论，确实存在一个绝对时间，如经典物理学中所假设的那样。第二种假说是光速（相对于时间）应与运动状态无关且保持不变——鉴于洛伦兹电动力学的成功，爱因斯坦天然地更倾向于这个假说，尽管它有一个非直觉的结果。

如果选择第二种假说，则同时性是相对的且取决于运动状态——人们立即获得了狭义相对论中令人目眩的所有运动学，从钟慢效应到运动参考系中测量杆的收缩。

为新理论建造母体

因此，我们看到，爱因斯坦关键的最后一步以一种全新的方式将两个层次的知识联系起来，即理论知识和实践知识。他反思时间概念的基础，将在不同位置进行时间测量的简单方法与现代电动力学中光传播的理论知识联系在一起。只有通过这种联系，对电动力学的专门研究才能影响到时间和空间之类的基本概念，这一结果远远超出了动体电动力学的具体问题。

这种联系还解释了狭义相对论的具体历史地位，它不可能来自对先前某种时间测量的哲学反思。实际上，光速不变的假定决定了爱因斯坦的新时间概念，它是我们称为经典物理学的知识系统长期发展的结果。它也代表了19世纪电动力学的精髓及其在与力学的交界处出现的问题。

洛伦兹发展的形式体系（特别是他对运动参考系中电动力学麦克斯韦方程的处理）在旧的、基于以太的理论和狭义相对论的框架之间架起了桥梁。爱因斯坦基本上使用了相同的形式体系，但给出了一个全新的解释。因此，洛伦兹的框架充当了母体，产生了后来被称为狭义相对论的新理论。狭义相对论的新运动学实质上是从洛伦兹的研究结果中得出的，只是颠倒了洛伦兹论证的推论方向。洛伦兹在辅助性假设的帮助下乏味地实现的目标——使电动力学符合相对性原理及光速不变原理——现在成了爱因斯坦直接推导的起点。

伽利略的追随者对伽利略关于抛物线轨迹的最前沿发现进行反向推导，类似地得到过惯性定律，这也成了发展运动理论新方法的母体。正如我们在第六章中看到的，伽利略通过延伸和捻转他所掌握的概念框架，获得了轨迹具有抛物线形状并且对称的认识。如果重力不再作用于炮弹，则以倾斜方向射击的炮弹将以匀速运动的方式沿直线继续前进，这种假设是一个大胆而尚有疑问的暗示。但是，伽利略的门徒及其追随者意识到，从这一假设（即惯性定律）出发，可以简单明了地得出轨迹的抛物线形状。同样，爱因斯坦可以通过反转导出洛伦兹变换的尚成问题的论点，来完成发展狭义相对论的最后一步。

在一开始，狭义相对论（爱因斯坦发表于1905年）这一新理论本身就是一个知识孤岛，因为它仅在有限的经验领域内得到了明确证实。正如我们了解到的，它源于对动体的电动力学这一特殊问题的研究，但它建立起新的时空框架，声称对所有物理学有效。如何将其余的物理知识纳入此新框架中还有待观察。这并不像库恩的科学革命概念所暗示的，是从一种世界观突然转变为另一种世界观，而是涉及整个科学共同体持续多年的工作。

将积累的经典物理学知识与对时空的新理解相结合，这本身就是一个充满冲突的过程。该研究计划中显而易见的一项任务是将万有引力纳入新框架中。进行此任务的一种自然方式是，创建类似于电磁场理论，并与狭义相对论一致的引力场理论。相应地，这一理论必须包括类似于电磁电位的引力位，以及类似于麦克斯韦方程组的场方程，以确保引力相互作用的传播速度不比光速快。换句话说，电动力学的例子为这样一个引力场理论应该是什么样子提供了一个心智模型，当然，其默认设置需要进行适当调整。

这一理论成了爱因斯坦进行尝试的心智模型，理解这种作用对于重建他寻找引力场理论的过程确实至关重要。该心智模型的基本思想是，物质充当源，源创造出场，场进而规定物质的运动。这一定性模型尚未涉及任何数学框架，因此具有极强的可塑性。这是它的长处。同时，它可以灵活地用更具体的信息来充实。源创建场的方式可以通过场方程来描述，而场规定物质运动的方式可以通过运动方程来体现。在进一步说明此模型的每个步骤中，我们都可以从以前的经验（尤其是电磁场理论的经验），或从新识别出的信息（例如，通过使用手头的书面工具进行实时构建）中获取附加信息。现在让我们仔细看看爱因斯坦的研究途径。

狭义相对论

爱因斯坦将他的狭义相对论建立于两个假定之上：相对性假定和光假定。相对性假定指的是相同的物理定律适用于以恒定速度彼此做相对运动的所有观察者。光假定指的是，在任何这样的观察者的参考系中，无论光源的速度如何，光始终具有相同的速度 c 。

这两个假定的直接结果是，不同地点的两个事件是否同时发生，取决于观察者的运动状态。这被称为同时性的相对性，在这里的图中进行了说明。鲍勃站在铁路车厢的正中心，相对于站在铁轨旁的阿尔以匀速 v 向右运动。根据相对性假定，两者的物理定律应该相同。光假定是物理定律之一种。两个灯泡L1和L2被安装在铁路车厢的两端。每个灯泡会闪烁一次。假设这些闪光同时到达鲍勃，这一点阿尔和鲍勃都同意。但是，他们对于在不同地方发生的事件（即L1和L2的闪烁）的同时性会持不同意见。

这两个灯泡是否同时闪烁？鲍勃会说是。光假定告诉他，两个闪光相对于 他 的速度均为 c （它们只是向相反的方向运动）。由于鲍勃站在铁路车厢的中间，所以两次闪光都必须穿过相同的距离才能到达他。如果两个闪光同时到达他，则必须同时从灯泡发出。因此，对于鲍勃来说，L1的闪烁和L2的闪烁是同时发生的事件。

阿尔会不同意。光假定告诉阿尔（就像告诉鲍勃一样！），两个闪光相对于 他 的速度均为 c （再一次，两个灯泡的光还是朝相反的方向运动）。从阿尔的角度来看，鲍勃正背向L1的闪光冲向L2的闪光。因此，根据阿尔的理解，来自L1的闪光要比L2的闪光经过更长的距离才能到达鲍勃。然而，两次闪光同时到达了鲍勃。阿尔因此得出结论，L1必须在L2之前闪烁。

因此，L1的闪烁和L2的闪烁是否同时发生取决于我们在问阿尔还是鲍勃。总而言之，如果光速与观察者的运动状态无关，则在不同位置发生的两个事件的同时性必定取决于观察者的运动状态。

万有引力成为进一步变革的诱因

1907年， 爱因斯坦撰写过一篇评论文章，探讨狭义相对论引入新的时空框架对物理学各个领域的影响。令他惊讶的是，他发现狭义相对论在引力方面的应用引发出新的困惑。 从1907年到1915年的几年中，他试图调和经典物理学中牛顿定律所体现的万有引力知识与狭义相对论的要求。在这一努力的过程中，广义相对论作为一种新的万有引力理论出现了。

在这一点上，我想强调广义相对论历史上的两个显著方面：首先，广义相对论革命是又一次“缓慢革命”。该理论花了大约半个世纪的时间才变得足够成熟，可以用作处理物理学中时—空（space-time）问题的通用框架。这与更广泛的认知共同体的出现有关，他们致力于探究爱因斯坦在1915年建立的方程式所引发的结果。在第十三章中探讨科学革命的另一个面向，即知识系统和认知共同体的共同演化时，我将回到这一问题。

我想强调的另一个方面是，尽管广义相对论后来发生了种种变化，但爱因斯坦的最初成就仍具有惊人的稳健性。在他1915年发表引力场方程之后的一个世纪中， 新理论的确引人注目地得到了证实。 它预测了光线弯曲和光在引力场中颜色的红移。它可以解释宇宙的膨胀、黑洞和引力波。当爱因斯坦提出该理论时，这些作用还不为人知。唯一表明对牛顿万有引力定律的修正可能会有意义的经验线索是，与开普勒定律相比，万有引力定律在预测行星轨道方面存在某些非常微小的偏差。因此，我们得出一个新问题：是什么赋予广义相对论这种令人印象深刻的预测能力和稳定性？只要人们将广义相对论看作是一位头脑特别聪明的科学家的创意，就无法对此基本问题给出貌似合理的答案。正如我在下面所要论证的，广义相对论不是对经典物理学知识的替代，而是重新组织，它继续巩固并推动了理论的解释力。

爱因斯坦的等效原理

也许在思想实验中，我们能把这一点看得最清楚。这个思想实验是爱因斯坦在尝试解决将万有引力纳入狭义相对论方案所遇到的难题时使用的。他所面对的一个难题是，狭义相对论的引力理论似乎暗示了对伽利略原理的违背，即所有物体都以相同加速度下落，无论其构成如何。因此，将对引力的经典理解与狭义相对论结合在一起，就等于确定了一个新的边界问题。

爱因斯坦当时的想法是，如果允许人们通过加速度来模拟重力，那么伽利略原理就可以保留下来。想象一个处于外太空某处做匀加速运动的箱子，其中的观察者会感到有一种将物体拖到地板上的力，就像箱子被放置在稳固的地球表面受真实的重力场影响一样。由于所谓的惯性力，箱子里的所有物体都会以相同的加速度掉落到地板上。将这种加速度力设想为等于“真实的”重力，并根据狭义相对论对其进行处理，爱因斯坦就得到了一个强大的工具，从而能够在真正提出相对论的引力理论之前推断它的性质。

爱因斯坦把他通过思想实验得到的洞见称为“等效原理”。等效原理指出，均匀且同质的引力场中的所有物理过程，都等同于在没有引力场的情况下匀加速的参考系中发生的那些过程。可以将其设想为两种心智模型的结合，包括处于不同运动状态的两个实验室。在第一种情况下，实验室处于静止状态，并且存在引力场。在第二种情况下，没有引力场，但是恒定的外力使实验室在做加速运动。通过这种思想实验，爱因斯坦将两个心智模型联系起来，它们分别体现了经典物理学和狭义相对论的共享知识。两种模型的结合使他能够从新的角度考虑这一知识，通过对加速参考系的研究来模拟引力效应，从而打开了通向广义相对论的大门。

数学表征vs物理解释

在某一时刻，爱因斯坦清楚地认识到，新引力理论中的引力位应该用所谓的度量张量来进行数学表征，这是非欧几何在19世纪中叶发展出来的复杂数学对象。 构建新引力场论的关键问题是找到一个场方程，将这种引力位与特定的质量和能量分发（场源）联系起来。通过这样一个场方程，质量和能量就可以确定引力场，正如电荷和电流产生电磁场一样。

寻找引力场方程的主要挑战在于，需要将度量张量所属的复杂数学形式体系与这样一个场方程同样复杂的物理要求联系起来。这些物理要求中尤其有一条是，新的场方程需要能够在适当情况下重现大家熟悉且公认的牛顿万有引力定律。毕竟，除了上面提到的微小偏差外，该定律通过大量经验观察得到了证实。

起初，爱因斯坦并不清楚如何在度量张量的新数学形式体系中满足这种物理要求。当然，这种形式体系带有自身的规则，这些规则提示了备选项，但这些备选项似乎都无法满足必须加给他们的物理要求。我们在这里又一次看到了书面工具及其符号规则的启发作用，以及在认知上的生产性。

为了应对这种情况，爱因斯坦（与他的数学家朋友马塞尔·格罗斯曼一起）制定了双重策略。 一方面，他们探究复杂的数学书面工具，试图将它们解释为诸如能量和引力之类的物理概念的外部表征。这是他们的数学策略。另一方面，他们研究了可以直接解释为熟悉的物理术语的数学表征，因为它们与牛顿的著名定律非常相似。然后，他们试图详细说明其数学结果，以寻求与复杂形式体系之间的联系。这是他们的物理策略。

度量张量

度量（metric）的概念本质上是距离概念的一种推广。1907年，爱因斯坦在联邦理工学校（后来的苏黎世联邦理工学院，ETH）曾经的老师赫尔曼·闵可夫斯基（Hermann Minkowski，1864—1909）提出了一种数学形式体系，用来表示空间和时间中的物理事件，以及爱因斯坦的狭义相对论所暗示的这些事件之间的关系。这种形式体系将空间和时间结合为一个实体——时—空——并配备了一个“度量”指令，用于测量在不同位置和不同时间发生的任意两个物理事件之间的几何距离。这一数学形式体系由一个四维时—空组成，其中代表物理参考系的坐标系通过4个数字描述每个物理事件：3个空间坐标和1个时间坐标。将时间坐标乘以不变的光速就获得了空间坐标的维度，这使得闵可夫斯基的四维世界更加接近于经典物理学的三维欧氏世界。

在三维欧氏空间中，人们熟悉的度量指令是在勾股定理的帮助下，将两个点的笛卡尔坐标间隔的平方相加，以此测量两点之间的距离。在闵可夫斯基的时—空中，此距离的平方改为两个事件之间的时间间隔的平方 减去 其空间间隔的平方。它实质上是勾股定理在四维上的延伸，针对时间坐标的特殊性质做出了调整。彼此以恒定速度运动的观察者可以使用其各自的位置和时间测量值来计算此值，并将获得相同的结果。

平坦表面可以通过在所有位置都以相同方式表现的度量来描述，但曲面的几何属性必须用可变的度量进行描述。可变的度量将不同的实际距离与表面上不同位置的给定坐标距离相关联。事实证明，这种可变度量是引力位的合适表示。在一个弯曲的四维时—空中，需要10个数字来计算从一个点到任意邻近点的距离。用4×4的矩阵数组表示这些数字是很方便的。该数组即是“度量张量”，它反映了所选坐标系中时—空的几何特性。

过渡性综合

在探究这些互相补充的研究方向数年之后，爱因斯坦最终找到了一种引力场理论，其中数学表征与新理论的物理解释匹配得可谓是天衣无缝。这条道路上的一个重要步骤是（再一次，与格罗斯曼一起）对一种临时性理论的详细阐述，该理论充当了过渡性综合，并最终成为形成广义相对论最终形式的母体。事后看来，我们可以将其视为帮助搭建最终理论的脚手架。

因此，这一临时性理论对于提出广义相对论所起的过渡性综合作用，就像洛伦兹理论相对于狭义相对论的出现那样，也像前经典力学对经典力学所起的作用那样。它成为整合各种相关知识组成部分的关键工具：牛顿万有引力定律、场论、数学形式体系和行星天文学突然被包含在一个框架中。就像塞进达尔文进化论中的各种异质元素一样，这些组成部分最终从偶然前提转化为爱因斯坦理论的内在要素和支撑证据。

临时性理论的发展最终使爱因斯坦及其合作者在新兴引力理论的物理要求和数学形式之间架起了一座桥梁。最后，通过重新解释形式体系的一些关键部分，最终理论基本上可以从临时性理论中收集起来了。新理论的物理解释与构成爱因斯坦起点的概念已经有了很大区别。新解释是使先前物理概念的含义适应数学形式体系含义的结果，这种数学形式体系由爱因斯坦和格罗斯曼在双重策略下探究得出。因此，对外部表征的探究引导了概念转变过程，其中外部表征的含义最终成为新物理见解的组成部分，如将引力理解为时—空的几何特性。

知识整合的漫长过程

对广义相对论的各种来源知识进行整合是个艰苦且充满冲突的过程，其结果不仅依靠爱因斯坦的贡献，也依靠许多其他科学家的付出。当爱因斯坦在1915年11月发表引力场方程时，此过程并没有结束；它至少持续到1950年代。就像我们在达尔文进化论中看到的那样，在诞生之初，广义相对论并不是广泛接受且普遍适用的理论框架。

我们再一次看到知识系统转型中的 长线 方面和渐进时期，这始于概念的重组阶段，涉及在事后看来像是最终结果脚手架的中间结构。在广义相对论的例子中，最终结果与作为单一关键人物的爱因斯坦密切相关。 然而，这种单一关联并不一定存在于所有此类转型中，正如量子物理学的出现及其许多主要参与者所说明的。

此第一阶段之后是另一个阶段，人们将清除新系统中过渡性阶段的痕迹（脚手架被移除）。同时，典范性的应用领域得以建立，外部表征及其解释的直接含义得到进一步探讨（其结果往往充满矛盾）。就广义相对论而言，这是它的形成时期， 是该理论精确解的首次建立，以及它在宇宙学中的首次应用（宇宙学很快成为其典范领域之一）。

最后，我们可能会看到一个阶段，其中典范性应用的局限性得到克服，新的知识系统成为稳定且广泛适用的框架，形式体系和概念解释最终达到平衡。就广义相对论而言，这发生在让·艾森施泰特所谓的低潮时期之后。 在低潮时期，它几乎没有被当作一种概念系统来严肃对待，只是在1950年代后期才进入克利福德·威尔（Clifford Will）所谓的“复兴”， 我将在第十三章中再次讨论此主题。

作为过渡性综合的海森堡矩阵力学

1925年，维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg，1901—1976）发表了一篇开创性论文，题为《关于运动学和力学关系的量子论新释》（“A Quantum Theoretical Reinterpretation of Kinematical and Mechanical Relations”）， 有效地建立了我们如今所知道的量子力学。 据说，海森堡是在那年夏天的某个夜晚偶然想到的这个关键思想，当时他正在黑尔戈兰岛（Heligoland）度小长假。实际上，所谓的量子革命也是知识转型的另一个漫长过程。从19世纪发现的光谱线之谜到1930年代初成熟的量子力学表述，再到时至今日仍在进行的解释性辩论，此过程已经持续了一个多世纪。拐点之一是普朗克在1900年提出的著名辐射定律， 另一个拐点则是尼尔斯·玻尔（Niels Bohr，1885—1962）在1913年提出的原子模型。

从1913年到海森堡发表论文的1925年这段时间，通常被描述为“旧量子理论”的统治时期。它类似于前经典力学时代，一群科学家应战了一系列松散相关的问题，以寻求一个有可能取代旧框架并提供融贯解决方案的统一概念系统。在这两个例子中，新系统都是通过探索仍然源自旧框架的各种路径而产生的；这有助于把相关知识集中起来，尽管是以初步的形式。

海森堡的论文就是此种过渡性综合。它提供了可推广的形式体系，这种体系随后可以扩展并解释为新的语义，因此成为新理论的温床。海森堡的形式体系可以被扩展为矩阵运算，并被解释为分析力学动力学方程的量子化，这一点很快就被马克斯·玻恩（Max Born，1882—1970）和帕斯夸尔·约尔旦（Pascual Jordan，1902—1980）意识到。

不过，海森堡的开创性论文只是一种过渡性综合。这不仅是因为他尚未意识到自己的形式体系与矩阵运算相对应，而且还因为最初使他做出这一提议的具体物理问题——光谱强度的计算问题——限制了其语义。因此，海森堡在论文中强调说，他的形式体系只涉及这种可观察的量，他认为这种情况具有纲领性作用。

只有在玻恩和约尔旦将海森堡的方法完善为一个成熟的形式体系之后，这种狭隘的解释才得到克服。现在，该方法可以看作以经典分析力学为基础的通用框架。但是，新量子力学的语义仍然是形式体系建立之后解释性辩论中的关键问题。因此，量子力学的历史提供了另一个例子，既说明了通过过渡性综合进行知识整合的作用，也说明了新的知识系统出现时外部表征及其解释之间相互作用的重要性。

当然，这绝不是必然的阶段顺序。正如我之前所强调的，变革的诱因在历史上可能会发生变化（如从挑战性对象到边界问题）；知识整合的机制也是如此。最重要的是，知识演化本身并不是一个好像由知识系统的内在结构所塑造的自主过程。某个知识系统是否会事实上在特定历史条件下得到探究，从而引发动态变化，这取决于更广泛的社会条件。因此，为了解知识系统的演化，我们必须更深入地考虑这些社会条件。

在我们转向知识演化的社会维度之前，关于知识论，或者更确切地说，关于知识架构对于知识发展的不同结果所起的作用，可能还需要做一些最后的评论。在第四章结尾，我们探讨过知识系统变化导致基本框架转型的条件，其中涉及诸如时间和空间之类的抽象概念的变化。我已经指出过更深层次知识的作用，例如那些与使用测量杆和时钟测量空间和时间的基本理解有关的知识。当一个新形式体系——例如，一个数学形式体系——仍然可以用和这些实践知识有关的方式来解释，那么形式体系也许可以反过来承担一个具体的物理意义，并同时引发与实践知识相关的抽象概念的变化。

这些是爱因斯坦创立狭义相对论（以及广义相对论，但在此论证中，为了简洁起见，我仍以狭义相对论为例）的必要先决条件。正如我们所论述的，狭义相对论源于解决动体电动力学中具体问题的尝试，该问题最终成为建立新的、普遍的时间和空间框架的母体。中间阶段充当了新框架的脚手架，将新形式体系的要素与熟悉的测量操作联系起来，使构建起来的新形式体系能够用时间和空间概念来解释。随后，新的数学形式体系得以建立：闵可夫斯基的四维时—空框架。它成为表述具体物理理论的普遍平台，自动满足了相对论的要求。

量子理论的情况与之相似，但更复杂一些。它也来自对特定问题的处理，这些问题引起了过渡性综合：海森堡在1925年发表的论文。这篇论文［以及埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger，1887—1961）的波动力学］通过首先建立一般的形式体系，然后将其解释为经典力学的量子形式，成为一种新力学出现的温床或母体（见前文说明框）。与相对论一样，稍晚一点在1927年，作为狭义量子理论普遍平台的数学形式体系得到约翰·冯·诺伊曼（John von Neumann，1903—1957）的详细阐述，他将量子力学定义为一种关于可观察量的理论，该可观察量由量子态的抽象希尔伯特空间中的算子表示。

但与相对论相比，以下这点对于量子力学来说要困难得多：通过与更熟悉的实践知识层——例如，相对论中的空间和时间测量——建立联系，来找到此框架的令人信服且具有可操作性的解释。量子物理学中备受争议的“测量问题”和量子理论正在进行的解释性辩论都是这一困难造成的。尽管这场辩论仍在进行中，但从玻尔提出量子物理学宏观和微观世界的“互补性”这一引起争议的观点以来，人们一直广泛承认，需要在量子理论与实践知识层面之间建立 某种 联系。

相对论可以被描述为对人们所熟悉的时间和空间概念提出新的理解，但与相对论不同的是，如果说量子理论修正了知识的更基本层面，这一点似乎并不那么明显。量子理论究竟是关于什么的？是能量的量子化，粒子的波动行为，还是信息的结构（其体现在自然界中新形式的概率相关性中）？ 量子理论在更基本的知识层面中缺乏相对论所具备的类似对应物，这没有让它变得不那么令人信服，但却使它更难被消化。诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼（Richard Feynman，1918—1988）甚至宣称没有人真正了解量子力学：

曾几何时，报纸上说只有12个人了解相对论。我不相信有过这样的时候。可能有一段时间只有1个人了解相对论，因为他是唯一想出这个理论的人，在他写出论文之前，他就是那个唯一了解的人。但是在人们读了那篇论文以后，许多人以这样那样的方式了解了相对论，当然多于12个人。另一方面，我想我可以肯定地说，没有人了解量子力学……我要告诉您大自然的行为方式。如果您只是简单地承认，也许她的行为方式确实如此，您会发现她令人着迷且有趣。如果可以避免，请不要一直对自己说：“但是怎么会这样呢？”因为您将“陷入徒劳”，进入一个无人逃脱的死胡同。没有人知道怎么会是这样的。

量子理论的这种不可理解性，其更深层次的原因在于知识架构的某种偏斜，也就是说，其抽象理论概念与物理知识更基础的“地面层次”概念之间缺乏简单的呼应。然而，相对论和量子理论的起源在知识论上的相似之处却十分惊人：在这两个例子中，新的基本框架的出现都要求构造新的形式体系，对其操作进行解释，并转化为具有普遍适用性的平台。 这些相似之处暗示出用于描述它们的概念具有更普遍的意义，这就是我的想法。就像米歇尔·扬森（Michel Janssen）在此情境下引入的脚手架概念一样，曼弗雷德·劳比希勒提出的平台概念也是在演化意义上使用的。 从更一般的意义上讲，平台可以理解为具有调节功能的环境，可以打开并确定一个具体的可能性空间，比如说，类似于能使各种应用程序在智能手机上运行的操作系统，或可以让基因在其中执行其功能的细胞。在第十四章中，我将详细讨论进化论中的这些最新观点及其在文化演化中的应用。 caxmETa58IK2jNOdnk+E3DBY5VEVhoU1slXMu+0uFpWd/yD6SVkGSvvUWKuLmvGO