Chương 7

Tất các các phát minh được xem xét ở Mục VI đã là các nguyên nhân của hay các đóng góp cho sự thay đổi khung mẫu. Hơn nữa, các thay đổi trong đó các phát minh này liên can đến, đã đều là huỷ diệt cũng như xây dựng. Sau khi phát minh đã được đồng hoá, các nhà khoa học đã có khả năng giải thích một dải rộng hơn các hiện tượng tự nhiên với độ chính xác cao hơn cho một số hiện tượng đã biết trước đó. Nhưng món lợi đó chỉ đạt được bằng vứt bỏ một số lòng tin hay các thủ tục chuẩn trước kia và, đồng thời, bằng thay các thành phần đó của khung mẫu trước bằng các thành phần khác. Những chuyển dịch loại này, tôi đã chỉ rõ, liên đới đến tất cả các phát minh đạt được qua khoa học thông thường, không kể các phát minh không gây ngạc nhiên đã được dự kiến trước tất cả trừ các chi tiết của chúng. Các phát minh, tuy vậy, không phải là các nguồn duy nhất của những sự thay đổi khung mẫu phá huỷ-xây dựng này. Trong mục này chúng ta sẽ bắt đầu xem xét những thay đổi tương tự, nhưng thường lớn hơn nhiều, nảy sinh từ sáng chế ra các lí thuyết mới.
Sau khi đã chứng tỏ rồi rằng trong các khoa học, sự thực và lí thuyết, sự phát minh và sự sáng chế, không tách biệt một cách dứt khoát và dài lâu, chúng ta có thể lường trước sự chồng chéo giữa mục này và mục trước. (Gợi ý không thích hợp rằng Priesley đã khám phá ra oxy đầu tiên và Lavoisier sau đó đã sáng chế ra nó có những sự hấp dẫn của nó. Đã gặp oxy như phát minh rồi; không lâu chúng ta sẽ lại gặp nó như sáng chế). Khi bàn đến sự nổi lên của các lí thuyết mới chúng ta sẽ chắc hẳn mở rộng sự hiểu biết của mình về phát minh nữa. Mặc dù vậy, sự chồng chéo không phải là sự đồng nhất. Các loại phát minh được xem xét ở mục trước đã không, chí ít một mình, chịu trách nhiệm về các thay đổi khung mẫu như các cuộc cách mạng Copernican, Newtonian, hoá học, và Einsteinian. Chúng cũng không chịu trách nhiệm về những sự thay đổi nhỏ hơn một chút, bởi vì có tính chuyên nghiệp riêng hơn, về khung mẫu do lí thuyết sóng ánh sáng, lí thuyết nhiệt động học, hay lí thuyết điện từ của Maxwell gây ra. Làm sao các lí thuyết như thế này có thể nảy sinh từ khoa học thông thường, một hoạt động thậm chí ít hướng tới sự theo đuổi chúng so với các phát minh?
Nếu nhận thức về dị thường đóng một vai trò trong sự nổi lên của các loại hiện tượng mới, không làm ai ngạc nhiên rằng một nhận thức tương tự nhưng sâu sắc hơn là tiên quyết cho mọi sự thay đổi có thể chấp nhận được của lí thuyết. Về điểm này, tôi nghĩ, bằng chứng lịch sử là hoàn toàn rõ ràng. Tình trạng của thiên văn học Ptolemaic là một vụ bê bối trước tuyên bố của Copernicus.1 Những đóng góp của Galileo cho nghiên cứu chuyển động đã phụ thuộc chặt chẽ vào các khó khăn do các phê bình giáo điều phát hiện ra trong lí thuyết của Aristotle.2 Lí thuyết mới của Newton về ánh sáng và màu bắt nguồn trong khám phá rằng không lí thuyết nào trong các lí thuyết tiền-khung mẫu có thể giải thích độ dài của phổ, và lí thuyết sóng thay cho lí thuyết Newton được công bố ở giữa sự lo ngại ngày càng tăng về các dị thường trong quan hệ của các hiệu ứng nhiễu xạ và phân cực đối với lí thuyết của Newton.3 Nhiệt động học đã sinh ra từ sự đụng độ của hai lí thuyết vật lí tồn tại ở thế kỉ mười chín, và cơ học lượng tử sinh ra từ đủ loại khó khăn xunh quanh phát xạ vật đen, tỉ nhiệt, và hiệu ứng quang điện.4 Hơn nữa, trong tất cả các trường hợp này trừ trường hợp của Newton, nhận thức về dị thường đã kéo dài đến mức và thấm sâu đến mức người ta có thể mô tả thích đáng các lĩnh vực bị nó ảnh hưởng như ở trong một trạng thái khủng hoảng ngày càng tăng. Bởi vì nó đòi hỏi sự huỷ hoại khung mẫu lớn và những sự thay đổi trọng đại về các vấn đề và kĩ thuật của khoa học thông thường, một giai đoạn bất an nổi bật đã thường đi trước sự nổi lên của các lí thuyết mới. Như người ta có thể chờ đợi, sự bất an đó gây ra bởi sự thực là các câu đố của khoa học thông thường đã liên tục không xảy ra như chúng lẽ ra phải xảy ra. Sự thất bại của các qui tắc hiện tại là khúc dạo đầu của một sự tìm kiếm các qui tắc mới.
Đầu tiên hãy để ý đến trường hợp đặc biệt nổi tiếng về thay đổi khung mẫu, sự nổi lên của thiên văn học Copernican. Khi lí thuyết trước nó, hệ thống Ptolemaic, được phát triển trong hai thế kỉ cuối trước và hai thế kỉ sau Christ, đã thành công đáng khâm phục trong tiên đoán các vị trí thay đổi của cả các sao và các hành tinh. Không hệ thống cổ xưa khác nào đã hoạt động tốt đến vậy; cho các sao, thiên văn học Ptolemaic vẫn được dùng rộng rãi ngày nay như một phép gần đúng kĩ thuật; cho các hành tinh, các tiên đoán của Ptolemy tốt như của Copernicus. Nhưng, đối với một lí thuyết khoa học, thành công đáng khâm phục chẳng bao giờ là thành công hoàn toàn. Về cả vị trí hành tinh và độ chính xác của các phân điểm [phân xuân, phân thu], các tiên đoán của hệ thống Ptolemy chẳng bao giờ hoàn toàn phù hợp với các quan sát tốt nhất sẵn có. Giảm hơn nữa những khác biệt nhỏ đó tạo thành nhiều vấn đề chính của nghiên cứu thiên văn thông thường cho nhiều người nối nghiệp Ptolemy, hệt như một nỗ lực tương tự để đưa quan sát bầu trời và lí thuyết Newtonian đến với nhau đã tạo ra các vấn đề nghiên cứu thông thường cho những người nối nghiệp Newton thế kỉ mười tám. Trong một thời gian các nhà thiên văn học đã có mọi lí do để giả sử rằng các nỗ lực đó sẽ thành công như các nỗ lực đã dẫn đến hệ thống Ptolemy. Cho trước một sự khác biệt cá biệt, các nhà thiên văn học đã lúc nào cũng có khả năng loại trừ nó bằng đưa ra sự hiệu chỉnh cá biệt nào đó trong hệ thống các đường tròn hỗn hợp của Ptolemy. Nhưng khi thời gian trôi đi, một người ngó tới kết quả thực của nỗ lực nghiên cứu thông thường của nhiều nhà thiên văn học có thể nhận thấy rằng tính phức tạp của thiên văn học đã tăng lên nhanh hơn nhiều độ chính xác của nó và rằng một sự khác biệt được điều chỉnh ở một chỗ chắc lại xuất hiện ở nơi khác.5
Bởi vì truyền thống thiên văn học đã bị gián đoạn lặp đi lặp lại nhiều lần từ bên ngoài và bởi vì, thiếu in ấn, truyền thông giữa các nhà thiên văn học bị hạn chế, các khó khăn này chỉ được nhận ra chậm chạp. Nhưng đã có nhận thức. Vào thế kỉ mười ba Alfonso X đã có thể tuyên bố là nếu giả như Chúa đã hỏi ý kiến ông khi tạo ra vũ trụ, ngài đã có thể nhận được lời khuyên hay. Ở thế kỉ mười sáu, bạn đồng nghiệp của Copernicus, Domenico da Novara, đã cho rằng chẳng có hệ thống nào phức tạp và không chính xác đến vậy như hệ thống Ptolemaic lại có thể có lẽ là đúng của tự nhiên. Và bản thân Copernicus đã viết trong Lời nói đầu cho De Revolutionibus rằng truyền thống thiên văn học mà ông kế thừa cuối cùng đã chỉ tạo ra một quái vật. Vào đầu thế kỉ mười sáu một số ngày càng tăng các nhà thiên văn học giỏi nhất châu Âu đã nhận ra rằng khung mẫu thiên văn học đã thất bại trong áp dụng cho chính các vấn đề truyền thống của nó. Sự thừa nhận đó đã là điều kiện tiên quyết cho sự bác bỏ của Copernicus đối với khung mẫu Ptolemaic và cho sự tìm kiếm khung mẫu mới của ông. Lời nói đầu nổi tiếng của ông vẫn cung cấp một trong những mô tả cổ điển về một trạng thái khủng hoảng.6
Sự thất bại của hoạt động kĩ thuật giải câu đố thông thường, tất nhiên, không phải là thành phần duy nhất của khủng hoảng thiên văn học mà Copernicus đối mặt. Một luận bàn mở rộng sẽ cũng thảo luận áp lực xã hội đối với cải cách lịch, một áp lực làm cho câu đố về tiến động [precession] là đặc biệt cấp bách. Ngoài ra, một giải thích đầy đủ hơn sẽ xem xét sự phê phán trung cổ về Aristotle, sự nổi lên của Chủ nghĩa Tân Plato Phục hưng, và các yếu tố lịch sử quan trọng khác nữa. Nhưng sự sụp đổ kĩ thuật vẫn là cái lõi của khủng hoảng. Trong một khoa học trưởng thành – và thiên văn học đã trở thành vậy trong thời cổ - các nhân tố bên ngoài như được nêu ở trên có ý nghĩa chủ yếu trong quyết định thời gian của sự sụp đổ, sự dễ dàng mà nó có thể được nhận ra, và các lĩnh vực trong đó sự sụp đổ xảy ra đầu tiên bởi vì nó được chú ý đặc biệt. Tuy cực kì quan trọng, song các vấn đề thuộc loại đó nằm ngoài giới hạn của tiểu luận này.
Nếu ngần ấy là rõ ở trường hợp của cách mạng Copernican, hãy chuyển qua một thí dụ thứ hai và khá khác, khủng hoảng đi trước sự xuất hiện của lí thuyết oxy về sự cháy của Lavoisier.
Trong các năm 1770 nhiều nhân tố đã kết hợp để gây ra một cuộc khủng hoảng trong hoá học, và các sử gia không hoàn toàn đồng ý về hoặc bản chất của chúng hoặc tầm quan trọng tương đối của chúng: sự nổi lên của hoá học khí nén và vấn đề về các quan hệ trọng lượng. Lịch sử vấn đề đầu tiên bắt đầu vào thế kỉ mười bảy với sự phát triển bơm không khí và sự triển khai nó trong thí nghiệm hoá học. Trong thế kỉ tiếp theo, dùng bơm đó và một số công cụ khí nén khác, các nhà hoá học ngày càng nhận ra rằng không khí phải là một thành phần tích cực trong các phản ứng hoá học. Nhưng với ít ngoại lệ - lập lờ đến mức chúng có thể không là ngoại lệ chút nào - các nhà hoá học tiếp tục tin rằng không khí là một loại gas duy nhất. Cho đến 1756, khi Joseph Black chứng tỏ là không khí cố định (CO2) có thể phân biệt được một cách nhất quán khỏi không khí bình thường, hai mẫu gas đã được nghĩ là khác nhau chỉ ở độ không tinh khiết của chúng.7
Sau công trình của Black nghiên cứu về các loại gas tiến triển nhanh chóng, đáng kể nhất là trong tay của Cavendish, Priesley, và Scheele, những người cùng nhau đã phát triển một số kĩ thuật mới có khả năng phân biệt một mẫu gas khỏi mẫu khác. Tất cả những người này, từ Black đến Scheele, đã tin vào lí thuyết nhiên tố* và thường áp dụng nó trong dự kiến và diễn giải các thí nghiệm. Đầu tiên Scheele đã tạo ra oxy bằng một chuỗi thí nghiệm tinh vi được dự kiến để phi nhiên tố (dephlogisticate) nhiệt. Thế mà kết quả thực của các thí nghiệm của họ là đủ loại mẫu gas và các đặc tính gas tỉ mỉ đến mức lí thuyết nhiên tố ngày càng tỏ ra ít có khả năng đối phó với kinh nghiệm thí nghiệm. Tuy chẳng ai trong các nhà hoá học này đã gợi ý rằng lí thuyết phải được thay thế, họ đã không có khả năng áp dụng nó một cách nhất quán. Vào lúc Lavoisier bắt đầu các thí nghiệm của mình dựa vào không khí đầu các năm 1770, hầu như số các phiên bản của lí thuyết nhiên tố nhiều như số các nhà hoá học khí nén.8
Sự tăng nhanh các phiên bản của một lí thuyết là một triệu chứng rất thông thường của khủng hoảng. Trong lời nói đầu của mình, Copernicus cũng than phiền về nó.
Tính mập mờ tăng lên và tính hữu dụng giảm đi của lí thuyết nhiên tố cho hoá học khí nén, tuy vậy, đã không phải là nguồn duy nhất của khủng hoảng mà Lavoisier đối mặt. Ông cũng lo nhiều đến giải thích sự tăng trọng lượng mà hầu hết các vật thể trải qua khi bị cháy hay bị nướng, và đó lại là một vấn đề có tiền sử dài. Chí ít vài nhà hoá học Hồi giáo đã biết rằng một số kim loại tăng trọng lượng khi bị nướng. Trong thế kỉ mười bảy nhiều nhà khảo sát đã kết luận từ cùng sự thực này rằng một kim loại bị nướng hút thành phần nào đó từ bầu không khí. Nhưng trong thế kỉ mười bảy kết luận đó có vẻ không cần thiết cho hầu hết các nhà hoá học. Nếu các phản ứng hoá học có thể làm thay đổi thể tích, màu, và kết cấu của các thành phần, vì sao chúng lại không làm thay đổi trọng lượng? Trọng lượng đã không luôn được coi là số đo của lượng vật chất. Ngoài ra, sự tăng trọng lượng khi bị nướng vẫn là một hiện tượng cô lập. Hầu hết vật thể tự nhiên (thí dụ, gỗ) mất trọng lượng khi bị nướng như lí thuyết nhiên tố muộn hơn bảo chúng phải vậy.
Tuy vậy, trong thế kỉ mười tám các câu trả lời thoả đáng ban đầu này đối với vấn đề tăng trọng lượng trở nên ngày càng khó duy trì. Một phần bởi vì cân ngày càng được dùng như một công cụ hoá học chuẩn và một phần vì sự phát triển của hoá học khí nén đã làm cho có thể và đáng mong muốn để giữ lại các sản phẩm khí của các phản ứng, các nhà hoá chất phát hiện ra ngày càng nhiều trường hợp trong đó sự tăng trọng lượng đi kèm việc nướng. Đồng thời, sự tiêu hoá dần lí thuyết hấp dẫn của Newton đã dẫn các nhà hoá chất đi đến khăng khăng rằng tăng trọng lượng phải có nghĩa là tăng lượng vật chất. Các kết luận đó đã không dẫn đến loại bỏ lí thuyết nhiên tố, vì lí thuyết đó có thể được điều chỉnh theo nhiều cách. Có lẽ nhiên tố đã có trọng lượng âm, hay có lẽ các hạt lửa hay cái gì đó khác đã chui vào vật bị nướng khi nhiên tố bốc ra. Ngoài ra còn có những cách giải thích khác. Nhưng nếu vấn đề tăng trọng lượng đã không dẫn đến sự bác bỏ, nó đã có dẫn đến một sự tăng số lượng các nghiên cứu đặc biệt trong đó vấn đề này có vẻ quan trọng. Một trong số đó, báo cáo “Về nhiên tố được coi như một chất có trọng lượng và [được phân tích] về mặt thay đổi trọng lượng do nó tạo ra trong các vật thể mà với chúng nó hợp nhất” đã được đọc ở Viện Hàn lâm Pháp đầu năm 1772, năm đã kết thúc với sự kí thác lời ghi chú nổi tiếng của Lavoisier cho Thư kí Viện Hàn lâm. Trước khi lời ghi chú đó được viết, một vấn đề đã ở bên rìa ý thức của các nhà hoá chất trong nhiều năm đã trở thành một câu đố nổi bật chưa được giải.9 Nhiều phiên bản khác nhau của lí thuyết nhiên tố được trau chuốt để thoả mãn nó. Giống các vấn đề của hoá học khí nén, các vấn đề về tăng trọng lượng đã làm cho ngày càng khó hơn để nhận biết lí thuyết nhiên tố là gì. Mặc dù vẫn được tin và được tín nhiệm như một công cụ công tác, một khung mẫu của hoá học thế kỉ mười tám đã mất dần địa vị độc tôn của nó. Ngày càng tăng, nghiên cứu do nó hướng dẫn đã giống với nghiên cứu được tiến hành dưới các trường phái cạnh tranh nhau của giai đoạn trước khung mẫu, một hiệu ứng khác của khủng hoảng.
Như thí dụ thứ ba và cuối cùng, bây giờ hãy xét khủng hoảng cuối thế kỉ mười chín trong vật lí học dọn đường cho sự nổi lên của lí thuyết tương đối. Một căn nguyên của khủng hoảng đó có thể truy về đến thế kỉ mười bảy khi một số nhà triết học tự nhiên, nổi bật nhất là Leibnitz, đã phê phán việc Newton giữ lại một phiên bản được cập nhật của khái niệm cổ điển về không gian tuyệt đối.10 Họ đã rất gần, nhưng chẳng bao giờ hoàn toàn, có khả năng để chứng tỏ rằng các vị trí tuyệt đối và các chuyển động tuyệt đối chẳng hề có chức năng nào trong hệ thống của Newton; và họ đã thành công trong việc gợi ý sức quyến rũ thẩm mĩ đáng kể mà một quan niệm hoàn toàn tương đối về không gian và chuyển động muộn hơn có thể biểu lộ. Song phê phán của họ là thuần tuý logic. Giống các nhà Copernican ban đầu những người phê phán các chứng minh của Aristotle về sự ổn định của trái đất, họ đã không mơ rằng chuyển đổi sang một hệ thống tương đối có thể có các hậu quả quan sát. Không ở điểm nào họ liên hệ các quan điểm của họ tới bất cứ vấn đề nào nảy sinh khi áp dụng lí thuyết Newton cho tự nhiên. Kết quả là, các quan điểm của họ đã chết với họ ở các thập niên đầu của thế kỉ mười tám, được hồi sinh chỉ vào các thập niên cuối thế kỉ mười chín khi chúng có một quan hệ rất khác đối với thực hành vật lí.
Các vấn đề kĩ thuật, mà một triết lí tương đối về không gian cuối cùng có quan hệ với, đã bắt đầu bước vào khoa học thông thường với sự chấp nhận lí thuyết sóng ánh sáng sau khoảng 1815, tuy chúng không gây ra khủng hoảng nào cho đến các năm 1890. Nếu ánh sáng là chuyển động sóng lan truyền trong một [môi trường] ether cơ học do các Định luật Newton chi phối, thì cả quan sát bầu trời và thí nghiệm trên trái đất trở nên có khả năng tiềm tàng để nhận ra sự trôi dạt qua ether. Trong những quan sát bầu trời, chỉ các quan sát về quang sai hứa hẹn đủ chính xác để cung cấp thông tin xác đáng, và sự phát hiện ra trôi dạt ether bằng các phép đo quang sai vì thế trở thành một vấn đề được thừa nhận cho nghiên cứu thông thường. Thiết bị rất đặc biệt được xây dựng để giải quyết nó. Tuy vậy, thiết bị đó đã không phát hiện ra sự trôi dạt nào có thể phát hiện được, và vấn đề vì thế được chuyển từ các nhà thí nghiệm và quan sát sang các nhà lí thuyết. Trong các thập niên giữa thế kỉ Fresnel, Stokes, và những người khác đã nghĩ ra nhiều trình bày rõ hơn của lí thuyết ether để giải thích sự thất bại quan sát trôi dạt. Mỗi trong các trình bày này giả sử rằng một vật thể chuyển động lôi một tỉ lệ nào đó của ether theo nó. Và mỗi cái đều đã đủ thành công để giải thích các kết quả tiêu cực không chỉ của quan sát bầu trời mà cả của thí nghiệm trên mặt đất nữa, kể cả thí nghiệm nổi tiếng của Michelson và Morley.11 Vẫn không có mâu thuẫn nào trừ xung đột giữa các trình bày khác nhau. Do thiếu các kĩ thuật thí nghiệm xác đáng, mâu thuẫn đó chẳng bao giờ trở nên gay gắt.
Tình hình lại thay đổi chỉ với sự chấp nhận dần dần lí thuyết điện từ của Maxwell trong hai thập niên cuối của thế kỉ mười chín. Bản thân Maxwell đã là một nhà Newtonian tin rằng ánh sáng và hiện tượng điện từ nói chung là do những sự dời chỗ thay đổi của các hạt của một ether cơ học. Các phiên bản sớm nhất của ông về một lí thuyết cho điện học và từ học đã trực tiếp sử dụng các tính chất giả thuyết mà ông phú cho môi trường này. Những cái này bị bỏ đi ở phiên bản cuối cùng, nhưng ông vẫn tin lí thuyết điện từ của mình tương thích với sự trình bày rõ hơn nào đó của quan điểm cơ học Newtonian.12 Phát triển một trình bày rõ thích hợp là một thách thức đối với ông và những người kế nghiệp của ông. Trên thực tiễn, tuy vậy, như đã xảy ra nhiều lần trong sự phát triển khoa học, việc tạo ra một trình bày rõ cần đến ấy tỏ ra cực kì khó khăn. Hệt như kiến nghị thiên văn học của Copernicus, bất chấp sự lạc quan của tác giả của nó, đã gây ra một khủng hoảng ngày càng tăng cho các lí thuyết về chuyển động, lí thuyết Maxwell cũng thế, bất chấp nguồn gốc Newtonian của nó, cuối cùng đã gây ra một khủng hoảng cho khung mẫu mà từ đó nó đã xuất phát.13 Hơn nữa, địa điểm nơi khủng hoảng đó trở nên gay gắt nhất chính là do các vấn đề mà chúng ta vừa xem xét tạo ra, các vấn đề về chuyển động đối với ether.
Thảo luận của Maxwell về ứng xử điện từ của các vật chuyển động đã không hề nhắc đến sự kéo lê ether, và rất khó để đưa sự kéo lê như vậy vào lí thuyết của ông. Kết quả là, cả loạt các quan sát ban đầu được nghĩ ra để tách sự trôi dạt qua ether trở thành dị thường. Các năm sau 1890 vì thế đã chứng kiến một loạt các nỗ lực, cả thực nghiệm lẫn lí thuyết, để phát hiện ra chuyển động đối với ether và đưa sự kéo lê ether vào lí thuyết của Maxwell. Việc trước đã hoàn toàn không thành công, tuy một số nhà phân tích nghĩ rằng kết quả của họ không rõ rệt. Việc sau đã tạo ra một số khởi điểm hứa hẹn, đặc biệt là các nỗ lực của Lorentz và Fitzgerald, nhưng họ cũng phơi bày thêm các câu đố khác nữa và cuối cùng đã dẫn đến chính sự gia tăng nhanh của các lí thuyết cạnh tranh nhau mà trước kia đã thấy là cái đi kèm của khủng hoảng.14 Dựa vào khung cảnh lịch sử đó mà lí thuyết tương đối hẹp của Einstein nổi lên năm 1905.
Ba thí dụ này là hầu như hoàn toàn điển hình. Trong mỗi trường hợp một lí thuyết mới nổi lên chỉ sau một thất bại nổi bật trong hoạt động giải quyết-vấn đề thông thường. Hơn nữa, trừ trường hợp của Copernicus nơi các nhân tố bên ngoài khoa học đã đóng một vai trò đặc biệt lớn, sự sụp đổ đó và sự tăng nhanh của các lí thuyết là dấu hiệu về nó đã xảy ra không nhiều hơn một hay hai thập niên trước khi lí thuyết mới được trình bày rõ ràng. Lí thuyết mới dường như là một sự đáp lại trực tiếp cho khủng hoảng. Cũng lưu ý, tuy điều này có thể không hẳn rất điển hình, rằng các vấn đề mà đối với chúng sự sụp đổ xảy ra đã đều thuộc loại được nhận ra từ lâu. Thực hành trước đây của khoa học thông thường đã cho mọi lí do để xem chúng như đã được giải quyết hay hầu như được giải quyết, điều đó giúp giải thích vì sao cảm giác thất bại, khi nó đến, lại có thể buốt nhói đến vậy. Thất bại với một loại vấn đề mới thường gây thất vọng nhưng chẳng bao giờ gây ngạc nhiên. Cả các vấn đề lẫn các câu đố thường không đầu hàng trước cuộc tấn công đầu tiên. Cuối cùng, các thí dụ này chia sẻ một đặc trưng khác có thể giúp chứng tỏ vai trò của khủng hoảng đầy ấn tượng: lời giải của mỗi trong số chúng đã được thấy trước chí ít một phần ở thời kì khi đã không có khủng hoảng nào trong khoa học tương ứng; và do thiếu khủng hoảng những sự thấy trước đó đã bị bỏ qua.
Sự thấy trước đầy đủ duy nhất và cũng nổi tiếng nhất, là sự thấy trước Copernicus của Artistarchus vào thế kỉ thứ ba trước công nguyên. Người ta thường nói rằng giả như nếu khoa học Hy Lạp đã ít suy diễn hơn và ít bị đè nặng bởi giáo điều hơn, thì thiên văn học nhật tâm [lấy mặt trời làm trung tâm] đã bắt đầu sự phát triển của nó mười tám thế kỉ sớm hơn.15 Nhưng đó là bỏ qua tất cả bối cảnh lịch sử. Khi Artistarchus đưa ra gợi ý, hệ thống địa tâm [lấy trái đất làm trung tâm] hợp lí hơn rất nhiều đã chẳng có nhu cầu nào mà một hệ thống nhật tâm thậm chí có thể hình dung là sẽ đáp ứng. Toàn bộ sự phát triển của thiên văn học Ptolemaic, cả các chiến thắng và sự thất bại của nó, xảy ra trong các thế kỉ sau đề xuất của Artistarchus. Ngoài ra, đã không có lí do hiển nhiên nào để coi Artistarchus một cách nghiêm túc. Ngay cả đề xuất tỉ mỉ hơn của Copernicus đã không đơn giản hơn cũng chẳng chính xác hơn hệ thống của Ptolemy. Các kiểm chứng quan sát, như dưới đây chúng ta sẽ thấy rõ hơn, không tạo cơ sở cho một sự lựa chọn giữa chúng. Trong các hoàn cảnh đó, một trong các nhân tố đã dẫn các nhà thiên văn đến Copernicus (và là cái đã không thể dẫn họ đến Artistarchus) đã là, khủng hoảng được nhận ra là cái trước hết chịu trách nhiệm về đổi mới. Thiên văn học Ptolemaic đã thất bại để giải quyết các vấn đề của nó; thời gian đã chín để cho lí thuyết cạnh tranh một cơ hội. Hai thí dụ khác của chúng ta không cung cấp những sự thấy trước đầy đủ tương tự. Nhưng chắc chắn một lí do vì sao các lí thuyết về sự cháy bằng hấp thu từ bầu không khí – các lí thuyết do Rey, Hooke, và Mayow phát triển trong thế kỉ mười bảy – đã không được nghe đủ là chúng đã không tiếp xúc với điểm rắc rối được nhận ra trong thực hành khoa học thông thường.16 Và sự sao lãng kéo dài bởi các nhà khoa học phê bình tương đối của Newton thế kỉ mười tám và thế kỉ mười chín hẳn chủ yếu là do một sự thất bại tương tự về sự đối đầu.
Các triết gia khoa học đã nhiều lần chứng minh rằng nhiều hơn một cấu trúc lí thuyết có thể luôn luôn được xếp lên một sưu tập dữ liệu cho trước. Lịch sử khoa học cho thấy rằng, đặc biệt trong các giai đoạn phát triển ban đầu của một khung mẫu mới, thậm chí không rất khó để chế ra các lựa chọn khả dĩ khác. Nhưng sự sáng chế đó ra các lựa chọn khả dĩ khác đúng là cái các nhà khoa học hiếm khi đảm nhận trừ trong giai đoạn trước khung mẫu của sự phát triển khoa học của họ và ở các dịp rất đặc biệt trong tiến triển tiếp sau của nó. Chừng nào mà các công cụ của một khung mẫu tiếp tục tạo khả năng giải quyết các vấn đề mà nó xác định, khoa học chuyển động nhanh nhất và thâm nhập sâu nhất nhờ sự áp dụng tin cậy các công cụ đó. Lí do là rõ. Như trong sản xuất, cũng thế trong khoa học – trang bị lại công cụ là một sự phung phí được giới hạn cho dịp cần đến nó. Tầm quan trọng của khủng hoảng là một dấu hiệu chúng cung cấp rằng một dịp để trang bị lại công cụ đã đến.

--------------------

1 A. R. Hall, The Scientific Revolution, 1500-1800 (London, 1954), p. 16.
2 Marshall Clagett, The Science of Mechanics in the Middle Ages (Madison, Wis., 1959), Parts II-III. A. Koyré đã bày ra một số yếu tố trung cổ trong tư duy của Galileo ở Etudes Galiléennes của ông (Paris, 1939), đặc biệt Vol. I.
3 Về Newton, xem T. S. Kuhn, “Newton’s Optical Papers,” in Isaac Newton’s Papers and Letters in Natural Philosophy, ed. I. B. Cohen (Cambridge, Mass., 1958), pp. 27-45. Về khúc dạo đầu cho lí thuyết sóng, xem E. T. Whittaker, A History of the Theories of Aether and Electricity, I (2nd ed.; London, 1951), 94-109; và W. Whewell, History of the Inductive Sciences (rev. ed.; London, 1847), II, 396-466.
4 Về nhiệt động học, xem Silvanus P. Thompson, Life of William Thompson Baron Kelvin of Largs (London, 1910), I, 266-81. Về lí thuyết lượng tử, xem Fritz Reiche, The Quantum Theory, trans. H. S. Hatfield and H. L. Brose (London, 1922), ch. i-ii.
5 J. L. E. Dreyer, A History of Astronomy from Thales to Kepler (2nd ed.; New York, 1953), ch. xi-xii.
6 T. S, Kuhn, The Copernican Revolution (Cambridge, Mass., 157), pp. 135- 43. 7 J. R. Partington, A Short History of Chemistry (2nd ed.; London, 1951), pp. 48-51, 73-85, 90-120.
* Xem chú thích ở trang 53.
8 Mặc dù mối lo chính của họ là với một giai đoạn muộn hơn một chút, nhiều tài liệu liên quan rải rác khắp nơi trong “Historical Studies on the Phlogiston Theory” của J. R. Partington and Douglas Mc Kie, Annals of Science, II (1937), 361-404; II (1938), 1-58, 337-71; và IV (1939), 337-71.
9 H. Guerlac, Lavoisie – the Crucial Year (Ithaca, N. Y., 1961). Toàn bộ cuốn sách đưa ra tư liệu về sự tiến triển và sự nhận ra đầu tiên về một khủng hoảng. Về một tuyên bố rõ về tình hình liên quan đến Lavoisier, xem p. 35.
10 Max Jammar, Concepts of Space: The History of Theories of Space in Physics (Cambridge, Mass., 1954), pp. 114-24.
11 Josphep Larmor, Aether and Matter … Including a Discussion of the Influence of the Earth’s Motion on Optical Phenomena (Cambridge, 1900), pp. 6-20, 320-22.
12 R. T. Glazebrook, James Clerk Maxwell and Modern Physics (London, 1896), ch. ix. Về thái độ cuối cùng của Maxwell, xem cuốn sách của chính ông, A treatise on Electricity and Magnetism (3rd ed.; Oxford, 1892), p. 470. 13 Về vai trò của thiên văn học trong sự phát triển của cơ học, xem Kuhn, op. cit., ch. vii.
14 Whittaker, op. cit., I, 386-410; và II (London, 1953), 27-40.
15 Về công trình của Aristarchus, xem T. L. Heath, Aristarchus of Samos: The Ancient Copernicus (Oxford, 1913), Part II. Về một tuyên bố cực đoan của lập trường truyền thống về sự bỏ qua thành tựu của Aristarchus, xem Arthur Koestler, The Sleepwalkers: A History of Man’s Changing Vision of the Universe (London, 1959), p. 50.
16 Partington, op. cit., pp. 78-85.