8. Kết cấu của luận văn
2.2. Quan niềm về bản chất của cuộc cách mạng khoa học
2.2.1. Sự khủng hoảng của “mẫu hình”
Hoạt động của khoa học chuẩn định chủ yếu giải quyết các vấn đề hóc búa đặt ra trong khuôn khổ của một “mẫu hình” nhằm “mở rộng phạm vi và độ chính xác của tri thức khoa học”[30, tr. 121]. Hoạt động đó bao gồm các hoạt động lý thuyết và thực nghiệm, tất nhiên, đều dưới những quy tắc và chuẩn mực do một “mẫu hình” quy định. Các hoạt động đó không thể thâu tóm hết toàn bộ khoa học, còn có những vấn đề bất thường vượt ra ngoài những khuôn khổ đó, chính chúng có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với nghiên cứu khoa học. Chúng chỉ xuất hiện trong những trường hợp khá đặc biệt bởi vì khoa học chuẩn định có cơ chế nội tại nới lỏng các vấn đề khi thấy sự hạn chế của một “mẫu hình” đối với việc giải quyết các vấn đề của khoa học.
Kuhn cũng nói rằng, nghiên cứu trong “mẫu hình” không thể tiến hành theo một cách nào khác và rời xa “mẫu hình” có nghĩa là thôi không làm khoa học mà “mẫu hình” đó xác định. Sự rời xa đó có thể xảy ra, với điều kiện một vấn đề bất thường lệch ra khỏi khả năng có thể giải quyết của khoa học chuẩn định, và đó là khởi đầu cho một sự khủng hoảng của “mẫu hình”.
Khoa học chuẩn định theo cách Kuhn mô tả là một hoạt động có tích luỹ, đó là hoạt động mở rộng không ngừng phạm vi và mức độ chính xác của
khoa học. Các nhà khoa học không có nhu cầu kiểm chứng hay bác bỏ các giả thuyết của khoa học chuẩn định và cũng không tham gia vào việc tranh cãi về các khái niệm cơ bản của nó. Họ có niềm tin vào “mẫu hình”, chấp nhận các khái niệm lý thuyết và các phương thức nghiên cứu xác định “mẫu hình” đang thống trị, coi là một điều hiển nhiên dù không phát biểu điều đó rõ ràng. Đó là hình ảnh phổ biến nhất của khoa học chuẩn định và là thời kỳ quan trọng trong những tăng trưởng về tri thức đạt được. Thomas Kuhn chỉ ra rằng, đặc điểm nổi bật nhất của các vấn đề nghiên cứu của khoa học chuẩn định là ở chỗ chúng “không dành sự quan tâm đến việc phát hiện ra những điều mới mẻ về lý thuyết hay về dữ kiện và ngay cả khi thành công thì nó cũng không tìm ra được cái gì mới”[30, tr. 121].
Nhưng trên thực tế các nhà khoa học luôn tìm ra những điều hết sức bất ngờ và mới mẻ trong quá trình ấy, và các lý thuyết mới cũng được đề xuất. Thực tế đã cho thấy những dữ kiện và các hiện tượng mới đã “vô tình xuất hiện trong một trò chơi được dẫn dắt bởi một tập hợp những quy tắc nhất định, nhưng việc tiếp nhận chúng đòi hỏi phải cần xây dựng một tập hợp các quy tắc khác”[30, tr. 122]. Theo cách diễn giải của Thomas Kuhn, khi tập hợp những quy tắc đó trở thành một phần của khoa học thì hoạt động của khoa học đó chắc chắn đã không còn giống trước.
Sự chuyển đổi các “mẫu hình” mà thực chất đó là sự xuất hiện của cái mới - các phát kiến - như cách Kuhn gọi, chính là một “mẫu hình” này được thay bằng một “mẫu hình” khác, trong đó mẫu hình thay thế được coi là tiến bộ hơn trong việc giải quyết các vấn đề của khoa học, giải thích một cách đầy đủ và chính xác hơn những hiện tượng của tự nhiên.
Trong bất kỳ lĩnh vực nghiên cứu nào của khoa học, thì “mẫu hình” đầu tiên được chấp nhận thường được coi là chắc chắn, có tác động đối với hầu hết các hoạt động thí nghiệm và quan sát, có thể thực hiện được một cách dễ dàng đối với những người làm việc trong lĩnh vực nghiên cứu đó. Quá trình
phát triển tiếp theo của khoa học dần làm cho nó trở nên chuyên nghiệp hoá (phát triển những từ ngữ và kỹ năng chuyên sâu hơn, hình thành bộ máy khái niệm tinh tế hơn, xuất hiện những thiết bị, công cụ hỗ trợ tinh vị hơn). Quá trình này có ý nghĩa hai mặt, một mặt, nó sẽ dẫn đến sự chi tiết hoá thông tin và sự chính xác hoá ngày một gần hơn giữa lý thuyết và thực nghiệm, mặt khác, nó dẫn đến sự giới hạn quan điểm của nhà khoa học, và chống lại sự thay đổi bất kỳ nào của “mẫu hình”, khoa học, theo đó sẽ ngày một khô cứng hơn. Từ đó, những bất ngờ xảy ra trong hoạt động nghiên cứu sẽ đưa đến sự thay đổi đáng kể của khoa học. Đó là các khám phá khoa học hay theo như cách mà Kuhn gọi trong tác phẩm, đó là các phát kiến và phát minh.
Khám phá khoa học bắt đầu với việc nhận ra dị thường, nghĩa là thừa nhận rằng có một cái gì đó vi phạm những điều được chờ đợi dựa trên “mẫu hình”. Tiếp tục sự thừa nhận đó là một quá trình tiếp cận dị thường với quy mô lớn bé khác nhau tùy từng trường hợp. “Quá trình đó chỉ kết thúc khi nào “mẫu hình” đã được điều chỉnh để cái dị thường trở thành cái bình thường”[30, tr. 123]. Sau khi các phát kiến đã được đồng hoá, các nhà khoa học có thể xem xét các hiện tượng tự nhiên trên một phạm vi rộng hơn và với độ chính xác cao hơn. Đạt được điều này, tức là họ đã từ bỏ một số điều được tin tưởng hoặc một số phương thức tiêu chuẩn từ trước của một “mẫu hình” và thay thế nó bằng những phương thức hay những thành phần khác. Thomas Kuhn còn cho rằng, “tiếp thu một dữ kiện mới không chỉ đòi hỏi điều chỉnh, bổ sung lý thuyết và ngay cả khi những nhà khoa học thay đổi cách nhìn của họ về sự vật, thì chúng vẫn chưa được coi là một dữ kiện khoa học”[30, tr. 123].
Cái mới chỉ xuất hiện đối với những nhà khoa học nào biết rõ con đường họ đang đi, biết chính xác họ đang mong đợi điều gì trong nghiên cứu và có khả năng nhận ra cái gì không ổn xuất hiện. Kuhn khẳng định, “cái bất thường chỉ xuất hiện trên cái nền do “mẫu hình” tạo ra. Một mẫu hình càng
chính xác bao nhiêu thì nó càng giúp nhà khoa học nhạy cảm bấy nhiêu về cái bất thường”[30, tr. 144]. Điều đó cho thấy, “hiện tượng dị thường” xuất hiện và việc nhận ra nó đánh dấu việc xuất hiện cuộc khủng hoảng trong nghiên cứu khoa học.
Ngoài ra, khoa học chuẩn định, mặc dầu không có ý định đi tìm những cái mới lạ và có xu hướng lúc đầu là loại bỏ chúng, lại là có hiệu quả trong việc làm chúng xuất hiện. Có thể nói rằng, các phát kiến đòi hỏi phải trải qua một quá trình tiếp thu và xây dựng bộ máy khái niệm, dù ngắn hay dài, thì cũng đã có tác động dù nhiều hay ít kéo theo sự thay đổi nhất định về “mẫu hình”. Tuy nhiên, phải khẳng định một điều rằng, dù có tạo ra những tác động nhất định đối với việc bổ sung các khái niệm và công cụ cho “mẫu hình”, song bản thân các phát kiến không phải là nguyên nhân quan trọng nhất dẫn đến sự thay đổi của lý thuyết khoa học, mà ngược lại, một sự xem xét lại toàn diện “mẫu hình” chính là điều kiện tiên quyết để nhận ra cái gì đó mới mẻ.
Để làm rõ những điều trên, Thomas Kuhn phân tích ví dụ về việc phát hiện ra oxy của Lavoisier và việc phát hiện ra tia X của Roentgen. Cả Lavoisier và Roentgen đều đã tiến hành nhiều thí nghiệm mà không thu được kết quả như dự kiến trong khuôn khổ của “mẫu hình” cũ. Cả hai trường hợp trên, việc nhận biết cái bất thường (hiện tượng mà “mẫu hình” không hề chuẩn bị trước cho người nghiên cứu) đã đóng một vai trò quan trọng cho việc nhận thức về cái mới. Đồng thời, ở cả hai ví dụ cảm giác về một điều gì đó không ổn chỉ là những bước dạo đầu cho các phát kiến, chúng không thể xuất hiện nếu tiếp theo đó không có một quá trình thí nghiệm, tiếp nhận và đồng hoá vào “mẫu hình” trước đó.
Có một điều chắc chắn là có một số phát kiến đã “mở ra một lĩnh vực mới và đồng thời cũng làm gia tăng phạm vi tiềm năng của khoa học chuẩn định. Nhưng, nó cũng làm thay đổi các lĩnh vực đang tồn tại và đấy chính là điều quan trọng hơn… nó phủ nhận luôn các trang thiết bị máy móc mà theo
mẫu hình cũ chúng có quyền được gọi là các thiết bị chuẩn”[30, tr. 134]. Thế nhưng, những phát kiến mà tác động của nó kéo theo những sai lầm của các phương pháp và ứng dụng hiện hành tức là chúng đã mở ra một thế giới mới lạ cho nhiều nhà khoa học tham gia trực tiếp vào một cuộc khủng hoảng của “mẫu hình” và đòi hỏi phải có sự thay đổi về “mẫu hình”.
Các phát kiến, hoặc là gây ra hoặc là góp phần vào sự thay đổi của khuôn mẫu. Sự thay đổi này vừa có tính phá hủy vừa có tính xây dựng. Tuy nhiên, các phát kiến không phải là nguồn duy nhất của sự thay đổi mẫu hình. Còn có một loại nguồn khác rộng lớn hơn mà sự xuất hiện của nó sẽ gây ra những tác động to lớn đến các “mẫu hình”: sự phát minh ra các lý thuyết. Không phải mọi lý thuyết đều là lý thuyết mang tính mẫu hình. Chỉ khi thí nghiệm và lý thuyết khả dĩ được trình bày rõ để ăn khớp với nhau thì phát kiến và lý thuyết mới trở thành một “mẫu hình”.
Cần phân tích một ví dụ để thấy rõ điều trên: đó là việc phát minh ra lý thuyết tương đối từ cuộc khủng hoảng trong vật lý học cuối thế kỷ XIX. Một trong những nguồn gốc của cuộc khủng hoảng này đó là những quan niệm có tính chất phê phán đối với các luận điểm của Newton về không gian tuyệt đối do Leibniz khởi xướng. Những quan điểm phê phán Newton cho rằng, vị trí tuyệt đối và chuyển động tuyệt đối không có chức năng trong hệ thống vật lý của Newton và cần phải thay thế bằng quan điểm tương đối về không gian và chuyển động. Song các phê phán đó chỉ thuần tuý logic, họ không để ý tới những quan sát hệ quả của sự chuyển sang hệ thống tương đối. Những quan điểm trên đi vào quên lãng và chỉ thực sự sống lại khi những nhìn nhận về chúng được đặt trong quan hệ với thực tiễn vật lý khác trước hoàn toàn.
Các vấn đề về không gian đã bắt đầu được quan tâm khi người ta chấp nhận lý thuyết sóng của ánh sáng vào đầu thế kỷ XIX mặc dù chúng chưa gây ra một cuộc khủng hoảng nào cho đến thập niên cuối của thế kỷ XIX. Nếu ánh sáng là chuyển động sóng lan truyền trong ete cơ học theo các định luật
của Newton thì các quan sát thiên văn cũng như các thí nghiệm trên trái đất phải phát hiện ra sự kéo theo ete. Nhiều thiết bị đặc biệt đã được chế tạo nhằm xem xét vấn đề này song người ta không thấy có sự kéo theo nào và vấn đề này đã được chuyển sang các nhà lý thuyết thay vì các nhà thực nghiệm như trước đó.
Những năm 80 thế kỷ XIX, lý thuyết điện từ của Maxwell được công nhận rộng rãi, ông tin rằng ánh sáng và hiện tượng điện từ nói chung là do ở sự dịch chuyển các hạt của ete cơ học. Song lập luận của Maxwell phải chuyển từ cách này sang cách khác. Các lập luận của Maxwell đưa ra thực sự khó tìm được một sự rõ ràng vì ông là người theo trường phái Newton. Lý thuyết của Maxwell cuối cùng đã dẫn đến sự khủng hoảng của “mẫu hình” mà từ đó nó đã nảy sinh. Đây là cuộc khủng hoảng gay gắt nhất đối với vấn đề chuyển động của ete. Lý thuyết của Maxwell về trường điện từ của các vật thể chuyển động không nói đến sự cản của ete, và việc đưa sự cản đó vào trong lý thuyết của ông tỏ ra rất khó thực hiện. Kết quả là những quan sát được tiến hành lúc đầu nhằm phát hiện sự kéo theo ete trở thành dị thường. Người ta đã cố gắng thực nghiệm để tìm cách phát hiện chuyển động đối với ete và đưa sự cản của ete vào trong lý thuyết của Maxwell. Những cố gắng đó đã xảy ra những khó khăn. Phải đến năm 1905, lý thuyết tương đối hẹp của Einstein đã ra đời - một “mẫu hình” mới đã được hình thành.
Từ những phân tích trên đây, có thể chỉ ra những đặc trưng cho việc các hiện tượng dị thường xuất hiện, đó là: việc ý thức trước về điều bất thường, sự thừa nhận dần dần của điều bất thường ấy cả về mặt quan sát lẫn thực nghiệm, tiếp theo đó là sự thay đổi kèm theo những phản kháng trong lĩnh vực mà “mẫu hình” chi phối kể cả bộ máy khái niệm và các phương pháp. “Nếu sự nhận thức về cái dị thường đóng một vai trò quan trọng trọng sự xuất hiện của các hiện tượng mới, thì sự nhận thức đó là điều kiện tiên quyết cho mọi thay đổi về mặt lý thuyết”[30, tr. 147]. Thí dụ, trước khi có
công trình của Copernicus, thiên văn học theo truyền thống của Ptolemy đã rơi vào tình trạng bê bối. Đống góp của Galileo cho nghiên cứu về chuyển động phụ thuộc chặt chẽ vào những bất cập từ lý thuyết của Aristotle do những sự phê bình của các nhà kinh viện.
Nếu như sự nhận ra dị thường dẫn đến phát kiến thì để đi đến phát minh, quá trình cũng có một tiền đề tương tự nhưng sâu xa hơn. Ở đây, “việc nhận ra dị thường kéo dài hơn và phát triển sâu hơn đến mức là lĩnh vực chịu tác động của nó, một cách thích hợp, cần được mô tả như là trong một cuộc khủng hoảng đang phát triển”[ 30, tr. 148]. Vì sự xuất hiện của lý thuyết mới đòi hỏi sự phá hủy khuôn mẫu ở quy mô lớn hơn và sự dịch chuyển các vấn đề và các kỹ thuật của khoa học chuẩn ở mức độ cao hơn cho nên đi trước nó, nói chung phải là cả một thời kỳ mà sự chuyên nghiệp trở thành không còn là an toàn nữa. Sự không an toàn đã nảy sinh là bởi vì khoa học chuẩn định đã thất bại khi tìm cách giải quyết các vấn đề đặt ra - “bài toán đố” - mà nó nghĩ là phải giải quyết được và tình trạng này đã tồn tại một cách dai dẳng.
Thất bại trong việc giải quyết các vấn đề nảy sinh cũng đồng thời chứng tỏ sự thất bại của hoạt động kỹ thuật khoa học chuẩn định và sự thất bại về kỹ thuật này có lẽ là cốt lõi của cuộc khủng hoảng. Những “mẫu hình” với tập hợp các quy tắc của nó đã không còn đáp ứng trực tiếp cho việc lý giải các điều dị thường nảy sinh bằng hệ thống phương pháp và công cụ của nó - cái vốn dĩ rất quen thuộc với các nhà khoa học trong việc tìm hiểu tự nhiên cũng như mở rộng sự hiểu biết về “mẫu hình”. Một cuộc khủng hoảng nổ ra chứng tỏ hoạt động của khoa học chuẩn định đã không còn ổn định trên một “mẫu hình” làm nền tảng nữa. Khủng hoảng nổ ra cũng đồng thời chứng tỏ, niềm tin của cộng đồng các nhà khoa học vào “mẫu hình” trước đó đã mất đi.
Một lý thuyết mới chỉ xuất hiện sau một thất bại nặng nề của khoa học chuẩn định trong hoạt động giải quyết các vấn đề của nó. Lý thuyết mới chắc chắn phải là sự đáp ứng trực tiếp đối với cuộc khủng hoảng đó. Trong những
thời kỳ mà khủng hoảng đã được thừa nhận là tồn tại, các nhà khoa học có xu hướng chuyển sang phân tích triết học, xem đó như là cách để tìm ra nguyên nhân của những bất thường đang diễn ra trong lĩnh vực nghiên cứu. Không phải ngẫu nhiên mà sự xuất hiện của các lý thuyết của Newton ở thế kỷ XVII và lý thuyết tương đối ở thế kỷ XX lại được đi trước và đồng hành bởi những phân tích triết học cơ bản về truyền thống nghiên cứu hiện tại.