科学发展或科学进步既有常规的、长期的、缓慢的、渐变式的进化，也有罕见的、短期的、迅速的、突变式的革命――科学革命。科学革命有诸多特征。库恩明确指出：“每一次科学革命都迫使科学共同体抛弃一种盛极一时的科学理论，而赞成另一种与之不相容的理论。每一次革命都将产生科学所探讨的问题的转移，专家用以确定什么是可接受问题或可算作是合理的问题的解决标准也相应地产生转移。而且每一次革命也改变科学思维方式，以至于我们最终将需要做这样描述，即在其中进行科学研究的世界也发生改变。这些改变，连同几乎总是伴随这些改变而产生的争论一起，都是科学革命的决定性特征。”他进而由这些特征――科学革命引起科学理论、问题、评价标准、思维方式等变化――概括出，科学革命是世界观的改变：“范式一改变，这个世界也随之改变。……在革命之后，科学家所面对的是一个不同的世界。”
其实，科学革命的特征何止于此。我们在这里不妨再列举一些自以为有趣的、比较重要的特征，供读者仔细品味。
第一，科学革命很少发生。我们不赞成波普尔的不断革命论，因为真正重大的范式转换是比较罕见的事情，从而科学革命在科学史上也是稀有的。严格讲，在科学历史上，仅有两次波澜壮阔的科学革命。第一次是17世纪的近代科学革命，即伽利略―牛顿革命；第二次是19世纪和20世纪之交的物理学革命，即相对论-量子力学革命。
第二，科学革命意义深远。其意义不亚于任何政治、经济、思想、文化、宗教的变革。法国历史学家柯瓦雷将科学革命导致的观念变革，誉为自古希腊以来“人类思想所完成或经受的一场最为意义深远的革命”。它的意义如此深远，以至于人类文化“几个世纪以来都还没有领会其意义，甚至在今天，它也常常被低估和误解”。几年后，英国历史学家巴特菲尔德做出如下著名论断：科学革命“使基督教兴起以来的一切事物相形见绌，使文艺复兴和宗教改革降格到纯粹插曲之列。……（它是）现代世界和现代精神的真正起源”。像巴特菲尔德等科学史家一样，任鸿隽早就赋予近代科学革命以崇高的历史意义。他说：“自科学发明以来，世界上人的思想、习惯、行为、动作，皆起了一个大革命，生了一个大进步。”他把这一事件视为“近世欧洲文化的……一个新纪元”，“近世和古代不同的起点”，“东西两方学术思想分界的根源”。
第三，科学革命并非由具体实验事实直接引起。往往由概念问题和理论问题引起并伴随这些问题的解决而结束，反常的实验事实在这里往往仅起到刺激和启示作用。这是因为，科学革命是范式转变，是概念框架的变革，实验事实常常不足以撼动内容庞大、结构严谨的旧范式，也难以从中归纳和抽象出新的概念框架。在第一次科学革命中，伽利略和牛顿的绝对时间、绝对空间、参照系、质量（惯性质量和引力质量）、力（包括引力）、加速度等科学概念应运而生，力学三定律和万有引力定律等科学原理脱颖而出，然而这一切并不是由经验事实归纳出来的，而是思维自由创造和理智自由发明的产物。在第二次科学革命中，相对论是为了解决经典力学和电动力学不协调而生发的，并不是由迈克耳孙―莫雷实验引起的。量子论的诞生虽然起初与黑体辐射等实验事实有关，但是该实验并不能归纳或抽象出能量子的概念，更不必说量子论其后的发展明显是由概念和理论问题导向的了。
第四，科学革命尽管是范式转换，但是它并不完全否定先前已被确认的事实和理论，只是对它们予以新的诠释或划定适用范围，确凿的实验事实和可靠理论中的真关系被保留下来，正如相对论对牛顿力学所做的那样。因此，科学革命尽管是彻底的革命，也具有继承性和整体化的要素，它粉碎的只是旧概念框架。在谈到科学革命时，彭加勒清醒地认识到，科学理论并非只能以短命结构出现，在新理论中能辨认出旧理论存留下来的本质特征。波普尔认为：“科学革命不管多么彻底，都必须保留前人的成就，因而不可能真正同传统决裂。”
第五，科学革命伴随着科学家的情感反应。马奥尼引入范式激情（paradigm passions）概念来说明，科学家的许多情感与他对范式的恰当性感知有联系。如果范式是解决问题和明显进步的，那么他的感情可以从自鸣得意延伸到激情满怀。另一方面，如果范式遇到困难，那么他可能做出灰心、忧虑、沮丧的反应。依据目前的满意程度和范式问题的本性，他可能热情欢迎或极力反对竞争观点的出现。
第六，科学革命者并不是科学狂想者，而是富有想象力、具有哲学头脑、脚踏实地的科学家。这从两次科学革命的主将和风云人物――伽利略、牛顿、爱因斯坦和一批量子物理学家（诸如普朗克、玻尔、玻恩、海森伯、德布罗意、薛定谔、泡利、狄拉克等）――身上可以明显看出。拉德纳说得十分正确：“革命者并非是已被证明为正确的狂想者。狂想者也不是尚未获得时机的革命者。狂想者与革命者乃是截然不同的两类思想家，……虽然我们可能要等待历史来确定谁是革命者，但是我们无须等待历史来确定谁是狂想者。”
第七，科学革命并不完全是一个孤立过程。科学革命尽管是由科学内部的概念和理论危机引发的，并且随着新概念和理论的出现、新范式的建立而结束，但是它与外部环境并不是断然隔绝的。多尔比说得有道理，不应该把科学革命看做是完全自我驱动的文化过程。它是较大文化变革的一部分，这种变革影响到商业、技术、医学、艺术、音乐、文学和宗教。也许能够把它与根本的政治和经济体制变革联系起来。于是，我们理解科学革命的方式是我们自己社会的函数，同样也是我们历史地研究过去考察的函数。赫斯甚至提出科学革命生态学和客观性社会学的概念：“新教、近代资本主义和近代科学能够被视为对生态条件集合而言的平行建制反应。这个观念有助于验明客观性共同体和客观知识的物质基础，它是客观性社会学的主要构成成分。”
（作者为中国科学院大学教授）
