Нормальная наука есть, по сути, решение задач; ее результаты в основном предопределены самой парадигмой, она производит мало нового. Главное внимание уделяется способу достижения результатов, а цель состоит в дальнейшем оттачивании ведущей парадигмы, что способствует увеличению сферы и точности ее применения. Нормальные исследования, следовательно, кумулятивны, так как ученые отбирают только те проблемы, которые могут быть решены при помощи уже существующих концептуальных и инструментальных средств. Кумулятивное приобретение фундаментально новых знаний при этих обстоятельствах не только неправдоподобно или редкостно, но в принципе невероятно. Новое открытие может произойти только в том случае, если не сбудутся предположения относительно природы, методов и средств исследования, основанные на существующей парадигме. Новые теории не возникнут без разрушения старых убеждений о природе.
Действительно новая, радикальная теория никогда не будет всего лишь дополнением или приращением к существующим знаниям. Она меняет основные правила, требует решительного пересмотра или переформулирования фундаментальных допущений прежней теории, проводит переоценку существующих фактов и наблюдений. По теории Куна, только в событиях подобного рода можно признать настоящую научную революцию. Она может произойти в каких-то ограниченных областях человеческого знания или может радикально повлиять на целый ряд дисциплин. Сдвиги от аристотелевской к ньютоновской физике или от ньютоновской к эйнштейновской, от геоцентрической системы Птолемея к астрономии Коперника и Галилея, или от теории флогистона к химии Лавуазье — замечательные примеры изменений этого рода. В каждом из этих случаев потребовался отказ от широко принятой и достойной научной теории в пользу другой, в принципе с ней несовместимой. Каждый из этих сдвигов вылился в решительное переопределение проблем, доступных и значимых для научного исследования. Кроме того, они заново определили то, что допускалось считать проблемой, а что — стандартами законного ее решения. Этот процесс приводил к коренной трансформации научного воображения; не будет преувеличением, если сказать, что само восприятие мира менялось под его воздействием.
Томас Кун отметил, что всякая научная революция предваряется и предвещается периодом, концептуального хаоса, когда нормальная практика науки постепенно переходит в то, что он называет «экстраординарной наукой». Рано или поздно повседневная практика нормальной науки обязательно приведет к открытию аномалий. Во многих случаях некоторые приборы перестанут работать так, как предсказывает парадигма, в ряде наблюдений обнаружится то, что никак не вместить в существующую систему убеждений, или же проблема, которую нужно решить, не будет поддаваться настойчивым усилиям выдающихся специалистов.
Пока парадигма удерживает под своими чарами научное сообщество, аномалии будет недостаточно, чтобы засомневаться в обоснованности основных допущений. Поначалу неожиданные результаты будут называться «плохими исследованиями», поскольку диапазон возможных результатов четко определен парадигмой. Когда результаты подтверждаются повторными экспериментами, это может привести к кризису в данной области. Однако даже тогда ученые не станут отказываться от парадигмы, которая привела их к кризису. Научная теория, однажды получившая статус парадигмы, до тех пор не будет признана недействительной, пока ей не найдется жизнеспособной альтернативы. Несовместимости постулатов парадигмы и наблюдений еще недостаточно. В течение некоторого времени расхождение будет рассматриваться как проблема, которую можно в конце концов решить будущими модификациями и прояснениями.
И все же, после периода утомительных и бесполезных усилий аномалия неожиданно становится большим, чем еще одна загадка, и данная дисциплина входит и период экстраординарной науки. Лучшие умы в этой области концентрируют свое внимание на проблеме. Критерии исследования начинают слабеть, экспериментаторы становятся менее предубежденными и готовыми рассматривать дерзкие альтернативы. В это время растет число конкурирующих обоснований, причем они все больше и больше расходятся. Неудовлетворенность существующей парадигмой возрастает и выражается все более и более недвусмысленно. Ученые готовы обратитьсяза помощью к философии и обсуждать фундаментальные установки — ситуация немыслимая в период нормальных изысканий. До и во время научных революций происходят также горячие дебаты о законности методов, проблем и стандартов. В этих обстоятельствах, с развитием кризиса возрастает профессиональная неуверенность. Несостоятельность старых правил ведет к интенсивным поискам новых.
Во время переходного периода проблемы, которые можно решать при помощи старой и новой парадигм, совпадают. Это неудивительно — философы науки не раз доказывали, что конкретный набор данных всегда может быть проинтерпретирован с помощью более чем одного теоретического построения. Научные революции — это те некумулятивные эпизоды в науке, когда старая парадигма полностью или частично заменяется новой, с ней несовместной. Выбор между двумя конкурирующими парадигмами нельзя сделать на основе оценочных процедур нормальной науки. Последняя является прямой наследницей старой парадигмы, и ее судьба решающим образом зависит от исхода этого соревнования. Поэтому парадигма становится жестким предписанием по необходимости — она в состоянии к чему-то склонить, но неспособна убедить логическими или даже вероятностными аргументами. Перед двумя конкурирующими школами встает серьезная проблема коммуникации, языка. Они оперируют различными базовыми постулатами, предположениями о реальности и определениями элементарных понятий. И поэтому они даже не могут прийти к согласию в том, какие проблемы считать важными, какова их природа и что представляет собой их решение. Их научные критерии разнятся, их аргументы зависят от парадигмы, а осмысленная конфронтация невозможна без перетолкования. В рамках новой парадигмы старые термины обретают совсем новые определения и новый смысл; в результате они скорее всего будут соотноситься между собой совершенно иначе. Коммуникация через концептуальную перегородку останется лишь частичной и приведет к путанице. В качестве характерного примера можно привести полное различие по смыслу таких понятий, как материя, пространство и время в ньютоновской и эйнштейновской моделях. Рано или поздно и ценностное суждение тоже вступит в действие, поскольку различные парадигмы расходятся в том, какие проблемы они решают и какие вопросы оставляют без ответа. А критерии для экспертизы этой ситуации находятся целиком вне круга нормальной науки.
Ученый, занятый нормальной наукой, по сути дела решает задачи. Парадигма для него — то, что само собой разумеется, и ему совсем не интересно проверять ее надежность. На самом деле он делает существенный вклад в сохранение ее фундаментальных допущений. В частности, это основано на таких известных причинах, как энергия и время, затраченные в прошлом на обучение, или академическое признание, тесно связанное с разработкой данной парадигмы. Однако корни проблемы уходят гораздо глубже, за пределы человеческих ошибок и эмоциональных привнесений. Они затрагивают саму природу парадигм и их роли для науки.
Важная часть этого сопротивления — уверенность в том, что текущая парадигма верно представляет реальность, и в том, что она в конце концов решит все свои проблемы. Таким образом, сопротивление новой парадигме является, в конечном счете, той самой предрасположенностью, которая делает возможным существование нормальной науки. Ученый, занимающийся нормальной наукой, напоминает шахматиста, чья активность и способности к решению задач критически зависят от жесткого набора правил. Суть игры состоит в отыскании оптимальных решений в контексте этих априорных правил, и в подобных обстоятельствах было бы абсурдным в них сомневаться, а уж тем более изменять их. Правила игры разумеются сами собой в обоих примерах, они представляют необходимый набор предпосылок для деятельности по решению задач. В науке же новизна ради новизны нежелательна, в отличие от других областей творчества.
Таким образом, до проверки парадигмы дело доходит только в том случае, когда при постоянных неудачах решить важную задачу возникает кризис, порождающий конкуренцию двух парадигм. Новой парадигме предстоит пройти испытание по определенным важным критериям ее качества. Она должна предложить решение каких-то ключевых проблем в тех областях, где старая парадигма оказалась несостоятельной. Кроме того, способность ее предшественницы к решению задач должна быть сохранена и после сдвига парадигмы. Также важна для нового подхода готовность к решению дополнительных проблем в новых областях. И тем не менее, в научных революциях наряду с выигрышами всегда есть и потери. Их обычно скрывают, принимая негласно — до той поры, пока прогресс гарантирован.
Так, ньютоновская механика, в отличие от аристотелевской и картезианской динамики, не объяснила природу сил притяжения между частицами материи, а просто допустила гравитацию. Этот вопрос был позднее адресован общей теории относительности и только в ней получил разрешение. Оппоненты Ньютона видели в его приверженности к врожденным силам возврат к средневековью. Точно так же теория Лавуазье не смогла ответить на вопрос, почему самые разные металлы столь похожи— вопрос, с которым успешно справлялась теория флогистона. И только в двадцатом веке наука снова смогла взяться за эту тему. Оппоненты Лавуазье возражали также против отказа от «химических принципов» в пользу лабораторных элементов, считая это регрессом от обоснования к простому наименованию. И подобно этому, Эйнштейн и другие физики противились главенствовавшей вероятностной интерпретации квантовой физики.