Нормальная наука занимается по сути только решением 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 ее применения. Следовательно, нормальные исследования 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 просто редкостно, а в принципе невероятно. Действительное 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 воззрений на природу.
Новая, радикальная теория никогда не будет 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 допустимо считать проблемой, а что — стандартами законного ее решения. Этот процесс приводил к коренному преобразованию научного воображения; мы не преувеличим, если скажем, что под его воздействием менялось само восприятие мира.
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". Раньше или позже 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 научное сообщество остается под чарами парадигмы, одних аномалий будет недостаточно, чтобы засомневаться в обоснованности базовых 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 откажутся от парадигмы, которая привела их к кризису. Научная теория, однажды получившая статус парадигмы, до тех пор будет в ходу, пока ей не найдется жизнеспособной альтернативы.
Несовместимости постулатов парадигмы и наблюдений еще недостаточно. В течение некоторого времени расхождение будет рассматриваться как проблема, которая в конце концов разрешится за счет модификаций и прояснений. И все же после периода утомительных и бесполезных усилий аномалия вдруг выходит за рамки еще одной загадки, и данная дисциплина вступает в 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. Растет число конкурирующих обоснований, причем они все больше расходятся по смыслу.
Неудовлетворенность существующей парадигмой возрастает и выражается все более недвусмысленно. Ученые готовы обратиться за помощью к философам и обсуждать с ними фундаментальные установки — о чем и речи не могло быть 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 можно решать как при помощи старой, так и при помощи новой парадигмы. Это неудивительно — философы науки не раз доказывали, что конкретный набор данных всегда можно интерпретировать в рамках нескольких теоретических построений. 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 не способна убедить ни логическими, ни даже вероятностными аргументами. Перед двумя конкурирующими школами встает серьезная проблема коммуникации. Они оперируют разными базовыми постулатами о природе реальности и по-разному определяют элементарные понятия.
Вследствие этого, они не могут прийти к согласию даже в том, какие проблемы считать важными, какова их природа и что собой представляет их возможное решение. Научные критерии разнятся, аргументы зависят от парадигмы, а осмысленная конфронтация невозможна без взаимной интерпретации понятий. В рамках новой парадигмы старые термины обретают совсем иные определения и новый смысл; в результате они скорее всего и соотноситься будут совершенно иначе. Коммуникация через концептуальную перегородку будет заведомо неполной 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, ценностные суждения тоже вступят в действие, поскольку разные парадигмы расходятся в том, какие проблемы решать, а какие оставлять без ответа. Критерии же для экспертизы по этой ситуации находятся целиком вне круга нормальной науки.
Ученый, занятый нормальной наукой, становится решателем задач. Парадигма для него — то, что само собой разумеется, и ему совсем не интересно проверять ее надежность. На самом деле он существенно укрепляет ее фундаментальные допущения. Этому в частности есть такие вполне понятные объяснения, как энергия и время, затраченные в прошлом на обучение, или академическое признание, тесно связанное с разработкой данной парадигмы. Однако корни затруднения уходят гораздо глубже, за пределы человеческих ошибок и эмоциональных привнесений.
Они затрагивают саму природу парадигм и их роль в науке. Важная часть этого сопротивления — уверенность в том, что текущая парадигма верно представляет реальность, и в том, что она в конце концов справится со всеми своими проблемами. 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 способность к решению задач жестко зависят от 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 их изменять. В обоих примерах правила игры разумеются сами собой; они представляют необходимый набор предпосылок для деятельности по решению задач. Новизна же ради новизны в науке не желательна, 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 критериям качества. Она должна предложить решение каких-то ключевых проблем в тех областях, где старая парадигма оказалась несостоятельной. Кроме того, после парадигмальной смены должна быть сохранена такая же способность к решению задач, какая была у уходящей парадигмы. Для нового подхода важна также 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 считали его приверженность к врожденным силам возвратом 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. В другом подобном случае, Эйнштейн и другие физики противились главенствовавшей вероятностной интерпретации квантовой физики.
Новая парадигма не принимается постепенно, под неумолимым воздействием очевидности и логики. Смена происходит мгновенно, она похожа на психологическое превращение или на сдвиг в восприятии фигуры и заднего плана, и оно подчиняется закону "все или ничего". Ученые, избирающие для себя новую парадигму, говорят о том, что их «осенило», о неожиданном решении или о вспышке проясняющей интуиции. Почему так происходит, пока не совсем понятно. В дополнение к способности парадигмы исправить кризисную ситуацию, к которой привела старая парадигма, Кун упоминает в качестве причин иррациональные мотивы, биографически предопределенную идиосинкразию, исходную репутацию или национальность основоположника и другие причины. Кроме того, важную роль могут играть и эстетические качества парадигмы — такие, как элегантность, простота и красота.