尽管每一位科学家都会对即将来临的革命有所意识，但是，并没有什么明显的普遍迹象可以告诉科学领域中甚至最为敏锐的观察家，下一场革命将在哪里发生、将采取什么样的形式，即使最有才华的科学家也无法精确地预见他们自己将会引起什么样的革命。20世纪50年代有一本《科学家谈21世纪》的书，书中有对21世纪的各种预言，但现在回过头来看。科学家所预言的事件大部分都未出现，许多没有想到的问题或顺便提到的却成为21世纪科学发展的主流。在科学中之所以无法准确地预见革命将在哪里发生或它将由什么构成，一个原因就是，不同的科学彼此都可谓是“艺术”。在一个领域中某项不可预见的革命性革新，也许会为某个别的领域提供手段，从而导致该领域取得惊人的进展。这是因为，某一科学领域中的革命性进展。往往依赖于其他科学领域中的革命，这种不可预见性是快速地按指数增加的。
17世纪发生了牛顿的自然科学革命。两千多年前，亚里士多德认为“物体自由落体的速度和物体的重量成正比”的力学范式被伽利略的试验引入危机阶段。但经典力学革命是牛顿完成的。牛顿的万有引力定律表明，宇宙的物质在引力作用下不可能处于稳定的状态，由此开创了全新的力学范式，是科学空前的革命。牛顿理论的预言得到了精确得难以相信的证实。当牛顿预言的天王星对轨道的微小偏离被人们发现时，正是从这些偏离中，亚当斯（Adarns）和勒威耶（Leverrier）借助于牛顿的理论计算了一颗新的未知行星的位置，随即被伽勒（Galle）发现。而且，牛顿的理论不仅解释了天体的运行，而且解释了地球的力学、地球表面物体的运动。牛顿经典力学范式是绝对时空框架，对自然作数学描述的基础的时间和空闻结构是简单而前后一致的，并且十分密切地符合于日常生活中所用的时间和空间概念。事实上这种符合是如此密切，以至牛顿的定义可以认为是这些日常概念的准确的数学形式化，事件按照时问排成序列而与它们空间中的位置无关，这似乎是十分明显的。
在牛顿经典力学范式出现危机后（如黑洞辐射），爱因斯坦完成了又一场科学革命，建立了新的物理学范式。爱因斯坦于1915年提出了广义相对论，引进了一种革命性的观念，即引力不仅仅是在一个固定的时空背景里作用的力。相反地，引力是由在时空中物质和能量引起的时空畸变。例如，光要沿着直线旅行，但是太阳附近的时空曲率使得从遥远恒星来的光线在通过太阳附近时被弯折。在通常情况下，人们不能在天空中看到几乎和太阳同一方向的恒星。然而在日食时，太阳的大部分光线被月亮遮挡了，人们就能观测到从那些恒星来的光线。一支英国的探险队观测了1919年的日食，并且证实了广义相对论的预言：时空不是平坦的，它被在其中的物质和能量所弯曲。这次验证是在一次日食时进行的天文观测中完成的，这一事件立即使相对论风靡全世界，而爱因斯坦也一夜之间成了家喻户晓的人物。美国《时代周刊》1999年末把爱因斯坦评为20世纪“风云人物”，可谓恰如其分。
科学革命是对世界看法的改变。相对论摆脱了牛顿范式的绝对时间，已经深深地改变了我们对时间空问结构的观点。在相对论中并没有一个惟一的绝对时间，相反地，每个人都有他自己的时间测度，这依赖于他在何处并如何运动。考虑一对双生子。如果有一个孩子在以近于光速运动的空间飞船中作长途旅行，时间差别就会大得多。当他回来时，他会比留在地球上的另一个孩子年轻得多。这就是物理学界被称为“双生子的佯谬”。
20世纪，量子力学把概率引人自然的内在机制，使决定论被概率论所取代，这也是一场科学革命。按照海森堡的不确定原理，不可能同时确定电子的位置和动量。要确定电子的位置，必须照亮电子；但这意味着光量子击中电子，由此引起电子动量的变化。因此，位置确定得越是精确，动量则越是不能精确地确定，反之亦然。由此得出以下的结论：第一，严格的决定论在微观物理学领域是不可能成立的，因为测不准关系给所有测量所必需的同时确定设置了不可克服的限制；第二，根据海森堡关系，就物理学微观事件而言，测量仪器原则上不能与被测量的实体分开。这样，在微观物理学中出现了整体原理。这场革命表明可靠的知识是不可能的。
20世纪70年代兴盛起来的混沌科学进一步指出，经典物理学所描述的线性的、可预测的、决定性的世界在真实世界中只占极少极少部分，绝大部分事件是非线性的、不可逆的、非决定性的。混沌理论主要用来认识这种无秩序的和非线性的变化。你能相信北京的一只蝴蝶扇动一下翅膀会造成美国佛罗里达州的一场暴风吗？你一定会说：真是无稽之谈，根本不可能，但在系统动力学的推论下，它真的成了现实。其推论的依据是：Yt+l=Yt2，YI=1.0000001（Y是变数）。那么Y30=2092×1020，看这个数有多大，这你该相信蝴蝶翅膀扇动一下真的会产生如此大的能量的现实吧，这被称为蝴蝶效应，它说明了：一个很微小的机制会产生很大的变化或结果。这就提示我们，一个坏的机制虽然很小，但也会造成非常大的危害。那么一个好的微小的机制也会产生轰动式的效应。
四、科学和技术的关系
科学和科学的技术这两个体系之间的联系是很清楚的。科学不仅可以对技术的有效性做出解释，也可以推导出新的技术——现在的新技术几乎都是来自于科学。同时，也对许多传统的技术赋予科学的解释，使之成为科学之技术的一部分。
由于科学是通过技术作用于经济的，技术所直接改造的是物质世界。18世纪和19世纪的伟大发明都不是出自科学家之手，如蒸汽机、纺织机的发明，新的农业轮作制。熔炼矿石的新方法，机床等，所有这些都是做实际工作的人发明的，他们并不懂科学或知之甚少。只是到了20世纪，科学才对未来的发明家成了至关重要的，或者说只是到了20世纪，科学发现才成为推动技术不断进步的主要源泉。人们已基本相信，人类所面对的和将要面对的一切问题都将在很大程度上依赖科学及其技术的发展而得到解决。
举例说来，电磁感应现象和定律的发现，导致了发电机和电动机的发明。电磁波的发现，才使得各种无线电通讯和测控技术能够实现。以聚合物化学用于生产人造纤维。便对我们的生活方式以及可能的就业情况的重新安排产生了巨大的影响。对于雷达、超音速飞行、核动力、战胜疾病以及探索空间等等来说也是如此。1917年，爱因斯坦在研究光的辐射的过程中，提出了“受激辐射”的概念，奠定了激光技术的理论基础。1958年激光被发现。1960年美国制成了世界上第一台激光器，它用红宝石晶体做发光材料，用发光强度很高的脉冲氙灯做激光光源。在这种受澈辐射作用下产生的一种超强光束就是激光。继红宝石激光器之后，半导体激光器（1963年）、气体激光器（1964年）、自由电子激光器（1977年）乃至原子激光器（1977年）等相继问世。
另一个例子是核能科学造就核能技术。爱因斯坦提出质量（m）能量（E）相当关系式E=mc2（此处光速c=3×108米／秒）。为原子能技术奠定了科学理论基础。关于E=mc2，即物体贮藏的能量等于该物体的质量乘以光速的平方，这个数量大到令人难以想像的程度。我们不妨打个比方说，1克物质全部转化成的能量，相当于常规状态下燃烧36000吨煤所释放的全部热能；或者说，1克质量相当于250071度的电能。原子核的裂变和聚变反应将产生和释放出远大于机械能、化学能等产生的能量。核能的和平利用，为人类提供了一个既安全又清洁、取之不尽而用之不竭的能源宝库。1942年。美国建成了世界上第一座原子反应堆，首次实现了人工控制的链式核裂变反应。1945年第一颗原子弹爆炸成功。1952年第一颗轻核聚变的氢弹爆炸成功。1954年，前苏联建成世界上第一座原子能发电站。今天，核能技术已在世界上广为应用。
五、技术常规创新和不确定性
1.常规创新和低不确定性
技术范式是存在的。【Dosi（1982）首先提出技术范式和技术轨道的概念。他把技术变迁分为连续和不连续两类。我的模型和Dosi的差别在于我强弭不确定性和常规创新的路径依赖。】没有范式的技术是投有一个被公众接受的有效技术，这是一个技术发展的倒退，对于从技术范式中成长起来并具有与相关的技能和知识的技术共同体来说，这是难以接受的。
技术工程界利用技术范式的一个收获是，只要接受了这种范式，就有了一个标准来选择那些肯定有解的问题。在很大程度上，这正是技术界承认它们合乎科学、或鼓励其成员从事研究的问题。另外一些问题，包括许多以前曾经作为标准问题的。却被作为其他学科的对象，或者有时只是因为太成同题，并不值得花费时间而被抛开了。就这一点说，一个技术规范甚至可以使技术界离开那些对经济生活很重要、可以化为难题形式的问题，因为它们不能用技术规范所做的观念工具和实验工具来表述。
同常规科学一样，常规技术创新是一种高度确定的活动，是“解难题”。常规技术创新对非范式的东西不屑一顾，它的成功意味着潜在的技术革命活动在技术范式积累过程中被抑制。技术创新力求缩小偏差，旨在消除技术建构（从中能产生预言）和与认识能提供合适的观察材料之间的差异。大部分技术研究（当然不是全部）都具有这种特征。在技术范式内，常规技术的发展基本上是稳定的，它的研究领域即技术“难题”是技术范式决定的，技术共同体成员们把精力集中在仅用他们的现有技能就能解决的问题上。由于精力集中，对于它所有可能的实验应用和理论需要，很快就被一定的常规技术研究透彻了。
常规技术创新的一个例子是基因重组技术（又称基因工程），它是20世纪下半叶蓬勃兴起和发展的现代生物技术的最前沿领域。20世纪60年代末至70年代初，阿尔伯和史密斯发现细胞中有两种“工具酶”，能对DNA进行“剪切”和“连接”；内森斯则使用工具酶首次实现了DNA切割和组合。DNA的重组能创造性地利用生物资源，实现人类改造生物的遗传特征、产生人类所需要的生物类型的意愿。20世纪80年代以来，已获得上百种转基因动植物，对农业发展具有重要意义。转基因药物的研制和生产则将为人类的健康带来新的福音。除基因工程外，生物技术（即生物工程）还包括细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等领域。1978年首侧试管婴儿路易斯诞生、1996年克隆羊多莉的出现都是细胞工程的杰作；加酶洗衣粉和嫩肉粉等则是酶工程的产品；现代发酵工业始于青霉素的生产，现已大规模利用发酵工程生产抗生素等。至于根据需要对天然蛋白质的基因进行改造，生产出新的、自然界原本不存在的优质蛋白质，更是日益受到重视，被誉为第二代基因工程。
航天和空间技术是常规技术在范式内“解难题”的又一例。1903～1914年，齐奥尔科夫斯基提出以火箭为动力的航行理论。奠定了航天学的范式基础。1919年，戈达蔼提出火箭飞行的数学原理，并于1926年成功地发射了世界上第一枚液体燃料的火箭。1942年，布劳恩主持设计发射的液体军用飞箭成为第二次世界大战后各国火箭发展的蓝本。1957年，前苏联用洲际导弹的火箭装置发射了世界上第一颗人造地球卫星，“空间时代”从此开始。1961年，苏联发射载人宇宙飞船，人类首次飞向太空。1969年，美国“阿波罗”11号飞船登月，人类在月球上留下了第一个脚印。1971年，前苏联建造空间站，人类首次在太空中有了活动基地。1981年，美国发射航天飞机成功，从此人类可以自由进出太空。自20世纪50年代后期起。人类开始对月球和太阳系各大行星，以及遥远的行星际空间进行探浏，至今已发射了100多颗空间探测器，去揭示宇宙的形成与演化，探索生命的起源以及空间环境对人类生存环境的影响。
