Kuhn defende que a mudança de paradigmas não é um processo racional. A ideia é que não há qualquer padrão de racionalidade que irá avaliar e criticar os paradigmas sob um ponto de vista comum, já que cada paradigma possui seu conjunto de regras que só tem sentido dentro de sua própria teoria. Ora, se a pesquisa científica muda de método assim que mudam os paradigmas, então não existe um padrão comum que possa avaliar paradigmas concorrentes. Portanto, esses paradigmas ou modelos científicos são incomensuráveis, ou seja, incomparáveis. Isso quer dizer que, tomando dois exemplos de explicação das órbitas planetárias, é impossível comparar e dizer que modelo está certo ou errado, ou qual é mais plausível do que o outro: a teoria de Newton ou a de Ptolomeu. O conceito de verdade científica relativiza-se ao paradigma científico em causa. Um outro argumento de Kuhn para a incomensurabilidade dos paradigmas é o de que se a realidade da pesquisa científica é determinada pelos paradigmas, então cada teoria científica descreverá uma realidade diferente. E, portanto, toda disputa científica será absurda já que o que se disputa são duas realidades distintas. Logo, cada paradigma descreve sua realidade e é incomensurável com qualquer outro.
A escolha entre paradigmas ou teorias científicas consiste, de acordo com Kuhn, em disputas retóricas. A disputa entre dois paradigmas nada tem a ver com experimentos, análises metodológicas ou deduções, mas sim com o quão hábil forem os cientistas para estabelecerem suas regras, seus modelos, suas questões e sua ciência normal. Isto quer dizer que o fato de o modelo heliocêntrico do sistema solar ser considerado uma teoria verdadeira é conseqüência somente da habilidade de persuasão de seus defensores e não de uma determinação da argumentação racional nem de experiências acumuladas.
A teoria que Kuhn defende em seu livro sobre o avanço do conhecimento científico é uma teoria contrária à de que o conhecimento é produzido mediante um processo de acumulação de informações. Segundo ele, o processo acontece através de rupturas completas e súbitas de um paradigma para o outro. Nada do que foi pesquisado ou organizado no paradigma anterior será aproveitado no desenvolvimento futuro, pois são modificações de mundos e de nada adianta utilizarmos dados de um mundo em outro mundo totalmente diferente. A produção de conhecimento não é cumulativa e progressiva, mas fragmentada; assim, “(…) a transição [entre paradigmas] tem de ocorrer subitamente (embora não necessariamente num instante) ou então não ocorre jamais”.
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