随后从事的科学史教学工作及受邀所做的一系列讲演，又促使托马斯·库恩对自己初步形成的的新科学观进行了深入、系统的思考。

尤为关键的是，1958~1959在斯坦福行为科学高级研究中心度过的那一年，库恩十分意外并且特别惊讶地注意到，社会科学家们对于合理的科学问题和科学方法的本质，竟有如此之多和如此之大的显著分歧。无论是历史还是现实都使他怀疑，自然科学家们对这些问题的答案，是否就比他们社会科学界的同事们的答案更明晰、更坚实。“我尝试着寻找那种分歧的根源，这使我认识到了后来我称之为‘范式’（paradigms）的东西在科学研究中的作用。我所说的‘范式’，是指那些得到普遍承认的科学成就，它们在一段时期内为实践者共同体提出典型的问题和解答。一旦我的疑难冰释，这篇论著的草稿就迅速地脱笔而出了。”

1959年6月，库恩为一个学术会议提交了一篇论文——《必要的张力》，此中第一次引入了范式的概念。过后不久，他又应邀为《国际统一科学百科全书》撰稿，遂想到以极其浓缩和纲要式的形式（因成书有篇幅限制）表达他新的科学观，向旧科学观念发起全面的挑战。《科学革命的结构》就此诞生。

在这部里程碑式的惊世之作中，库恩对科学发现的过程和科学运行机制进行了社会学分析，对通常所言的科学的“累积”特性和持续进步提出了质疑，并阐释了一系列有别于传统看法的新观点。他把常规科学表征为一种以范式为特征的解谜活动，认为科学的进步是循环式的。换言之，他认为常规科学就是“解谜题”。只因为有范式，才有“谜底”。科学革命的结构如下——

起先，是具有一个由特定科学实践形成的范式和和包括特定学科在内、致力于解谜的常规科学；随后，是出现一种严重的、无法以现有世界观加以解释的反常现象，由此危机爆发并不断持续；接着，一项新的科学成就诞生，重新指导研究，并被奉为新一代的范式（这种现象就是“范式转换”），危机因而得以平息。这种不连续的变化构成了科学革命。或者说，科学革命的结果是一种新范式的诞生。

在库恩看来，范式一改变，这世界本身也随之改变了。换言之，接受一个新范式的科学家会以跟往前不一样的方式来看这个世界。即在革命和范式转换过程中，新、旧思想及主张不仅在逻辑上不相容、缺乏共同的标准与尺度，因此无法做出严格的比较和检验，而且即便是同样的用词，其真实含义也已改变。这便是所谓的“不可通约性”（incommensurability）。

1962年《科学革命的结构》问世，成为科学史和科学哲学的一个里程碑式的事件。一时间，自然科学界和社会科学界都形成了研究、讨论此书的热潮。其中不乏异议，美国著名理论物理学家弗里曼·戴森的观点颇有代表性。他认为存在两类科学革命，一类是在新工具的发明推动下产生的革命，一类是在新观念的驱使下产生的革命。《科学革命的结构》所谈到的几乎都是科学观念，很少论及科学工具，这难免会让人误以为所有的科学革命都是在观念发展的驱动下实现的。戴森例举的两次最重要的工具革命，一是天文学中由于望远镜的使用而产生的伽利略革命，另一次是生物学中利用X射线衍射技术确定大分子的结构而产生的克里克-沃森革命（发现了DNA双螺旋结构）。

尽管争议多多甚至一度还曾遭到近乎“围剿”式的抨击，同时对“范式”一词的误解和滥用亦十分普遍，但《科学革命的结构》所带来的科学观上的一次深刻革命，渐渐地还是得到了学界公认。

这部现代思想文库中极有启发性的经典名著，俨然成为新时代科学哲学的“圣经”；其影响所及，也已延伸至社会文化的多个层面，并导致许多新兴研究领域的出现。一部学术著作能够如此之“火”，实为罕见。1982年，60岁的库恩被美国科学史学会授予国际科学史界的最高荣誉——“萨顿奖章”。1988年，美国科学哲学协会选举库恩担任主席。          （下）

（了解托马斯·库恩观点，除了他的代表作《科学革命的结构》外，还可参阅他的另外几部著作：《哥白尼革命》《必要的张力：科学的传统和变革论文选》《结构之后的路》，其中译本均由北京大学出版社出版)