7.愛因斯坦的光線(Einstein’s Light Beam)

愛因斯坦著名的狹義相對論是受啟于他16歲做的思想實驗。在他的自傳中，愛因斯坦回憶道他當時幻想在宇宙中追尋一道光線。他推理說，如果他能夠以光速在光線旁邊運動，那么他應該能夠看到光線成為“在空間上不斷振蕩但停滯不前的電磁場”。對于愛因斯坦，這個思想實驗證明了對于這個虛擬的觀察者，所有的物理定律應該和一個相對于地球靜止的觀察者觀察到的一樣。

解讀：

事實上，沒人確切知道這意味著什么?？茖W家一直都在爭論一個如此簡單的思想實驗是如此幫助愛因斯坦完成到狹義相對論這如此巨大的飛躍的。在當時，這個實驗中的想法與現(xiàn)在已被拋棄的“以太”理論相違背。但他經(jīng)過了好多年才證明了自己是正確的。

6.特修斯之船(The Ship of Theseus)

最為古老的思想實驗之一。最早出自普魯塔克的記載。它描述的是一艘可以在海上航行幾百年的船，歸功于不間斷的維修和替換部件。只要一塊木板腐爛了，它就會被替換掉，以此類推，直到所有的功能部件都不是最開始的那些了。問題是，最終產(chǎn)生的這艘船是否還是原來的那艘特修斯之船，還是一艘完全不同的船?如果不是原來的船，那么在什么時候它不再是原來的船了?哲學家Thomas Hobbes后來對此進來了延伸，如果用特修斯之船上取下來的老部件來重新建造一艘新的船，那么兩艘船中哪艘才是真正的特修斯之船?

解讀：

對于哲學家，特修斯之船被用來研究身份的本質(zhì)。特別是討論一個物體是否僅僅等于其組成部件之和。一個更現(xiàn)代的例子就是一個不斷發(fā)展的樂隊，直到某一階段樂隊成員中沒有任何一個原始成員。這個問題可以應用于各個領(lǐng)域。對于企業(yè)，在不斷并購和更換東家后仍然保持原來的名字。對于人體，人體不間斷的進行著新陳代謝和自我修復。這個實驗的核心思想在于強迫人們?nèi)シ此忌矸輧H僅局限在實際物體和現(xiàn)象中這一常識。

5.伽利略的重力實驗(Galileo’s Gravity Experiment)

為了反駁亞里士多德的自由落體速度取決于物體的質(zhì)量的理論，伽利略構(gòu)造了一個簡單的思想實驗。根據(jù)亞里士多德的說法，如果一個輕的物體和一個重的物體綁在一起然后從塔上丟下來，那么重的物體下落的速度快，兩個物體之間的繩子會被拉直。這時輕的物體對重物會產(chǎn)生一個阻力，使得下落速度變慢。但是，從另一方面來看，兩個物體綁在一起以后的質(zhì)量應該比任意一個單獨的物體都大，那么整個系統(tǒng)下落的速度應該最快。這個矛盾證明了亞里士多德的理論是錯誤的。

解讀：

這個思想實驗幫助證明了一個很重要的理論：無論物體的質(zhì)量，不考慮阻力的情況下，所有物體自由落體的速率都是一樣的。

4.猴子和打字機(Monkeys and Typewriters)

另一個在流行文化中占了很大分量的思想實驗是“無限猴子定理”，也叫做“猴子和打字機”實驗。定理的內(nèi)容是，如果無數(shù)多的猴子在無數(shù)多的打字機上隨機打字，并持續(xù)無限久的時間，那么在某個時候，它們必然會打出莎士比亞的全部著作。猴子和打字機的設(shè)想在20世紀初被法國數(shù)學家Emile Borel推廣，但其基本思想(無數(shù)多的人員和無數(shù)多的時間能產(chǎn)生任何/所有東西)可以追溯至亞里士多德。

解讀：

簡單來說，“猴子和打字機”定理是用來描述無限的本質(zhì)的最好方法之一。人的大腦很難想象無限的空間和無限的時間，無限猴子定理可以幫助理解這些概念可以達到的寬度。猴子能碰巧寫出《哈姆雷特》這看上去似乎是違反直覺，但實際上在數(shù)學上是可以證明的。這個定理本身在現(xiàn)實生活中是不可能重現(xiàn)的，但這并沒有阻止某些人的嘗試：2003年，一家英國動物園的科學家們“試驗”了無限猴子定理，他們把一臺電腦和一個鍵盤放進靈長類園區(qū)?？上У氖?，猴子們并沒有打出什么十四行詩。根據(jù)研究者，它們只打出了5頁幾乎完全是字母“s”的紙。