7.愛因斯坦的光線(Einstein’s Light Beam)

愛因斯坦著名的狹義相對(duì)論是受啟于他16歲做的思想實(shí)驗(yàn)。在他的自傳中，愛因斯坦回憶道他當(dāng)時(shí)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(yùn)動(dòng)，那么他應(yīng)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(chǎng)”。對(duì)于愛因斯坦，這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)證明了對(duì)于這個(gè)虛擬的觀察者，所有的物理定律應(yīng)該和一個(gè)相對(duì)于地球靜止的觀察者觀察到的一樣。

解讀：

事實(shí)上，沒人確切知道這意味著什么?？茖W(xué)家一直都在爭論一個(gè)如此簡單的思想實(shí)驗(yàn)是如此幫助愛因斯坦完成到狹義相對(duì)論這如此巨大的飛躍的。在當(dāng)時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(huì)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(shí)候它不再是原來的船了?哲學(xué)家Thomas Hobbes后來對(duì)此進(jìn)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(duì)于哲學(xué)家，特修斯之船被用來研究身份的本質(zhì)。特別是討論一個(gè)物體是否僅僅等于其組成部件之和。一個(gè)更現(xiàn)代的例子就是一個(gè)不斷發(fā)展的樂隊(duì)，直到某一階段樂隊(duì)成員中沒有任何一個(gè)原始成員。這個(gè)問題可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)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(duì)于人體，人體不間斷的進(jìn)行著新陳代謝和自我修復(fù)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核心思想在于強(qiáng)迫人們?nèi)シ此忌矸輧H僅局限在實(shí)際物體和現(xiàn)象中這一常識(shí)。

5.伽利略的重力實(shí)驗(yàn)(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(gè)簡單的思想實(shí)驗(yàn)。根據(jù)亞里士多德的說法，如果一個(gè)輕的物體和一個(gè)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(gè)物體之間的繩子會(huì)被拉直。這時(shí)輕的物體對(duì)重物會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻力，使得下落速度變慢。但是，從另一方面來看，兩個(gè)物體綁在一起以后的質(zhì)量應(yīng)該比任意一個(gè)單獨(dú)的物體都大，那么整個(gè)系統(tǒng)下落的速度應(yīng)該最快。這個(gè)矛盾證明了亞里士多德的理論是錯(cuò)誤的。

解讀：

這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)幫助證明了一個(gè)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(jī)(Monkeys and Typewriters)

另一個(gè)在流行文化中占了很大分量的思想實(shí)驗(yàn)是“無限猴子定理”，也叫做“猴子和打字機(jī)”實(shí)驗(yàn)。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(jī)上隨機(jī)打字，并持續(xù)無限久的時(shí)間，那么在某個(gè)時(shí)候，它們必然會(huì)打出莎士比亞的全部著作。猴子和打字機(jī)的設(shè)想在20世紀(jì)初被法國數(shù)學(xué)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(shí)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(jī)”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(shí)間，無限猴子定理可以幫助理解這些概念可以達(dá)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(shí)際上在數(shù)學(xué)上是可以證明的。這個(gè)定理本身在現(xiàn)實(shí)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(dòng)物園的科學(xué)家們“試驗(yàn)”了無限猴子定理，他們把一臺(tái)電腦和一個(gè)鍵盤放進(jìn)靈長類園區(qū)。可惜的是，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。