世界着名的10大思想实验-第2/4页





    7.爱因斯坦的光线(Einstein’sLightBeam)

    很少有人知道,艾伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein)16岁时曾提出过一个思想实验,正是这个思想实验,激发他写出了有关狭义相对论(specialrelativitytheory)的名作。在他的作品《自传注记》(AutobiographicalNotes)中,爱因斯坦回想起,他梦见自己追逐着一道穿行在空间里的光线。他推想到,如果自己能以光的速度移动,那么在他眼里,这道光就是静止的,就像是一个空间振荡却又保持静止的电磁场。在爱因斯坦看来,这个思想实验能够证明,对于一名相对于地球处于静止状态的观察者来说,世间万物的状态也都有其相对性。

    深度解析:

    事实上,没人能给出明确的论证。这个看似简单的思想实验究竟是如何让爱因斯坦完成了建立狭义相对论所需的巨大理论飞跃,科学家们始终争论不休,因为这个实验与当时的“以太”(aether)理论相矛盾,该理论认为光的传播需要一种看不见的介质。如今,人们知道“以太”理论并不正确,但爱因斯坦花了好几年时间才确证了自己的理论。他说,那个思想实验就像一粒“胚芽”,最终结出了“狭义相对论”的果实。这枚硕大而饱满的果实,在理论物理学领域贡献卓越。

    6.忒修斯号(TheShipofTheseus)

    “忒修斯号”这则非常古老的思想实验,源自希腊作家普卢塔克(Plutarch)的作品,以其“充满悖论”而闻名于世,其内容如下:有一艘船,经过不断的修修补补,已在海面上航行了数百年。只要哪块木板老旧腐烂,就会立刻换上新的,终于有一天,这艘船上的所有配件都被换了一遍。那么,这艘船是否还是原来的忒修斯号?又或者,它已算是另一艘船?如果这艘船不是原来的忒修斯号,那么它是从何时起成为另一艘船的呢?哲学家托马斯·霍布斯(ThomasHobbes)将这个问题弄得更加复杂:如果有人将换下来的老旧配件收集起来再做成一艘船,与那艘由新配件组成的“忒修斯号”相比,哪一艘才是真正的忒修斯号?

    深度解析:

    哲学家们常用“忒修斯号”来探求事物的本质属性,特别是一个物体是否仅为其各部件之和。一个比较现代的例子是:如果某乐队里的大部分或全部成员都已更换,那么这个乐队还能算是原来那个乐队吗?从商界到人体学,各个领域都会出现这样的问题。例如,若企业高层已合并或更换,这家企业还应继承原企业名吗?若新陈代谢让新的细胞替换了旧的细胞,新的血液替换了旧的血液,这个人还是原来那个人吗?世人常将事物的本质等同于其物质或现象,而这个实验归根结底就是逼迫人们去质疑:事物的本质是否仅止于此?

    5.伽利略的重力实验(Galileo’sGravityExperiment)

    说到思想实验之鼻祖,物理学家兼天文学家伽利略(Galileo)算得上一个。当时的亚里士多德(Aristotle)认为“物体的降落速度取决于其质量”,伽利略想出了一个非常简单的思想实验来论证这个理论并不正确。他说,如果将一个较轻的物体和一个较重的物体绑在一起,从一座高塔上抛出,由于较重物体的下落速度较快,两个物体间的绳子就会被拉得很紧,较轻的物体会对较重的物体产生一股向上的拉力,从而减缓较重物体的下落速度。但伽利略又推论说,将两个物体绑在一起,它的重量必然超过其单个物体,因而这两个物体作为一个整体,下落速度会更快一些。正是这一矛盾,推翻了亚里士多德关于物体下落速度的假说。

    深度解析:

    提起伽利略,最有名的典故莫过于那个“两个铁球同时着地”。话说他从比萨斜塔(theLeaningTowerofPisa)上扔出两个铁球,重的那个并没有比轻的那个掉落得更快。然而,该典故的真实性并不可考。不过,就凭这个简单却明晰的思想实验,他论证了一个非常重要的重力学理论:所有物体的下落速度都一样,与其质量无关。

    4.猴子与打字机(MonkeysandTypewriters)...

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