思想實驗是一種精神上的假想,是用來了解什么是大眾思想的一種簡單方法。它們在哲學和理論物理等抽象領域的運用最為廣泛。它們像是為思想準備的一份大餐,最終給出似深刻又似無聊的答案。
電車難題
5個無辜的人被綁在軌道上,一輛電車正駛向他們。此時你可以拉一個拉桿,讓電車開到另一條軌道上,但另一條軌道上也綁了一個人。遇到這種情況應該拉動拉桿嗎?
解讀:電車難題最早用來批判功利主義。功利主義認為,大部分道德決策都是根據“為最多的人提供最大的利益”的原則做出的。從一個功利主義者的觀點來看,明顯應該去拉拉桿,只殺死一個人,卻拯救了5個人。但是功利主義的批判者反駁說,一旦拉動拉桿,你就變得不道德——要為另一條軌道上那個人的死承擔部分責任。也有人認為,這種狀況就是要求你要有所作為,什么都不做也是一種不道德。總之,電車難題的關鍵就在于,并不存在完全的道德行為。
忒修斯之船
忒修斯之船是一艘假想出來的在海上航行百年的船。百年來它不斷經歷維修和零部件的替換——一塊木板腐爛了,就會被替換掉——直到所有的零部件都不再是最初的那些。問題是,最終這艘船還是原來的忒修斯之船嗎?如果不是原來的船了,那么它是從什么時候開始不再是原來的船了呢?后人對此進行了更深刻的探討:如果有人用忒修斯之船上取下來的老部件建造一艘新船,那么兩艘船中的哪艘才是真正的忒修斯之船?
解讀:忒修斯之船研究的是身份的本質,特別是討論一個物體是否僅僅就是其部件之和。后來還有過與此類似的假設:一個樂隊到某一階段,成員全部換了一遍,它還是不是原來的樂隊呢?其實,人體也在不斷地進行著新陳代謝和自我修復。
猴子和打字機
另一個在流行文化中獲得廣泛關注的思想實驗是“猴子和打字機”實驗。該實驗猜想,如果有無數的猴子,在無限的時間里,在無數的打字機上隨機打字,那么在某個時間點,它們“幾乎必然”會打出莎士比亞的全部著作。
解讀:簡單來說,“猴子和打字機”實驗是用來描述無限本質最好的方法之一。人的大腦很難想象無限的空間和無限的時間,無限猴子實驗可以幫助理解這些概念。猴子碰巧能寫出《哈姆雷特》,聽上去是天方夜譚。盡管這個說法在數學理論上是可以成立的,但當2003年一些英國學生把一臺電腦和一個鍵盤放進動物園的靈長類園區時,猴子們只打出了5頁幾乎完全是字母“s”的紙。
中文房間
一個只會說英語的人,身處幾乎完全密閉的房間中,房間門上有一個小窗口,他有一臺具有英漢翻譯功能的電腦。隨后,寫著中文的紙條被人從小窗口塞進來。根據美國語言哲學家塞爾的理論,房間中的人可以翻譯這些文字并用中文回復紙條。實驗提出者認為,在這個過程中,房間里的人可以讓房間外的人以為他會說中文。
解讀:塞爾創造了“中文房間”思想實驗,來反駁電腦和其他人工智能可以思考的觀點。房間里的人不會說中文,他無法用中文思考,但就因為他擁有某些工具,會讓人以為他能說流利的中文。塞爾認為電腦就是這樣工作的。它們無法真正理解自己給出的信息,但可以運行一個程序處理信息,從而給人以具有人工智能的假象。
缸中的大腦
實驗要求你想象有一個瘋狂的科學家把你的大腦從顱內取出,放在一個裝有維持生命液體的缸中,大腦通過電極連到一臺能產生圖像和感官信號的電腦上。因為你獲取的所有關于世界的信息都是經由大腦過濾的,這臺電腦就有能力模擬你日常的體驗。如果實驗確實可行的話,你要如何來證明你周圍的世界是真實的,而不是由諸如一臺電腦之類的別的東西所產生的模擬環境呢?
解讀:這個實驗的核心思想是讓人們質疑經歷的本質,并思考作為一個人的真正意義是什么。沒有比缸中的大腦更有影響力的思想實驗了,它涉及認知學、哲學、流行文化等多個領域,聽起來很像《黑客帝國》,其實那部電影的創意確實很大程度上來源于這個實驗。
空地上的奶牛
一個農民擔心自己的獲獎的奶牛走丟了。這時送奶工到了農場,他告訴農民不要擔心,因為他看到那頭奶牛在附件的一塊空地上。雖然農民很相信送奶工,但他還是親自看了看,他看到了熟悉的黑白相間的形狀并感到很滿意。過了一會,送奶工到那塊空地上再次確認。那頭奶牛確實在那兒,但它躲在樹林里,而且空地上還有一大張黑白相間的紙纏在樹上,很明顯,農民把這張紙錯當成自己的奶牛了。問題出現了,雖然奶牛一直都在空地上,但農民說自己知道奶牛在空地上時是否正確?
解讀:在這個實驗中,農民相信奶牛在空地上,且被送奶工的證詞和他自己對于空地上的黑白相間物的觀察所證實。而且經過送奶工后來的證實,這件事確實是真實的。盡管如此,農民并沒有真正知道奶牛在那兒,因為他認為奶牛在那兒的推導是建立在錯誤的前提上的。
定時炸彈
“定時炸彈”思想要求你想象一個炸彈或其他大規模殺傷性武器藏在你的城市中,并且爆炸的倒計時馬上就到零了。在羈押人員中有一個知情者,他知道炸彈的埋藏點。你是否會使用酷刑來獲取情報?
解讀:與電車難題類似,定時炸彈情景也是強迫一個人從兩個不道德行徑中選擇的倫理問題。它一般被用做對“在任何情況下都不能使用酷刑”的反駁。它也被用做“極端形勢下法律可以被放在第二位”的例子。一份英國報紙提出了更為極端的想法。這份報紙提議說,如果那個恐怖分子對酷刑毫無反應,那么當局者是否愿意拷打他的妻子兒女來獲取情報。
愛因斯坦的光線
愛因斯坦著名的狹義相對論受啟于他16歲做的思想實驗。在自傳中,愛因斯坦回憶道:他當時幻想在宇宙中追尋一道光線。愛因斯坦推理說: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”。對愛因斯坦而言,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,沒人確切地知道這個實驗意味著什么。科學家一直都在爭論一個如此簡單的思想實驗是如何幫助愛因斯坦完成狹義相對論的。在當時,這個實驗中的想法與現在已被拋棄的“以太”理論相違背,愛因斯坦經過好多年才證明自己是正確的。
伽利略的重力實驗
為了反駁亞里士多德的自由落體速度取決于物體的質量的理論,伽利略構造了一個簡單的思想實驗。根據亞里士多德的說法,如果一個輕的物體和一個重的物體綁在一起,然后從塔上被丟下來,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量應該比任意一個單獨的物體都大,那么整個系統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:無論物體的質量是多少,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。
薛定鍔的貓
薛定鍔的貓最早由物理學家薛定鍔提出,是量子力學領域中的一個悖論。其內容是:一只貓、一些放射性元素和一瓶毒氣一起被封閉在一個盒子里一個小時。在一個小時內,放射性元素衰變的幾率為50%。如果衰變,那么一個連接在計數器上的錘子就會被觸發并打碎瓶子,釋放毒氣,殺死貓。因為這件事會否發生的概率相等,薛定鍔認為在盒子被打開前,盒子中的貓被認為是既死又活的。
解讀:簡而言之,這個實驗的核心思想是因為事件發生時不存在觀察者,盒子里的貓同時存在在其所有可能的狀態中(既死又活)。薛定鍔最早提出這個實驗是在回復一篇討論量子態疊加的文章時。薛定鍔的貓同時也說明了量子力學的理論是多么令人無法理解。這個思想實驗因其復雜性而臭名昭著,同時也啟發了各種各樣的解釋。其中最奇異的就屬“多重世界”假說,這個假說表示有一只死貓和一只活貓,兩只貓存在于不同的宇宙之中,并且永遠不會有交集。