提到思想实验,或许我们第一时间会想到哲学家,因为在固有的印象中,哲学家最擅长的事情可能就是“空想”。然而,在物理、化学、计算机等科学领域,思想实验也被广泛应用,对科学技术的发展起到了重要的推动作用。
什么是思想实验?
就是指使用想象力去进行的实验,所做的都是在现实中无法做到(或现实未做到)的实验。作为一种思考工具,思想实验就像水泵一样,把我们的直觉抽出来,用于激活对某些问题的认识,这也是《直觉泵和其他思考工具》中直觉泵的由来。
作者丹尼尔•丹尼特是享誉世界的哲学泰斗、美国艺术与科学院院士、自然主义思潮的代表人物。他不仅精通计算机科学、心里学、神经科学、语言学、人工智能,还尝试引入认知科学和进化论的成果来研究哲学问题,积极推动哲学的科学化发展。在对多个学科研究后发现,虽然学习不同的学科能改变我们的知识,却很难改变我们的直觉。如果直觉不能做出正确的判断,那么我们即使拥有再多的知识,在面对复杂问题时,还是很难做出正确的判断。所以,丹尼特认为,锻炼我们的直觉非常重要。
我们要如何锻炼呢?——常做思想实验。
书中收录了70多个思想实验,这里分享其中两个,用于体验一下通过思想实验锻炼直觉的过程。
例一:伽利略推翻亚里士多德理论的思想实验。
过去,可能不少人认为伽利略在比萨斜塔上做过扔铁球的实验。但是,根据历史学家考证,伽利略并未在比萨斜塔上做过该实验。之所以能推翻亚里士多德的理论,靠的就是思想实验。这听起来是不是有些神奇,我们来看一下伽利略是怎么做到的?
伽利略首先假设,亚里士多德的理论正确,重的物体比轻的物体下落速度快。可是,如果将重量不同的两块石头绑在一起扔下,它们的速度又会变成什么样子呢?
按照亚里士多德的理论,重的物体下落速度比轻的物体快,小石块就会拖慢大石块的下落速度,所以绑在一起下落的速度,应该比单独扔大石块的速度慢。但两个石块绑在一起的重量肯定比单个大石块重,说明下落的速度应该比单独大石块的速度快才对。发现没有,基于相同的理论,在逻辑推理上却产生了相互矛盾。
为什么同样按照亚里士多德的理论分析,却得出了截然相反的结论?伽利略认为,最有可能的解释就是最初的假设错了。说明物体下落的速度和重量没有关系,无论石块大小,下落的速度都一样。伽利略就是单靠脑中的思想实验,推翻了亚里士多德的结论。
例二:爱因斯坦证明原子存在的思想实验。
1960年,人类通过高分辨率的电子显微镜观察到分子和原子,从而证实了爱因斯坦在1905年关于原子存在的思想实验。爱伊斯坦发现,漂浮在空中的灰尘由于与空气中的分子发生碰撞,所以灰尘会一直振动跳跃和随机漂移。于是,爱因斯坦进一步假设,如果空气中的分子无穷小且无穷多,那么灰尘受到四面八方空气分子撞击,所产生的力就会被相互抵消,某个具体的灰尘颗粒根本就不会移动。但是,这与实际观察到的现象产生了矛盾。因此, 爱因斯坦认为,最初的假设错了。不仅分子有大小,而且数量有限,撞击只是将大部分力量抵消,却无法完全被抵消,所以灰尘才会振动跳跃和随机漂移。不仅如此,爱因斯坦还通过观察液体中漂移的微粒,测量到微粒漂移的距离,计算出原子的大小。
上面两个例子就是通过思想实验锻炼直觉思维的过程,虽然逻辑推理的过程有些烧脑,但对于提高直觉的判断力非常有效。书中还提到费曼是一位非常善于借助思想实验(直觉泵)思考的人,每当费曼听到他人讨论自己不熟悉的科学领域时,他就会问:“关于你所讲的这些,能给我举一个简单的例子吗?”如果对方无法举出简单的例子,费曼就开始怀疑对方是否真的理解到自己要说的内容。这就是思想实验在实际生活中的应用。
总结,通过思想实验(直觉泵)锻炼直觉思维,最主要锻炼的有两点:首先,我们能不能尽量把一个问题进行简化;其次,也是更重要的一点,要准确保留这个问题的关键信息。如果可以同时做到这两点,就能帮助我们登上思考的快车道,在面对复杂问题时,更好的做出正确判断。
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