Мысленные эксперименты или гипотезы, часто напоминающие загадки, используются философами и учеными, чтобы объяснить очень сложные идеи.
Их используют в таких областях, как философия и теоретическая физика, когда провести физический эксперимент невозможно.
Они служат хорошей пищей для размышлений, и заставляют пересмотреть то, что мы считаем, как данное.
Вот одни из самых известных мысленных экспериментов.
Научные эксперименты
1. Обезьяна и охотник
«Охотник следит за обезьяной на дереве, прицеливается и стреляет. В момент, когда пуля вылетает из оружия, обезьяна падает с ветки на землю.
Как должен прицелиться охотник, чтобы попасть в обезьяну
?
1. Целится в обезьяну
2. Целится выше головы обезьяны
3. Целится ниже обезьяны
Результат может быть неожиданным. Гравитация действует на обезьяну и пулю с той же скоростью, поэтому независимо от того, как быстро летит пуля (учитывая сопротивление воздуха и другие факторы), охотник должен целиться в обезьяну.
Результат можно посмотреть в этой
компьютерной симуляции
2. Пушечное ядро Ньютона
В этом мысленном эксперименте, нужно представить себе пушку, находящуюся на очень высокой горе, которая
выстреливает свое ядро под углом 90 градусов к Земле
.
Диаграмма показывает несколько возможных траекторий полета пушечного ядра, в зависимости от того, как быстро оно будет лететь в момент запуска.
Если оно будет двигаться слишком медленно, то, в конце концов, упадет вниз на Землю.
Если же оно будет очень быстрым, оно может освободиться от гравитации Земли и направиться в космос. Если оно достигнет средней скорости, то
будет двигаться по орбите Земли
.
Этот эксперимент сыграл большую роль в изучении гравитации, заложив основу для создания спутников и космических полетов.
Пример эксперимента
3. Загадка токсина Кавки
«Эксцентричный миллиардер предлагает вам флакон с токсичным веществом, который, если вы его выпьете, вызовет у вас мучительную боль на один день, но не будет угрожать жизни, и не будет иметь каких-либо долговременных последствий.
Миллиардер
заплатит вам 1 миллион долларов на следующее утро, если сегодня в полночь вы намереваетесь выпить токсичное вещество завтра в полдень
. При этом, вам не обязательно выпить токсин, чтобы получить деньги. Деньги уже будут на вашем счету за несколько часов до того, как настанет время его выпить. Но … в случае если вам это удастся.
Все что нужно сделать, это намереваться сегодня в полночь выпить токсин завтра в полдень. Вы можете передумать после того, как получите деньги и не пить токсин. Вопрос состоит вот в чем:
можно ли намереваться выпить токсичное вещество
?
Согласно американскому философу Грегори Кавке, было бы очень сложно, практически невозможно, намереваться сделать что-то, если мы не намереваемся сделать это. Рациональный человек знает, что он не выпьет яд, и потому не может намереваться его выпить.
4. Загадка слепого
Эту загадку задал ирландский философ Ульям Молинье (William Molyneux) британскому мыслителю Джону Локку.
Представьте себе, что слепой с рождения человек, который научился с помощью прикосновений различать между кубом и шаром, внезапно прозрел.
Сможет ли он
с помощью зрения, до того как коснется объектов, определить, что есть куб, а что шар
?
Ответ: Нет. Несмотря на то, что он получил опыт, используя осязание, это не повлияет на его зрение.
Ответ на этот вопрос сможет решить одну из фундаментальных проблем человеческого разума.
Так, например, эмпиристы считают,
что человек рождается как «чистая доска»
и становится суммой всего накопленного опыта. Напротив нативисты возражали, что наш
разум с самого начала содержит представления
, которые потом активизируются зрением, звуками и прикосновениями.
Если бы слепой человек внезапно прозрел и смог сразу различить, где куб и где шар, это означало бы, что знания являются врожденными.
Несколько лет назад профессор Паван Синха (Pawan Sinha) из Массачусесткого технологического института провел исследование на пациентах, которым вернули зрение. Результаты подтвердили предположение Молинье.
Эксперимент (видео)
5. Парадокс близнецов
Эйнштейн так сформулировал эту проблему:
«Представьте себе двух близнецов Джо и Фрэнка. Джо домосед, а Фрэнк любит путешествовать.
На свое 20-летие, один из них
отправляется на космическом корабле в космос, путешествуя со скоростью света
. Его путешествие на этой скорости занимает 5 лет, и он возвращается, когда ему уже 30 лет. Вернувшись домой, он узнает, что на Земле прошло 50 лет. Его брат близнец сильно состарился и ему уже 70 лет.
Тут вступает в силу закон относительности, согласно которому,
чем быстрее вы движетесь в космосе, тем медленнее вы продвигаетесь во времени
.
6. Квантовое бессмертие и квантовое самоубийство
В этом мысленном эксперименте, предложенном американским теоретиком Максом Тегмароком, участник направляет на себя ружье, которое снабжено механизмом, измеряющим вращение квантовой частицы.
В зависимости от измерений, ружье может либо выстрелить, либо нет. Этот гипотетический процесс стал известен, как
квантовое самоубийство
.
Если верна многомировая интерпретация, то есть существование параллельных Вселенных, то
Вселенная расщепится на две, в одной из которых участник будет жить, а в другой он умрет
.
Такое разветвление будет происходить каждый раз при нажатии на курок. Сколько бы выстрелов не произошло, в одном из миров всегда останется версия участника, которая выживет. Таким образом, он приобретет квантовое бессмертие.
Эксперименты ученых
7. Бесконечные обезьяны
Этот эксперимент, который известен, как »
теорема бесконечных обезьян
«, утверждает что, если бесконечное количество обезьян случайным образом нажмут на клавиши бесконечного числа пишущих машинок, в какой-то момент они совершенно точно создадут произведения Шекспира.
Основная идея состоит в том, что
бесконечное количество действующих сил и бесконечное время случайным образом создадут все и вся
. Теорема является одним из лучших способов продемонстрировать природу бесконечности.
В 2011 году американский программист Джесси Андерсон (Jesse Anderson) решил проверить эту теорему с помощью виртуальных обезьян. Он создал несколько миллионов »
виртуальных обезьян
» — специальные программы, которые вводят случайную последовательность букв. Когда последовательность букв совпадает со словом из Шекспировского произведения, оно выделяется. Таким образом, почти через месяц ему удалось воспроизвести поэму Шекспира «Жалоба влюбленной».
8. Кот Шредингера
Парадокс кота Шредингера связан с квантовой механикой и был впервые предложен физиком Эрвином Шредингером. Эксперимент состоит в том, что
кот, заперт внутри коробки вместе с радиоактивным элементом и пузырьком смертельного яда
. Шанс того, что радиоактивный элемент распадется в течение часа, составляет 50/50. Если это произойдет, молот, прикрепленный к счетчику Гейгера, разобьет пузырек, выпустит яд и убьет кота.
Так как существуют равные шансы того, что это случится, или не случится, то до того, как коробку откроют, кот может быть одновременно и жив и мертв.
Суть состоит в том, что, так как никто не наблюдает за тем, что происходит,
кот может существовать в разных состояниях
. Это похоже на известную загадку, которая звучит так: «Если дерево упало в лесу, и никто этого не слышит, издает ли оно звук?»
Кот Шредингера показывает необычную природу квантовой механики, согласно которой
некоторые частицы настолько малы, что мы не можем их измерить, не изменив их
. До того, как мы их измерим, они существуют в суперпозиции – то есть в любом состоянии одновременно.
Эксперимент науки:
9. Мозг в колбе
Этот мысленный эксперимент пронизывает многие области, начиная от когнитивной науки до философии и популярной культуры.
Суть эксперимента состоит в том, что некий
ученый извлек ваш мозг из тела и помесил его в колбу с питательным раствором
. К мозгу подключили электроды и подсоединили к компьютеру, который генерирует изображения и ощущения.
Так как вся информация о мире проходит через мозг, этот компьютер может симулировать ваш опыт.
Вопрос: Если бы это было возможно,
как бы вы могли действительно доказать, что мир вокруг вас реален
, а не является симуляцией компьютера?
Все это похоже на сюжет фильмы «Матрица», на который в частности повлиял эксперимент «мозг в колбе».
По сути, этот эксперимент заставляет вас задуматься о том, что значит быть человеком. Так известный философ Рене Декарт задавался вопросом, можно ли действительно доказать, что все ощущения принадлежат нам самим, а не являются иллюзией, вызванной «злым демоном». Он отразил это в своем знаменитом высказывании «Cogito ergo sum»( «Я мыслю, и значит, существую»). Однако в данном случае мозг, подключенный к электродам, тоже может думать.
10. Китайская комната
Китайская комната – еще один известный мысленный эксперимент, предложенный в 1980-х годах американским философом Джоном Серлем.
Представьте, что человека, говорящего на английском языке заперли в комнате, в которой есть небольшая щель для писем. У человека есть
корзины с китайскими иероглифами и учебник с инструкциями на английском языке
, который поможет перевести с китайского. Через щель в двери ему передают листки бумаги с набором китайских иероглифов. Мужчина может использовать учебник, чтобы перевести фразы и отправить ответ на китайском языке.
Хотя сам он ни слова не говорит на китайском, он может убедить находящихся снаружи, что в совершенстве владеет китайским.
Этот эксперимент был предложен с целью
опровергнуть предположение, что компьютеры или другие виды искусственного интеллекта могут думать и понимать
. Компьютеры не понимают информацию, которая им дается, но у них может быть программа, которая создает видимость человеческого интеллекта.