大家好,我是不断输出冷知识的赊刀人。
所谓“思想实验”,顾名思义就是利用想象力去进行试验,在我们的大脑中构建出一座虚拟实验室,这个实验室里能满足我们需要的任何条件,从而在大脑里进行虚拟试验。当然,这些试验往往是现实中无法做到,或人类目前技术尚未有能力做到的试验。
薛定谔的猫
这是奥地利科学家薛定谔于1935年提出的一个思想实验。
简单的说就是将一只猫和一些放射性物质放在一个封闭的盒子里,这些放射性物质有50%的几率衰变并释放出有毒气体,盒子里无外乎两种结果——猫死了、猫活着,这只有打开盒子才能知道。
在量子世界里,封闭的盒子内保持不确定性的波态,即有一只生死叠加的猫。
这项绝妙的思想实验论证了量子力学对微观世界超乎常人认知的状态,巧妙的将微观世界的不确定原理以宏观的形式展示出来,这只猫也被后人戏称为“物理学四大神兽”之一。
希尔伯特旅馆
这是德国数学家希尔伯特为了解释数学上“无穷大”也就是“∞”这个概念而创造的一个绝妙的思想实验。
假设一家旅馆有无限个房间,且已经客满,这时候又来了1位新客人,他能顺利入住吗?
旅馆主人说没问题,接着旅馆主人将1号房的客人移到2号房,2号房的客人移到3号房,以此类推,这样就空出了1号房让新客人入住。因此得出结论:∞+1=∞。
再假设有一辆载满无限人的巴士到来,乘客们也要入住这家已经客满的旅馆,这些客人能否入住呢?
旅馆主人又说没问题,接着旅馆主人让每位客人移动到自己房号×2的房号的房间,如1号房的客人移动到2号房,2号房的客人移动到4号房,以此类推。
原本的客人都被移动到了偶数房,奇数房被空了出来,这样大巴上无限多的新客人也可以全部入住了。因此得出结论:∞+∞=∞。
这个思想实验巧妙地将“∞”这个数学概念形象的诠释了出来。
中文房间
这是一个由哲学家约翰·塞尔提出的思想实验。
如果将一个只说英语的人关在一个除小窗外全部封闭房间里,这个人带着一本中文翻译书,并携带了足够的稿纸、铅笔等物品。当写着中文的纸片通过小窗被送入房间后,房间中的人可以通过书本进行翻译,并使用中文回复。这样即使他完全不会中文,房间外的人也会误以为他会流利的使用中文。
这个思想实验巧妙地反驳了电脑和其他人工智能可以真正思考的观点。约翰·塞尔认为,电脑与房中人一样,只是机械的利用程序收集信息、处理信息,但却能给人带来拥有智能的错觉。
伽利略重力实验
小学语文教材中《两个铁球同时着地》一文,源于伽利略为了反驳亚里士多德“物体自由落体的速度与物体质量成正比”的理论,设计的一个思想实验。
如果按照亚里士多德的理论,越重的物体下落速度越快,那么如果将两个不同质量的物体用绳子绑在一起,从高处扔下,速度慢的轻物在上,速度快的重物在下,物体之间的绳子会被拉直,使得下落速度变慢。
但是,两个物体绑在一起后,可视为一个整体,应该比其中任何一个物体的质量都大,那么连在一起的两个物体应该下落速度更快。
这个显而易见的矛盾,有力地反驳了亚里士多德的理论。从一个侧面形象的证明,在不考虑阻力的情况下,物体自由落体的速度与质量无关。
这次的“脑保健操”与上次的相比,更偏向于科学和严谨的论证,细细思考,你会惊叹于科学家们的巧妙思维。