Мысленный
эксперимент
Мысленный
эксперимент в физике, философии и
некоторых других областях знания — вид познавательной деятельности,
в которой ключевая для той или иной научной теории ситуация разыгрывается не в
реальном эксперименте, а в воображении.
Мысленный эксперимент в физике зачастую напоминает доказательство теоремы
методом от противного в математике, когда некоторое положение физической модели
или схемы сначала отвергается, а затем путём преобразования модели мы приходим
к противоречию с тем или иным принципом, который считается, безусловно,
истинным. Например, с принципом отсутствия достаточного основания в ситуации
зеркальной или какой-либо иной геометрической симметрии,
принципом галилеевской инвариантности,
принципом невозможности вечного двигателя,
принципом причинности и т. д.
Термин «мысленный
эксперимент» (нем. Gedankenexperiment)
ввёл немецкий учёный Эрнст Мах.
Мысленный
эксперимент в физике
История механики в
Новое время начинается с нескольких классических мысленных экспериментов Галилео Галилея.
Это мысленный эксперимент с комнатой на корабле (находясь в комнате на корабле,
мы никакими способами не можем установить, движется ли корабль или стоит на
месте); мысленные эксперименты с маятником и так называемыми "горками
Галилея"; мысленный эксперимент с падающими телами (если тяжёлое тело А
падает быстрее лёгкого тела Б, как это считает Аристотель, то как будет падать
тело, составленное из двух этих тел? Лёгкое тело должно тормозить тяжёлое,
поэтому тело А+Б будет отставать от тела А. Но с другой стороны, тело А+Б
тяжелее тела A, поэтому оно будет обгонять его: противоречие).
Яркие мысленные
эксперименты в механике были изобретены Симоном Стевином
(равновесие на наклонной плоскости, гидростатическое равновесие) и Христианом Гюйгенсом
(движение тел под влиянием удара, определение приведённой длины физического
маятника).
Богата мысленными
экспериментами и история термодинамики, начинающаяся с работы Сади Карно Рассуждения
о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу. В этом
трактате были рассмотрены мысленные эксперименты с идеальной тепловой машиной Карно,
в которых было показано, что максимальный КПД тепловой машины не зависит от
используемого в ней рабочего вещества и определяется только температурами
нагревателя и холодильника.
Известны также
мысленные эксперименты Густава Кирхгофа
и Вильгельма Вина,
связанные с термодинамикой излучения.
Ряд мысленных
экспериментов лежит в основе релятивистской
электродинамики и общей теории
относительности. В частности, это мысленный
эксперимент с «лифтом Эйнштейна», в котором постулируется невозможность
локального эксперимента, позволяющего установить, находимся ли мы в
ускоряющейся системе отсчёта или во внешнем гравитационном поле, и парадокс Эренфеста
с вращающимся диском.
В некоторых случаях
мысленный эксперимент обнаруживает противоречия теории и «обыденного сознания»,
что далеко не всегда является свидетельством неверности теории. Так, знаменитый
парадокс близнецов
является, в сущности, мысленным экспериментом, демонстрирующим неприменимость
«обыденного сознания» в релятивистской физике. Апории Зенона («Стадион», «Ахиллес и черепаха»,
«Стрела»)
также являются мысленными экспериментами, демонстрирующими логическую
противоречивость представлений о дискретности пространства и времени.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.