9个让你夜不能寐的思想实验

作者: 超模君

来源: 超级数学建模

发布日期: 2017-11-13 10:41:14

本文介绍了9个著名的思想实验,包括空地上的奶牛、薛定谔之猫、爱因斯坦的光线、特修斯之船、缸中之脑、电车难题、囚徒困境、无限猴子定理和中文房间,探讨了这些实验背后的哲学和科学意义。

都说眼见为实,但是,有时候,眼见并不一定为实。爱因斯坦就曾说:理论的真理在你的心智中,不在你的眼睛里。今天,超模君就跟各位模友玩个游戏:看完以下9个思想实验,你还睡得着吗?空地上的奶牛:一个农夫正在担心自己的奶牛是不是走丢了,这时,一名挤奶工来到了农场,告诉农夫,说他看到那头奶牛在不远处的一块空地上。于是,农夫就跑去挤奶工所说的空地上看了看,当他看到了熟悉的黑白相间的形状时,就安心地回去了。

过了一会儿,挤奶工再经过那片空地的时候。看到那头奶牛确实是在这片空地,但它是躲在树林里,而且空地上还有一大张黑白相间的纸缠在树上,很明显,农夫把这张纸错当成自己的奶牛了。问题出现了:虽然奶牛一直都在空地上,但农夫说自己知道奶牛在空地上是否正确?薛定谔之猫:猫既是死的又是活的:在一个不透明的盒子里,有一只猫,现在将这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。

在一个小时内,这个放射性原子核有50%的概率发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。这个实验来自于薛定谔在1935年发表的《量子力学的现状》论文中的第5节,薛定谔认为:在盒子被打开前,盒子中的猫是既死又活的叠加态。

爱因斯坦的光线:爱因斯坦的梦想:爱因斯坦16岁时,就曾幻想:如果我能够以光速在宇宙中追寻一道光线,那么,我应该能够看到这道光线成为“在空间上不断振荡但停滞不前的电磁场”。爱因斯坦的狭义相对论就是启发于这里。

特修斯之船:对于一艘在海上航行的船,每次一块木板或者其他零件坏掉,都要换上新的木板以及零件,这样的话,经过很长一段时间,这艘船所有的部件就都不是最开始的那些了。问题来了:最终产生的这艘船是否还是原来的那艘船,或者是一艘完全不同的船?如果不是原来的船,那么在什么时候它不再是原来的船了呢?

缸中之脑:1981年,希拉里·普特南在他的《理性,真理与历史》一书中,提出了这个遐想:一名邪恶的科学家切下你的大脑,放进一个盛有维持脑存活营养液的缸中。脑的神经末梢连接在计算机上,这台计算机按照程序向脑传送信息,以保证你维持一切完全正常的幻觉。这台计算机可以模拟你日常的一切体验,包括自身的运动、身体感觉、记忆都可以输入。甚至可以输入代码,让你感觉自己正在这里阅读一段有趣而荒唐的文字。

如果这确实可能的话,你要如何来证明你周围的世界是真实的,而不是由一台电脑产生的某种模拟环境?

电车难题:“电车难题”有很多个版本,其中一个版本就是:一个疯子把五个无辜的人绑在了电车轨道上。一辆失控的电车朝他们驶来,并且片刻后就要碾压到他们。现在,你是那个控制电车拉杆的人,只要拉一下杆,电车就可以开到另一条轨道上。然而,现在另一条轨道上也绑了一个人,如果你什么都不做,电车撞死5个人,但如果你选择变道,就会撞死一个人。你是选择拉杆还是不拉杆呢?

囚徒困境:两个嫌疑犯作案后被警察抓住,分别关在不同的屋子里接受审讯。警察知道两人有罪,但缺乏足够的证据。警察告诉每个人:如果两人都抵赖,各判刑一年;如果两人都坦白,各判八年;如果两人中一个坦白而另一个抵赖,坦白的放出去,抵赖的判十年。这样,每个囚徒都面临两种选择:坦白或抵赖。然而,不管同伙选择什么,每个囚徒的最优选择是坦白。结果,两个嫌疑犯都选择坦白,各判刑八年。

无限猴子定理:如果无限多的猴子在无限多的打字机上随机打字,并持续无限久的时间,那么在某个时候,它们必然会打出莎士比亚的全部著作。其实,不必要出现了两件无限的事物,一只猴子打字无限次已经足够打出任何文章,而无限只猴子则能即时产生所有可能的文章。

中文房间:一位只会说英语的人在一个房间之中,这间房间除了门上有一个小窗口以外,全部都是封闭的。他随身带着一本写有中文翻译程序的书。房间里还有足够的稿纸、铅笔和橱柜。写着中文的纸片通过小窗口被送入房间中,房间中的人可以使用他的书来翻译这些文字并用中文回复。这样,房间里的人可以让任何房间外的人以为他会说流利的中文。

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