论思想实验的特征与功能

内容提要 思想实验是科学研究的一种重要方法论,它往往与假说、假定、预设、假设、猜想及隐语混合在一起,它们之间的界限似乎是模糊不清的。然而,思想实验无论是在科学上还是哲学上都有着极为重要的应用基础,特别是它作为思维的认知模型对于大脑认知的潜在判断与分析有着不同寻常的意义。其特征主要表现为非实际的可操作性、非现实的情景再现性、情景的虚拟性、过程的似真性及展现的直接性;其功能表现为解释功能、反驳功能、认知功能和预测功能。关键词 思想实验 反事实 认知功能

〔中图分类号〕B029;N031 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕0447-662X(2010)04-0027-07

在认知领域,一方面,我们可以通过观察来探索我们真实的活动范围;另一方面,我们可以通过推理在思维中设想预测的范围。一旦我们对真实事物的探究超越了对事物本身描述的范围时,就会关注对真实事物深层次的解释。思想实验作为对事物深层次描述的一种思维方式,在西方哲学史中能看到其端倪。Rescher认为,前苏格拉底的自然哲学家们设计了关于思想实验的技巧,通过推理探索真正的实在。自然哲学家们发明了思想实验作为认知的延伸,并从不同的角度应用着思想实验。①为了说明对空间的解释,芝诺设计的阿喀琉斯与龟、飞矢不动这样的悖论就有着思想实验的特点。即便是到了中世纪也能觅到思想实验的痕迹。英国当代哲学家King在《中世纪的思想实验:中世纪科学的元方法论》一文中认为,中世纪科学的方法就是思想实验,他列举了数学和形而上学等方面有关思想实验的例子加以说明。②后来的原子论者对运动与多样性的解释,还有康德的星云假说等都体现了思想实验这种方法的特征与功能。仔细品略,可以看出,无论是在近现代科学的发展史上还是哲学的发展史上,都能见到思想实验的影子。思想实验的构想方式、特点和功能都是值得我们进一步探讨的。

一、思想实验与相关概念的辨析

人们常常把思想实验与假说、假定、预设及假设混同,因此我们需要对这些概念予以澄清,弄清它们之间的异同。③

按照《西方哲学英汉对照词典》解释,假说(hypothesis)是指对问题的一种试探性和推测性的说明,也就是对问题证明之前暂时的推论,它更是依据事实材料、理论知识研究对象的未知性质及其成因或规律进行的某种推测性的说明或解释。这样,假说实际上就是由一系列假设的命题构成的有待验证的前理论,如宇宙大爆炸理论。

* 本文为教育部人文社会科学重点研究基地重大项目“语境实在论”(07JJJD20051)、山西省教育厅课题“语境实在论与认知科学的发展”(20083002)和山西省回国留学人员科研资助项目“科学认知的机制与表征模型研究(0905502)”成果之一。

① Nicholas Rescher. Methodological Pragmatism. New York University Press. 1977:115.

② Peter king. Mediaeval Thought-Experiments: The Metamethodology of Mediaeval Science. Thought Experiments in Science and Philosophy.1991:43.

③ 思想实验有点像科幻,虚拟性是其主要特征。假说、假定、预设与假设在英语语境中往往混用,几乎就是同义词,在汉语语境中有时也不加区别。但是在认知层面,我们认为这些概念是近义词,应该区别开来,不仅仅是一个使用习惯和修辞需要的问题。

对于一个假说的检验,既可以通过观察和实验,也可以通过论证,如果进一步的研究证明为可接受的就可上升为科学理论或定律。应用假说对于科学的发展是必不可少的,例如,古代原子论、拉普拉斯星云假说等。密尔认为“假说是我们(或者没有实际证据、或者基于公开声明为不充分的证据)所做出的猜测,用以努力从中演绎出与已知为真的事实一致的结果。”(注:转引自尼古拉斯.布宁,余纪亮编著:《西方哲学英汉对照词典》,人民出版社,2001年,第454页。)假说的认知过程为:现象(不确定)→提出问题或命题(真、假)→观察、推理及预测→接受或放弃→完善理论。

假定(presumption)是指被用作一种理论或说明出发点的那种假设,这种理论或说明的真实性尚未确定,它是通过考虑某些论据得出的,是暂时可接受的,但是尚缺乏最后的可接受性。要确定它为真,常常是在讨论理论或说明的最后阶段,或者不能完全单独地确定它为真。假定是有确定性的,然而它却是处于低水准的认知地位,它是知识生产的原材料。“假定是这样一个论题,它被公开承认为未知的(即未知其为真),但是有些人宣称(不管是试探性的还是不完善的)它应被看作是真的。”(注:Nicholas Rescher. Methodological Pragmatism. New York University Press. 1977:115.)奎因指出:“我们关于存在的两个推论,从描述构造理论过程的出发点来看,都是一个假定,同时,从这种正在构造的理论出发点来看,它们也是真实的。”(注:Quine. Word and Object. MIT Press.1960:2.)因此,我们用于解释和构造感觉经验的一切实体就是假定,因而,它们就是我们认为在感觉经验之外存在的东西,包括抽象对象以及物理对象。假定的最大特点就是命题具有猜测性和可变性,例如,假定把金属放在光的照射下会怎样,假定宇宙中黑洞的存在等,其认知过程为:基于现有的理论解释→给出一种相应或相反的状况→对应产生的效果→得出新的观点和看法。

预设(presupposition)是弗雷格1892年提出的,它最初是指说话者在说出某个话语或句子时所做的假设,即说话者为保证句子或语段的合适性而必须满足的前提。在哲学或科学中,预设是某一学科中的命题或论证得以成立的基本前提,如,世界是物质的,物质是运动的,运动是有规律的。“所谓预设就是把毫无疑问地认为真的东西作为某个结论的前提,它是一种确定无疑的信念。预设在哲学上往往具有本体论或形而上学的命题,往往难以证明,但可以通过诉诸常识经验来选择和揭示其意义。”(注:魏屹东:《从哲学预设到科学前提——试论科学预设的合法化》,《文史哲》2008年第5期。)预设的认知过程为:如果A预设B→B可以从A推出来。不过,预设不同于推演(entailment),虽然推演也具有A→B的形式,但推演是有条件限定的,预设没有这个限定。预设中的A是永真的信念,是假设之假设,是比假设更一般的、更根本的东西。

假设(hypothetical assumption)是基于科学研究中对客观事物的一种前瞻性的说明,是一个可真可假的命题。对于一个假设的证明,一方面是基于事实,经过反复的实践证明,如果是正确的,这个假设就会成为一个可行的定律或理论;另一方面,如果假设难以进行实际的操作检验,且无须证明或论证,客观上已经被大多数人接受或认为是真实的一种存在,那么这样的假设往往会成为一种未经证明的前提或信念。假设实际上也是人类认知的一种方法。假设的认知过程为:某些事实或现象→提出几个不同的猜测性命题→论证或说明这些现象的猜测性命题的真实及可靠性→接受或否定。

从以上的分析可以得出:除了预设外,假说、假定、假设有共同之处,其命题都含有虚拟、猜想的成分,不同之处在于,假设是对事实进行猜测性的一种说明;假说含有假定的成分,是基于现有事实基础上的前假设,是一种涵盖范围更广的学说;假定的前提可真可假,而预设的前提为真,并且预设是假说、假设和假定的前提。无论假说、假定、假设还是预设,它们都是基于可观察的事实加以推演的。而对于一个思想实验来说,有着和假说、假定、假设、预设不同的表现形式和特点。首先,思想实验是一个实验,有着自身不同的操作和分析的对象及内容,与上述假定、假说、假设和预设的最大区别在于思想实验涉及不可观察的领域或观察难以把握的现象或领域,是展现在头脑中的实验。其次,思想实验在某种程度上兼有假说、假定、假设和预设的成分,只是不同的思想实验在不同的领域使用的特色及其功能不同。第三,当条件成熟时,有些思想实验可转化为真实的实验,而有些则根本不能。

二、思想实验的特征

依据Sorensen的看法,“一个思想实验就是一个无需实施就能达到其目标的实验”。(注:Roy A. Sorensen:Thought Experiments. Oxford University Press.1992:205.)也就是说,思想实验就是实验,只不过是在思维中进行的实验,无须像真的实验那样在特定的场合借助一定的实验设备进行。当一个真正的实验在实践上无法操作时,往往会提供想象的情景来检验预测这个假设。我们把思想实验的特征概括为以下五点:

1非实际的可操作性

思想实验不同于真实的实验,真实的实验可以在特定的实验室中进行操作,而思想实验往往是在实践上无法操作时才会建构一个跨越了实际操作的实验模型。例如,在哲学史上,我们关于人自身超越时间与空间的概念,要求时间空间与生理的连续性。在这样的情景中,如果只有其一满足的话,这种情形也是模糊的、不确定的。洛克曾经提出过这样一个思想实验,一个王子的大脑被植入一个皮匠体内,其它人以为仍然是皮匠,除了脑以外活着的身体仍然是皮匠的。但就“人”而言,现在整合进皮匠身体内的是王子。看起来是皮匠,实际上是王子。洛克认为他关于王子和皮匠的思想实验说明,王子和他的皮匠朋友确实交换了,这是因为他们的生理特征互换了,对于生理连续性的要求来说,在现实方面是不可操作的。

在科学史上,19世纪的物理学家麦克斯韦为了表明热力学第二定律是可能被违反而提出了一个思想实验,后人称之为“麦克斯韦妖”。这个实验是麦克斯韦在他的理论中尝试形成熵的可能递减不是如此明显的荒谬而设计的。我们可以想象连接在一起的两个隔开的容器中有两种气体,一个容器中是热气体,另一个是冷气体。在两个容器之间有一小阀门,还有一个能控制小阀门的“妖”。按照热力学第二定律,热的气体必定流向冷的气体,最终达到热平衡。然而,麦克斯韦设计的这个“妖”会在这时候发挥作用,它会让快速运动的分子从冷气体进入热的容器中并使得分子从热气体进入冷的容器里。结果会增加热容器中分子的平均速度减少冷容器中分子的平均速度。当然这种使热气体更热,冷气体更冷的做法违背了经典热动力学第二定律。整个实验的意义说明:理论上看似可行的未必就是现实中合理的,可以通过思考不同的情景孕育新的观点和看法。尽管设置这样一个“妖”进行实际的操作是不可能的,但是思想实验至少给了不可实际操作的思想空间和思维实验场。

2非现实情景的再现性

思想实验的另一个不同寻常的表现就是呈现出非现实的情景。这种方法常常会列举一些反例或非现实的状况加以说明或论证。我们不能把思想实验建立在地球表面的抛射物粗略地有抛物线似的轨道这样一个预设的基础上,因为它们真的粗略地拥有抛物线似的轨道。到目前为止,我们只给出了事物真的是什么的一种精确的描述,然而我们能通过非现实的假设进行思想实验:抛物体沿着弧形轨道行进;如果我们进行非现实的情景假设,空气的阻力不会干扰轻的或重的抛物体,或者如果我们思考一些与特殊的尺寸、大小以及结构有关的假想的抛物体时,我们也能在一个思想实验中整合抛物线的轨道。伽利略在《关于两大世界的对话》中讨论相对运动的情形时就运用了思想实验的方法。他说:

把你自己和某位朋友关在某大船甲板下面的主船舱里,而且带上苍蝇、蝴蝶和其他一些会飞的小动物。在一个盛水的大碗里放一些鱼,倒着悬挂一个瓶子,其中的水一滴一滴地滴入它下面的广口容器内。船是静止不动,仔细观察小动物如何以相等的速度向各个船舱侧壁飞去。鱼漫不经心地游向四面八方,水滴入下面的容器;向你的朋友投掷任何东西,在距离相等的情况下,在一个方向上并不需要比向其他方向更用力;双足跳跃,你在每个方向都通过相等的距离。当你仔细地观察所有这些东西的时候(不过,毫无疑问,当船是静止时,每件事一定这样发生),让船以你喜欢的任何速度继续行进,只要运动是匀速的,而且不以这样或那样的方式起伏摇摆。不论船是静止的还是运动的,你不会发现上面提到的动物有任何变化,你也不能区别船只是运动的还是静止的。(注:转引自罗姆•哈瑞:《认知科学哲学导论》,魏屹东译,上海科技教育出版社,2006年,第29页。)

这个充满想象力的思想实验是相对论的开端,用以论证运动的相对性和绝对性,展现了与事实不相符合的情景。上述的这个思想实验描述了一种与事实相反的或反事实(counterfactual)的状态。它是一种在假设推理过程中获得说明的一种尝试。对于任何事物来说,如果确切地知道了它对应方面的状况,那么就会得到有关假设结果可能的真假状况。思想实验在于从不知其真假或只是暂时的假设的预设进行推理,从而形成某种观点或解决某个问题。这样的话,就使得思想实验具有了“好像”思考的特色。因为如果思想实验不能假定这样的情景,那么,思想实验就不是思想实验,思想实验就不会是对一个真的实验或者是这样的情景进行描述和再现。

3情景的虚拟性

思想实验的情景往往伴有很多虚拟成分在内,某些理论的论证也常常再现虚拟的情景。在认知科学中,塞尔的“中文屋论证”就是这种虚拟情景的典型例子。该思想实验设想一种能够使一台计算机模拟“理解”的汉语程序。假定一个不会说中文但会讲英语的人,被锁在一个有两个窗口和一部英汉对照说明书的屋子里,从一个窗口递入用中文写着问题的纸条。屋子里的人根据说明书将这些纸条与其他写有中文符号的纸条相匹配,并将那些纸条通过另一个窗口递出。塞尔认为计算机内部的设置基本上就是这样的,而不会说中文的人就像那个计算机,它根据一个程序来加工所接受到的所有的东西,而它的输出事实上就像它对中文问题所作的回答,尽管它通过了“图灵测验”,但仍然没有获得对中文的理解。同样,计算机是通过程序进行操作的,而不能意识到它所操作的符号的意义。由此,塞尔认为,程序不是心,程序是知识形式的或句法的,心具有语义的内容,语义学并不内在于句法学,而句法学对于语义学也是不充分的。“中文屋论证”正是对强人工智能或认知功能主义的中心论点——“心智之于大脑如同程序之于硬件”的有力反驳。通过这样的思想实验进一步说明:一种正确的认知理论应该由人类大脑来执行,并能在一部适当程序化了的计算机里运转,但这种理论只存在于程序中,而非存在于大脑或计算机之中。

普特南的“孪生地球”与“缸中之脑”思想实验也体现了情景的虚拟性。他设想在空间的另外一个地方有我们行星的一个复制品,它与我们的地球在其它方面完全相同,只是我们称之为水的东西的化学成分为H2O,而孪生地球上的人称之为水的东西的化学成分是XYZ。因此,尽管孪生地球上居民的内部状态与我们一样,但当他们说“水”这一词语时,他们指的是成分为XYZ的物质,而我们说出“水”这一词语时,我们指的是H2O的物质。如果意义取决于内部状态,那么我们的词语“水”和他们的词语“水”应当具有相同的意义。但是这两个词语不具有相同的意义。因为我们的词语指H2O,而他们的词语指XYZ。因此,一种语言的语词的意义不仅“在头脑中”,而至少部分取决于外部世界的事实。上述的案例说明了思想实验不是经验的过程,它是在想象中创立的实验,而不是真的实验,它采用了虚拟推理的方法,为假设性的问题营造了似真的氛围。

4过程的似真性

爱因斯坦关于黑体辐射的波粒二像说的论证最能说明思想实验过程的似真性。诺顿(John Norton)在“爱因斯坦工作中的思想实验”一文中指出了他认为的所有的思想实验中最难以理解的且最有价值的一个就是爱因斯坦关于黑体辐射的波粒二像说。关于黑体辐射的分析有三种不同的理论:经典的电动力学、热动力学和统计力学。最著名的关于统计力学的应用就是玻尔兹曼的气体动力学说,就是有关大量快速运动分子的聚集最可能的运动问题分析气体的宏观运动。特别是在热与容器相平衡条件下的气压和气能两者会以它们的平均数波动,这些波动通常不会被肉眼观察到。黑体的辐射就是一个完整的黑体发出的热的辐射。在20世纪之交,这种辐射在经典力学中被看作是波现象。1905年,爱因斯坦认为即使辐射没有组成电磁波,而是包括了能量相互独立的量子,黑体辐射有时也对热动力学起作用。直到1909年爱因斯坦开始认为我们不能选择是否应该把黑体辐射看作一种波现象后看作是粒子现象,这两种观点我们都需要。

为了论证黑体辐射的波粒二像性,爱因斯坦想象了包含理想气体、黑体辐射、一面镜子的洞,这面镜子可以在洞的表面自由地做垂直运动。在热平衡下这是一个完整的系统。气体在镜子表面施加波动的压力,与此相似的是,辐射在镜子表面也施加了压力,从一开始爱因斯坦就用热动力学的方法看待黑体辐射。所以他猜想辐射的压力也会波动。结果是镜子产生了轻微的摇动,这种运动恰好就是布朗运动形式;而镜子的动量是有关平均数的波动。如果了解的能量分布超出了黑体辐射的波长,那么,爱因斯坦就能计算这些波动的大小,特别是能计算由辐射引起的那部分。

这个思想实验一方面显示了像波似的辐射性质,另一方面显示粒子性质。因此无论是采用波的观点或是粒子的观点都能够使其中一个揭示一半的正确表征。它使得人们从要么接受粒子要么接受波现象变为可接受辐射同时拥有波粒两个特性的观点。尽管思想实验是思维中的实验,但其过程具有似真性,是基于先前的科学论证的。

5展现的直接性

布朗在《心灵的实验室》一书中描述了惠更斯的一个思想实验。他把这个实验看作是直接式的思想实验。实际上,惠更斯的这个思想实验更能体现思想实验过程展现的直接性特征。这个思想实验是他在研究他在岸上与船上两个人手中小球的碰撞情况时提出的。

船沿着河堤以速度v运动。在甲板上两个等量体的碰撞发生了。船上的物体以速度v和-v运动。当然他们返回时分别是以速度-v和v运动。船上有个观察者,岸上也有一个观察者,对于第二个观察者在它们碰撞前的速度是2v和0,碰撞后是0和2v。我们可以得出碰撞中的弹性体把它的速度传递给了另一个等量体。我们也能得出更强烈的结论。因为船的速度v’,碰撞前的(岸上的)是v’﹢v加v’-v,碰撞后是v’-v加v’﹢v。因为v’是反复无常的,等量弹性体的碰撞中会改变它们的速度。(注:James Robert Brown:Library of the Mind. London: Routledge.1991:43.)

惠更斯这样的一个思想实验给我们展现了实验的发生、发展的过程,给人以真正实验的印象。尽管思想实验是一个假想的实验,但它却如同真实的实验那样在想象的世界中操作,在假想的情境中直接展现了实验的过程,能够使我们更好地理解事物的本来面貌,预测事物的未来发展状况。

三、思想实验的功能

思想实验的特征预示了它的功能。我们将它的功能概括为以下四个:

1解释功能

思想实验的功能之一就是解释某些复杂的物理现象,著名的“薛定谔猫”就是一个典型的例子。奥地利物理学家薛定谔在1935年设想了这样一个思想实验:把一只猫关在一个匣子里,匣子里有一片放射性材料,它可以放出亚原子粒子,也可以不释放。如果它放出亚原子粒子,盖革计数器就会启动匣内的毒气装置,放出毒气,从而使猫死亡。按照量子力学,猫、毒气和装置形成了状态的迭加,是不确定的,除非进行一次测量和观察,这意味着匣子里的猫是死是活是不能确定的。这项思想实验说明用日常语言来想象量子不确定性是很困难的。这样就会有一个惊人的发现,在“薛定谔猫”的思想实验中,科学家只要放弃了他们关于微观世界怎样运作的传统直觉,他们就会接受它的不确定性。就是说量子力学与人们的直觉是不相符的。到现在有些物理学家仍在质疑这个思想实验,猫是否能够知道匣子里发生了什么,有没有粒子的存在。如果把人放进匣子里,就可以直接观察到粒子,就可以防止测不准了吗?

再如,笛卡尔为了解释心身关系,把心灵说成是通过松果腺来表达的体外实体。松果腺是位于脑中部的一个器官,它是人类独有的。笛卡尔认为,松果腺是灵魂的所在地,心灵在松果腺中产生各种运动,这些运动转而又在神经中而后在身体产生运动,给身心的相互作用指定一个地点。尽管笛卡尔关于松果腺的这种提法从今天有关脑科学的研究成果来看是错误的,但他有关心身之间关系的争论影响到后来理论的形成。在我们看来,无论是薛定谔的猫还是笛卡尔的松果腺都是在思想中构建了实验的模型,用以解释无法观测和操作的实验。大多数思想实验的构建都是为了帮助我们更好地理解事物究竟是什么,探究想象的情景,可以进一步解释某些理论存在的问题,推测未来事物及理论的进展与变化。

2反驳功能

建构一个思想实验的另一个主要目的就是推翻或论证原理论的错误之处,这样的话,思想实验就具有了反驳的功能。以“牛顿桶”思想实验为例。牛顿设想了一个水沿着桶壁向上运动,另一个是将一桶水用绳子提起,然后使水桶快速旋转,在水和桶之间没有相对运动,水的表面是平的;在水和桶之间有相对运动,水的表面是凹的,水相对于地球旋转。这些现象是从这个思想实验中得到的,桶和水是关于绝对空间的旋转。这个实验表明,水在静止时不管它是否与水桶有相对运动,水面都是平的;而当水旋转时,不管它是否与水桶相对静止,水面都是凹型曲面。因此与水面变形有关的加速度与水相对于桶的运动加速度无关,它必定是与绝对空间有关。根据水面的平和曲,可以判定水相对于绝对空间是静止的或旋转的,由此证明了绝对空间的存在,也证明了绝对运动的存在,水面的变形运动就是一种绝对空间中的绝对运动。

马赫采用了一个相反的思想实验来削弱“牛顿桶”思想实验的信念。马赫认为绝对空间解释了牛顿的思想实验中的现象,但却不能肯定现象本身。马赫设想了壁厚几千米的水桶,对牛顿的旋转水桶实验提出了巧妙的反驳。显然,人们永远不会去制造壁厚几千米的水桶,但这并不妨碍反驳的明确性:水的转动不是在绝对空间中转动,而是相对宇宙中的物质在旋转,如果桶中没有其他物质的话,宇宙中的水会沿着桶壁向上走,对于引起水沿着桶壁向上运动的水或桶的系统是相对运动不是绝对空间。“一切运动都是相对的”。马赫的思想实验以明确直观的形式促使人们摆脱了绝对空间和绝对运动概念的束缚,为爱因斯坦相对论的提出奠定了思想基础。

另一个著名的例子是爱因斯坦的“光匣”思想实验,这个实验是为了反驳哥本哈根学派关于通常意义下的准确性、因果性问题不复存在的观点而设想的。他假设了一个装满了辐射物质的匣子,其一侧有一个小洞,洞口有一块挡板,一个机械钟可以控制挡板的开关。当某一时刻洞门打开,放出一个光子。爱因斯坦论证说,光子跑出匣子的时间可以精确测出来,而光子的能量可以简单地通过匣子重量变化以及公式E=mc2而精确地测定,这样的话显然违背了测不准原理。爱因斯坦曾指出,一只钟如果沿重力方向发生位移,它的快慢会发生变化,这样,当光子跑出匣子前后,由于匣子重量发生了变化,从而造成了钟表快慢的变化,这样,要在测量光子能量的同时准确测量粒子跑出的时间是根本不可能的。这一反驳,实在是太妙了,结果使得爱因斯坦用来否定测不准原理的“光匣”反而变成了论证测不准原理的思想实验。实际上,当旧有的理论或者当下流行的观点有不合理的地方或是大多数人不能理解时,思想实验提供了这样一个平台,用以表明论证中的一些瑕疵,维护客观上所确立的事实,反驳某些看似合理的观点,从而形成新的认识。

3认知功能

一个好的思想实验就是一次探索性的认知过程,一个不合理的思想实验就可能是一次不合乎常识的论证。可见,主体对世界的认知具有明显的倾向性,或者说我们对世界的把握之前,已置身于一个特定的环境中,在我们的潜意识中已经设置了正确或不正确理论所编织的看似极为合理的境域。事实上,即便是科学的认知也远不是那么客观,我们置身的无限宇宙既不是为了我们,也不是因为我们而存在。显而易见,我们的科学理论在某种意义上是人建构的。既然理论是人建构的,那么,我们在探求某一事物的本质以及某一问题的实质时,突破常规建构的思想实验这种认知模型就体现出认知方面的价值。

在探究经验是什么、知识的来源等问题时,思想实验给出的结果是令人深思的。比如科学家玛丽是色盲这个例子。玛丽知道有关红色的一切知识,但她根本就没有色视觉,对她来说,世界就像一场黑白电影,红色对她而言到底是什么,怎样判定呢。这个例子想要说明的是作为科学家,玛丽知道有关红色的物理性质,但是她并不知道红色是什么样子的。这样就出现了认知方面的问题,我们的内心所想与这个世界的物理描述是否一致,感觉的经验和主观的心理体验与事物的实在及表象之间的差别怎样判定。玛丽的例子告诉我们:知识不完全来源于经验或经验活动。换句话说,经验给予我们的未必是真知。我们知道有些科学实验是无法进行实际操作的,这样借助思想实验可作为真实实验缺陷的必要弥补,从而体现了认知的作用,特别是对于想象世界的认知功能。

4预测功能

如果把思想实验作为一种论证似乎不是那么明显,对一个思想实验的分析和评价必须详细地把思想实验在哲学与科学中的应用价值,特别是使用什么样的标准来判断和评价一个思想实验就显得尤为重要了。在自然科学中思想实验是很普遍的,例如,爱因斯坦沉思于如果物体沿着光速运动会是什么样的这个问题。物理学家更多的思考较小的摩擦力下滚动的物体会怎样。对于马赫形成有关声的观点中,思想实验是先于感性设计的真实实验的,至少思想实验预料到了这个结果的可能性。这样的一个思想实验的结论很明显是假定的:“如果实验得出了它的反面,在这样的状况下我们就会推断…”。(注:John Norton. Thought Experiments in Einstein’s Work. In Tamara Horowitz and Gerald J.Massey. Thought Experiments in Science and Philosophy. USA. Rowman.1991:129.)思想实验以某种特殊的方式或其他的方式发挥作用。伽利略为了说明重量不同的两个物体下落速度是一样的,采用了思想实验。按照亚里士多德的说法,重的物体(H)比轻的物体(L)下落速度快,但是伽利略却认为如果我们用绳子把两个物体连起来,构成合成重量H+L。按照亚里士多德的看法,H+L应该比轻的物体H下落速度快,即,H+L > H。然而,依照同样的逻辑也可以说合成物体比轻的物体下落速度慢,由于轻的物体产生的拉力,导致H+L

四、结 语

思想实验无论在哲学还是科学领域都存在着,我们可以把它看作一种方法,也可以看作是一种论证,甚至有时完全可以把一个思想实验分解重构形成论证的论据加以分析。在我们看来,思想实验是哲学对自然科学贡献的关键因素之一。我们不能把思想实验错误地认为是心理的重复、反复或者是恰当的物理实验的预测,因为思想实验是一个真正意义上的实验,它肯定不是关于可能的物理实验的一次心理的操练或者心理的预测。它具备了一般实验的思维逻辑,是一种有关经验的、有关实在的、可进行想象重构、想象的、转移的、虚构的一种可能性,在不同的场合用于检测假设的一种方法。正如一些思想实验的评论者认为的那样,思想实验以某种特殊的方式或其他的方式发挥作用。然而并不是所有的思想实验都如同真的实验那样以不同的方式发挥作用。例如,真的实验有时验证(捍卫或反驳)科学的猜想,有时会说明理论或模拟自然现象,有时揭示或产生新现象。思想实验的表现形式可能是多样的,它的特征及功能并不限于文中列举的那些,它的各个方面有待得到更系统的思考及挖掘。可以断言,思想实验随着认知科学和脑科学的发展将会受到更多的关注。

参考文献

1、普特南:《理性、真理和历史》,童世俊,李光程译,上海译文出版社,2005年。

2、James Robert Brown. Thought Experiments in the Natural Sciences. London: Routledge.1991.

3、Putnam. Mind, Language and Reality: Philosophical Essays. Cambridge: Cambridge University Press.1975.

4、Tamara Horowitz and Gerald J.Massey. Thought Experiments in Science and Philosophy. USA. Rowman.1991.

作者单位:山西大学科学技术哲学研究中心/哲学社会学学院

责任编辑:张 蓬