способ размышления, при котором исследователь пытается мысленно представить себе возможные результаты тех операций, которые реально могут быть предприняты в определенной ситуации.

ЭКСПЕРИМЕНТ, МЫСЛЕННЫЙ

Вид не экспериментального размышления, при котором исследователь рассматривает возможные результаты тех операций, которые могут быть сделаны. Вообще, такие мысленные эксперименты являются полезными эвристическими приемами для исследования значения определенных теоретических моделей или для размышления относительно значения накопленных фактов. Также называется Gedanken эксперименты, от немецкого слова, означающего мысль.

МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

вид познавательной деятельности, строящийся по типу реального эксперимента и имеющий его структуру, но развивающийся целиком в идеальном плане. Именно в этом принципиальном положении проявляется здесь деятельность воображения, что и дает основание называть данную структуру воображаемым экспериментом. К М. э. обращался еще Аристотель, доказывая невозможность пустоты в природе. Широкое применение М. э. начинается с Галилея, который первым дал достаточное методологическое указание на М. э. как на особое познавательное образование, квалифицируя его как воображаемый эксперимент. М. э. не сводит к оперированию понятиями, но представляет собой познавательное образование, возникающее на основе воображения в процессе рационального познания. М. э.- деятельность, осуществляемая в идеальном плане, способствующая появлению у познающего субъекта новых эвристических возможностей как в логико-понятийном, так и в чувственно-образном отражении действительности. М. э. замещая в некотором роде реальный, служит его продолжением и развитием. Субъект может произвести, напр., косвенную проверку истинности знания, не прибегая к реальному экспериментированию там, где это затруднительно или невозможно. Кроме того, М. э. позволяет исследовать ситуации, не реализуемые практически, хотя и принципиально возможные. Поскольку М. э. протекает в идеальном плане, особую роль в обеспечении реальной значимости его результатов играет корректность форм мысленной деятельности. При этом очевидно, что мысленное экспериментирование подчиняется логическим законам. Нарушение логики в оперировании образами в М. э. ведет к его разрушению. В М. э. активность разворачивается в идеальном плане, и специфическими основаниями объективности в данном случае является логическая корректность оперирования с образами, с одной стороны, и активность воображения - с другой. Причем решающая роль, как и должно быть в эксперименте, принадлежит здесь «чувственной» стороне, т. е. воображению. Таким образом, М. э. отличается от реального эксперимента, с одной стороны, своей идеальностью, а с другой присутствием в нем элементов воображения как базиса оценки идеальных конструкций (Л. Д. Столяренко).

Мысленный эксперимент

Одной из наиболее очевидных форм проявления деятельности воображения в науке является мысленный эксперимент. К мысленному эксперименту обращался еще Аристотель, доказывая невозможность пустоты в природе, т.е. используя мысленный эксперимент, чтобы отвергнуть существование тех или иных явлений. Широкое применение мысленного эксперимента начинается, видимо, с Галилея. Во всяком случае Э. Мах в своей "Механике" полагает, что именно Галилей первым дал достаточное методологическое указание на мысленный эксперимент как на особое познавательное образование, квалифицируя его как воображаемый эксперимент. Мысленный эксперимент не сводим к оперированию понятиями, но представляет собой познавательное образование, возникающее на основе воображения в процессе рационального познания Мысленный эксперимент – это вид познавательной деятельности, строящийся по типу реального эксперимента и принимающий структуру последнего, но развивающийся целиком в идеальном плане. Именно в этом принципиальном пункте проявляется здесь деятельность воображения, что и дает основание называть данную процедуру воображаемым экспериментом. Мысленный эксперимент – деятельность, осуществляемая в идеальном плане, способствующая появлению у познающего субъекта новых эвристических возможностей как в логико-понятийном, так и в чувственно-образном отображении действительности. Мысленный эксперимент, замещая в некотором роде материальный, служит его продолжением и развитием. Субъект может произвести, например, косвенную проверку истинности знания, не прибегая к реальному экспериментированию там, где это затруднительно или невозможно. Кроме того, мысленный эксперимент позволяет исследовать ситуации, не реализуемые практически, хотя и принципиально возможные. Поскольку мысленный эксперимент протекает в идеальном плане, особую роль в обеспечении реальной значимости его результатов играет корректность форм мысленной деятельности. При этом очевидно, что мысленное экспериментирование подчиняется логическим законам. Нарушение логики в оперировании образами в мысленном эксперименте ведет к его разрушению. В мысленном эксперименте активность развертывается в идеальном плане, и специфическими основаниями объективности в данное случае являются логическая корректность оперирования с образами, с одной стороны, и активность воображения – с другой. Причем решающая роль, как и должно быть в эксперименте, принадлежит здесь "чувственной" стороне, т.е. воображению. Мысленный эксперимент, таким образом, отличается от реального эксперимента, с одной стороны, своей, так сказать, идеальностью, а с другой – присутствием в нем элементов воображения как базиса оценки идеальных конструкций. Так с помощью воображения, достаточно жестко направляемого логикой, Галилей представляет ситуацию, в которой причины, мешающие свободному движению тела, полностью устранены. Тем самым он преступает грань реально возможного, но зато со всей возможной очевидностью демонстрирует осуществимость инерциального движения – тело будет сохранять свое движение бесконечно долго. Продуктивная мощь воображения представила здесь ситуацию, невозможную с точки зрения аристотелевской физики. И Галилей отдавал себе отчет в том, что аристотелевской физике противостоит воображаемый результат мысленного эксперимента – тело, продолжающее движение в отсутствие движущих его сил, есть нечто невозможное с точки зрения физики. Таким образом, именно логическая оппозиция конкурирующих теорий образует контекст, в котором вполне допустимыми оказываются недопустимые (с какой-либо из конкурирующих позиций) предположения и "сумасшедшие" гипотезы. Короче, допустимым оказывается воображение во всех смыслах этого слова.

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.

Литература

• Ахутин А.В. История принципов физического эксперимента от античности до XVII в. М: Наука, 1976.
• Библер В.С. Мышление как творчество: Введение в логику мысленного диалога . М.: Политиздат, 1975.
• Дюгем П. Физическая теория. Её цель и строение . Спб.: Образование, 1910.
• Макаревичюс К. Место мысленного эксперимента в познании . М., 1971.
• Мах Э. Принцип сохранения работы. История и корень его . СПб, 1909.
• Мах Э. Механика. Историко-критический очерк её развития . Ижевск: РХД, 2001.
• Начала гидростатики. Архимед, Стевин, Галилей, Паскаль. М.–Л.: ГТТИ, 1932.
• Роджерс Э. Физика для любознательных . В 3 т. М.: Мир, 1970.
• Шепф Х.-Г. От Кирхгофа до Планка . М.: Мир, 1981.
• Щетников А.И. Мысленный эксперимент и рациональная наука . М.: Аспект-пресс, 1994.
• Brown J.R. The laboratory of the mind: thought experiments in the natural sciences . London: Routledge, 1993.
• Cohen M. Wittgenstein"s beetle and other classic thought experiments . Oxford: Blackwell, 2005.
• Cohnitz D. Gedankenexperimente in der Philosophie . Paderborn: Mentis, 2006.
• Gendler T.S. Thought experiment: on the powers and limits of imaginary cases . New York: Garland, 2000.
• Kuhne U. Die Methode des Gedankenexperiments . Frankfurt/M: Suhrkamp, 2005.
• Shick T., Vaugn L. Doing philosophy: an introduction through thought experiments . New York: McGraw Hill, 2003.
• Sorensen R.A. Thought experiments . Oxford UP, 1992.

Мысленные эксперименты
Персоналий и персонажей	Апории Зенона : Ахиллес и черепаха · Дихотомия · Стадион · Стрела Зенона
Физические	Демон Лапласа · Демон Максвелла · Квантовое бессмертие · Квантовое самоубийство · Кот Шрёдингера · Парадокс Белла · Парадокс субмарины · Парадокс Эйнштейна - Подольского - Розена · Парадокс близнецов · Микроскоп Гейзенберга · Пушечное ядро Ньютона · Парадокс Эренфеста
Кибернетические	Задача двух генералов · Задача византийских генералов · Китайская комната · Имитация реальности · Мозг в колбе
Другие	Теорема о бесконечных обезьянах · Парадокс Ньюкома · Дилемма заключённого · Комната Марии · Парадокс Левинталя · Философский зомби
Научная методология · Мышление (философия)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Мысленный эксперимент" в других словарях:

Особая теоретическая процедура, заключающаяся в получении нового или проверке имеющегося знания путем конструирования идеализированных объектов и манипулирования ими в искусственно условно задаваемых ситуациях. М.Э. может выступать как… … Новейший философский словарь

мысленный эксперимент - МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ форма исследования, составляющая (в отличие от традиционного эмпирического эксперимента) часть теоретического уровня познания. Само слово «эксперимент» в пер. с лат. означает «опыт». В истории познания издавна… … Энциклопедия эпистемологии и философии науки

МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ - особая теоретическая процедура, заключающаяся в получении нового или проверке имеющегося знания путем конструирования идеализированных объектов и манипулирования ими в искусственно и условно задаваемых ситуациях. М.Э. может выступать как… … Социология: Энциклопедия

МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ - вид познавательной деятельности, строящийся по типу реального эксперимента и имеющий его структуру, но развивающийся целиком в идеальном плане. Именно в этом принципиальном положении проявляется здесь деятельность воображения, что и дает… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ - совокупность мысленно осуществляемых познавательных операций над теоретическими конструкциями в условиях, аналогичных экспериментальным. (См. эксперимент, теоретическое и эмпирическое). Ф.В. Лазарев … Философия науки: Словарь основных терминов

Мысленный эксперимент - специфический теоретический метод, конструирующий идеализированные, неосуществимые ситуации и состояния, исследующий процессы в «чистом виде» … Исследовательская деятельность. Словарь

Мысленный эксперимент - (thought experiment), филос. метод, используемый для анализа концепций (в первую очередь концепции идентичности). М.э. направлен на испытание нашей интуиции в вымышленных ситуациях. Напр., если бы человек размножался делением, как амеба, кто из… … Народы и культуры

Мысленный эксперимент – это познавательная деятельность, где важное место занимает научное воображение. Д.П. Горский называет мысленным экспериментом метод, «позволяющий прибегнуть к отвлечениям, в результате которых создается идеализированный объект (абстракция, идеализация)». Мысленный эксперимент определяется здесь как одна из форм умственной деятельности познающего субъекта. С другой стороны мысленный (воображаемый) эксперимент характеризуется как умственный процесс, строящийся по типу реального эксперимента и принимающий его структуру. Это вид теоретического рассуждения, реализующий одну из основных присущих человеку функций – поиск новых знаний. Мысленный эксперимент является такой формой умственной деятельности человека, которая имеет широкое распространение в науке как эвристическое средство исследования.

Эксперимент, осуществляемый практически, есть вид материальной деятельности, имеющий своей целью исследование объекта, проверку полученных знаний и так далее. Всякий материальный эксперимент предполагает выбор определенного объекта исследования и определенного способа воздействия на него. Воздействие осуществляется в строго воспроизводимых условиях, что обеспечивает воспроизводимость результата эксперимента.

Мысленный эксперимент, в свою очередь, развивается из материального эксперимента. На каких-то этапах развития эксперимента субъект не отделяет осмысление его течения от объективного хода экспериментального процесса. Позднее появляется способность проделывать эксперимент как бы про себя, в уме, не воздействуя материально на сам ход эксперимента. Характерной особенностью сознательной человеческой жизнедеятельности является то, что прежде чем производить непосредственно, субъект мысленно решает различные практические и теоретические задачи, совершает сложные и разнообразные мысленные операции, предвосхищающие непосредственное действие.

Особенность мысленного эксперимента связана с тем, что это есть вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Это означает, что между мысленным и материальным экспериментом имеется определенная аналогия. Такая аналогия – существенная черта умственного эксперимента. «Мы не только можем создавать образы более или менее произвольно, мы их можем также видоизменять и затем выяснять, какие изменения могут вытекать в качестве результата тех или других особенностей. Мы можем осуществлять воображаемый эксперимент, вводя превращения в образы и затем, отмечая, какое дальнейшее содержание может получить образ с точки зрения этих изменений. Эта процедура во многом аналогична физическому эксперименту; образы поддаются манипулирования так же, как и физические объекты». «Человек в уме оперирует пространственными образами, мысленно ставит тот или иной объект в различные положения и мысленно подбирает такие «экспериментальные» ситуации, – пишет А.П. Чернов, – в которых, как и в обычном опыте, должны появиться более важные или почему-либо интересные особенности данного объекта». Исследователь мысленно вводит изучаемый объект во все новые и новые взаимодействия, ставит его в разнообразные условия, постоянно учитывая возникающие причинно-следственные отношения, пространственно-временные и другие изменения, которые должны при этом совершаться в объекте, и соотнося их с первоначальными условиями и связями. Изучаемое явление многократно повторяется в различном составе и порядке. При этом в нем обнаруживаются новые, ранее неизвестные свойства и стороны.

Творческое воображение дает возможность предварять многие действия. Мысленно человек может создавать разнообразные связи и тут же их тормозить, если они не дают необходимого эффекта. Он мысленно проверяет многие варианты предварительных гипотез, прежде чем положить их в основу эксперимента. В зависимости от успеха или неудачи тех или иных пробных действий появляется возможность исключать некоторые области поиска, значительно ограничивать его вероятный район.

Воображение – это свойство человеческого разума, позволяющее нам как воспроизводить образы предметов и явлений, которые мы прежде ощущали, так и конструировать для себя отрезки реальности, которые мы никогда и никак не воспринимали.

Воображение, фантазия, психическая деятельность, состоящая в созданиипредставленийи мысленных ситуаций, никогда в целом не воспринимавшихся человеком вдействительности. Воображение основано на оперировании конкретными чувственными образами или наглядными моделями действительности, но при этом имеет черты опосредствованного, обобщённого познания, объединяющие его спроцессоммышления. Характерный для Воображение отход отреальностипозволяет определить его как процесс преобразующего отражения действительности.

Воображение является специфически человеческой формой психической деятельности, возникшей на основе практического преобразованиядействительности. Развиваясь вместе с усложнением процесса труда и общественных отношений, Воображение становится одним из основных элементовсознанияи деятельности человека. Главная функция Воображение в человеческом сознании состоит видеальномпредставлениирезультата деятельности до того, как он будет достигнут реально. Другая функция Воображение связана с необходимым в процессе труда планированием своих действий. «Паук совершает операции, напоминающие операции ткача, и пчела постройкой своих восковых ячеек посрамляет некоторых людей-архитекторов. Но и самый плохой архитектор от наилучшей пчелы с самого начала отличается тем, что, прежде чем строить ячейку из воска, он уже построил её в своей голове». В данном случае особенно трудно разграничитьдеятельностьВоображение имышления, но в реальном единстве всех психических функций субъекта Воображение сохраняет своюспецифику:предвосхищение того, чего ещё не существует-либо в личном опыте данного человека, либо в действительности вообще. С этим связанаспособностьделать открытия, находить новые пути, способы решения возникающих перед человеком задач. Догадка, интуиция, ведущие к открытию, невозможны без Воображение Поэтому Воображение являетсякомпонентомсоздания не только образно-насыщенных продуктов деятельности, но и абстрактно-понятийных. Воображение И. Ленин писал о фантазии: «Напрасно думают, что она нужна только поэту. Это глупыйпредрассудок!Даже вматематикеона нужна, дажеоткрытиедифференциального и интегральногоисчисленияневозможно было бы без фантазии». «Сотрудничество» логики и Воображение возможно потому, что ихпротивоположностьне абсолютна. В мышлении постоянно происходит перекодирование нередко несут основную эвристическуюнагрузкув решении мыслительной задачи. Именно этообстоятельствоявляется одной из пока не преодолённых преград на путиформализацииэвристическихпроцессовипередачиих машине.

Различают воссоздающее и творческое Воображение Воссоздающее Воображение заключается в создании образов объектов, ранее не воспринимавшихся, в соответствии с их описаниемили условным изображением (чертежом, топографической картой,литературнымтекстом и т.д.). Творческое Воображение состоит в самостоятельном создании новых образов, воплощаемых в оригинальные продуктыдеятельности. Оно является одним из психологических факторов научного и техническогопрогрессаи наиболее выпукло проявляется в художественном творчестве, претворяясь в особую форму познания и одновременно показа, «объективации» жизненнойреальностив её сущности. Особый вид творческого Воображение представляет собой мечта – создание образов желаемого будущего, не воплощаемых непосредственно в те или иные продукты деятельности. Мечта может играть активизирующую роль в жизни индивидуума иобщества, если заключённая в ней идея ведёт к дальнейшим практическимпреобразованиям.

Чрезвычайно широкий диапазонпроявлений Воображение, всегда выступающих в единстве с другими сторонами психики, обусловливает также разнообразные по своему характеру и сложности умственные приёмыпреобразованияимеющихся у человекапредставленийивосприятий. Механизм этих преобразований в общем виде сводится к анализу и синтезу исходного «материала» Воображение В простых случаях имеет место комбинирование разнородных элементов («агглютинация» – склеивание), преувеличение или преуменьшение отдельных сторондействительности, объединение сходного в различном или разъединение реально единого. В сложных случаях творческого Воображение требуютсяширокиемысленныеобобщенияи сопоставления, идущие по линии поисков конкретных фактов, черт, ситуаций, наглядных моделей и художественных конструкций, отражающих общие идеи и закономерности, которые нужно выявить или открыть (показтипическогочерез индивидуальное в художественном творчестве,открытиеестественнонаучного закона посредством наблюдения конкретных явлений или создания их экспериментальной модели).

ДеятельностьВоображение может иметь различнуюстепеньпроизвольности, от спонтанных детских фантазий до длительных целеустремлённых поисков изобретателя. К непроизвольной деятельности Воображение относятсновидения, однако они могут детерминироваться заданной всостояниибодрствования целью; таковы известные примеры решения научных задач во сне.

Воображение развивается в процессе творческой деятельностипод влиянием общественныхпотребностей. Предпосылкой высокого развития Воображение является еговоспитание, начиная с детского возраста, через игры, учебные занятия, приобщение кискусству. НеобходимымисточникомВоображение является накопление разнообразного жизненного опыта, приобретение знаний и формирование убеждений.

Воображение – Всякое воспринятое впечатлениеоставляет известный след, который может возобновиться и тогда у нас появляетсявоспоминание. То, что появляется в нашем воспоминании, называетсяобразом. Термин образ в психологии употребляется не только для воспоминания зрительных впечатлений, но и для слуховых и др.; можно сказать: образ мелодии, осязательный образ известного осязательного впечатления. Образ есть копия впечатления, более или менее живая. Иногда он отличается крайней слабостью, бледностью в сравнении с действительным впечатлением, а иногда по живости приближается к реальному впечатлению. Способность воспроизведения впечатлений и есть то, что иные называют воображением воспроизводительным, в отличие от Воображение построительного. По исследованиям английского ученого Гальтона, способность воображения различна, смотря по расе.Возрасти пол также имеют значение: оно больше развито у детей, чем у взрослых, у женщин больше, чем у мужчин. Каждое чувство имеет соответствующие образы; есть, следовательно, зрительные, слуховые, осязательные, двигательные и проч. образы. В наших мыслительных процессах мы можем пользоваться или всеми видами образов, или прибегнуть к одному только виду.Существуют различные типы индивидуумов по отношению к их способности воображения. Киндифферентному типу относятся лица, у которых ни один вид образов не развит больше других. Когда они стараются припомнить какое-нибудь лицо, в их уме возникают форма и цвет фигуры также ясно, как и звуки его голоса; воспроизведение зрительных образов у них одинаково с воспроизведением слуховых образов; к зрительному типу относятся лица, которые в своих размышлениях употребляют по преимуществу зрительные образы. У других типов преобладают слуховые и двигательные образы. Один образ вызывается в нашем сознании другим на основании ассоциации. Основных законов ассоциации три. Во-первых, закон ассоциации по смежности, который так формулируется: образы, которые постоянно возникали вместе, связываются так тесно, что, когда впоследствии один из них возникает, то другие также стремятся возникнуть вместе с ним. Во-вторых, ассоциацияпосходству: один образ стремится вызвать другой с ним сходный (например, портрет вызывает образ оригинала). В-третьих, ассоциация по контрасту. Один образ стремится вызвать другой противоположный (богатство – бедность).

Воображение называется построительным, когда мы не просто воспроизводим образы в таком порядке, как мы их встречали в действительности, а в новой комбинации. Обыкновенно думают, что построительная способность или творчество присущи только художникам, поэтам; в действительности же это не так. Процесс, составляющий сущность воображения, входит в очень многие душевные процессы, а следовательно, присущ всем людям. Процессы построения могут быть подразделены на три главных отдела: во-первых, построение, способствующее познанию окружающих предметов (интеллектуальное воображение); во-вторых, практическое построение или изобретательность; в-третьих, построение, удовлетворяющее известным чувствам – эстетическое или художественное воображение. Процесс построения может быть подразделен на две стадии; первая из этих стадий состоит в воспроизведении образов прошлых впечатлений согласно законам ассоциации; затем образы употребляются в качестве материала для построения. Этот процесс напоминает процесс создания нового строения из старого материала. Старое строение разбивается, все бесполезное отбрасывается, выбирается полезное и подходящее, складывается в систематическом порядке и созидается новое строение. Построительная деятельность воображения ограничена опытом; она может только комбинировать то, что дано опытом; не существует абсолютно нового построения; величайший построительный гений не был бы в состоянии создать совершенно новый цвет. Эстетическое или художественное воображение отличается от других форм воображения только тем, что оно служит удовлетворению какого-нибудь чувства. Если в душе художника рождается известный художественный образ, то он должен соответствовать известному чувству. Если такого соответствия не оказывается, то образ должен быть видоизменяем до тех пор, пока художник не почувствует такого соответствия. Художественное построение сходно с обыкновенным построением в области мысли, с той только разницей, что оно контролируется чувством. Следует делать различие между силой построительного воображения и живостью его. Первая является признаком гения, вторая указывает только на способность построений, не отвечающих действительности, присуща детям и дикарям; смелость их построения зависит от неведения того, что возможно и что невозможно.

Государственное Образовательное Учреждение

Гимназия №1505

Реферат

«Мысленный эксперимент как метод научного познания»

Выполнила: ученица 9 класса «Б»

Меньшова Мария

Научный руководитель: Пурышева Н.С.

Москва 2011 г.

Введение......................................................................................................................3

Глава 1. Роль и значение мысленного эксперимента в физике..............................5

Глава 2. Мысленный эксперимент в классической физике....................................9

Глава 3. Мысленный эксперимент в Теории Относительности.............................22

Заключение..................................................................................................................33

Список использованной литературы.........................................................................34

ВВЕДЕНИЕ

Мысленный эксперимент как метод научного познания заключается в получении нового или проверке имеющегося знания путем создания объектов и управления ими в искусственно задаваемых ситуациях.

Мысленный эксперимент довольно часто применяется для доказательства или опровержения наиболее значимых с точки зрения науки идей, таких как: свободное падение тел, доказательство суточного вращения Земли. Даже само создание теории относительности и квантовой механики были бы невозможны без использования мысленных экспериментов . Современная философия и все науки, сильно обеднели бы без мысленных экспериментов .

История развития физики показывает, что в античные времена и средневековье в условиях развития экспериментальной науки того времени мысленный эксперимент являлся основным методом исследования. Сегодня можно сказать с уверенностью, что основоположником применения данного метода был Аристотель. Хотя этот великий философ и не сформулировал определения самого метода, но он понял, что научное познание без него невозможно. Практически все известные ученые, жившие после него, также уделяли этому методу определенное внимание.

Чтобы понять особенности мысленного эксперимента, разберем пример, который четко их иллюстрирует. Мы визуализируем некоторую ситуацию; мы выполняем некоторую мыслительную деятельность, с помощью нашего воображения; мы мысленно наблюдаем за тем, что происходит и делаем вывод.

Самый яркий мысленный эксперимент, на наш взгляд, это доказательство Тита Лукреция Кара о бесконечности пространства. Мы предположим, что по периметру Вселенной стоит «стена». Соответственно мы можем бросить копье в эту стену. Если копье пролетит сквозь нее, то тогда можно смело сказать, что стены нет. Если же копье отразится и вернется обратно, то это будет означать, что что-то есть за пределами края пространства. Для получения последнего стена действительно должна существовать. Так или иначе, нет никакой стены; пространство бесконечно .

В настоящее время данный научный метод используется в экономике, демографии и социологии, широкое распространение получили эксперименты, в которых используются математические модели экономических, демографических и социальных процессов и которые осуществляются с помощью ЭВМ (электронных вычислительных машин), позволяющих работать одновременно с различными комплексами факторов, взаимодействующих или связанных между собой. Особым видом мысленного эксперимента являются и сценарные разработки возможного развития хода событий.

В курсе школьной физики мысленный эксперимент, к сожалению, используется достаточно редко. Считается, что он чаще мешает дать базовые знания о реальных объектах и о природе физических явлений, и поэтому чаще является дополнительным материалом к основному курсу. Данная ситуация представляется неправильной, т.к. не позволяет представить с достаточной полнотой методы научного познания.

В данной работе показано значение мысленного эксперимента как метода научного познания, основываясь на анализе литературы по данной теме.

Целью данной работы является обоснование значения мысленного эксперимента в развитии физической науки и описание мысленных экспериментов в классической физике и теории Относительности.

Основными задачами настоящей работы являются: анализ понятия «мысленный эксперимент», изучение мысленных экспериментов по различным разделам физики, обобщение представлений ученых и философов разных эпох о природе, которое они выразили в своих мысленных экспериментах, их точек зрения; и представление этой информации в виде реферата.

Данный реферат состоит из трех частей. Первая глава – роль и значение мысленного эксперимента в физике – понятие, обзор литературы по этой теме. Вторая глава - мысленный эксперимент в классической физике – мысленные эксперименты Галилео Галилея, Рене Декарта. Третья глава - мысленный эксперимент в теории относительности Альберта Эйнштейна.

Глава 1

РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ МЫСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ФИЗИКЕ

«Что наблюдалось бы на опыте, если не глазами во лбу, то очами умственными?»

Галилео Галилей

Мысленные эксперименты появились еще в античный период, больше полутора тысяч лет назад. Он внесли большой вклад в науку и помогли философам и ученым разных эпох открыть новые законы и теории.

Мысленный эксперимент – это познавательный процесс, имеющий структуру реального физического эксперимента, с созданной на базе наглядных образов идеальной физической моделью, функционирование которой подчиняется законам физики и правилам логики. Мысленный эксперимент при этом сочетает силу формального логического вывода и экспериментальной достоверности .

Физика изучает природу с помощью абстрактных идеальных моделей, для описания которых используется математический аппарат. Мысленный эксперимент позволяет научить переходу от реальности к абстрактным идеальным моделям, в результате действий с которыми получить результаты, применимые к реальным объектам .

Эрнст Мах знаменит тем, что именно он впервые ввел в физику, а затем и в остальные науки, термин «мысленный эксперимент» (Gedankenexsperiment). В своей книге «Наука Механика» Мах говорил, что мы обладаем большим запасом, полученных из личного опыта, «инстинктивных» знаний. Такие знания не всегда четко сформулированы, но в подходящей ситуации они найдут свое применение на практике. Ребенок, например, не зная ничего о силах действия и противодействия, из собственного опыта имеет представление о том, что если сильно ударить рукой по столу, она будет долго болеть. Ребенок даже не догадывается о том, что стол к нему приложил такую же силу, какую и ребенок приложил к столу. Получается, что в своем воображении каждый человек может мысленно создать ту или иную ситуацию, выполнив определенные умственные действия, получить результат, который будет соответствовать результату в реальной жизни.

Мысленный эксперимент зародился еще в античный период. Современная наука пришла из античной философии, поэтому важно рассмотреть значение мысленного эксперимента в античной философии.

Античная наука отличалась тем, что не предполагала реальные эксперименты, как метод познания окружающего мира. Считалось, что теоретические выводы и мысленные эксперименты являются единственными правильными методами познания, они были умозрительными и не могли быть связаны с наблюдением и измерением .

В античное время таких философов, как Фалес Милетский, Анаксимен, Гераклит, Эмпедокл, Анаксимандр, Анаксагор, интересовал вопрос о строении материи. Они пытались понять, что можно считать элементарным, неделимым. Вскоре после того, как Анаксимандр и Анаксагор пришли к понятию об атомах, появилась школа атомистов . Основатели этой школы философы Левкипп и Демокрит предположили, что все вещества состоят из одного и того же вида первичной материи. При этом имеющиеся различия в свойствах этих тел возникают из-за различия формы и размера простейших частиц. Известная строка из учения Демокрита-Эпикура: «Тела иль вещей представляют собой начала, иль они состоят из стеченья частиц изначальных» [цит. по 2, с.19].

Герон Александрийский известен своим трактатом «Пневматика ». В нем описаны различные пневматические устройства, действующие при помощи сжатого или нагретого воздуха, а также водяного пара. В книге описано много механизмов, основанных на гидравлике и пневматике: водяные часы, сифон, водяной орган, эолипил (шар, вращающийся силой пара – прообраз нынешней паровой турбины). Поразительным является то, что Герон не создавал на практике какие-либо свои устройства или механизмы. Античный философ пользовался теориями и мысленным экспериментом. Скорее всего, Герон понимал, что на современном ему уровне техники эти изобретения реализовать невозможно.

Крупнейший философ античности Аристотель (384 до н. э.) уделил большое внимание вопросам движения. Он рассуждал так, что существуют два вида движения: естественное и искусственное. Естественное движение присуще идеальным объектам, находящимся в надлунном мире , а искусственное – телам в подлунном мире . Естественное движение совершенно и не требует приложения силы, как-то движение тела по окружности, движение планет. Искусственное или насильственное же движение тел появляется в результате действия различных сил на них.

Свой закон Аристотель назвал «vis impressa ». Он сводится к тому, что движущееся тело рано или поздно остановится, если перестанет действовать сила, приводящая его в движение.

Целью мысленных экспериментов является изучение физических явлений. Довольно часто проведение реального физического эксперимента невозможно в связи с его сложностью по технологическим, практическим или экономическим причинам. Иногда проведение реального эксперимента ограничено уровнем развития знаний, техники и технологии, а иногда не может быть осуществлено из-за частой идеализации ситуаций в мысленных экспериментах.

Мысленный эксперимент строится на основе чувственно­наглядного материала,
создания образных картин, но логическое обобщение предшествующего опыта субъекта
включается в эксперимент в качестве организующего начала. С его помощью происходит
упорядочение чувственного материала, его осмысление и необходимый отбор. Мысленный
эксперимент дает соответствующим образом переработанный наглядный, чувственный
материал.
Мысленный эксперимент является мыслительным процессом, в котором чувственные
и рациональные элементы находятся в диалектическом единстве и взаимопроникновении.
Именно единство чувственного и логического, наглядного образа и научной абстракции
составляет то необходимое условие, благодаря которому на основе мысленного
эксперимента нередко совершаются важные научные открытия.
Эвристическая ценность мысленного эксперимента заключается в том, что при
анализе чувственно­наглядного образа объекта исследования можно вскрыть в нем такие
стороны и свойства, такое содержание, которое еще не зафиксировано в понятийном
аппарате науки. С помощью наглядных образов можно совершать в голове идеальные
операции с предметами, не прибегая к действиям с самими предметами: делить их,
соединять между собой, выделять отдельные свойства, включать их в новые связи и так
далее.
Наглядные образы всегда неполно, приближенно отражают действительность. Эта
ограниченность ставит пределы познавательному значению оперирования этими образами и
обусловливает вероятностный характер выводов из мысленных экспериментов. Но пределы
эти, свою очередь, детерминируются уровнем теоретического и практического освоения
человеком исследуемой предметной области. Теория и практика обогащают смысловое,
семантическое содержание исходных образов, уточняют их.
В мысленном эксперименте необходимо в ряде случаев достигнуть максимальной
изоляции его элементов. Для чувственно­наглядных образов это почти не возможно
вследствие некоторой их неопределенности и расплывчатости. Поэтому логическая
структура эксперимента, словно сетка, накладывается на чувственные элементы, как бы
придавая им более четкие очертания. Логическая структура мысленного эксперимента
может и не осознаваться исследователем. Но она, несомненно, является тем фактором,
который синтезирует все элементы мысли в цельный творческий процесс.
Экспериментальный метод основан на единстве индукции и дедукции. Каждый
отдельный эксперимент ­ это единичный факт, некоторый материальный процесс,
осуществляющийся всегда в конкретной форме. Результаты всей серии приведенных
экспериментов используются как посылки индуктивного умозаключения. Последнее
обобщает все единичные факты, экстраполирует данные этого обобщения на весь класс
однородных с ними явлений и дает возможность сформулировать некоторую обобщающую
закономерность. В то же время индукция обычно постоянно дополняется дедукцией.
Результаты серии экспериментов постоянно интерпретируются в ходе исследования на
основе уже установленных общих принципов теории. Сложность логической структуры
реального эксперимента состоит в том, что индукция и дедукция здесь переплетаются
между собой. Однако преобладающее значение имеет индукция.

Мысленный эксперимент по своей логической структуре представляет собой
гипотетико­дедуктивное построение, так как наряду с основными посылками, истинность
которых установлена экспериментально или теоретически, в ходе исследования вводятся
гипотетические посылки. Последние находят большее или меньшее подтверждение в
процессе завершения всех звеньев преобразования исходного материала, причем в этом
процессе принимают участие чувственно­наглядные, оценочные и тому подобные
компоненты. В отличие от обычного дедуктивного рассуждения в этом творческом акте
происходит не вычленение информации, в скрытом, не явном виде содержащейся в
посылках, а получается новое знание, которое не содержалось в исходных положениях,
использованных в мысленном эксперименте. Именно гипотетико­дедуктивный характер
построения, т.е. введение в него гипотетических посылок с целью заполнения “белых
пятен”, стимулирует открытие новых свойств, сторон и отношений исследуемых объектов.
В структуре мысленного эксперимента можно выделить три основных элемента:
а) активную мысленную деятельность экспериментатора как познающего субъекта;
б) образ объекта исследования;
в) образ экспериментальных средств, с помощью которых реализуется связь
воображаемого субъекта познания с образом объекта исследования.
Степень схематизации системы связей и отношений объектов материальной
действительности в мысленном эксперименте такова, что субъект познания в нем
оказывается представленным неявно, а на первом плане остаются лишь образы объекта
исследования и экспериментальных средств.
Образ объекта исследования, формирующийся в процессе мысленного эксперимента,
выступает результатом не только непосредственного чувственного отражения, но и
абстрактного мышления. Благодаря этому характеристики объекта в мысленном образе
взаимосвязаны, что создает возможность замены конкретного объекта познания его
образом, а материального оперирования объектами и экспериментальными средствами ­
мысленным оперированием их образами. Благодаря цельности, конкретности и
относительной самостоятельности образа его можно соотносить и с такими объектами,
чьим непосредственным аналогом он не является. Оперируя таким самостоятельным
образом ­ представлением, можно вскрыть некоторые общие свойства изучаемых
предметов, то есть при помощи одного получить знание о других объектах.
Следовательно, в мысленном эксперименте непосредственный образ объекта может
одновременно стать опосредованным образом других объектов, а его исследование дает
новую информацию. В этом случае образ является идеальной моделью объекта, а
мысленный эксперимент ­ модельным.
Мысленный эксперимент есть целесообразная деятельность субъекта познания, а
целеполагание и воображение связаны между собой, первое с необходимостью
предполагает второе. Определить цель ­ значит мысленно предвосхитить результат
деятельности, что невозможно без предвосхищения и самой этой деятельности. Это значит,
что субъект способен фиксировать не только настоящее и прошлое объекта, но и отражать
его в процессе изменения. Эта особенность целеполагания является одновременно и
особенностью воображения, используемой в мысленном эксперименте. О том, что образ ­
модель объекта исследования в мысленном эксперименте является образом воображения,
свидетельствует так же и то, что в мысленном эксперименте имеющийся опыт оказывается
преобразованным в соответствии с целями исследования. Источником воображения в
мысленном эксперименте являются объекты материального мира; образ объекта

исследования (образ воображения) возникает не мгновенно, он формируется под влиянием
изменяющейся экспериментальной ситуации. Образ­модель как образ воображения всегда
нагляден, но объект отражается не непосредственно: происходит отрыв от “ситуационной
связанности”.
Иными словами, в мысленном эксперименте обеспечивается модельная наглядность
образа исследования. Это значит, что последний является своеобразным сплавом
чувственности и мышления. Чувственность в данном случае играет роль материала, из
которого при ведущей роли мышления строятся образы.
Роль воображения в ходе мысленного эксперимента велика. Но мысленный эксперимент
включает в себя и чисто логические формы познания, которые выходят за пределы
воображения. Функции воображения определяются той ролью, которую оно играет в
процессе преобразования наглядной ситуации. Само это “преобразование наглядной
ситуации в ходе мысленного эксперимента, ­ считает В.А.Штофф, ­ включает в себя
следующие операции: 1) построение по определенным правилам мысленной модели
подлинного объекта изучения; 2) построение по таким же правилам идеализированных
условий, воздействующих на модель, включая создание идеализированных “приборов”,
“инструментов”; 3) сознательное и планомерное изменение и относительно свободное
комбинирование условий и их воздействия на модель; 4) сознательное и точное применение
на всех стадиях мысленного эксперимента объективных законов и использование фактов,
установленных в науке, благодаря чему исключается абсолютный произвол, необузданная и
необоснованная фантазия