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书籍推荐语:
解决问题最好的方法也许是行动，但总有行动难以企及的地方。于是，便有了“思想实验”：一种保持绝对理智又可以发挥想象的思维方式。
本书精选众多科学家、哲学家提出的思想实验，比如牛顿大炮、薛定谔的猫、追逐一束光会看到什么……它们在烧脑和有趣之外，为我们开拓了认知、眼界和思考深度，同时也将给我们带来生活的启示。读完本书，你将获得:
了解烧脑又有趣的思想实验；打破思维局限，拓展思考深度；学会运用思想实验解决问题.
正文:
今天我们来讲一本非常有趣的书，叫作《思想实验》。
熟悉樊登读书的朋友们，应该都很了解“思想实验”这个词了。“思想实验”就是爱因斯坦提出来的，叫作“保持绝对理智，又可以发挥想象的思维模式”，就是我们有些东西，不能够通过实验的方法来解决——你不可能真的把一只猫关在一个笼子里边，让那个衰变的粒子来杀死它；你也不可能让一个电梯，突然从空中直接地坠落下去来完成一个科学的实验，那样会伤害到别人。但是，我们可以通过思想，我们可以想象。这种没有边际的、自由的，但又在理智框架之内的想象，能够帮我们探索很多哲学、科学、伦理学的问题。
人类历史上，最有名的思想实验莫过于“薛定谔的猫”了。我们之前在《爱因斯坦传》和《世界观》里边，都曾经尝试着讲过“薛定谔的猫”。我个人感觉都没讲明白，我今天在这本书里边，要把“薛定谔的猫”彻底给大家讲明白到底是怎么回事。
还有一个我们讲过的、很有意思的思想实验，就是“布里丹之驴”，就是《反脆弱》那本书里提到的：有一头驴，又渴又饿在中间，左边有一堆食物，右边有水，然后这只驴既想吃食物又想喝水，它对于吃的和喝的渴望是同等的，最后这只驴又渴又饿，死在了中间。
这个思想实验是告诉我们什么呢？说非理性的合理性。如果一个人纯粹理性，说只要两边的需求是等价的，那么我没法做出决策，那么，最后他会像“布里丹之驴”一样困在当下。这时候来一点点小小的非理性，比如有人拍它一下，它去了那边，或者到了这边，无论是先吃草还是先喝水，它都能够活得下来。所以，拥抱不确定性，接受非理性，这是用“布里丹之驴”这个思想实验说明的。
我个人最佩服的思想实验，是爱因斯坦的那个下坠的电梯。就是爱因斯坦就想，假如一个人在一个深不见底的电梯当中往下掉，然后一直掉，一直掉，这个人在电梯里边又没有参照物，又看不到外边光线的变化，这个人会是什么样的表现——因为那个时候没有太空船，那个时候并没有一个真的这样去持续下坠的电梯，让你去体会这种失重的状态。但是，爱因斯坦脑子里边想象的那个场景说，这个人会漂浮起来，这就是我们今天在太空船上看到的漂浮的那个状况。所以，你会觉得思想实验，真的是非常有趣的一件事。
我们今天这本书专门讲思想实验，它把人类历史上各式各样知名的思想实验全部整合在一起，形成了这么一本书。这里边我分了这么几个模块：
第一个是关于自然世界的思想实验。
第二个是关于心灵的思想实验。
第三个是关于伦理学的思想实验。
第四个是关于哲学的思想实验。
我们来取其最有趣的部分跟大家分享。
首先，关于自然世界的思想实验。
第一个，就是芝诺悖论之“阿喀琉斯与乌龟”。你看，这本书的英文名字叫作“无限的乌龟”。什么叫无限的乌龟呢？就是阿喀琉斯是古希腊的一个战神，特别能打仗，跑步很快。然后芝诺说，阿喀琉斯追不上乌龟。为什么追不上乌龟？你看，这个乌龟比阿喀琉斯提前出发一段，然后当阿喀琉斯追到乌龟这个位置的时候，无论多少，乌龟都会往前再走一点吧。那么，当阿喀琉斯再追到乌龟的位置时，无论多少乌龟会往前再走一点吧。所以，阿喀琉斯永远追不上乌龟。
谁能够反驳这件事情呢？这个事情使得没有人能够反驳。但是，事实情况我们能够看到，阿喀琉斯一步可能就跨过这个乌龟了。事实是阿喀琉斯能够追上乌龟，但是芝诺所讲出的这个道理，你没法反对。因为的确阿喀琉斯在走这段路的时候，乌龟肯定要往前走一点，不管多少，肯定要走一点。那么，阿喀琉斯在走乌龟这一段的时候，他也得花费点时间吧，在这点时间里边乌龟也得走一点，所以按照这样的思路推下去，阿喀琉斯一辈子也追不上乌龟。
事实上，就是因为那时候的人们没有能够理解极限这件事情，也就是说，乌龟所走的所有的这些路线加在一起，它总的也不会超过阿喀琉斯这一步。这是二分之一，再二分之一，再二分之一，再二分之一，无限个二分之一加下去的总数一，它不可能加出一点二来。不可能，这是极限的概念。所以，芝诺悖论就给我们打开了人类开始用思想实验解决问题、探讨问题的一个窗口。你确实觉得很难跟他辩论，直到人们后来发现了这就是求极限。当阿喀琉斯能够走过“一”的时候，他就超过了这个乌龟，这是第一个人类历史上非常有名的悖论，叫作芝诺悖论，也就是无限的乌龟的悖论。
第二个，就是伽利略的球。在伽利略之前，亚里士多德认为，这个世界上重的东西下落得快，轻的东西下落得慢。为什么呢？你看羽毛，羽毛飘得很慢，这个球下得很快，所以大家很直接、很简单地观测的结果是认为，很简单，就是越重的东西下落的速度越快。
伽利略做了一个思想实验来解决这个问题。打破了亚里士多德所认为的，重物一定下坠得更快的道理。那么，羽毛为什么下落得慢呢？因为有浮力。如果没有浮力，在真空管当中的话，羽毛下落的速度和球是一样的。这就是伽利略所做的贡献。他在年的时候写了一本，这个书名非常拗口，叫作《关于两大世界体系或者两门自然科学的对话》，在科学史上简称《对话》。在这本书当中，伽利略阐述了他对于“日心说”的坚信。
第三个思想实验很著名，叫牛顿大炮。牛顿在看到大炮射出一个炮弹以后，他会发现这个炮弹落在了远处。牛顿想，假如我把这个大炮架得再高一点，这一炮打出去，是不是落得就更远一点了？那么，如果再把它架得高一点，或者我的这个大炮的初速度更快一点的话会怎么样呢？
牛顿说，如果炮弹的速度大到一定的程度，它受引力影响下落的距离，正好等于呈弧形的地球表面“下陷”的距离——这个各位能想象吗，就是地球是一个球形，所以，如果我们认为，地球是一个球形的话，那么地球的表面，虽然在我们这儿看来是平平的一个平面，但实际上，它是在不断地“下陷”的，它是个球形。那么，假如这个炮弹下落的这个距离恰好等于地球“下陷”的这个弧形的话，那么它与地球间的距离将保持不变，就会这么一直往下滑并围绕地球转圈。借用道格拉斯·亚当斯在《银河系漫游指南》中的一句话说：炮弹向地球坠落，却与地面擦肩而过。
事实上，如果你去算一笔账，有人算过这个账，你拿一把枪，就是速度m/s的一把手枪，站在月球上开一枪，结果会怎样呢？答案就是这个枪会绕月球一圈，最后射中你的后脑勺。因为月球的引力小，然而这个子弹下落的速度更慢，但是向前的初速度是一致的，又没有损耗，没有空气。所以，这个枪会绕月球一圈，你打完了赶紧跑，否则的话，后脑勺中枪，这很有意思。
所以，牛顿用这样的思想实验去建立了第一宇宙速度的概念，这就是思想实验，他没法真的做这样的实验。
（备注：第一宇宙速度：7.9千米/秒，指物体在环绕地球做匀速圆周运动所需要达到的速度。）
第四个思想实验，是跟达尔文相对应的，叫作荒野之时。什么叫荒野之时？有一些人坚定地认为，这个地球是造物主造出来的。为什么呢？他说，如果你走在一个荒野当中，确信这个地方没有住过人，是一个荒野，然后在这个荒野当中捡到了一块手表，这个手表的设计极其精妙。
这时候，请问：你会认为这个手表是哪儿来的？
难道你会认为这个精密的手表是从地里边长出来的吗？不可能，这个精密的手表，一定是有一个人认真地设计做出来的，放在这儿。所以，他说，你看一下，我们人类的眼球设计得多么精妙，那个光学，然后你能够看到缤纷色彩的这个世界等等。这些东西，如果不是有一个造物主认真设计，怎么可能有？你再去想想我们的大脑，我们的大脑能够处理那么多的信号，比那个手表要精妙得多。我们的皮肤、我们的器官，这么精妙的一个东西，如果没有一个认真的、全知全能的神去设计，宇宙中不可能出现这样的手表。你看，这叫荒野之时。这个说法说服了特别多的人，
所以，在当年大量的人反对达尔文说，不可能，你的手表——荒野之时你怎么解决？但是达尔文通过他的研究，告诉我们，我们的大脑压根就是一个拙劣的设计，千万不要以为我们的大脑是完美的设计。我们的大脑是一个拙劣的设计，只是适应了现在的环境而已。我们的大脑有特别多的问题：特别容易短路、特别容易忘东西、特别容易冲动、特别容易被骗、特别容易相信别人的东西，我们是完全感性，而不是理性的动物。它并不是一个精妙的仪器，只是它在慢慢地进化过程当中，凑合能够适应我们现在的环境而已。而地球一步一步地发展到今天，不是有一个造物主在刻意地关照地球，而是因为我们地球在发展的过程当中，实现了“金凤花环境”。
什么叫“金凤花环境”呢？就是一个故事里边说，有个姑娘叫金凤花姑娘。金凤花姑娘要求做什么事都要恰到好处。喝水要不冷不热，坐椅子要不软不硬，睡在床上要舒服等等。她什么东西都要求恰到好处。而地球在发展的过程当中，必须满足“金凤花条件”你才能够发展。所以，达尔文说，我们进化出这样的眼球，进化出这样的大脑，根本不是什么荒野之时，有一个人在做这样的设计。而是我们足够幸运，而是这个自然界就在不断地筛选，所有那些不符合的没有啦。
你们知道人类未来发展的趋势是什么呢？就是人类的胳膊会变得越来越长，脑袋会变得越来越大，然后腿会变得越来越短，肚子会变得越来越胖。原因就是人类不需要那些部分。当然这是一种假说了，不一定。
接下来，第五个，我们说爱因斯坦的思想实验。爱因斯坦曾经在16岁的时候，完成过一个了不起的思想实验，叫作假如我追逐一束光。
各位，你们有没有想过这个问题：假如你追逐一束光会怎样？爱因斯坦16岁的时候，他就说，如果我以速度C——速度C就是30万公里每秒，也就是真空中光的速度去追赶一束光，我会看到什么？他说：“我应该会观测到，这样一束光……将保持静止……看上去似乎不存在这样的事情，但是，这种判断既非基于经验，也不是按照麦克斯韦方程组。从一开始，它就直观且清晰地向我呈现：从观察者的角度判断，每件事都会遵从相同的物理定律，即一位与地球保持相对静止的观察者所观察到的。那么，对于首位观察者来说，他是如何知晓，自己正处于一个速度极大的匀速运动状态之中呢？当时就有人意识到，狭义相对论早已在此悖论中萌芽。”
爱因斯坦的狭义相对论，就是建立在相对运动和光速不变这两个前提假设之上的。他研究出来时间会停滞、时间会膨胀、速度的变化会带来时间的变化，这就是爱因斯坦通过思想来解决的问题。
爱因斯坦的妻子，在一次参观哈勃望远镜的时候，哈勃望远镜向她展示：你看我们的望远镜多大，多精密，我们能看到宇宙深处多远的地方，了解宇宙的奥秘。然后爱因斯坦的夫人，就说了一句话，说据我所知，我的丈夫了解这个宇宙只花了半个信封的背面。就是没有做实验，也没有用望远镜，而是在一个信封的背面做了些演算，通过思想实验来了解了整个宇宙。好酷。
那么，接下来，第六个思想实验。有一个“祖父悖论”。“祖父悖论”是说，玛丽的外祖父是一个很坏的人，导致了玛丽这一生都不幸。所以，玛丽长大了以后决定杀死她的外祖父，于是，她时空穿梭回到了在外祖父生她妈妈之前，拿枪，砰，打死了自己的外祖父。
结果怎样呢？结果就是形成了一个悖论。因为假如她真的在那个时候，打死了她的外祖父的话，她的外祖父不会有她的妈妈，她的妈妈不会生下她，就不会有人回去打死她的外祖父。所以，这是用“祖父悖论”来证明时空穿梭是很难实现的。
后来有人说，不对，我们可以搞一个“叔祖父悖论”。什么叫“叔祖父悖论”呢？就是玛丽的叔祖父，叫作阿道夫·希特勒。玛丽觉得阿道夫·希特勒给这个世界造成了很大的伤害，所以，她决定穿越时空回去杀死阿道夫·希特勒。她在他脑后边开了一枪，砰，把她的叔祖父打死了。这样并不影响玛丽的出生。但又产生了一个悖论是什么呢？就是阿道夫·希特勒到今天为止，你发现他在历史上并没有被人枪杀。他并没有被人枪杀，说明玛丽根本没有穿梭回去杀死了他。如果玛丽可以穿梭回去杀死他的话，那么他就不会出现在这个历史上。所以“叔祖父悖论”依然不能够证明时空穿梭的可能性。
后来，有一个人想终结这个话题，这个人叫史蒂芬·霍金。霍金做了一个思想实验。他干吗呢？霍金做了一个派对，在这个派对上扎了很多的气球，准备了很多吃的全部放在那儿。然后，唯一的特点是在派对结束之后，霍金才发出邀请函。就是霍金在这个派对的时间结束以后，向全世界发出邀请说，谁能够回来参加我昨天的那个派对，就可以到我家来吃饭。按照霍金的影响力和他的声望，我相信只要他发出这个邀请函，有能力去的人就一定会去，但是霍金说，昨天我摆这个宴席的时候，没有一个人来吃饭，证明没有时空穿梭者。所以，“祖父悖论”这些东西是为了向我们表明，时空穿梭的难度的。但其实，时空穿梭是有着一个理论上的可能性的。
我这儿给大家念一下，怎么实现时空的穿梭。如果你乘坐一艘令人舒服的、加速度为1g(9.8米/二次方秒)的火箭旅行。加速度1g你们知道什么概念吗？就是从楼上往下跳，这加速度就是1g，假如你用这个速度飞行一年时间，注意，一年的时间里边的加速度都是1g，就是一直在加速，就可以想象从楼上往下跳，这个楼深不见底，永远都到不了地面，掉了一年以后，你的速度差不多就接近光速，到了C的那个速度了。假如你能够用这个速度持续旅行40年——这个40年，我们是指飞船内的时间，就你在飞船内感觉自己旅行了40年的这个时间，你将能够在此地和银河系当中走个来回。也就是你这40年的飞船时间，能够让你从这儿到银河系的中间，再回来，走一个来回。这个旅程大概是光年，就是从我们地球上看这个距离是光年。
那为什么是40年呢？40年是那个飞船里的时间，这个时候，你回到了原地，你的年龄增长了多少岁呢？40岁，因为你在飞船里边只过了40年，接近光速的速度在旅行，只过了40年。但是，地球上已经过了年。所以，如果你希望能够知道地球上年以后的场景，那么，你就一直把自己加速到光速，然后飞出去40年，再回来，你就能够知道年以后地球上的样子。它很有意思。
接下来，我们说第七个思想实验。在自然界当中，“薛定谔的猫”到底是怎么回事？我以前一直没有把“薛定谔的猫”讲明白的原因，是因为我没有搞清楚“薛定谔的猫”的前提，是为了反对玻尔所说的哥本哈根解释。所以，要想了解清楚“薛定谔的猫”，我们首先得搞明白什么叫哥本哈根解释。“尼尔斯·玻尔将‘测不准原理’，融合到了一种更为宽泛的认识论中，这就是后来在量子力学领域中，人所共知的哥本哈根解释。”“物质是由粒子和波组成的，其中一种性质表现得越明显，另一种性质就越模糊。”
你看这个杯子，粒子吧。它粒子的性质表现得越明显，它波的性质就表现得越不清晰。这个水是既有波又有粒子，所以它粒子的形象表现得不明显的时候，波的形象表现得就更容易。
“那么，当我们描述一个以波状运动的粒子时，就会引发悖论，因为其能够同时以波和粒子两种形式存在，所以被视为一种叠加，有些像通体遍布水纹的波浪。”波浪上的叠加，那么这里边“描述粒子的这件事是反直觉的。比如说，当我们讨论某个粒子的放射性衰变的时候，那它要么衰变，要么不衰变——通常我们认为，它必然是非此即彼的。”按照咱们从牛顿力学训练出来的概念，衰变或者不衰变，生存还是毁灭，你必须选一个，这事你必须选一个。
“然而，对这一放射性衰变过程进行数学描述的时候”，也就是当我们用波函数来描述这个东西的时候，“却包含了两种结果的叠加，所以我们能够确定的只是二者出现的概率各有多高。根据哥本哈根描述，想要确定其结果，唯一的方式就是观察——这一行为本身将使波函数坍缩，给出关于其本质的确定答案。这意味着，像‘客观现实’这样的概念根本不存在——只有被观察到的时候，现实才是确定的。”
那这个不是“薛定谔的猫”，这个是“薛定谔的猫”之前，玻尔所提出来的哥本哈根解释，认为如果你不去观测这个波函数所描述的粒子形态的话，你没法确定这个粒子有没有衰变，是衰变了还是没衰变。观察在这其中起到了很大的作用。
那当这个哥本哈根解释在学术界引发了大量争论以后，爱因斯坦在天天跟玻尔辩论。他们俩有一段时间，你说一个，我说一个，就像欧阳锋和洪七公过招一样，打不动了。但是你说一招，我想一天，我明天再跟你辩论，就这样在争论这件事。这个时候薛定谔提出了一个“邪恶的装置”，就是这个“薛定谔的猫”的思想实验。
他说，我们把一只猫关在一个封闭的铁屋当中，并且在屋里边加入一个装置。这个装置猫没法碰到，在一个计数器中，存有少量的放射性物质，在一个小时之内其中的某个原子就可能会产生衰变，也可能不衰变，概率相等。只要衰变就把猫杀了，只要不衰变，这个猫就活着。“但是如果让实验中的系统运行一个小时后，猫并未死亡，那么我们是否可以认为没有原子发生衰变？”
你想，如果按照我们确定性的思想，我们就会认为，你打开这个盖子以后，猫要么死了，要么活了，要么衰变，要么不衰变。衰变了就死，不衰变就活，这就很好解释。但是，如果根据哥本哈根解释的话，答案是什么呢？就是“根据量子不确定性，在一个小时之内，放射性原子衰变的概率是50%，一旦衰变发生，就意味着‘猫死了’——首次原子衰变就将毒死它。薛定谔已将‘原本局限于原子域的不确定性’和‘可以通过“直接观察”进行分析的宏观不确定性’联系起来。在理解量子不确定性之前，人们可能认为，猫是活着还是死了这件事是明确的，只不过亲眼看到前，我们并不知道是哪一种。但是根据哥本哈根解释，猫实际上是‘既活着又死了’，‘波函数描述了猫的“系统”，’薛定谔写道，‘它将通过铁屋里那只“既活着又死了”或“处于任一状态”的猫来诠释这一系统。’总之，直到我们打开盒子朝里看的时候，该函数才会像某种状态‘坍缩’。”
所以，“薛定谔的猫”得到了来自爱因斯坦大力的称赞。爱因斯坦一听到这个说，这也太妙了，说你看，你们说那些东西奇怪不奇怪，你们讲的那个东西没法接受。所以，薛定谔所做的最聪明的贡献是什么呢？就是把量子领域里边那些大家没法琢磨的，所谓的波函数、坍缩、不确定性这些东西，用一个思想中的设备和一个确定性的猫联系在了一起。所以，按照爱因斯坦们——爱因斯坦代表我们，按照爱因斯坦们的这种想法是说，无论我打不打开这个铁皮屋，那个猫要么死了，要么活的是一定的。只不过是50%的概率，没什么好说的。
但是，按照玻尔们的解释是说，你打开那个柜子之前，那个猫是死是活，没法确定。它不是一个要么死，要么活的状态，而是“既死了又活了”的状态。它不稳定。然后在你打开了以后，去观察的那一刻，那个波函数会“坍缩”，才会有50%的概率，从而导致衰变还是不衰变。接着，这个猫才会决定是死还是活。
所以，爱因斯坦说多荒谬，你看看你们那个量子的不确定性的解释多么荒谬。他是为了推翻这个哥本哈根解释。但事实上，“薛定谔的猫”这件事，并没有使得量子力学停止发展，反而引起了人们对于量子力学更多的
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