Τα πιο διάσημα πειράματα σκέψης

Οι μπάλες του Γαλιλαίου
Σε αντίθεση με τα όσα έχουμε διδαχτεί στο σχολείο, το πιθανότερο είναι ότι ο Γαλιλαίος δεν πετούσε μπάλες από τον πύργο της Πίζας. Εφάρμοσε το πείραμα της βαρύτητας στο εργαστήριο του νου του. Οι σύγχρονοί του στον 16ο αιώνα πίστευαν ότι τα πιο βαριά αντικείμενα πέφτουν γρηγορότερα απ' ότι τα πιο ελαφριά. Έτσι ο Γαλιλαίος φαντάστηκε μία βαριά μπάλα που ήταν δεμένη μέσω ενός σκοινιού με μία ελαφριά μπάλα. Θα μπορούσε η ελαφριά μπάλα να δημιουργήσει μία έλξη στη βαριά και να καθυστερήσει την πτώση της; Όχι, συμπέρανε. Θα χτυπούσαν το έδαφος ταυτόχρονα.

Η γάτα του Schrοedinger
Μία γάτα είναι κλεισμένη σε ένα καλά σφραγισμένο και μονωμένο κουτί που περιέχει ραδιενεργό υλικό, έναν μετρητή Geiger και έναν μηχανισμό που είναι ρυθμισμένος να απελευθερώνει δηλητήριο εάν χτυπήσει ένα φωτόνιο στο σύστημα. Σύμφωνα με τον Schrφdinger, η γάτα μέσα στο κουτί δεν είναι ούτε ζωντανή αλλά ούτε και νεκρή, αλλά υπάρχει συγχρόνως και στις δύο αυτές πιθανές καταστάσεις. Οι δύο αυτές πιθανές καταστάσεις καταρρέουν σε μία (η γάτα είναι είτε νεκρή είτε ζωντανή) μόλις παρατηρηθεί το φαινόμενο από κάποιον παρατηρητή. Μέχρι να γίνει όμως αυτό, η κατάσταση του συστήματος εμπεριέχει συγχρόνως και τις δύο πιθανότητες. Το νοητικό αυτό πείραμα προτάθηκε το 1935 από τον Erwin Schrφdinger με στόχο να εξετάσει την κβαντική απροσδιοριστία σε ένα μακροσκοπικό φαινόμενο.

Το κινέζικο δωμάτιο του Searle
Ένας άνθρωπος βρίσκεται μόνος του μέσα σε ένα δωμάτιο. Κάποιος που βρίσκεται έξω από το δωμάτιο, του σπρώχνει κάτω από την πόρτα χαρτιά στα οποία είναι γραμμένο κείμενο στα κινέζικα. Ο άνθρωπος του δωματίου δε γνωρίζει κινέζικα, αλλά έχει ένα βιβλίο το οποίο αντιστοιχίζει τις κατάλληλες αποκρίσεις στα κινέζικα, που ταιριάζουν με τα κείμενα που εισέρχονται στο δωμάτιο. Έτσι, για κάθε κείμενο που λαμβάνει στέλνει έξω την κατάλληλη απάντηση. Για έναν εξωτερικό παρατηρητή, φαίνεται ότι ο άνθρωπος του πειράματος γνωρίζει κινέζικα. Το νοητικό αυτό πείραμα προτάθηκε το 1980 από τον φιλόσοφο John Searle, με σκοπό να καταρρίψει τις θεωρίες που υποστήριζαν την τεχνητή νοημοσύνη. Ο επεξεργαστής ενός υπολογιστή όπως και ο άνθρωπος του πειράματος στερείται κατανόησης του τι κάνει και γι' αυτόν το λόγο δεν έχει πραγματική νοημοσύνη.

Οι χελώνες του Hawking
Το διάσημο βιβλίο του Stephen Hawking 'Το χρονικό του Χρόνου' ξεκινάει με την ιστορία ενός επιστήμονα που δίνει μια διάλεξη για την αστρονομία. Τελειώνοντας την ομιλία του, μία ηλικιωμένη γυναίκα σηκώνεται και επιμένει ότι η θεωρία που πρότεινε ο επιστήμονας είναι λανθασμένη: η γη δεν είναι στρογγυλή και ούτε γυρίζει γύρω από τον ήλιο. Αντίθετα, είναι μία επίπεδη επιφάνεια που στηρίζεται στην πλάτη μιας γιγάντιας χελώνας. Ο επιστήμονας τη ρώτησε, που στηρίζεται η χελώνα αυτή και η γυναίκα δήλωσε ότι στηρίζεται σε μία άλλη χελώνα κι εκείνη σε μία ακόμα και ούτω καθ' εξής. Ο Stephen Hawking χρησιμοποίησε την ιστορία αυτή για να συστήσει στους κοσμολόγους να προσέχουν, ώστε να μην χρησιμοποιούν ατεκμηρίωτες θεωρίες ως αποδείξεις για άλλες θεωρίες που δε μπορούν να αποδειχθούν.

Ο Einstein και η ακτίνα του φωτός
Όταν ο Einstein ήταν 16 χρονών, φανταζόταν ότι κυνηγάει μία ακτίνα φωτός μέχρι να την πιάσει. Μόλις θα γινόταν αυτό, το κύμα του φωτός θα 'πάγωνε'. Αυτό όμως ήταν απίθανο σύμφωνα με τη φυσική της εποχής του. Η επιμονή του αυτή να λύσει το συγκεκριμένο πρόβλημα με το κυνήγι της ακτίνας του φωτός, ήταν η αιτία που τον οδήγησε στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Ίσως αυτή η ιστορία να φαίνεται αρκετά περίεργη, για να μπορεί να δικαιολογήσει πως έγινε η σύλληψη της Θεωρίας από αυτό το νοητικό πείραμα. Οι φυσικοί εξακολουθούν να διαφωνούν σχετικά με αυτό το ζήτημα.

Οι μαϊμούδες του Borel
Παραλλαγές του νοητικού αυτού πειράματος είναι πολύ παλιές, φτάνοντας μέχρι την αρχαία Ελλάδα. Η σύγχρονη εκδοχή του θεωρήματος που αφορά το άπειρο προτάθηκε το 1913 από τον γάλλο μαθηματικό Emile Borel. Η υπόθεση έχει ως εξής: ένας άπειρος αριθμός από μαϊμούδες που θα χτυπούν συνεχώς τα δάχτυλά τους σε γραφομηχανές για άπειρο χρόνο, είναι σχεδόν σίγουρο ότι κάποτε θα καταφέρουν να γράψουν όλα τα έργα του Shakespeare. Φαίνεται απίθανο, γιατί ο νους μας πολύ δύσκολα μπορεί να συλλάβει την έννοια του απείρου. Αλλά από μαθηματικής απόψεως ισχύει.

Ο δαίμων του Maxwell
Το 1867 ο James Clerk Maxwell φαντάστηκε δύο θαλάμους, τον Α και τον Β, κάθε ένας από τους οποίους θα ήταν γεμάτος με αέριο στην ίδια θερμοκρασία και μεταξύ τους θα υπήρχε μία πόρτα. Ως θυρωρό στην πόρτα αυτή φαντάστηκε ένα δαίμονα, που χωρίς να παράγει ούτε καν το απειροελάχιστο έργο, θα επέτρεπε στα γρηγορότερα κινούμενα σωματίδια να περάσουν από τον Α στον Β θάλαμο και στα πιο αργά να περάσουν από τον Β στον Α. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, η ταχύτητα των σωματιδίων (και επομένως η θερμοκρασία) θα έχει αυξηθεί στο θάλαμο Β. Το απίθανο αυτό πείραμα σκέψης χρησιμοποιήθηκε για να στηρίξει τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο.