思想實驗

夠燒腦

今天，小天說她昨晚失眠了，原因竟然是這9個思想實驗！

超模君看了看，確實夠燒腦，不信你們來瞧瞧！

空地上的奶牛

一個農夫正在擔心自己的奶牛是不是走丟了，這時，一名擠奶工來到了農場，告訴農夫，說他看到那頭奶牛在不遠處的一塊空地上。

於是，農夫就跑去擠奶工所說的空地上看了看，當他看到了熟悉的黑白相間的形狀時，就安心地回去了。

過了一會兒，擠奶工再經過那片空地的時候。看到那頭奶牛確實是在這片空地，但它是躲在樹林裡，而且空地上還有一大張黑白相間的紙纏在樹上，很明顯，農夫把這張紙錯當成自己的奶牛了。

問題出現了：雖然奶牛一直都在空地上，但農夫說自己知道奶牛在空地上是否正確？

農夫看沒看到黑白花紋，奶牛在不在空地，這是很簡單的是否判斷。而實際中的問題比這要複雜太多，所以我們經常不能斷定依據是否正確，而根據所謂依據得出的結論是否正確，只是在當前的依據下得出當前的結論，但是不保證什麼時候依據就會被推翻，到時又會有新的結論產生。。。

實際上，我們所看到的世界也可以說是「空地上的奶牛」，我們得知世界存在的依據卻只是神經傳輸給大腦的電信號，我們說世界是存在的是否正確呢？也許世界真的存在，但我們卻必須藉助視覺、聽覺、觸覺等才能感知到世界，我們能說世界存在嗎？我們感知到的就是真的世界嗎？

其實，我們對外界的感知是有所延遲的，儘管延遲很小很小，但依然有延遲。這樣，我們看到的事物、感受到的事物事實上都是已經過去的事物。

因此，可以說，我們所看到的世界其實就「黑白相間的形狀」（電信號）的物體，而不是真正的「奶牛」（世界），但我們總會說我們看到了「奶牛」（世界）。。。

薛丁格之貓

貓既是死的又是活的：

在一個不透明的盒子裡，有一隻貓，現在將這個盒子連接到一個包含一個放射性原子核和一個裝有有毒氣體的容器的實驗裝置。在一個小時內，這個放射性原子核有50%的機率發生衰變。如果發生衰變，它將會發射出一個粒子，而發射出的這個粒子將會觸發這個實驗裝置，打開裝有毒氣的容器，從而殺死這隻貓。

這個實驗來自於薛丁格在1935年發表的《量子力學的現狀》論文中的第5節，薛丁格認為：在盒子被打開前，盒子中的貓是既死又活的疊加態。

這個實驗很巧妙的一點是，通過"檢測器 - 原子 - 毒藥瓶"這條因果鏈，將原子的"衰變 - 未衰變疊加態"與貓的"死 - 活疊加態"聯繫在一起，這就將量子力學的微觀不確定性轉換成為宏觀不確定性；微觀的混沌變成了宏觀的荒謬——貓要麼死了，要麼活著，兩者必居其一，不可能同時既死又活！

難怪霍金聽到薛丁格的貓這個實驗時說：「我去拿槍來把貓打死！」

愛因斯坦的光線

愛因斯坦的夢想：

愛因斯坦16歲時，就曾幻想：如果我能夠以光速在宇宙中追尋一道光線，那麼，我應該能夠看到這道光線成為「在空間上不斷振蕩但停滯不前的電磁場」。

愛因斯坦的狹義相對論就是啟發於這裡。

其實，關於這個思想實驗還有兩個比較簡單的說法，就是：「假如愛因斯坦以光速飛行，他還能從鏡子中看到自己的臉嗎？」

或者"假如愛因斯坦坐在以光速飛行的宇宙飛船中，那在飛船內從尾端發出的光線能否到達飛船頭部"。

這兩種說法可以從愛因斯坦在十年後的結論中得到答案。

對於簡化後的第一種說法，根據相對論，即使以光速飛行，一個人也能夠從鏡子中看到自己的臉。不過，我們是不可能達到光速的。因此，可以改成這樣：無論怎樣以接近光速的速度運動，也可以從鏡子中看到自己的臉。第二種說法的話，假設光是與其它東西不同的，「如果光速關於運動系統(光源)獨立，則儘管在以光速運動的系統中，光會充滿整個房間……光不管光源速度如何都以光速運動。這個矛盾被解決了。"

特修斯之船

對於一艘在海上航行的船，每次一塊木板或者其他零件壞掉，都要換上新的木板以及零件，這樣的話，經過很長一段時間，這艘船所有的部件就都不是最開始的那些了。

問題來了：最終產生的這艘船是否還是原來的那艘船，或者是一艘完全不同的船？如果不是原來的船，那麼在什麼時候它不再是原來的船了呢？

後來，哲學家托馬斯·霍布斯（Thomas Hobbes）對此還做了一個延伸：如果用特修斯之船上取下來的老部件來重新建造一艘新的船，那麼兩艘船中哪艘才是真正的特修斯之船？

亞里士多德認為可以用描述物體的四因論解決這個問題。構成材料是質料因，物質的設計和形式是形式因，形式因決定了物體是什麼。基於形式因，忒修斯之船還是原來的船，因為雖然材料變了，但船的形式因沒有變。

如果我們用集合論來解釋的話，特修斯之船就是一個集合，船上的部件就是它的元素。當更換部件時，集合中的元素髮生了變化。

例如原來船上的木板有A、B、C......，它們都是"特修斯之船"這個集合的元素；假如把木板A換成木板Z，那麼"特修斯之船"這個集合的元素就變為木板Z、B、C.....。

也就是說，當我們更換部件時，"特修斯之船"的定義改變了。

人體細胞每七年更新一次，那麼，七年後，你還是你？

缸中之腦

1981年，希拉蕊·普特南(Hilary Putnam)在他的《理性，真理與歷史》一書中，提出了這個遐想：

一名邪惡的科學家切下你的大腦，放進一個盛有維持腦存活營養液的缸中。腦的神經末梢連接在計算機上，這台計算機按照程序向腦傳送信息，以保證你維持一切完全正常的幻覺。這台計算機可以模擬你日常的一切體驗，包括自身的運動、身體感覺、記憶都可以輸入。甚至可以輸入代碼，讓你感覺自己正在這裡閱讀一段有趣而荒唐的文字。

如果這確實可能的話，你要如何來證明你周圍的世界是真實的，而不是由一台電腦產生的某種模擬環境？

很多科幻電影，如《黑客帝國》，就是在這個思想實驗的影響下創作出來的。

事實上，在很久很久以前，笛卡爾在他的《第一哲學沉思錄》中，提出過類似的擔憂：一個人所有的經歷是否有可能都只是一個「惡毒的魔鬼」所造成的結果。

對於這個問題，笛卡爾認為，所有的思考都是以一個思考者為前提的：即使在懷疑的過程中，你意識到至少需要一個正在懷疑的自我的存在。

電車難題

「電車難題」有很多個版本，其中一個版本就是：一個瘋子把五個無辜的人綁在了電車軌道上。一輛失控的電車朝他們駛來，並且片刻後就要碾壓到他們。現在，你是那個控制電車拉杆的人，只要拉一下杆，電車就可以開到另一條軌道上。然而，現在另一條軌道上也綁了一個人，如果你什麼都不做，電車撞死5個人，但如果你選擇變道，就會撞死一個人。

那麼，你是選擇拉杆還是不拉杆呢？

功利主義認為，為追求對最大多數人來說的最大效益，應該犧牲少數人來拯救多數人。因此，很明顯是選擇拉杆，拯救五個人而只殺死一個人。

然而，康德主義認為，道德應該建立在必要的義務責任上。如果不可以殺人是一種道德義務，那你就不應該拉杆，讓那個人被撞死，即使這個行為的後果是撞死另外五個人。而你一旦拉了拉杆，你就成為一個不道德行為的同謀——你應該為另一條軌道上的那個人的死負部分責任。

還有，在你身處的這種狀況下，你必須有所作為，倘若你什麼都不做，就是眼睜睜的看著電車撞死5個人，這也會是同等的不道德。。。

這個思想實驗想要表達的重點就是：不存在完全的道德行為。

不過，如果另一條軌道上的那個人是你的親人的話，你肯定選擇不拉杆。

囚徒之境

兩個嫌疑犯作案後被警察抓住，分別關在不同的屋子裡接受審訊。警察知道兩人有罪，但缺乏足夠的證據。

警察告訴每個人：

如果兩人都抵賴，各判刑一年；如果兩人都坦白，各判八年；如果兩人中一個坦白而另一個抵賴，坦白的放出去，抵賴的判十年。

這樣，每個囚徒都面臨兩種選擇：坦白或抵賴。

然而，不管同夥選擇什麼，每個囚徒的最優選擇是坦白：

如果同夥抵賴、自己坦白的話放出去，抵賴的話判十年，坦白比不坦白好；如果同夥坦白、自己坦白的話判八年，比起抵賴的判十年，坦白還是比抵賴的好。

結果，兩個嫌疑犯都選擇坦白，各判刑八年。

這個思想實驗告訴我們：在沒有得到充分信息，和面對自身利益驅使的情況下，我們很難做出有利於所有人的正確選擇。

這種困境在於，對於所有的囚徒自己來說，坦白比抵賴有利——但事實上最優的選擇是全都抵賴。如果兩人都抵賴，就是各判一年。

囚徒困境所反映出的深刻問題是：人類的個人理性有時能導致集體的非理性——聰明的人類會因自己的聰明而作繭自縛。

無限猴子定理

如果無限多的猴子在無限多的打字機上隨機打字，並持續無限久的時間，那麼在某個時候，它們必然會打出莎士比亞的全部著作。

其實，不必要出現了兩件無限的事物，一隻猴子打字無限次已經足夠打出任何文章，而無限只猴子則能即時產生所有可能的文章。

也許，你會覺得很不可思議，但實際上在數學上是可以證明的。

不過在現實中，這個定理是不可能實現的，但這並沒有阻止人們的嘗試：

2003年，一家英國動物園的科學家們「試驗」了無限猴子定理，他們把一台電腦和一個鍵盤放進靈長類園區。可惜的是，猴子們並沒有打出什麼十四行詩，它們只打出了5頁幾乎完全是字母"S"的紙。。。。

中文房間

一位只會說英語的人在一個房間之中，這間房間除了門上有一個小窗口以外，全部都是封閉的。他隨身帶著一本寫有中文翻譯程序的書。房間裡還有足夠的稿紙、鉛筆和櫥櫃。

寫著中文的紙片通過小窗口被送入房間中，房間中的人可以使用他的書來翻譯這些文字並用中文回復。

這樣，房間裡的人可以讓任何房間外的人以為他會說流利的中文。。。

所以說，就算計算機技術無比先進，看上去已經能用語言自然與人交流，但是它們仍然無法真正懂得語言本身。從本質上說，計算機永遠只是被限定在操作字符上。

這個實驗徹底否定了「圖靈論證」的可靠性，並且還說明了人工智慧所能達到的極限，包括機器學習和潛在的人工智慧的可能性，AI 最多也只是能做到不懂裝懂。