ניסוי מחשבתי

ניסוי מחשבתי (מגרמנית: Gedankenexperiment) הוא ניסוי בכוח המחשבה, שאי אפשר או אין צורך לערוך בפועל. ניסוי כזה יכול להיעשות כדי להסיק מסקנות ממידע קיים, כדי לחפש השערות או כדי להוכיח שההשערות המקובלות סותרות זו את זו או שאינן מובנות כהלכה. ניסויים מחשבתיים משמשים בפיזיקה, בפיזיולוגיה, בענפי מדע נוספים, בפילוסופיה של המחשבה (mind) ובאתיקה.

ניסוי מחשבתי שימש להצגת שאלות בפילוסופיה כבר ביוון העתיקה. דוגמה מפורסמת לכך היא משל המערה של אפלטון, אך יש ניסויים מחשבתיים עוד מהתקופה שקדמה לסוקרטס. במה שמכונה כיום "פיזיקה" נוצרו ניסויים מחשבתיים רבים במאה ה-19 ובפרט במאה ה-20, אך דוגמאות ניתן למצוא כבר בזמנו של גלילאו.

במקרים רבים מציג הניסוי המחשבתי פרדוקס שמכריח אותנו לחדד את הבנתנו בתחום שבו עוסק הניסוי. יש שתוצאה של ניסויים מחשבתי סותרת את האינטואיציה שלנו או נתפסת כבלתי אפשרית. במקרה כזה הניסוי המחשבתי מנסה לרוב לערער תאוריה מסוימת שבה אנחנו מאמינים. יש שתוצאת ניסוי מחשבתי מובילה למצב שמתיישב עם האינטואיציה שלנו, ובכך הניסוי מנסה לחזק את האמונה שלנו בתאוריה מסוימת.

בפיזיקה, ב"ניסוי התאורטי" מציג הפיזיקאי מערכת ניסיונית שבאה לבדוק עקרונות מסוימים בתאוריה כלשהי. הוא מנתח כיצד תתנהג המערכת הניסיונית בהתאם לעקרונות התאוריה ומסיק מכך על משמעות התוצאות. חלק מניסויי המחשבה מטרתם ליצור פרדוקס וכך להאיר סתירות או אבסורדים בתאוריה.

כדוגמה פשוטה לשימוש בניסוי מחשבתי כדי לבנות פרדוקס, נניח שהמהירות שבה גוף נופל תלויה במסתו (או במשקל שלו), ונשתמש בניסוי מחשבתי כדי לסתור את ההנחה הזו. בניסוי, נפיל בו זמנית אדם וחתול מראש מגדל גבוה. על פי ההנחה, האדם יחבט בקרקע עוד קודם שהחתול יחבט בה. כעת, נחזור על הניסוי, אך נאפשר לחתול להאחז בשערות ראשו של הנופל. מצד אחד, האדם יחבט בקרקע מהר יותר, מהניסוי הראשון, שכן המסה שלו בצירוף המסה של החתול גדולה יותר. מצד שני, החתול שנופל לאט יותר, יאט את האדם. שתי המסקנות הסותרות נובעות מההנחה, ועל כן, ההנחה שגויה.

הפיזיקאי אלברט איינשטיין היה ידוע כאמן ניסויי המחשבה.

דוגמה לניסוי מחשבתי: הסקת החוק הראשון של ניוטון

אייזק ניוטון שם לב שאם דוחפים קובייה על שולחן עץ היא תיעצר מיד. שופכים על השולחן מים והיא תיעצר כעבור זמן מסוים. דוחפים קובייה על קרח וייקח לה זמן רב להיעצר. ניוטון, שידע על תכונות החיכוך ומקדמי החיכוך של עצמים, הבין שככל שיש פחות חיכוך, כך תנועתו של הגוף נוטה להימשך יותר זמן. ניוטון לקח במחשבתו את הגבול של סדרת ניסויים בהם בכל פעם הוקטן מקדם החיכוך של המשטח, והסיק שכאשר אין חיכוך ולא פועל שום כוח (מפריע) על הגוף – הוא ימשיך לנוע ללא גבול. זה חוק ההתמדה של ניוטון – גוף שלא פועל עליו שום כוח יתמיד בתנועה בקו ישר במהירות קבועה.

ניסויים מחשבתיים נודעים

• פיזיקה
  • הספינה של גלילאו (1632)
  • הסקת החוק הראשון של ניוטון (מכניקה קלאסית)
  • טיעון הדלי - על האפשרות לזהות תנועות מוחלטות של גופים (מכניקה קלאסית, תורת היחסות הכללית)
  • השד של מקסוול (תרמודינמיקה) (1871)
  • פרדוקס התאומים (תורת היחסות הפרטית)
  • החתול של שרדינגר (מכניקת הקוונטים)
  • הפרדוקס של איינשטיין-פודולסקי-רוזן (מכניקת הקוונטים) – זהו ניסוי מחשבתי שזכה גם לגרסאות ממשיות.
• פילוסופיה
  • הפרדוקסים של זנון
  • החדר הסיני (בינה מלאכותית)
  • הפרדוקס של ניוקום
  • החדר של מרי
  • בעיית הקרונית
  • הבסיליסק של רוקו

ראו גם

• ניסוי

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא ניסוי מחשבתי בוויקישיתוף

• ניסוי מחשבתי, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)