10 самых знаменитых мысленных экспериментов

Понятие мысленного эксперимента ввёл в начале ХХ века австрийский физик Эрнст Мах. Он имел в виду прежде всего предварительное проигрывание в воображении реального эксперимента. Мах считал, что с помощью фантазии можно вводить любые условия опыта, вплоть до совершенно абсурдных, и это даёт возможность рассмотреть все варианты результата.

Мир ФантастикиHi-Tech

«Представьте, что…»

10 самых знаменитых мысленных экспериментов

Понятие мысленного эксперимента ввёл в начале ХХ века австрийский физик Эрнст Мах. Он имел в виду прежде всего предварительное проигрывание в воображении реального эксперимента. Мах считал, что с помощью фантазии можно вводить любые условия опыта, вплоть до совершенно абсурдных, и это даёт возможность рассмотреть все варианты результата.

В истории науки хватает экзотических мысленных экспериментов, которые не только изменили общепринятые взгляды на мир, но и породили дискуссии, продолжавшиеся десятилетиями. Мы расскажем о десяти самых известных. Будьте осторожны — некоторые из них способны свести с ума!

Текст: Антон Первушин

Современные учёные не требуют чудес: они требуют экспериментов.

Лев Карсавин

Для того, чтобы добиться идеальной чистоты эксперимента, его лучше проводить чисто теоретически.

Юрий Татаркин

Ахиллес и черепаха

Античные философы любили придумывать парадоксальные суждения, но мало кто мог в этом сравниться с греком Зеноном Элейским, жившим в V веке до н. э. Его апории (то есть «трудности») не сохранились в оригинальном виде и известны в пересказах Платона и Аристотеля. Зенон сформулировал как минимум сорок апорий, а до толкователей дошли только девять.

Памятник быстроногому Ахиллесу на Корфу

Самая известная апория Зенона — парадокс Ахиллеса и черепахи. Своим происхождением она обязана басне древнегреческого поэта Эзопа. Там рассказывается, как черепаха поспорила с зайцем, что сумеет обогнать его в честных бегах, и смогла это сделать. Она воспользовалась безалаберностью соперника, который решил передохнуть, уверенный, что успеет прибежать первым. Зенон заменил зайца на быстроногого героя Ахиллеса, воспетого в «Илиаде».

Представьте, что черепаха и Ахиллес решили соревноваться в беге. Ахиллес в десять раз быстрее, чем черепаха, и даёт ей фору в тысячу шагов. За то время, за которое Ахиллес пробежит это расстояние, черепаха проползёт сто шагов в ту же сторону. Когда Ахиллес пробежит сто шагов, черепаха проползёт ещё десять, и так далее. Погоня будет бесконечной, Ахиллес никогда не догонит черепаху. Следовательно, любое движение есть иллюзия.

Апория озадачивает, ведь с позиций формальной логики она выглядит безупречной, но на практике, как подсказывает опыт, любой бегун легко обгонит черепаху. Греческие философы всерьёз ломали головы над этим парадоксом. Он нашёл отражение и в литературе: о фиаско Ахиллеса писали Льюис Кэрролл, Лев Толстой и Хорхе Луис Борхес.

Конечно, утверждение Зенона, что Ахиллес никогда не догонит черепаху, ложно. Каждый следующий «отрыв» черепахи короче предыдущего, и Ахиллесу понадобится всего-то тысяча сто двенадцать шагов, чтобы вырваться вперёд. Парадокс возник потому, что Зенон и его последователи не понимали физико-
математического смысла задачи.

Буриданов осёл

Буриданов осёл превратился в шутливый образ
«Буриданова осла» первым упомянул философ Бенедикт Спиноза

Воображаемый Буриданов осёл, как известно, оказался между двумя одинаковыми охапками сена и умер от голода, не в силах выбрать между ними. Как ни странно, этого осла придумал вовсе не французский философ XIV века Жан Буридан. Самое давнее упоминание этой проблемы мы находим у Аристотеля. Он в шутку описывал вымышленную ситуацию, в которой умирающий от жажды и голода человек не может выбрать между водой и едой.

Идея оказалась плодотворной, и позже философы использовали тот же образ для иллюстрации равнодействующих сил. В 1100 году персидский учёный Абу Хамид аль-Газали всерьёз рассмотрел дилемму Аристотеля и заявил, что человек сделает выбор между одинаковыми вещами в пользу той, что лучше подходит ему в данный момент. Буридан же добавил, что в ситуации, когда рациональный выбор невозможен, человек обратится к моральным принципам и пойдёт по пути большего добра.

Осёл же появился благодаря нидерландскому философу Бенедикту Спинозе. Тот утверждал, что если человек, оказавшийся в ситуации выбора между одинаковыми возможностями, как «буриданов осёл», не сумеет совершить выбор, то он вряд ли может считаться человеком.

Математик Готфрид Лейбниц усложнил задачу выбора, описав осла, находящегося между одинаковыми охапками сена. Он полагал, что такой эксперимент не может быть реализован на практике, поскольку во Вселенной нет идеальной симметрии — одна копна всегда окажется предпочтительнее другой, даже если мы не замечаем этого преимущества.

Современные философы полагают, что проблема буриданова осла легко решается, если принять, что отказ от выбора между двумя охапками сена — тоже выбор. Осёл выбирает не между сеном и сеном, а между жизнью и смертью, посему выбор предопределён на уровне инстинкта: ишак выберет жизнь.

Опыт Галилея

Астронавт Дейв Скотт провёл эксперимент с падением молотка и пера на Луне
Перо и молоток на поверхности Луны
Знаменитая Пизанская башня, с которой, по легенде, Галилей сбрасывал шары разной массы

Мысленный эксперимент с падающими предметами понадобился итальянскому физику и астроному Галилео Галилею, чтобы показать ошибочность заблуждения, что чем тяжелее тело, тем быстрее оно упадёт на землю. По легенде, в 1589 году Галилей залез на знаменитую «падающую» башню в Пизе и сбросил с неё два шара разной массы, которые достигли земли одновременно, подтвердив революционную гипотезу учёного. На самом деле он никуда не залезал, а опирался на чисто умозрительные соображения, которые изложил в трактате «О движении» (1590).

Представьте два предмета, один из которых тяжелее другого. Пусть их свяжут верёвкой друг с другом и сбросят эту связку с башни. Если тяжёлые предметы падают быстрее, чем лёгкие, то лёгкий предмет должен замедлять падение тяжёлого. Но поскольку рассматриваемая система в целом тяжелее, чем один тяжёлый предмет, она должна падать быстрее него. Мы приходим к противоречию, а значит, изначальное предположение (тяжёлые предметы падают быстрее лёгких) неверно.

Наше сознание противится идее, что молоток и перо, если сбросить их с одной высоты, упадут одновременно. В привычном нам мире атмосфера замедлит перо, и молоток упадёт быстрее. Но что, если поместить их в безвоздушную среду? Такой опыт проделали в 1971 году астронавты миссии «Аполлон-15»: на глазах миллионов телезрителей Дейв Скотт бросил на Луне геологический молоток и соколиное перо. Все смогли убедиться, что Галилей прав.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Что мешает сценаристу? Что мешает сценаристу?

Говорят, по хорошему сценарию можно снять плохой фильм, но по плохому нельзя снять хороший. И это правда. Сценарий определяет образы персонажей, диалоги, конфликты и сюжетные линии — на этом держится любой фильм. Если эти компоненты барахлят, если герой не вызывает симпатии, а конфликт высосан из пальца, вряд ли такое кино западёт в душу зрителям.

Мир Фантастики, январь'17
BMW 5 cерии BMW 5 cерии

В следующем году на рынок выйдет абсолютно новая «пятерка». Но если поставить с ней рядышком машину нынешнего поколения, мы не заметим кардинальных отличий. Автомобиль с заводским индексом F10 выглядит свежо и современно. Но как долго он будет служить верой и правдой?

АвтоМир, декабрь'16
Подлинная история Деда Мороза Подлинная история Деда Мороза

Дед Мороз, Санта-Клаус, Пэр Ноэль, Святой Николай  — зимние дарители подарков хорошим детям (на самом деле — всем подряд) заполонили весь околохристианский мир. Эти персонажи делают самое холодное и мрачное время года чуточку волшебным, помогают скрасить бесконечное ожидание весны. Но в самом начале своей древней истории они были такими же холодными и мрачными. Человечество прошло долгий путь, прежде чем начало отмечать победу над своими зимними страхами.

Мир Фантастики, январь'17
Geely Emgrand X7 Geely Emgrand X7

Этот «китаец» белорусской сборки обновился – стал более привлекательным и современным. И главное, несмотря на кризис, цена даже топовой версии не перешагнула психологическую планку в миллион рублей.

АвтоМир, декабрь'16
Индустрии будущего Индустрии будущего

Технологии помогают человеку работать, отдыхать, общаться, получать новые знания, развлекаться, перемещаться в пространстве. Cовременный горожанин не представляет себе жизни без них. Но какой станет эта жизнь, когда технологии полностью вытеснят человека из целых сфер и отраслей, оставив ему роль пассивного наблюдателя и получателя услуг? Председатель совета директоров Mail.Ru Group и основатель компании Grishin Robotics Дмитрий Гришин, конечно, не на стороне тех, кто в расцвете «бесчеловечных» технологий видит признаки грядущего апокалипсиса.

РБК, январь'17
Путь к любви Путь к любви

3 июня 2016 года умер «величайший боксер всех времен». Мохаммеда Али вспоминает один из главных российских экспертов по боксу Александр Беленький.

GQ, январь'17
Mitsubishi L200 Mitsubishi L200

Японский пикап хорош и на дороге, и вне ее. При этом он весьма гостеприимен, но не чурается черновой работы.

Quattroruote, январь'17
Розовый мускат Розовый мускат

Уроженка Омска, бло­гер Дара Мускат — о том, как до­ба­вить кра­сок в гар­де­роб и жизнь.

Vogue, январь'17
Завтра лучше, чем вчера Завтра лучше, чем вчера

Россия одной из первых в мире стран начала разрабатывать программы экологического образования, ставшего предтечей образования в интересах устойчивого развития (ОУР). Однако сегодня мы находимся на периферии общемировых образовательных трендов.

РБК, январь'17
Jaguar XE S Jaguar XE S

Подтянутый облик английского седана прекрасно сочетается с V-образной «шестеркой». Этот «котик» не боится конкуренции с немецкими соперниками.

Quattroruote, январь'17
Chevrolet Spark Chevrolet Spark

Вероятно, из-за принадлежности к самому малому классу машин в профессиональных кругах Spark ругать не принято. Его недостатки видны невооруженным глазом, а те, что спрятаны, быстро дают о себе знать за рулем. Однако Spark III – неплохая покупка.

АвтоМир, декабрь'16
Инструмент дизайнера Инструмент дизайнера

Создатели LixPen первыми сделали 3D-ручку компактной.

Forbes, январь'17
Ощутите Гамбию Ощутите Гамбию

Песчаные океанские пляжи - главное, что влечет туристов в самую маленькую материковую страну Африки. Но настоящая Гамбия начинается за пределами фешенебельных курортов.

GEO, январь'17
Фош во спасение Фош во спасение

Авеню Фош есть кого скры­вать за ге­ра­нью на фран­цуз­ских бал­ко­нах. Ведем ре­пор­таж с са­мой ши­ро­кой и са­мой бур­жу­аз­ной ули­цы Парижа.

Tatler, январь'17
Без сладкого никак? Без сладкого никак?

Большинство современных людей не мыслят свою жизнь без сладостей. Шоколадки, сладкая выпечка, печенье, конфеты надежно внедрились в наше ежедневное меню и, кажется, что отказаться от них совсем нереально. Почему мы так любим сладкое, чем вредна такая пища и можно ли найти ей достойную альтернативу?

9 месяцев, январь'17
Ты и я та­кие разные Ты и я та­кие разные

Кубинский драйв и па­риж­ский шик — у близ­ня­шек-пе­виц из груп­пы Ibeyi есть все, чтобы по­ко­рить планету.

Vogue, январь'17
Виньетка ложной сути Виньетка ложной сути

Иван Глушков восхищается великим искусством высокохудожественного вранья.

GQ, январь'17
На мировом уровне На мировом уровне

Интервью с главой студии спецэффектов FilmDirection FX.

Игромания, январь'17
15 мыслей Мартена Фуркада 15 мыслей Мартена Фуркада

В этом сезоне французский биатлонист попробует побить собственный рекорд и стать обладателем Кубка мира шестой год подряд.

GQ, январь'17
Ohayōgozaimasu, Tokyo!* Ohayōgozaimasu, Tokyo!*

За что я люблю путешествия, так это за моменты, когда ты перестаешь чувствовать себя гостем в новом городе и ощущаешь себя местным жителем. Как сейчас помню: в шестом часу утра выбегала на улицу, наливала кофе, чтобы взять с собой. Воздух в это время всегда пахнет по особенному, вдыхая его вперемешку с глотками кофе, я торопливо шагала к метро вместе со строго одетыми женщинами и мужчинами – все как один в черных костюмах и белых рубашках. У станции Mitsukoshimae громко звенели массивные жалюзи просыпающегося банковского здания. Нажимаю кнопку напротив, лифт спускает меня в подземку. Все по расписанию. Доброе утро, Токио!

АвтоМир, декабрь'16
Получил сполна Получил сполна

Десять лет соль­ной ка­рье­ры Сергей Лазарев ре­шил от­ме­тить скром­но — «Евровиде­ни­ем», но­вы­ми су­пер­хи­та­ми и ан­шла­го­вым юби­лей­ным турне The Best. Кажется, для пол­но­го сча­стья не хва­та­ло толь­ко на­гра­ды Glamour.

Glamour, январь'17
Полет нормальный Полет нормальный

Двадцать шесть лет, год в статусе премьера Большого театра. Все главные роли в основных балетах страны – его: Спартак, принц Зигфрид и Роберт в «Лебедином озере», Курбский в «Иване Грозном», Хозе в «Кармен-сюите». Денис Родькин рассказал «Снобу» о конкуренции, отношении к творческим неврозам и имиджу в соцсетях.

СНОБ, декабрь'16
Стать волшебником может каждый Стать волшебником может каждый

Как исполнить заветное желание без волшебной палочки и особых заклинаний.

Лиза, декабрь'16
Праздник на работе: веселись с пользой Праздник на работе: веселись с пользой

Кто-то мечтает повеселиться на вечеринке с коллегами, а кто-то мучается от мысли, что придется идти на эту «каторгу». Идти или не идти, конечно, решать тебе. Но если последуешь нашим советам, то и хорошие отношения с коллегами сохранишь, и продвинешься по службе.

Лиза, декабрь'16
Лос-Анджелес 2016 Лос-Анджелес 2016

Несмотря на солидный возраст, автосалон в Лос-Анджелесе получил статус международного лишь в 2005 году. Однако похоже, что именно эти коротенькие 10 лет стали переломными в его вековой истории. Потому что теперь калифорнийские смотрины по значимости премьер могут посоперничать с главной североамериканской выставкой в Детройте.

АвтоМир, декабрь'16
Провероч­ная работа Провероч­ная работа

Елена Летучая точ­но зна­ет, кто она та­кая и чего хо­чет, и от­кры­то об этом го­во­рит. За это одни ее обо­жа­ют, дру­гие кри­ти­ку­ют, но у са­мой звез­ды «Ревизор­ро» нет вре­ме­ни на ре­флек­сию: слиш­ком мно­го вер­шин еще нуж­но покорить.

Glamour, январь'17
Аллах на Острове Свободы Аллах на Острове Свободы

На Кубе все больше приверженцев ислама, однако их число не станет преобладающим.

GEO, январь'17
Однажды в Америке Однажды в Америке

Два года назад Шарлотта Генсбур начала новую жизнь в Нью-Йорке, переехав из Парижа после трагической гибели старшей сестры. Теперь она рассказывает нам, как ощущает себя в Америке.

Elle, январь'17
Ким: рож­де­ние легенды Ким: рож­де­ние легенды

В из­да­тель­стве «Одри» вы­хо­дит био­гра­фия Ким Кардашьян «Ким. Голая прав­да» бри­тан­ца Шона Смита, из­вест­но­го био­гра­фа звезд. Vogue пуб­ли­ку­ет гла­ву, по­свя­щен­ную юно­сти бу­ду­щей ико­ны сти­ля — ее пер­во­му ро­ма­ну, вы­пуск­но­му балу и увле­че­нию модой.

Vogue, январь'17
Чьи пушки стреляют в кино? Чьи пушки стреляют в кино?

Как бы ни раздирали Америку дебаты на тему легалайза/запрета огнестрела, мы едины в своей любви к киногероям с пистолетом за пазухой. PLAYBOY выяснил, как оружие оказывается на съемочной площадке и чьи пальцы жмут на курок.

Playboy, январь'17