不妨来点“思想实验”

魏宁

在一本名为《思想实验》的书的封面写着：世界顶级名校最受欢迎的思维课程，比起思想实验，《黑客帝国》和《盗梦空间》不过是九牛一毛。接下来还列举了思想实验的追随者——牛顿、达尔文、爱因斯坦、霍金、比尔·盖茨、乔布斯……

抛开营销手段中的噱头，思想实验在科学史上确实起过举足轻重的作用，爱因斯坦和哥本哈根学派在理论物理学上的很多争论都借助了思想实验，爱因斯坦那个著名的双生子佯谬更是尽人皆知。思想实验不但以最简明、抽象的方式直指科学问题的核心，而且大多以悖论、谜题的形式出现，如同一场智力的较量，让人一看之下就欲罢不能，直到探究出个究竟。

在理科课程中，思想实验也大有用武之地。它只需要你的想象力和逻辑推理能力，就能让你置身于实验的情境之中，得出真实实验无法得到的结论。更别说思想实验在提升学生思维能力、深刻理解所学知识的同时，还带给了学生意想不到的趣味。

但思想实验似乎一直远离着信息技术课堂，是信息技术领域缺少思想实验吗？非也，不但如此，思想实验其实在信息技术课堂上大有作为。

有时候，我们头脑中构想出了一个实验，但受仪器设备的限制，在现实中没法实现。这时候，思想实验就派上了用场。例如，让学生认识到计算机并非万能，即使在计算方面，也有很多类型的问题用计算机难以解决，我们就不得不借助于思想实验。计算机科学家拉里·J·斯托克迈耶和阿尔伯特·R·迈耶共同提出的“和宇宙一样大的计算机”的思想实验就是一个不错的案例，这个实验设想了一台和宇宙一样大的计算机，通过一系列的计算规则，最终得出宇宙不够大的矛盾结论。它试图告诉大家，计算机并非无所不能，这个宇宙中没有人无所不知。

有时候，有些命题无法通过真实的实验加以验证，这时我们也不得不求助于思想实验。譬如“机器能否思维”这个问题，是人工智能、机器人研究的根本问题，但对机器究竟能否思维的争论却持续了半个世纪之久。其间，支持一方和反对一方不时抛出各种思想实验，希望从逻辑上驳倒对手。如果我们能让学生去探究、去论辩这些思想实验，无疑会让他们对人工智能的理解大大加深。

譬如你认为机器不能像人一样思维，那么你可以来回答一下1981年计算机科学家道格拉斯·霍夫斯塔特设计的“爱因斯坦大脑”思想实验。他假定我们把爱因斯坦的大脑在死亡时刻的状态全部记录下来，存在一台计算机里，配上模拟爱因斯坦大脑活动的指令。通过执行这些指令，就可以实现与爱因斯坦的对话。从结果看，这台计算机可以像爱因斯坦本人那样思维，虽然它可能只是组成爱因斯坦的算法的体现，但这台计算机“认为”自己就是爱因斯坦，或者说它“实际上”就是爱因斯坦。换句话说，在霍夫斯塔特看来，只要一台计算机能够实现和人脑一样的功能，那么就应该承认，它和人脑一样能够思维。

如果你不同意这个观点，你坚持认为人脑的思维过程是独特的。大卫·科尔会向你提出一个“放大水珠”思想实验：假设把一小滴水珠放大到一个工厂那么大，这时H2O分子已经像一个塑料模型一样大了，你可以走进这滴水珠的内部参观，但你不会见到任何湿的东西。他的意思是就算你能进入正在思考的人类大脑里面，你也只能看到一根根神经元在工作，而思维在哪儿呢？对此，你又打算如何反驳呢？

信息技术的课堂不只是教材上的知识，还有有趣的谜题、悖论；信息技术的实验也不只是上机操作的实验，还有头脑中的实验——思想实验。只有站在思想方法的层次上把握信息技术，才能对信息技术有更深刻的理解。从这个角度来看，我们真的需要来点思想实验。endprint