理想化和理想实验

(三)什么是理想实验
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$cu^MP#W|$Q!l0理想实验亦称思想实验，是指在思维主体中进行的按照某种理想化的条件和规律进行的创造性推理活动。要进行理想实验，就需要建立理想模型，而理想模型的建立必需运用理想化的创造思维方法。
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所 谓理想模型是理想化的一种系统组合。它通过对几种客观事物的理想化从而组合成一个对客观事物进行描述的模型(或系统)，达到对客观事物的理解，对模型的实 现。理想模型在科学研究中有着广泛的应用。在科学理论思维中，直接研究的对象在很多情况下是理想模型。如在生物学中，没有任何组织分化特征的细胞即模式细 胞；在物理学中，能够全部吸收外来电磁辐射而无任何反射和透射的物体即绝对黑体，它们都是理想模型。基础科学的理论通常不是直接描述客体的原型，而是直接 描述理想化的客体，建立系统的理论和模型。当然任何理想客体都来自现实的客观事物，研究理想模型所获得的信息，对于客观原型来说具有近似的性质。
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理 想实验不是在客观世界中实际进行的实验活动，而是一种创造性的思维，在主观世界中进行的创造性想象。因为这种方法是依照实际的客观实验的模式进行的，所以 被称为“实验”。如伽利略就是用理想实验来指出亚里士多德的落体的速度与重量成正比的落体理论的错误。他指出如果把轻重不同的两物体连起来从高处抛下，那 么根据亚里士多德的理论将会有如下结论：复合物比重物重，它的速度将大于重物；但另一方面，轻物的速度慢将又会牵扯重物的速度，于是复合物速度又小于重 物。这两个结论是不相容的，所以落体的速度与重量成正比的判断是错误的。 分析测试百科网5`vO&tzHW6}I

2^!jYf!^#LI0理想实验实际上就是按真实实验的模式，用新的观念组合在实践 中积累的经验材料，从而进行猜测和推理。如芝诺的“阿基里追不上乌龟”就是一个理想实验。理想实验是有想象的观测者干预的客体动态模型。这就是说理想模型 是静止的，是对客观事物的理想化描述；理想实验是使理想模型运动起来的理想化描述。如学生做的有些物理题都是理想实验。
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6z*`)~.MT,c5G-pO0理想实验的特点有以下三点： 分析测试百科网,?2Z:_%]+R#F
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第 一、理想实验和客观实验有相同的结构。在理想实验中，假想观测者运用假设的仪器设备对理想模型进行作用，只是这种作用是在想象中进行。因为理想实验的本质 在于从思想上想象操作者对事物的干预，对事物及其发展过程所处的条件人为地控制；所以，理想实验既包括对客观事物的模拟，也包括在思维活动中对事物映象的 改造。
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1o/v9\u\'n0第二、理想实验也具有全新性。理想实验一般以新的观点看待已知的事物、构成假说。形成理想实验的出发点是进行思想创造，要获得新的假说。为此，既要对所需解决的问题具有深刻的洞察力，又要进行长期艰苦卓越的思索和各种各样的尝试。 分析测试百科网#k%b3Ii6hV _z/b|
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第三、理想实验具有推导性。在理想实验中，对假设客体实施作用的过程，既是组合自由展开的过程，又是演绎推导过程。演绎保证组合按照一定目的进行，组合为演绎规定开拓的新方向，组合保证了创新活动的出现。 分析测试百科网(sEc/@IL/QS

*Gso$Ut%n0ys3G0理想实验作为一种创造思维方法的作用在于： 分析测试百科网y/G6yu/k`K
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首 先，运用理想实验方法可以创造出新的假说，开拓新的科学研究方向，发现新的规律，形成新的概念和新的判断。例如爱因斯坦就是采用理想实验的方法把相对原理 和光速不变公理引入物理学中。其次，运用理想实验可以发现旧假说的缺陷，指出旧假说的错误。如伽利略从亚里士多德的落体理论出发设计理想实验，用归谬法发 现了这理论的错误，从而发现自由落体的质量与速度无关的落体规律。
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B J|u*X$hP5fp0任何一个理想实验都是一个推理过程，它也有自己的逻辑模式。系统是由功能B、元素C、结构S、环境E所决定，于是理想实验有三种模式： 分析测试百科网 j1i:`Tfx)LG@k
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J5?*{t-v ps \"mK-]0理想实验是一种理论思维的推理的活动，不是直接对客观的全面反映，但可能是关于本质的反映，所以理想实验同样存在可行性问题。 分析测试百科网3a"~j#Mcb0uL d

/},g_} d0理 想实验与科学实验的一个显著区别就在于理想实验具有假设性，而科学实验具有现实性。由于理想实验的假设性，使得进行思维实验时的环境即条件显得非常重要， 不同的条件能产生不同的结果。理想实验在客观世界中可行的话，就可以转化为科学实验。在主观世界中理想实验如果具有可行性是指这个理想实验的成果能够解释 和推断客观事实，有利于构成假说。理想实验一般在主观世界中是可行的，才有可能在客观世界中实现它，这也是相对于一定的科学技术条件来说的。如爱因斯坦设 想了一个单电子衍射实验，并认为这是一个理想实验，是不能实现的。后来，科学技术发展了，人们在实验中可以观察到单纯一个电子的衍射。 分析测试百科网o1Z-Zv6Q V&jf&A
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现 代的科学实验大部分再不是依靠机遇和偶然了，而是首先设计出某一个实验，再在实验室里去实现它，以增强目的性和必然性。在运用理想实验时，我们还需要注意 理想实验终是主观创造活动，与现实原型不同。如爱因斯坦的相对论发表后，有人根据时间的相对性认为如果人的运动速度超过光速后，就会看到过去的事物倒演， 即时间的倒移，当然这是一个理想实验。但在这个理想实验中缺少一个条件，那就是光线的反射和发射在客观世界中是不是一成不变的呢?如果光线由于散射而使人 观察不到，那么人将什么也看不到。如果人真的能超过光速的话，人是不是可能进入另一个与我们这个世界完全不同的世界呢?让我们再作一个思维实验，如果时间 倒流的话，那么我们这个宇宙是绝对的重复，还是相对的呢?如果是相对的话，那么相对于宇宙来说它还有一个更高层次的时间，对那个时间来说时间不是倒流的。 我们这个时间实际是对宇宙发展过程的一种表示，它表示着熵的增加，有序到无序、质量转化为能量这些不可逆转的总趋势。就人类来说，人类本身及其创造都是这 种总趋势的局部逆反，根据宇宙大爆炸理论，可能爆炸速度的有限(光速)是产生这种逆反的根源。我们现在估计宇宙年龄在150亿年左右，而类星体距我们大约 也接近这个数(150亿光年)。这是不是我们这个可观察宇宙的范围呢?类星体是不是早期爆炸时的遗物呢?因为接近光速时间就放慢。我们用牛顿时空观想象， 如果类星体中也有智慧物，他们是不是也是这样看待银河系呢?我们与他们建立联系可能吗?总的看来，要想时间倒流必须让这个膨胀的宇宙收缩、让总趋势倒向。 我们再设想绝对一点的倒流，那就是我正写的这个字的墨水在那个收缩的宇宙中一笔一笔回到钢笔里；火葬场里抬回一个个老态龙钟的“新生儿”，最后消失在母亲 的怀抱。这还不是真正绝对的倒流，因为相对我们这个宇宙来说它只是通过了一胀一缩，可能再胀再缩，这胀缩就是一个过程，就是时间。所以真正的绝对倒流，我 们怎样理解呢?可能就是一种永恒的静。那么这种静是什么?是什么也没有?!无?!绝对同一?!难以言说!因为它们不过是我们思想创造的。
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2T;I$~wsW-dk0P0由于理想实验是客观实验的替代，是主观世界中的“实验”、理想实验的结果是可以转移到客观实验上去的，但是都是近似的成果。