所謂的思想實(shí)驗(yàn)就是無法實(shí)際執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)(不管是基于什么理由),只能在腦海中,借由邏輯推理推演出來。千百年來,倫理學(xué)和哲學(xué)方面的思想實(shí)驗(yàn)不勝枚舉,一直到人們開始在科學(xué)領(lǐng)域運(yùn)用這類實(shí)驗(yàn),才被統(tǒng)稱為“思想實(shí)驗(yàn)”。這個詞是從德語直譯過來的,不過,盧瑪斯總是稱為“心智實(shí)驗(yàn)”。
以太勉強(qiáng)稱得上是思想實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物。這個思想實(shí)驗(yàn)假設(shè):如果光是波的話,那么光必定是什么東西的波。沒有水就不可能有水波,那么光的“流體”在哪里?于是人們就發(fā)明以太來作為答案。不料,“邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)”卻證明以太并不存在,以太再一次被拋棄了。
愛倫·坡也利用思想實(shí)驗(yàn)解決了“奧伯斯悖論” [這個悖論是1823年德國天文學(xué)家奧伯斯提出的,于1826年修訂。他認(rèn)為按照靜止、均勻、無限的宇宙模型,天空中散布著無數(shù)個均勻分布的發(fā)光恒星,盡管距離越遠(yuǎn)單個恒星的亮度越小,但考慮到所有星光在宇宙中任一點(diǎn)的光照總和,以及近距恒星對后面星光的遮掩效應(yīng),整個天空就應(yīng)該和太陽一樣明亮才對,而實(shí)際上夜空卻是黑暗的。理論與實(shí)際觀察結(jié)果產(chǎn)生矛盾。簡單來說,黑夜應(yīng)該是白夜才對(但黑暗的夜晚印證了宇宙是非穩(wěn)恒態(tài)的,這是大爆炸理論的證據(jù)之一)。
令人驚訝的是,第一個對奧伯斯悖論做出最合理解釋的并不是天文學(xué)家,而是美國小說家、詩人愛倫·坡。愛倫·坡認(rèn)為,遙遠(yuǎn)恒星的光之所以沒有照亮星空,是因?yàn)樗麄冞€沒有到達(dá)地球:我們無法看到比宇宙更遠(yuǎn)的地方(出自愛倫·坡1848年所寫的散文詩《我得之矣》)。用現(xiàn)在的話來講,我們無法看到一百五十億光年以外的東西,所以黑暗的夜空是宇宙誕生的證據(jù)。1901年,物理學(xué)家開爾文對這一解釋進(jìn)行了量化。開爾文的計算表明,若要夜空變得明亮,我們至少要能看到數(shù)百萬億光年遠(yuǎn)的范圍。由于宇宙的年齡現(xiàn)在遠(yuǎn)小于一萬億年,所以夜空是黑的。從愛倫·坡開始,天文學(xué)家對黑暗的夜空就有了正確的解釋:宇宙還太年輕]。有些人認(rèn)為,愛倫·坡多多少少也算發(fā)明了“宇宙大爆炸”理論,比其他人還早了一百年。他在散文詩《我得之矣》[原詩如下:星星是連續(xù)不盡的,然后背景的天空將呈現(xiàn)一致的光亮,就像銀河所顯示的——因?yàn)椴粫薪^對的點(diǎn),在那所有的背景中,星星將不復(fù)存在。因此,在那些,在這樣的事態(tài)下,惟一的模式,我們可以體會到,我們的望遠(yuǎn)鏡,在無數(shù)的方向上,發(fā)現(xiàn)空隙,將假設(shè)無形的背景,因?yàn)榫嚯x的遙遠(yuǎn),光芒從未能到達(dá)我們]里,提出了各式各樣的科學(xué)與宇宙論臆想。不過,愛倫·坡并不是實(shí)驗(yàn)科學(xué)家,因此他的理論就以思想實(shí)驗(yàn)或“對某個想法的臆想”來呈現(xiàn)。他對奧伯斯悖論的解答是史上最出色的思想實(shí)驗(yàn)之一。
1823年,德國天文學(xué)家威廉·奧伯斯想知道,為什么我們在夜空中看到的星星是這個樣子。當(dāng)時,大多數(shù)人都相信宇宙是無垠的、永恒的,因此如果天空是無垠的,那么天空中應(yīng)該會有無限多顆星星才對。此外,如果天空中有無限多顆星星,那么夜空就應(yīng)該是白夜而不是黑夜。
奧伯斯認(rèn)為黑夜是塵埃云造成的,他寫道:“真是太幸運(yùn)了,地球接收不到天穹四面八方來的星光!”這個悖論被愛倫·坡解決了,他想出一個更簡單、更合理的解答,認(rèn)為“我們的望遠(yuǎn)鏡,在無數(shù)的方向上發(fā)現(xiàn)空隙”,這不過是因?yàn)橛行┬切堑木嚯x太過遙遠(yuǎn),所以其光芒尚未能到達(dá)。