|
Un esperimento mentale, o esperimento concettuale (in tedesco Gedankenexperiment, termine coniato dal fisico e chimico danese Hans Christian Ørsted; in inglese thought experiment), è un esperimento che non si intende realizzare nella pratica, ma viene solo immaginato: i suoi risultati non vengono, quindi, misurati sulla base di un esperimento fisico in laboratorio, ma calcolati teoricamente applicando le leggi della fisica.
Descrizione
L'esperimento mentale è un'operazione di analisi operativa delle esperienze di misura effettivamente eseguibili nel mondo reale, almeno come esperienze concettualmente possibili. Parte di queste esperienze non sempre è realizzabile al momento in cui esso viene concepito, per limiti non della fisica, ma legati alla tecnologia e alla tecnica disponibili all'epoca della sua concettualizzazione.
Il carattere puramente mentale dell'esperimento permette di considerare situazioni non realizzabili nella pratica (ad esempio, oggetti macroscopici che si muovono a velocità relativistiche) e consente di esaminare l'esperimento in forma molto semplificata, tralasciando gli aspetti non pertinenti. Lo scopo di questo esercizio è mettere sotto esame una teoria fisica esaminandone le previsioni, e in particolare mettendone in luce le conseguenze sorprendenti o paradossali.
Il concetto di esperimento concettuale è stato introdotto da Albert Einstein, che se ne servì per illustrare la sua Teoria della relatività; ma anche alcuni paradossi classici, come quello di Achille e la tartaruga, si possono considerare esperimenti mentali. Anche alcuni ragionamenti di Galileo Galilei rientrano sotto questa categoria. Altri esperimenti mentali famosi sono quelli del Gatto di Schrodinger e il Paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen.
Esempio
A titolo di esempio, si descrive qui l'esperimento del treno, usato da Einstein per mostrare come, secondo la teoria della relatività ristretta, eventi che sono simultanei in un sistema di riferimento inerziale non lo sono in un altro (un altro celebre esperimento concettuale applicato alla teoria della relatività è il cosiddetto paradosso dei gemelli).
Si consideri un treno che viaggi alla velocità di 30 000 km/s, cioè circa un decimo della velocità della luce. Un osservatore si pone al centro di un vagone lungo 20 m, con due torce elettriche in mano; le sorgenti di luce vengono puntate verso le due estremità del vagone, una nella direzione del moto del treno e l'altra in direzione contraria, e le accende simultaneamente.
Nel caso specifico, uno dei postulati della teoria della relatività afferma che la velocità della luce è costante e uguale in tutti i sistemi di riferimento inerziali: perciò, l'osservatore a bordo del treno, rispetto al quale il vagone è immobile, vede la luce delle due torce percorrere 10 m in entrambe le direzioni, e arrivare simultaneamente alle due estremità del vagone in un tempo t = 0,0333 microsecondi.
Ma per un osservatore situato a terra, che vede il vagone in movimento, la situazione è diversa. Si supponga che il treno, misurato da terra, sia ancora lungo 20 m (questa ipotesi non tiene conto della "contrazione delle lunghezze" ma ciò non altera le conclusioni dell'esperimento). Ebbene, il raggio di luce diretto verso la coda del treno raggiunge dopo soltanto 9,0909 metri l'estremità del vagone, che nel frattempo gli è venuta incontro di 0,9091 metri; mentre il raggio diretto verso la testa del treno deve percorrere 11,1111 metri per raggiungere l'altra estremità che si è allontanata di 1,1111 metri. Il primo raggio arriva quindi dopo 0,0303 microsecondi; il secondo, invece, impiega 0,0370 microsecondi: in questo sistema di riferimento i due eventi non sono simultanei.
Esempi
Fisica
Matematica
Bibliografia
- M. T. Stuart et al. (a cura di), The Routledge Companion to Thought Experiments, Routledge, 2018
- Marco Buzzoni, Esperimento ed esperimento mentale, Franco Angeli, 2004 ISBN 978-88-464-5868-1
- Karl Popper, Logica della scoperta scientifica [1934], Einaudi, Torino, 1970.
- Albrecht Behmel Was sind Gedankenexperimente? Stuttgart 2001, ISBN 3-89821-109-6
- Libri in lingua inglese
- Adams, Scott, God's Debris: A Thought Experiment, Andrews McMeel Publishing, (USA), 2001
- Brown, J.R., The Laboratory of the Mind: Thought Experiments in the Natural Sciences, Routledge, (London), 1993.
- Browning, K.A. (ed.), Nowcasting, Academic Press, (London), 1982.
- Marco Buzzoni, Thought Experiment in the Natural Sciences, Koenigshausen+Neumann, Wuerzburg 2008
- Cohen, Martin, "Wittgenstein's Beetle and Other Classic Thought Experiments", Blackwell (Oxford) 2005
- Cohnitz, D., Gedankenexperimente in der Philosophie, Mentis Publ., (Paderborn, Germany), 2006.
- Craik, K.J.W., The Nature of Explanation, Cambridge University Press, (Cambridge), 1943.
- Cushing, J.T., Philosophical Concepts in Physics: The Historical Relation Between Philosophy and Scientific Theories, Cambridge University Press, (Cambridge), 1998.
- DePaul, M. & Ramsey, W. (eds.), Rethinking Intuition: The Psychology of Intuition and Its Role in Philosophical Inquiry, Rowman & Littlefield Publishers, (Lanham), 1998.
- Gendler, T.S., Thought Experiment: On the Powers and Limits of Imaginary Cases, Garland, (New York), 2000.
- Gendler, T.S. & Hawthorne, J., Conceivability and Possibility, Oxford University Press, (Oxford), 2002.
- Häggqvist, S., Thought Experiments in Philosophy, Almqvist & Wiksell International, (Stockholm), 1996.
- Hanson, N.R., Patterns of Discovery: An Inquiry into the Conceptual Foundations of Science, Cambridge University Press, (Cambridge), 1962.
- Harper, W.L., Stalnaker, R. & Pearce, G. (eds.), Ifs: Conditionals, Belief, Decision, Chance, and Time, D. Reidel Publishing Co., (Dordrecht), 1981.
- Hesse, M.B., Models and Analogies in Science, Sheed and Ward, (London), 1963.
- Holyoak, K.J. & Thagard, P., Mental Leaps: Analogy in Creative Thought, A Bradford Book, The MIT Press, (Cambridge), 1995.
- Horowitz, T. & Massey, G.J. (eds.), Thought Experiments in Science and Philosophy, Rowman & Littlefield, (Savage), 1991.
- Kahn, H., Thinking About the Unthinkable, Discus Books, (New York), 1971.
- Kuhne, U., Die Methode des Gedankenexperiments, Suhrkamp Publ., (Frankfurt/M, Germany), 2005.
- Leatherdale, W.H., The Role of Analogy, Model and Metaphor in Science, North-Holland Publishing Company, (Amsterdam), 1974.
- Hans Christian Ørsted, Selected Scientific Works of Hans Christian Ørsted, Princeton, 1997, ISBN 0-691-04334-5.. Translated to English by Karen Jelved, Andrew D. Jackson, and Ole Knudsen, (translators 1997).
- Roese, N.J. & Olson, J.M. (eds.), What Might Have Been: The Social Psychology of Counterfactual Thinking, Lawrence Erlbaum Associates, (Mahwah), 1995.
- Shanks, N. (ed.), Idealization IX: Idealization in Contemporary Physics (Poznan Studies in the Philosophy of the Sciences and the Humanities, Volume 63), Rodopi, (Amsterdam), 1998.
- Shick, T. & Vaugn, L., Doing Philosophy: An Introduction through Thought Experiments (Second Edition), McGraw Hill, (New York), 2003.
- Sorensen, R.A., Thought Experiments, Oxford University Press, (Oxford), 1992.
- Tetlock, P.E. & Belkin, A. (eds.), Counterfactual Thought Experiments in World Politics, Princeton University Press, (Princeton), 1996.
- Thomson, J.J. {Parent, W. (ed.)}, Rights, Restitution, and Risks: Essays in Moral Theory, Harvard University Press, (Cambridge), 1986.
- Vosniadou, S. & Ortony. A. (eds.), Similarity and Analogical Reasoning, Cambridge University Press, (Cambridge), 1989.
- Wilkes, K.V., Real People: Personal Identity without Thought Experiments, Oxford University Press, (Oxford), 1988.
- Articoli di riviste (in lingua inglese)
- Dennett, D.C., "Intuition Pumps", pp. 180-197 in Brockman, J., The Third Culture: Beyond the Scientific Revolution, Simon & Schuster, (New York), 1995.
- Galton, F., "Statistics of Mental Imagery", Mind, Vol.5, No.19, (July 1880), pp. 301-318.
- Hempel, C.G., "Typological Methods in the Natural and Social Sciences", pp. 155-171 in Hempel, C.G. (ed.), Aspects of Scientific Explanation and Other Essays in the Philosophy of Science, The Free Press, (New York), 1965.
- Kuhn, T. "A Function for Thought Experiments", in The Essential Tension (Chicago: University of Chicago Press, 1979), pp. 240--
- Mach, E., "On Thought Experiments", pp. 134-147 in Mach, E., Knowledge and Error: Sketches on the Psychology of Enquiry, D. Reidel Publishing Co., (Dordrecht), 1976. [Translation of Erkenntnis und Irrtum (5th edition, 1926.].
- Popper, K., "On the Use and Misuse of Imaginary Experiments, Especially in Quantum Theory", pp. 442-456, in Popper, K., The Logic of Scientific Discovery, Harper Torchbooks, (New York), 1968.
- Rescher, N., "Thought Experiment in Pre-Socratic Philosophy", pp. 31-41 in Horowitz, T. & Massey, G.J. (eds.), Thought Experiments in Science and Philosophy, Rowman & Littlefield, (Savage), 1991.
- Witt-Hansen, J., "H.C. Ørsted, Immanuel Kant and the Thought Experiment", Danish Yearbook of Philosophy, Vol.13, (1976), pp. 48-65.
- Jacques, V., Wu, E., Grosshans, F., Treussart, F., Grangier, P. Aspect, A., & Roch, J. (2007). Experimental Realization of Wheeler's Delayed-Choice Gedanken Experiment, Science, 315, p. 966-968. [1]
Altri progetti
Collegamenti esterni
|
