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思想实验是一种精神上的观念或假想，通常和谜语相似，是哲学家和科学家用以了解什么是大众思想的一种简单方法。他们的运用在如哲学和理论物理（理论物理无需做实验）等抽象领域是最为广泛的。他们像是为思想准备的一份大餐，最终给出复杂的答案。即使思想实验本身也会有无法理解的时候，这并不奇怪。下面是10个著名的思想实验，还有他们所要表达的哲学、科学和伦理意义。
1.缸中的大脑
没有比所谓“缸中的大脑（Brain in a vat）”更有影响力的思想实验了，这个思想实验涵盖了从认知学到哲学到流行文化等各个领域。这个实验是希拉里·普特南（Hilary Putnam）1981年在他的《理性，真理和历史》（Reason, Truth, and History）一书中，阐述的假想。实验的基础是人所体验到的一切最终都要在大脑中转化为神经信号。假设一个疯子科学家、机器或其他任何意识将一个大脑从人体取出，放入一个裝有营养液的缸里维持着它的生理活性，超级计算机通过神经末梢向大脑传递和原来一样的各种神经电信号，并对于大脑发出的信号给予和平时一样的信号反馈，则大脑所体验到的世界其实是计算机制造的一种虚拟现实，則此大脑能否意识到自己生活在虚拟现实之中？
这个思想实验常被引用来论证一些哲学，如知识论、怀疑论、唯我论和主观唯心主义。一个简单的论证如下：因为缸中之脑和头颅中的大脑接收一模一样的信号，而且这是他唯一和环境交流的方式，从大脑中角度来说，它完全无法确定自己是颅中之脑还是缸中之脑。如果是前者，那它的想法是正确的，他确实走在大街上或者在划船。如果是后者，那它就是错误的，它并没有在走路或划船，只是接收到了相同的电信号而已。一个大脑无法知道自己是在颅中还是缸中，因此这世间的一切可能都是虚假的、虚妄的。那么什么是真实？
从生物学的角度讲，个体对于客观存在的认知或判别取决于他所接收的刺激，假设缸中脑生成一系列“测试用”反应用于检测自身的认知，同时“系统”又能及时给予相应的刺激作为回应，此时问题的结症就不在于缸中脑对于世界的认知，而在于“观察者”自身对于世界的认知。自身存在的客观性被质疑，在一个完全由“刺激”创造的“意识世界”中将形成一个悖论。
意义
如果你觉得这一切听起来很像《黑客帝国》，你说对了。这部电影以及其他一些科幻小说和电影，都受到了这个实验很大的影响。这个实验的核心思想是让人们质疑经历的本质，并思考作为一个人的真正意义是什么。这个实验的原型可以追溯至笛卡尔，由希拉里·普特南推广。在笛卡尔的《第一哲学沉思录》一书中，笛卡尔提出了是否证明能他所有的感官体验都是他自己的，而不是由某个“邪恶魔鬼”所产生的幻想。笛卡尔用他的经典名言“我思故我在”回答了这个问题。不幸的是，“缸中的大脑”将问题复杂化了，因为连着电极的大脑仍然可以思考。这个实验被哲学家广泛讨论，也有许多针对实验前提的反驳，但仍没有人能有力的回应其核心问题：你到底怎么才能知道什么是真实？
2.薛定谔的猫
薛定锷的猫（Erwin Schr?dinger's Cat）是奥地利物理学者埃尔温·薛定谔于1935年提出的一个关于量子理论的思想实验，概念的提出是为了解决爱因斯坦的相对论所带来的祖母悖论，即平行宇宙之说。内容是：一只猫被封闭在一个盒子里一个小时，和它一起的还有一些放射性元素和一瓶毒气。在一小时内，放射性元素的衰变几率为50%。如果发生了衰变，那么会触发一个连接在盖革计数器上的锤子，打碎瓶子，释放毒气，杀死猫。因为这件事是否发生的概率相等，薛定锷认为在盒子被打开前，盒子中的猫可以同时被认为是既死又活的。
虽然这个思想实验是个假想实验，类似原理已被研究与运用在实际应用领域。当理论研讨量子力学的诠释问题时，这思想实验也时常会被特别提出为试金石。
意义
简而言之，这个实验的核心思想是因为事件发生时不存在观察者，盒子里的猫可能同时存在所有的状态（实验中既死又活）。这个观念同一个古老的谜题相似，谜题内容为，如果一棵树倒在了树木中，且没有人听到声音，那么它有没有发出声响？薛定锷最早是在回复一篇讨论量子态叠加本质的文章时提出这个实验的。薛定锷的猫同时也说明了量子力学的理论是多么奇怪。这个思想实验因其复杂性而臭名昭著，同时也产生了各种各样的解释。其中最古怪的是“多重世界”假说，这个假说表示有一只既死又活的猫，那么两只猫是存在于不同的宇宙间，且永远不会有交集。
3.中文房间
中文房间又称作华语房间（Chinese room）是由美国哲学家约翰·希尔勒（John Searle）在1980年设计的一个思维试验，借以反驳强人工智能的观点。根据强人工智能的观点，只要计算机拥有了适当的程序，理论上就可以说计算机拥有它的认知状态以及可以像人一样地进行理解活动。
中文房间的实验过程可表述为：一个对中文一窍不通的，以英语作母语的人被关闭在一间只有两个通口的封闭房间中。房间里有一本用英文写成，从形式上说明中文文字句法和文法组合规则的手册，以及一大堆中文符号。房外的人不断向房间内递进用中文写成的问题。房内的人便按照手册的说明，将中文符号组合成对问题的解答，并将答案递出房间。
约翰·希尔勒认为，尽管房里的人甚至可以以假乱真，让房外的人以为他是中文的母语用户，然而他压根不懂中文。而在上面的过程中，房外人所扮演的角色相当于程序员，房中人相当于计算机，而手册则相当于计算机程序。而正如房中人不可能通过手册理解中文一样，计算机也不可能通过程序来获得理解力。
意义
Searle创造了“中文房间”思想实验来反驳电脑和其他人工智能都能够真正思考的观点。房间里的人不会说中文；他无法用中文思考。但就因为他拥有某些工具，他甚至可以让以中文为母语的人以为他能说流利的中文。Searle还说，电脑就是这样工作的。它们无法真正理解他们所给出的信息，但它们可以运行一个程序、处理信息、然后给出一个具有人工智能的印象。
4.猴子和打字机
猴子和打字机（Monkeys and Typewriters），是一个在流行文化中获得广泛关注的思想实验，也叫做“无限猴子定理”。该定理认为，如果有无数多的猴子在无限久的时间里，在无数多的打字机上随机打字，那么在某个时间点，它们“几乎必然”会打出莎士比亚的全部著作。猴子和打字机的设想在20世纪早期由法国数学家EmileBorel推广，但其基本思想，即无数多的人员和无数多的时间能产生任何所有东西的理论，可以追溯至亚里士多德。
意义
简单来说，“猴子和打字机”定理是用来描述无限本质最好的方法之一。人的大脑很难想象无限的空间和无限的时间，无限猴子定理可以帮助理解这些概念。猴子碰巧能写出《哈姆雷特》，听上去是天方夜谭，但当一个人考虑到所有的可能性后，这个说法在数学上是可以被证明的。这个定理本身在现实生活中不可重现，但这并没有阻止一些人的尝试：2003年，英国修读科学的学生在一家英国动物园“试验”了无限猴子定理，他们把一台电脑和一个键盘放进了灵长类园区。可惜的是，猴子们没有打出任何十四行诗。根据研究，它们只打出了5页几乎完全是字母“s”的纸。
5.伽利略的重力实验
伽利略的重力实验（Galileo’s Gravity Experiment）由物理和天文学家伽利略进行实验。为了反驳亚里士多德的自由落体速度取决于物体质量的理论，伽利略设计了一个简单的思想实验：根据亚里士多德的逻辑，如果一个较轻的物体和一个较重的物体绑在一起后从塔上扔下去，那么教重的物体会下落的比较快，且两个物体间的绳子会被拉紧。这时较轻的物体会对较重的物体产生一个拽力，使得重物的下落速度变慢。但是，伽利略认为两个物体绑在一起后的重量应比其中任意一个物体都大，那么一起下落的速度应该是最快的。于是他用这个矛盾证明了亚里士多德理论是错误的。
意义
关于伽利略有一个著名的故事：有一次他从比萨斜塔扔下两个铁球，想要证明较重的物体并不较轻的物体下落速度快。现实中这个故事可能只是作为一种传奇，但这个思想实验证明了一个关于重力很重要的理论：无论物体的质量，所有物体自由落体的速率都是一样的。
6.忒修斯之船
忒修斯之船（The Ship of Theseus），史上最为古老的思想实验之一。这个实验最早出自普鲁塔克的记载。它描述了一艘可以在海上航行几百年的船，这归功于不断的维修和部件的替换。只要一块木板腐烂了，它就会被替换掉，以此类推，直到所有的部件都不再是最初的那些。问题是，最终产生的这艘船还是原来的忒修斯之船，还是一艘完全不同的新船？如果不是原来的船了，那么从什么时候开始它不再是原来的船了？哲学家ThomasHobbes后来对此进行了更深刻的探讨：如果有人用忒修斯之船上取下来的老部件来重新建造一艘新的船，那么两艘船中哪艘才是真正的忒修斯之船？
意义
对于哲学家来说，忒修斯之船被用来研究身份的本质，特别是讨论一个物体是否仅仅就是其部件之和。一个更现代的例子是假设有一个乐队，到某一阶段乐队成员中不再有任何一个原始成员。这个问题还可以应用于其他如商业等领域。商业领域中，在不断并购和更换股东后仍然保留企业原来的名字；对于人体，人体不断地进行着新陈代谢和自我修复。这个实验的核心思想在于强迫人们去反问身份是否仅仅局限在实际物体和现象中这一普遍知识。
7.爱因斯坦的光线
爱因斯坦的光线（Einstein’s Light Beam），这个实验帮助他从理想实验到完成狭义相对论取得重大飞跃。爱因斯坦著名的狭义相对论就是受到他16岁时做的这个思想实验而提出的。在他的著作《自述注记》中，爱因斯坦回忆道他当时幻想在宇宙中追逐一道光线。他说如果他能够以光速在光线旁边运动，那么他应该能够看到光线在空间内呈现为“不断振荡但停滞着的电磁场”。对于爱因斯坦，这个思想实验证明了对于他作为一个富有想象力的观察者，”在有相同定律和一个相对于地球静止观察者的情况下，任何事都有可能发生。”
意义
事实上，没人真正知道这意味着什么。科学家一直都在争论一个如此简单的思想实验是如何帮助爱因斯坦完成到狭义相对论这个巨大飞跃的。在当时，这个实验中的想法与现在已被抛弃的“以太”理论相违背。“以太”理论即存在一个隐性的空间供光线穿越。他经过了好多年才证明了自己是正确，但从某种程度上这个实验对于狭义相对论是“有害的”，他自己这么说，后者第一次让他站上了理论物理学的顶点。
8.定时炸弹
定时炸弹(Ticking time bomb scenario)是一个伦理学的思想实验，多用于讨论酷刑是否公平。其大致内容是：一枚大规模杀伤性的定时炸弹隐藏在你的居住地并即将爆炸，知情者已被羁押，是否应该使用酷刑来审讯。这是一个道德上的两难问题。问题的升级版是：酷刑后知情者缄口不言，是否应当对其家人采取酷刑逼供。问题最初在1960年代由法国作家Jean Lartéguy在其小说Les Centurions中提出。“定时炸弹”实验要求你想象有一个炸弹或其他大规模杀伤性武器藏在你的城市中，并且倒计时马上将归零。城市里有一个知情者，他知道炸弹的埋藏点。你会使用酷刑来让他吐出情报吗？
意义
与电车难题类似，定时炸弹实验也是强迫一个人从两个不道德行为中选择其一的伦理问题。它一般用来反驳那些说在任何情况下都不能使用酷刑的言论。它也被用作在极端形势下法律可以被放在第二位的情况，如美国严禁虐囚的法律。归功于《24小时》之类的电视节目，还有一些政治辩论，定时炸弹已成为最常被提起的思想实验之一。今年早些时候，一份英国报纸提出了更为极端的看法。这份报纸说，如果这个恐怖分子对酷刑毫无反应，那么当局者是否愿意拷打他的妻子和儿女来逼他吐出情报。
9.空地上的奶牛
空地上的奶牛（The COW in the field）是认知领域中一个重要的思想实验。实验是这样的，一个农民担心自己获奖的奶牛走丢了。一个送奶工来到农场后，他让农民不要担心，因为他看到那头奶牛就在附近。虽然农民很愿意相信送奶工，但他还是自己去看了下，他看到了熟悉的黑白相间条纹，为自己的奶牛在那里感到很满意。过了一会，送奶工到那里再次进行了确认。那头奶牛确实在那里，但它躲在了树林里，而且有一大张黑白相间的纸缠绕在了一棵树上，显然，农民把这张纸错当成自己的奶牛了。问题于是来了，就算奶牛一直在那里，但农民说自己知道那头奶牛在那里时是否正确？
意义
空地上的奶牛最初被EdmundGettier用来批判主流对知识定义的JTB（justifiedtruebelief）理论，即当人们相信一件事时，它就成为了知识；这件事事实上是真的，且可以被充分验证。实验中，农民之所以相信奶牛在那里，是送奶工证词和他自己所见黑白相间物所共同构成的结果。而之后送奶工的确认，这件事也碰巧是真实的。尽管如此，农民并非真正知道奶牛在那里，因为他认为奶牛在那里的结论是建立在错误的前提上的。Gettier利用这个实验和其他一些例子，说明了将知识定义为JTB的理论需要修正。
10.电车难题
电车难题(The Trolley Problem) 是伦理学领域最为知名的思想实验之一。内容大致是：一个疯子把五个无辜的人绑在电车轨道上，一辆失控的电车朝他们驶来，且马上就要辗过他们。幸运的是，你可以拉一个拉杆，让电车开到另一条轨道上。但是还有一个问题，那个疯子在那另一条轨道上也绑了一个人。想想这个情况，你应该拉拉杆吗？
意义
电车难题最早由哲学家菲利帕·福特（Philippa Foot）于1967年发表的《堕胎问题和教条双重影响》论文中提出来的，是用来批判伦理哲学主要理论的，特别是对功利主义的批判。功利主义认为，大部分道德决策都是根据“为最多的人提供最大的利益”的原则做出的。从一个功利主义者的观点来看，明显应去拉拉杆，只杀死一个人来拯救五个人。但是功利主义的批判者反驳说，一旦拉了拉杆，你就变得不道德——你要为另一条轨道上那一个人的死负担部分的责任。然而，其他人认为，这种状况下要求你要有所作为，什么都不做也是不道德。总之，不存在完全的道德行为，这也就是重点所在。许多哲学家都用电车难题作为例子来表现现实生活中经常强迫一个人违背自己道德准则的状况，并且有的时候根本没有完全道德的做法。
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