不妨來點“思想實驗”

魏寧

在一本名為《思想實驗》的書的封面寫著：世界頂級名校最受歡迎的思維課程，比起思想實驗，《黑客帝國》和《盜夢空間》不過是九牛一毛。接下來還列舉了思想實驗的追隨者——牛頓、達爾文、愛因斯坦、霍金、比爾·蓋茨、喬布斯……

拋開營銷手段中的噱頭，思想實驗在科學史上確實起過舉足輕重的作用，愛因斯坦和哥本哈根學派在理論物理學上的很多爭論都借助了思想實驗，愛因斯坦那個著名的雙生子佯謬更是盡人皆知。思想實驗不但以最簡明、抽象的方式直指科學問題的核心，而且大多以悖論、謎題的形式出現，如同一場智力的較量，讓人一看之下就欲罷不能，直到探究出個究竟。

在理科課程中，思想實驗也大有用武之地。它只需要你的想象力和邏輯推理能力，就能讓你置身于實驗的情境之中，得出真實實驗無法得到的結論。更別說思想實驗在提升學生思維能力、深刻理解所學知識的同時，還帶給了學生意想不到的趣味。

但思想實驗似乎一直遠離著信息技術課堂，是信息技術領域缺少思想實驗嗎？非也，不但如此，思想實驗其實在信息技術課堂上大有作為。

有時候，我們頭腦中構想出了一個實驗，但受儀器設備的限制，在現實中沒法實現。這時候，思想實驗就派上了用場。例如，讓學生認識到計算機并非萬能，即使在計算方面，也有很多類型的問題用計算機難以解決，我們就不得不借助于思想實驗。計算機科學家拉里·J·斯托克邁耶和阿爾伯特·R·邁耶共同提出的“和宇宙一樣大的計算機”的思想實驗就是一個不錯的案例，這個實驗設想了一臺和宇宙一樣大的計算機，通過一系列的計算規則，最終得出宇宙不夠大的矛盾結論。它試圖告訴大家，計算機并非無所不能，這個宇宙中沒有人無所不知。

有時候，有些命題無法通過真實的實驗加以驗證，這時我們也不得不求助于思想實驗。譬如“機器能否思維”這個問題，是人工智能、機器人研究的根本問題，但對機器究竟能否思維的爭論卻持續了半個世紀之久。其間，支持一方和反對一方不時拋出各種思想實驗，希望從邏輯上駁倒對手。如果我們能讓學生去探究、去論辯這些思想實驗，無疑會讓他們對人工智能的理解大大加深。

譬如你認為機器不能像人一樣思維，那么你可以來回答一下1981年計算機科學家道格拉斯·霍夫斯塔特設計的“愛因斯坦大腦”思想實驗。他假定我們把愛因斯坦的大腦在死亡時刻的狀態全部記錄下來，存在一臺計算機里，配上模擬愛因斯坦大腦活動的指令。通過執行這些指令，就可以實現與愛因斯坦的對話。從結果看，這臺計算機可以像愛因斯坦本人那樣思維，雖然它可能只是組成愛因斯坦的算法的體現，但這臺計算機“認為”自己就是愛因斯坦，或者說它“實際上”就是愛因斯坦。換句話說，在霍夫斯塔特看來，只要一臺計算機能夠實現和人腦一樣的功能，那么就應該承認，它和人腦一樣能夠思維。

如果你不同意這個觀點，你堅持認為人腦的思維過程是獨特的。大衛·科爾會向你提出一個“放大水珠”思想實驗：假設把一小滴水珠放大到一個工廠那么大，這時H2O分子已經像一個塑料模型一樣大了，你可以走進這滴水珠的內部參觀，但你不會見到任何濕的東西。他的意思是就算你能進入正在思考的人類大腦里面，你也只能看到一根根神經元在工作，而思維在哪兒呢？對此，你又打算如何反駁呢？

信息技術的課堂不只是教材上的知識，還有有趣的謎題、悖論；信息技術的實驗也不只是上機操作的實驗，還有頭腦中的實驗——思想實驗。只有站在思想方法的層次上把握信息技術，才能對信息技術有更深刻的理解。從這個角度來看，我們真的需要來點思想實驗。endprint