การทดลองทางความคิด

การทดลองทางความคิด (Thought Experiment) (มาจากคำ เยอรมัน ว่า Gedankenexperiment ซึ่งตั้งโดย ฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด) ในความหมายที่แพร่หลายที่สุดคือ การใช้แผนการที่จินตนาการขึ้นมาเพื่อช่วยเราเข้าใจวิถีทางที่สิ่งต่าง ๆ เป็นในความเป็นจริง ความเข้าใจได้มาจากปฏิกิริยาต่อสถานการณ์นั้น หลักการของการทดลองทางความคิด เป็น a priori มากกว่า เชิงประจักษ์ กล่าวคือ การทดลองทางความคิดไม่ได้มาจาก การสังเกต หรือ การทดลอง แต่อย่างใด

การทดลองทางความคิดคือคำถามเชิง สมมติฐาน ที่วางรูปแบบอย่างดีซึ่งให้เหตุผลจำพวก "จะเกิดอะไรถ้า?" (ดูที่ irrealis moods)

การทดลองทางความคิดถูกนำมาใช้ใน ปรัชญา, ฟิสิกส์, และสาขาอื่น ๆ มันถูกใช้ในการตั้งคำถามทางปรัชญาอย่างน้อยที่สุดตั้งแต่ยุคกรีก สมัยก่อน โสกราตีส ในฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์สาขาอื่น ๆ นั้น การทดลองทางความคิดที่มีชื่อเริ่มจากคริสตวรรษที่ 19 โดยเฉพาะในช่วงศตวรรษที่ 20 แต่ตัวอย่างต่าง ๆ ก็ได้เริ่มพบมากตั้งแต่อย่างน้อยในยุคของ กาลิเลโอ

Witt-Hansen ได้ยืนยันว่า ฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด เป็นคนแรกที่ใช้คำผสมละติน-เยอรมัน "Gedankenexperiment" (แปลตามเนื้อความว่าการทดลองที่ทำขึ้นในความคิด) ใน ค.ศ. 1812 เออร์สเตดมันยังเป็นคนแรกที่ใช้คำเยอรมันแท้ซึ่งมีความหมายเดียวกัน คือ "Gedankenversuch" เมื่อ ค.ศ. 1820

จากนั้นอีกนาน Ernst Mach ใช้คำว่า "Gedankenexperiment" เพื่อแสดงถึงการจัดการใน "จินตนาการ" ของการทดลอง "จริง" ที่แสดงให้เห็นต่อมาเป็น "การทดลองเชิงกายภาพจริง" โดยนักเรียนของเขา -- นั่นคือความแตกต่างระหว่างการทดลองทางกายภาพและทางจิตใจ -- โดย Mach ถามนักเรียนเพื่อให้คำอธิบายแก่เขา ไม่ว่าเมื่อใดที่ผลจากการทดลองทางกายภาพจริงที่ตามมานั้นต่างไปจากการทดลองทางจินตภาพแรกเริ่ม

คำภาษาอังกฤษว่า "thought experiment" เกิดขึ้น (เป็น calque) จาก "gedankenexperiment" ของ Mach และมันปรากฏเป็นครั้งแรกเมื่อ ค.ศ.1897 ในงานของ Mach ชิ้นหนี่งที่แปลเป็นภาษาอังกฤษนั่นเอง

ในหลาย ๆ ทาง การใช้คำผนวกว่า "การทดลองทางความคิด" นั้นเป็นกรณีดั้งเดิมของ "positioning" (ดู positioning (การตลาด)) ก่อนการผนวกคำนี้จะเกิดขึ้นนั้น การใช้คำถามเชิงสมมติฐานที่ตั้งขึ้นซึ่งเป็นการให้เหตุผลแบบเงื่อนไขนั้นมีอยู่เป็นเวลานานแล้ว (สำหรับนักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญา) อย่างไรก็ตามบางคนไม่มีทางที่จะจัดประเภทหรือพูดถึงมัน บทความนี้จึงช่วยให้อธิบายความกว้างขวางและหลากหลายในการใช้คำว่า "การทดลองทางความคิด" ที่ครั้งหนึ่งเคยถูกเสนอในภาษาอังกฤษมาแล้ว

ในการใช้โดยทั่วไปที่สุดนั้น การทดลองทางความคิดเป็นกระบวนการของการใช้สถานการณ์เชิงจินตภาพ เพื่อช่วยให้เราเข้าใจวิถีทางที่สิ่งต่าง ๆ เป็น (หรือ ในกรณี "แผนการ" ของ Herman Kahn คือ ช่วยให้เราเข้าใจบางสิ่งในอนาคต) ความเข้าใจเหล่านั้นล้วยนมาจากผลสะท้อนของสถานการณ์จินตภาพนี้ การทดลองทางความคิดเป็น a priori มากกว่ากระบวนการ เชิงประจักษ์ โดยการทดลองถูกทำขึ้นในจินตนาการ (นั่นคือ "ห้องปฏิบัติการทดลองของความคิด" ของ Brown (1993)) และยังไม่เคยทำขึ้นจริง ๆ

การทดลองทางความคิด อันเป็นคำถามเชิงสมมติฐานที่ได้รับการนิยามและวางโครงสร้างอย่างดี โดยใช้การให้เหตุผล แบบเงื่อนไข (irrealis moods) -- "จะเกิดอะไรขึ้น (หรือ จะมีอะไรเกิดขึ้นแล้ว) ถ้า . . . " -- ได้ถูกใช้เพื่อตั้งคำถามในปรัชญามาอย่างน้อยตั้งแต่สมัยกรีกช่วงยุดก่อน โซคราติส (ดู Rescher) ในฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อื่น ๆ นั้น การทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียงเกิดขึ้นในคริสตวรรษที่ 19 และโดยเฉพาะในคริสตวรรษที่ 20 แต่ตัวอย่างของการทดลองทางความคิดนั้นพบได้ตั้งแต่อย่างน้อยในยุคของ กาลิเลโอ

การทดลองทางความคิดได้ถูกใช้ใน ปรัชญา, ฟิสิกส์ และสาขาอื่น ๆ (เช่น cognitive psychology, ประวัติศาสตร์, political science, เศรษฐศาสตร์, จิตวิทยาสังคม, กฎหมาย, organizational studies, การตลาด และ ระบาดวิทยา) ในกฎหมาย คำพ้องความหมายว่า "hypothetical (เชิงสมมติฐาน)" ถูกใช้บ่อย ๆ สำหรับการทดลองต่าง ๆ

นักวิทยาศาสตร์มักใช้การทดลองทางความคิดในรูปของการทดลอง "เป็นตัวแทน" และเป็นจินตภาพซึ่งพวกเขาสร้างขึ้นก่อนที่จะมีการทดลอง "เชิงกายภาพ" จริง (Ernst Mach กล่าวเสมอว่า gedankenexperiments เหล่านี้เป็น "เงื่อนไขแรกเริ่มที่จำเป็นสำหรับการทดลองเชิงกายภาพ") แม้กระทั่งทุกวันนี้ นักวิทยาศาสตร์หลายคนโต้ว่าการทดลองเชิงกายภาพเป็นเพียงการทดลองทางความคิดแท้ ๆ เท่านั้น ในกรณีเหล่านั้น ผลของการทดลอง "ตัวแทน" มักจะออกมาชัดเจนจนไม่จำเป็นต้องทำการทดลองเชิงกายภาพเลยแม้แต่น้อย

นักวิทยาศาสตร์ยังใช้การทดลองทางความคิดเมื่อการทดลองเชิงกายภาพในทางปฏิบัตินั้นเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างขึ้น (Carl Gustav Hempel เรียกการทดลองประเภทนี้ว่า ""การทดลองในจินตนาการเชิงทฤษฎี"") เช่น การทดลองทางความคิดโดยไล่ตามลำแสงของ ไอน์สไตน์ ซึ่งนำไปสู่ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ นี่เป็นการใช้การทดลองทางความคิดเชิงวิทยาศาสตร์ที่เป็นพิเศษ ซึ่งไม่สามารถทำขึ้นจริงได้ แต่นำไปสู่ทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จ โดยได้รับการพิสูจน์จากวิธีเชิงประจักษ์อื่น ๆ

หากไม่คำนึงถึงเป้าหมายที่ตั้งไว้จำเพาะแล้ว การทดลองทางความคิดทั้งหมดล้วนแสดงวิธีการคิดที่เป็นรูปแบบ ซึ่งถูกวางแผนเพื่อให้เราได้อธิบาย ทำนายและควบคุมเหตุการณ์ในทางที่ดีกว่าและมีประโยชน์มากกว่า

ในเทอมของผลทางทฤษฎีแล้ว การทดลองความคิดนั้น:

การทดลองทางความคิดมักแนะนำมุมมองใหม่ที่น่าสนใจ สำคัญและมีค่า ที่มีต่อปริศนาและคำถามเก่า ๆ แม้ว่ามันอาจจะทำให้คำถามเก่าไม่สัมพันธ์กัน ยิ่งกว่านั้นมันยังอาจสร้างคำถามใหม่ ๆ ที่ไม่ง่ายที่จะตอบนัก

ในเทอมของการประยุกต์ในเชิงปฏิบัติ การทดลองทางความคิดถูกสร้างขึ้นโดยทั่วไปเพื่อ:

หากกล่าวโดยทั่วไปแล้ว ขอบเขตทั้งหมดของการทดลองทางความคิดสามารถแบ่งได้เป็น 7 ประเภทตามพื้นฐานของวิธีการถามเชิงสมมติฐานดังนี้:

"Prefactual (แปลว่า “ก่อนความจริง”) thought experiments" นั้นคาดเดาผลที่เกิดขึ้นได้ในอนาคตจากปัจจุบัน และถามว่า "จะเกิดผลอะไรถ้าเหตุการณ์ E เกิดขึ้น?"

"Counterfactual (แปลว่า “ขัดแย้งกับความจริงที่ตั้งขึ้น”) thought experiments" นั้นคาดเดาผลที่เป็นไปได้ของอดีตที่ต่างออกไป และถามว่า "มันน่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเหตุการณ์ A เกิดขึ้นแทนที่จะเป็น B?" (ตัวอย่างเช่น "ถ้า ไอแซก นิวตัน และ กอทท์ฟรีด ไลบ์นิซ ได้ ร่วมมือกัน คณิตศาสตร์ในทุกวันนี้จะเป็นอย่างไร?")

"Semifactual thought experiments" คาดเดาขยายออกไปยังสิ่งที่น่าจะยังคงเดิม ถึงแม่อดีตจะเปลี่ยนไป และถามว่า “ถึงแม้เหตุการณ์ X เกิดขึ้นแทนที่จะเป็น E เหตุการณ์ Y จะยังคงเกิดขึ้นหรือไม่?” (ตัวอย่างเช่น “แม้ว่าผู้รักษาประตู ได้ ไปทางซ้ายมากกว่าทางขวา เขาจะยังสามารถรับลูกบอลที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งได้หรือไม่?”)

Semifactual speculations เป็นส่วนสำคัญใน clinical medicine.

กิจกรรมของ "prediction", "forecasting" และ "nowcasting" พยายามจะเสนอสถานการณ์ของปัจจุบันไปยังอนาคต (ความแตกต่างเดียวระหว่างพวกมันได้วางแบบกิจกรรมคล้าย ๆ กันในการเป็นตัวคั่นกลางของอนาคตที่ถูกคาดไว้กับปัจจุบัน)

กิจกรรมของ "hindcasting" เกี่ยวข้องกับการดำเนินแบบจำลองพยากรณ์หลังจากที่เหตุการณ์ได้เกิดขึ้นแล้ว เพื่อทดสอบว่าแบบจำลองที่สร้างขึ้นใช้งานได้หรือไม่

กิจกรรมของ "retrodiction" (หรือ "postdiction") เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ย้อนไปในเวลา ก้าวต่อก้าว หรือหลายต่อหลายขั้นเท่าที่จำเป็น จากปัจจุบันไปยังอดีตที่คาดไว้ เพื่อหาสาเหตุสุดท้ายของเหตุการณ์เฉพาะนั้น ๆ (ตัวอย่างเช่น Reverse engineering และ Forensics)

กิจกรรมของ "backcasting" เกี่ยวข้องกับการตั้งคำบรรยายของสถานการณ์ในอนาคตอย่างเฉพาะเจาะจงและชัดเจนอย่างมาก จากนั้นจึงเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่เชิงจินตภาพย้อนไปในเวลา ก้าวต่อก้าว หรือหลายต่อหลายขั้นเท่าที่จำเป็น จากอนาคตไปสู่ปัจจุบัน เพื่อเปิดเผยกลไกผ่านสิ่งที่อนาคตที่เฉพาะเจาะจงนั้นได้รับจากปัจจุบัน

มันสำคัญที่เราจะระลึกว่า ความยากลำบากอย่างหนึ่งของการทดลองทางความคิดทุกประเภท และโดยเฉพาะ "counterfactual" thought experiments นั้นอยู่ตรงที่ มันไม่มีหลักการที่รับได้อย่างเป็นทางการสำหรับวัดความเสี่ยงอย่างแม่นยำ ไม่ว่าจะเป็น "Type I errors" (False positive) หรือ "Type II errors" (False negative) ในตัวเลือกของ a potential causative factor

ในปรัชญา การทดลองทางความคิดจะแสดงแผนการที่คิดขึ้นเป็นตัวอย่าง อันเนื่องมาจากความตั้งใจของการสร้างการตอบสนองโดยสัญชาตญานเกี่ยวกับหนทางที่สิ่งต่าง ๆ เป็นไปในการทดลองทางความคิด (นักปรัชญายังสนับสนุนการทดลองทางความคิดของพวกเขา ด้วยการให้เหตุผลทางทฤษฎีซึ่งออกแบบมาเพื่อสนับสนุนการตอบสนองโดยสัญชาตญาณที่ต้องการ) แผนการจะถูกออกแบบเป็นตัวอย่างเพื่อตั้งแนวคิดทางปรัชญาเชิงปฏิบัติ เช่น คุณธรรม หรือธรรมชาติของจิต หรือการอ้างอิงภาษา การตอบสนองโดยสัญชาตญาณที่มีต่อแผนการที่จินตนาการขึ้นถือว่าบอกเราเกี่ยวกับธรรมชาติของแนวคิดในทุกแผนการ ไม่ว่าจะจริงหรือจินตนาการขึ้น

ตัวอย่างเช่น การทดลองทางความคิดหนึ่งอาจแสดงสถานการณ์ที่นักฆ่าตั้งใจฆ่าคนบริสุทธิ์เพื่อประโยชน์ของคนอื่น ในที่นี้ คำถามประเด็นคือว่า การกระทำนี้ถูกต้องตามศีลธรรมหรือไม่ แต่คำถามที่กว้างกว่านั้นคือ ทฤษฎีศีลธรรมนั้นถูกต้องหรือไม่ที่กล่าวว่าศีลธรรมนั้นวัดได้โดยผลของการกระทำเพียงอย่างเดียว John Searle จินตนาการถึงชายในห้องปิดตายซึ่งได้รับประโยคที่เขียนเป็นภาษาจีน และเขียนประโยคตอบกลับเป็นภาษาจีนตามคู่มือวิธีการเขียนอันเช่ยวชาญ ในที่นี้ คำถามประเด็นคือว่า ชายคนนี้เข้าใจภาษาจีนหรือไม่ แต่คำถามที่กว้างกว่านั้นคือ functionalist theory of mind นั้นถูกต้องหรือไม่

โดยทั่วไป เราหวังว่าจะมีความเห็นหนึ่งเดียวเกี่ยวกับการหยั่งรู้ด้วยสัญชาตญาณซึ่งการทดลองทางความคิดได้มา (กล่าวคือ ในการประเมินการทดลองทางความคิดของพวกเขา นักปรัชญาอยากได้ "สิ่งที่พวกเราควรบอก" หรือสำนวนประมาณนั้น) การทดลองทางความคิดที่ประสบความสำเร็จจะเป็นหนึ่งโดยที่การหยั่งรู้ด้วยสัญชาตญาณเกี่ยวกับมันถูกใช้ร่วมกันอย่างแพร่หลาย แต่บ่อยครั้ง นักปรัชญามีการหยั่งรู้ด้วยสัญชาตญาณเกี่ยวกับแผนการต่างกันไป

การใช้แผนการทางจินตนาการเชิงปรัชญาอื่น ๆ ก็คือการทดลองทางความคิดเช่นกัน ในการใช้แผนการหนึ่ง นักปรัชญาอาจจินตนาการบุคคลขึ้นมาในสถานการณ์เฉพาะอย่าง (อาจเป็นพวกเราเอง) และถามถึงสิ่งที่พวกเขาน่าจะทำ ยกตัวอย่างเช่น John Rawls บอกพวกเราให้จินตนาการถึงกลุ่มคนในสถานการณ์ที่พวกเขาไม่รู้อะไรเกี่ยวกับตัวเองเลย และถูกใส่ข้อมูลด้วยการคิดประดิษฐ์องค์กรทางสังคมหรือการเมือง (ดูเพิ่มที่ veil of ignorance) การใช้ state of nature เพื่อจินตนการจุดกำเนิดของรัฐบาล โดย Thomas Hobbes และ จอห์น ล็อก อาจถือว่าเป็นการทดลองทางความคิดเช่นกัน เช่นเดียวกันกับ นิทเช่ ใน On the Genealogy of Morals ได้พิจารณาเกี่ยวกับการพัฒนาเชิงประวัติศาสตร์ของจริยธรรมจูเดโอ-คริสเตียนโดยใช้เจตนาตั้งคำถามถึงความชอบธรรมของมัน

แผนการที่แสดงในการทดลองทางความคิดต้องเป็นไปได้ในแง่ใดแง่หนึ่ง ในการทดลองทางความคิดหลายอย่าง ๆ แผนการนั้นจะต้อง nomologically possible หรือเป็นไปได้ตามกฎของธรรมชาติ Chinese Room ของ John Searle นั้นถือว่า nomologically possible

การทดลองทางความคิดบางอย่างมีแผนการที่ไม่ใช่ nomologically possible ใน Twin Earth thought experiment Hilary Putnam บอกให้เราจินตนาการถึงแผนการที่มีสารซึ่งมีคุณสมบัติที่สังเกตได้ทุกอย่างเหมือนน้ำ (เช่น รส สี จุดเดือด) แต่ไม่เหมือนน้ำในทางเคมี เราสามารถแย้งได้ว่าการทดลองทางความคิดนี้ไม่ใช่ nomologically possible ถึงแม้ว่ามันเป็นไปได้ในแง่อื่น เช่น metaphysical possibility มันเป็นปัญหาที่ถกเถียงกันได้ว่า nomological impossibility ของการทดลองทางความคิดช่วยการหยั่งรู้ได้โดยสัญชาตญาณเกี่ยวกับการอภิปรายหรือไม่

ในบางกรณี แผนการเชิงสมมติฐานอาจถือว่าไม่เป็นไปได้ในเชิงอภิปรัชญา หรือเป็นไปได้ในแง่ใดเลย David Chalmers กล่าวว่าเราสามารถจินตนาการว่ามี zombies หรือคนที่มีร่างกายเชิงกายภาพตรงกับเราในทุกทางแต่ไม่มีสติสัมปชัญญะ นี่ถือเป็นการแสดงว่า physicalism นั้นผิด อย่างไรก็ตามบางคนโต้ว่า zombies เป็นสิ่งเหลือเชือ เราไม่สามารถจินตนาการถึง zombie ได้ดีไปกว่าที่เราจินตนาการว่า 1+1=3

การใช้การทดลองทางความคิดในปรัชญายังได้รับการวิจารณ์อื่น ๆ โดยเฉพาะT philosophy of mind Daniel Dennett ได้อ้างอิงถึงการทดลองทางความคิดบางประเภท เช่น Chinese Room experiment อย่างเหยียดหยามว่า "intuition pump" โดยอ้างว่าการทดลองเหล่านี้ถูกปกปิดง่าย ๆ เพื่อดึงดูดการหยั่งรู้ด้วยสัญชาตญาณซึ่งล้มเหลวเมื่อวิเคราะห์โดยละเอียด คำวิจารณ์อีกอย่างที่ฟังดูเหมือนว่า การทดลองทางความคิดแบบนิยายวิทยาศาสตร์นั้นดิบเกินที่จะนำมาซึ่งการหยั่งรู้โดยชัดเจน หรือที่ว่า การหยั่งรู้ที่ได้มานั้นไม่สามารถเป็นไปได้อย่างเหมาะสมกับโลกแห่งความจริง คำวิจารณ์อีกอย่างคือว่า นักปรัชญาได้ใช้การทดลองทางความคิด (และ a priori methods อื่น ๆ) ในสาขาที่วิทยาศาสตร์เชิงประจักษ์ควรจะเป็นกระบวนการสำรวจอย่างแรกมากกว่า เช่น เรื่องเกี่ยวกับความคิด

การทดลองทางความคิดนั้นเป็นที่รู้จักใน ฟิสิกส์ ได้แก่

ในสาขาของ ปรัชญา มีการใช้การทดลองทางความคิดอย่างกว้างขวาง: