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思考実験

実際に実験器具や測定を行うことなく、思考のみによって行われる実験、またはそのような思考活動を思考実験と言う。

アインシュタインが光の速度と慣性系の関係についての洞察に達したのはこのような思考実験によってであるとされる。

Table of contents
1 例

「シュレディンガーの猫」のパラドックス

アイザック・ニュートンの重力(万有引力)の発見につながる思考実験

史実ではないかもしれない。
  1. りんごが木から落ちるのに遭遇したニュートン。
  2. りんごの木を見上げるとその向こうには月が光っている。
  3. りんごが落ちたのはりんごを木につなぎ止めていた力がなくなったからである。
  4. では、なぜ月は落ちて来ないのか? どんな力が月を空につなぎ止めているのか?
  5. 糸をりんごに結びつけて振り回している図を想像するニュートン。
  6. 振り回すと速度によって離れて行こうとする。(遠心力)。
  7. 月は地球を回っていることを思い浮かべる。
  8. 遠心力で月が飛び去って行かないのは、糸のかわりをしている力があるはずである。
  9. 月が地球の回りを回りながら同じ距離を保っているのは、遠心力とこのつなぎ止める力がつりあってからであるに違いない。
  10. このつなぎ止める力を重力と呼ぼう。
  11. しかし、重力は地球だけが持ち月をつなぎ止めているのか? それとも月も地球も重力を持ちお互いに引っ張りあっているのか?
  12. これは、計算式を立てて様子を見てみないと分からない。
この結果、ニュートンは引力を形式化する微分積分を作ることになる。

ガリレオ・ガリレイによる「重いものほど速く落下する」という考えを否定する思考実験

  1. 重いものほど速く落下するとしよう
  2. 二つの同じ重さと形状の鉄球を用意する。
  3. 二つは同じ速さで落下していくだろう。
  4. 二つの鉄球を軽いひもでつないで一つの物体とする。これはもとのものの2倍の重さを持つ。
  5. ひもをたるませて落下させると、それぞれの鉄球は同じ速さで落下していくはずだから、ひもはたるんだままのはずである。
  6. しかし重いのだから、これはもとの鉄球より速く落ちるはずである。
  7. たるんだひものついた鉄球がもとの鉄球より速く落下するというのはどこか変じゃないだろうか。
この後ガリレオは実際に物体を落下させて「重いものほど速く落下する」というのが嘘であることを実験により示したとされる。ピサの斜塔で実験をしたという逸話が事実かどうかは、科学史家の間で意見が分かれている。




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