Eksperimen pemikiran yang menarik. Percobaan E

Jangan kalah. Berlangganan dan terima tautan ke artikel di email Anda.

Apa itu eksperimen pikiran?

Eksperimen pemikiran dalam filsafat, fisika, dan sejumlah ilmu lainnya adalah bentuk aktivitas kognitif, di mana suatu situasi dimodelkan bukan dalam bentuk eksperimen nyata yang akrab bagi kita masing-masing, tetapi dalam imajinasi. Konsep ini pertama kali diperkenalkan untuk digunakan oleh filsuf positivis Austria, mekanik dan fisikawan Ernst Mach.

Saat ini, istilah "eksperimen pemikiran" secara aktif digunakan oleh berbagai ilmuwan, pengusaha, politisi, dan spesialis di berbagai bidang di seluruh dunia. Beberapa dari mereka lebih suka melakukan eksperimen pemikiran mereka sendiri, dan beberapa memberikan segala macam contoh dari mereka, dengan contoh terbaik yang ingin kami perkenalkan kepada Anda.

Sesuai dengan namanya, kami akan mempertimbangkan total delapan eksperimen.

Zombie filosofis

Bayangkan mayat hidup. Tapi tidak seram, tetapi sangat sederhana, tidak berbahaya, mirip dengan orang biasa. Satu-satunya hal yang membedakannya dari orang adalah bahwa ia tidak dapat merasakan apa pun, tidak memiliki pengalaman sadar, tetapi ia mampu mengulangi tindakan dan reaksi mereka setelah orang, misalnya, jika ia dibakar dengan api, ia dengan terampil meniru rasa sakit.

Jika zombie seperti itu ada, itu akan bertentangan dengan teori fisikalisme, di mana persepsi seseorang hanya disebabkan oleh proses bidang fisik. Zombi filosofis juga tidak berkorelasi dengan cara apa pun dengan pandangan perilaku, yang menurutnya setiap manifestasi, keinginan, dan kesadaran seseorang direduksi menjadi faktor perilaku, dan zombie semacam itu tidak dapat dibedakan dari orang biasa. Eksperimen ini juga sebagian menyangkut masalah kecerdasan buatan, karena di tempat zombie mungkin ada android terkenal yang mampu meniru kebiasaan manusia.

bunuh diri kuantum

Eksperimen kedua menyangkut mekanika kuantum, tetapi di sini berubah - dari posisi saksi mata ke posisi peserta. Ambil kucing Schrödinger, misalnya, menembak dirinya sendiri di kepala dengan pistol yang ditenagai oleh peluruhan atom radioaktif. Pistol bisa salah tembak 50% dari waktu. , ada tabrakan dua teori kuantum: "Kopenhagen" dan banyak dunia.

Menurut yang pertama, kucing tidak bisa berada di dua keadaan pada saat yang sama, yaitu. dia akan hidup atau mati. Tetapi menurut yang kedua, setiap upaya baru untuk menembak, seolah-olah, membagi alam semesta menjadi dua alternatif: yang pertama, kucing itu hidup, yang kedua, mati. Namun, alter-ego kucing, yang tetap hidup, akan tetap tidak menyadari kematiannya dalam realitas paralel.

Penulis eksperimen, Profesor Max Tegmark, condong ke teori multiverse. Tetapi sebagian besar ahli di bidang mekanika kuantum, yang diwawancarai oleh Tegmark, mempercayai teori kuantum "Kopenhagen".

Racun dan hadiah

Tirai ketidaktahuan

Eksperimen yang luar biasa tentang topik keadilan sosial.

Contoh: segala sesuatu yang berhubungan dengan organisasi sosial dipercayakan kepada sekelompok orang tertentu. Agar konsep yang mereka buat seobjektif mungkin, orang-orang ini kehilangan pengetahuan tentang status mereka di masyarakat, milik kelas, kecerdasan intelektual, dan lainnya yang dapat menjamin keunggulan kompetitif - ini semua adalah "tirai ketidaktahuan" ”.

Pertanyaannya adalah, konsep organisasi masyarakat apa yang akan dipilih orang, karena tidak mampu mempertimbangkan kepentingan pribadi mereka sendiri?

kamar Cina

Seorang pria yang berada di sebuah ruangan dengan keranjang penuh dengan hieroglif. Dia memiliki manual rinci dalam bahasa ibunya, menjelaskan hukum menggabungkan tanda-tanda yang tidak biasa. Tidak perlu memahami arti semua hieroglif, karena hanya aturan menggambar yang berlaku. Tetapi dalam proses bekerja dengan hieroglif, Anda dapat membuat teks yang tidak berbeda dengan bahasa tertulis penduduk Cina.

Di luar pintu kamar adalah orang-orang yang memberikan kartu dengan pertanyaan dalam bahasa Cina kepada pertapa. Pahlawan kita, dengan mempertimbangkan aturan dari buku teks, menjawabnya - jawabannya tidak masuk akal baginya, tetapi bagi orang Cina itu cukup logis.

Jika kita membayangkan pahlawan sebagai komputer, buku teks sebagai basis informasi, dan pesan orang sebagai pertanyaan dan jawaban ke komputer, eksperimen akan menunjukkan keterbatasan komputer dan ketidakmampuannya untuk menguasai pemikiran manusia dalam proses hanya menanggapi kondisi awal melalui cara terprogram.

Teorema monyet tak terbatas

Berdasarkan eksperimen ini, seekor monyet abstrak, jika ia menekan tombol-tombol mekanisme pencetakan dengan cara yang kacau untuk selamanya, pada suatu saat akan dapat mencetak teks apa pun yang awalnya diberikan, misalnya, Hamlet Shakespeare.

Upaya bahkan dilakukan untuk menghidupkan eksperimen ini: para guru dan siswa di Universitas Plymouth mengumpulkan dua ribu dolar untuk memberikan sebuah komputer kepada enam kera di kebun binatang. Sebulan telah berlalu, tetapi "testee" belum mencapai kesuksesan - warisan sastra mereka hanya berisi lima halaman, di mana huruf "S" mendominasi. Komputer itu hampir hancur total. Tetapi para peneliti sendiri mengatakan bahwa mereka belajar banyak dari proyek mereka.

Anda dapat membuat beberapa eksperimen pemikiran Anda sendiri yang tidak biasa - untuk ini Anda hanya perlu menoleh dan. Tapi pernahkah Anda berpikir, omong-omong, bahwa banyak dari kita, hampir semua orang, secara mental melakukan segala macam eksperimen yang melibatkan, misalnya, diri kita sendiri, seseorang yang dekat dengan kita atau bahkan hewan peliharaan? Lain kali Anda membayangkan suatu situasi, tuliskan di atas kertas atau bahkan publikasikan - mungkin ide Anda akan berkembang dengan baik.

Mereka digunakan di bidang-bidang seperti filsafat dan fisika teoretis, ketika eksperimen fisik tidak mungkin dilakukan.

Mereka berfungsi sebagai makanan yang baik untuk dipikirkan, dan memaksa kita untuk mempertimbangkan kembali apa yang kita anggap remeh.

Berikut adalah beberapa eksperimen pemikiran yang paling terkenal.

percobaan ilmiah

1. Monyet dan pemburu

“Pemburu melihat monyet di pohon, membidik dan menembak. Pada saat peluru terbang keluar dari senjata, monyet jatuh dari cabang ke tanah. Bagaimana seharusnya seorang pemburu bertujuan untuk memukul monyet??

1. Membidik monyet

2. Bertujuan di atas kepala monyet

3. Bertujuan di bawah monyet

Hasilnya mungkin tidak terduga. Gravitasi bekerja pada monyet dan peluru dengan kecepatan yang sama, jadi tidak peduli seberapa cepat peluru bergerak (dengan mempertimbangkan hambatan udara dan faktor lainnya), pemburu harus membidik monyet.

Hasilnya dapat dilihat pada simulasi komputer ini

2. Bola meriam Newton

Dalam eksperimen pemikiran ini, bayangkan sebuah meriam di gunung yang sangat tinggi yang menembakkan intinya pada sudut 90 derajat ke Bumi.

Diagram menunjukkan beberapa kemungkinan jalur penerbangan untuk bola meriam, tergantung pada seberapa cepat ia akan terbang pada saat peluncuran.

Jika bergerak terlalu lambat, akhirnya akan jatuh ke Bumi.

Jika sangat cepat, ia dapat membebaskan diri dari gravitasi bumi dan menuju ke luar angkasa. Jika mencapai kecepatan rata-rata, maka akan bergerak dalam orbit bumi.

Eksperimen ini memainkan peran besar dalam studi gravitasi, meletakkan dasar untuk pembuatan satelit dan penerbangan luar angkasa.

Contoh percobaan

3. Misteri Racun Kawka

“Seorang miliarder eksentrik menawarkan Anda sebotol zat beracun yang, jika Anda meminumnya, akan menyebabkan rasa sakit yang menyiksa selama satu hari, tetapi tidak akan mengancam jiwa, dan tidak akan memiliki efek jangka panjang.

Miliarder akan membayar Anda $ 1 juta keesokan paginya jika Anda berniat untuk minum zat beracun di tengah malam hari ini di siang hari besok. Yang sedang berkata, Anda tidak perlu minum racun untuk mendapatkan uang. Uang akan sudah ada di rekening Anda beberapa jam sebelum waktunya untuk meminumnya. Tapi ... jika Anda berhasil.

Yang harus Anda lakukan adalah berniat untuk minum racun pada tengah malam malam ini pada siang besok. Anda dapat berubah pikiran setelah Anda mendapatkan uang dan tidak minum racun. Pertanyaannya adalah ini: apakah mungkin untuk berniat meminum zat beracun?

Menurut filsuf Amerika Gregory Kavka, akan sangat sulit, hampir tidak mungkin, untuk berniat melakukan sesuatu jika kita tidak berniat melakukannya. Orang yang rasional tahu bahwa dia tidak akan meminum racun dan karena itu tidak dapat berniat untuk meminumnya.

4. Teka-teki orang buta

Teka-teki ini ditanyakan oleh filsuf Irlandia William Molyneux kepada pemikir Inggris John Locke.

Bayangkan seseorang yang buta sejak lahir, yang belajar membedakan antara kubus dan bola dengan bantuan sentuhan, tiba-tiba menerima penglihatannya.

Dapatkah ia dengan bantuan penglihatan, sebelum menyentuh benda, tentukan apa itu kubus dan apa itu bola?

Jawaban: Tidak. Meskipun dia mendapatkan pengalaman menggunakan sentuhan, itu tidak akan mempengaruhi penglihatannya.

Jawaban atas pertanyaan ini dapat memecahkan salah satu masalah mendasar dari pikiran manusia.

Misalnya, kaum empiris percaya bahwa bahwa seseorang dilahirkan sebagai "batu tulis kosong" dan menjadi jumlah dari semua akumulasi pengalaman. Sebaliknya, kaum nativis keberatan bahwa pikiran berisi representasi dari awal, yang kemudian diaktifkan oleh penglihatan, suara, dan sentuhan.

Jika orang buta tiba-tiba melihat cahaya dan dapat segera membedakan di mana kubus dan di mana bola, ini berarti bahwa pengetahuan adalah bawaan.

Beberapa tahun yang lalu, Profesor Pawan Sinha dari Massachusetts Institute of Technology melakukan penelitian pada pasien yang telah mendapatkan kembali penglihatannya. Hasilnya mengkonfirmasi hipotesis Molyneux.

Eksperimen (video)

5. Paradoks kembar

Einstein merumuskan masalah dengan cara ini:

“Bayangkan dua saudara kembar Joe dan Frank. Joe adalah orang rumahan dan Frank suka bepergian.

Di hari ulang tahun mereka yang ke 20, salah satunya naik pesawat ruang angkasa ke luar angkasa, bepergian dengan kecepatan cahaya. Perjalanannya dengan kecepatan ini memakan waktu 5 tahun dan dia kembali ketika dia berusia 30 tahun. Kembali ke rumah, dia mengetahui bahwa 50 tahun telah berlalu di Bumi. Saudara kembarnya sudah sangat tua dan dia sudah berusia 70 tahun.

Di sinilah hukum relativitas berperan, yang menurutnya, semakin cepat Anda bergerak dalam ruang, semakin lambat Anda bergerak dalam waktu.

6. Keabadian kuantum dan bunuh diri kuantum

Dalam eksperimen pemikiran ini, yang diusulkan oleh ahli teori Amerika Max Tegmarok, seorang peserta mengarahkan pistol ke dirinya sendiri, yang dilengkapi dengan mekanisme yang mengukur rotasi partikel kuantum.

Tergantung pada pengukuran, pistol mungkin atau mungkin tidak menembak. Proses hipotetis ini dikenal sebagai bunuh diri kuantum.

Jika interpretasi multi-dunia benar, yaitu keberadaan alam semesta paralel, maka Alam semesta akan terbelah menjadi dua, di mana salah satunya akan hidup, dan yang lain dia akan mati.

Percabangan ini akan terjadi setiap kali pelatuk ditarik. Tidak peduli berapa banyak tembakan yang ditembakkan, di salah satu dunia akan selalu ada versi peserta yang akan bertahan. Dengan demikian, ia akan memperoleh keabadian kuantum.

Eksperimen para ilmuwan

7. Monyet tak berujung

Eksperimen ini, yang dikenal sebagai “ teorema monyet tak terbatas', berpendapat bahwa jika monyet dalam jumlah tak terbatas secara acak menekan tombol mesin tik dalam jumlah tak terbatas, pada titik tertentu mereka pasti akan menciptakan karya Shakespeare.

Ide utamanya adalah jumlah kekuatan aktif yang tak terbatas dan waktu yang tak terbatas akan secara acak menciptakan segalanya dan segalanya. Teorema adalah salah satu cara terbaik untuk menunjukkan sifat tak terhingga.

Pada tahun 2011, programmer Amerika Jesse Anderson memutuskan untuk menguji teorema ini menggunakan monyet virtual. Dia menciptakan beberapa juta monyet virtual” adalah program khusus yang memasukkan urutan huruf secara acak. Ketika urutan huruf cocok dengan kata dari drama Shakespeare, itu akan disorot. Dengan demikian, hampir sebulan kemudian ia berhasil mereproduksi puisi Shakespeare "The Complaint of a Lover".

8. Kucing Schrödinger

Paradoks kucing Schrödinger terkait dengan mekanika kuantum dan pertama kali diusulkan oleh fisikawan Erwin Schrödinger. Eksperimennya adalah seekor kucing terkunci di dalam sebuah kotak bersama dengan elemen radioaktif dan sebotol racun mematikan. Peluang suatu unsur radioaktif meluruh dalam waktu satu jam adalah 50/50. Jika ini terjadi, palu yang menempel pada penghitung Geiger akan memecahkan botol, melepaskan racun, dan membunuh kucing.

Karena ada peluang yang sama bahwa ini akan atau tidak akan terjadi, kucing bisa hidup dan mati sebelum kotak dibuka.

Intinya adalah karena tidak ada yang melihat apa yang terjadi, kucing bisa eksis di negara bagian yang berbeda. Ini mirip dengan teka-teki terkenal yang berbunyi seperti ini: "Jika sebuah pohon tumbang di hutan dan tidak ada yang mendengarnya, apakah itu mengeluarkan suara?"

Kucing Schrödinger menunjukkan sifat mekanika kuantum yang tidak biasa, yang menurutnya beberapa partikel sangat kecil sehingga kita tidak dapat mengukurnya tanpa mengubahnya. Sebelum kita mengukurnya, mereka ada dalam superposisi - yaitu, dalam keadaan apa pun pada waktu yang sama.

Eksperimen sains:

9. Otak dalam termos

Eksperimen pemikiran ini melintasi banyak bidang, mulai dari ilmu kognitif hingga filsafat hingga budaya populer.

Inti dari eksperimen itu adalah seorang ilmuwan mengeluarkan otak Anda dari tubuh Anda dan memasukkannya ke dalam sebotol larutan nutrisi. Elektroda dilekatkan ke otak dan dihubungkan ke komputer yang menghasilkan gambar dan sensasi.

Karena semua informasi tentang dunia melewati otak, komputer ini dapat mensimulasikan pengalaman Anda.

Pertanyaan: Jika mungkin, bagaimana Anda bisa benar-benar membuktikan bahwa dunia di sekitar Anda itu nyata? daripada menjadi simulasi komputer?

Semua ini mirip dengan plot film "The Matrix", yang secara khusus dipengaruhi oleh eksperimen "otak dalam labu".

Pada dasarnya, eksperimen ini membuat Anda berpikir tentang apa artinya menjadi manusia. Jadi filsuf terkenal Rene Descartes bertanya-tanya apakah benar-benar mungkin untuk membuktikan bahwa semua sensasi adalah milik kita sendiri, dan bukan ilusi yang disebabkan oleh "setan jahat". Hal ini tercermin dalam pepatah terkenalnya “Cogito ergo sum” (“Saya berpikir, maka saya ada”). Namun, dalam hal ini, otak yang terhubung ke elektroda juga bisa berpikir.

10. Kamar Cina

Ruang Cina adalah eksperimen pemikiran terkenal lainnya yang diusulkan pada 1980-an oleh filsuf Amerika John Searle.

Bayangkan seseorang yang berbicara bahasa Inggris terkunci di sebuah ruangan yang memiliki slot surat kecil. Orang tersebut memiliki keranjang dengan karakter Cina dan buku teks dengan instruksi dalam bahasa Inggris, yang akan membantu menerjemahkan dari bahasa Cina. Melalui celah di pintu, dia diberikan potongan kertas dengan satu set karakter Cina. Pria itu dapat menggunakan buku teks untuk menerjemahkan frasa dan mengirim tanggapan dalam bahasa Cina.

Meskipun dia sendiri tidak berbicara sepatah kata pun dalam bahasa Cina, dia dapat meyakinkan orang-orang di luar bahwa dia fasih berbahasa Cina.

Eksperimen ini diusulkan untuk menyangkal asumsi bahwa komputer atau jenis kecerdasan buatan lainnya dapat berpikir dan memahami. Komputer tidak memahami informasi yang diberikan kepada mereka, tetapi mereka mungkin memiliki program yang memberikan tampilan kecerdasan manusia.

Para ilmuwan sering menghadapi situasi di mana sangat sulit atau bahkan tidak mungkin untuk menguji teori tertentu secara eksperimental. Misalnya, dalam hal pergerakan pada kecepatan mendekati cahaya atau fisika di sekitar lubang hitam. Kemudian eksperimen pikiran datang untuk menyelamatkan. Kami mengundang Anda untuk berpartisipasi dalam beberapa di antaranya.

Eksperimen pikiran adalah urutan kesimpulan logis yang tujuannya adalah untuk menekankan beberapa properti teori, merumuskan contoh tandingan yang masuk akal, atau membuktikan beberapa fakta. Secara umum, bukti apa pun dalam satu atau lain bentuk adalah eksperimen pikiran. Keindahan utama dari latihan mental adalah tidak memerlukan peralatan apa pun dan seringkali tidak memiliki pengetahuan khusus (seperti, misalnya, saat memproses hasil eksperimen LHC). Jadi merasa nyaman, kita mulai.

Kucing Shroedinger

Mungkin eksperimen pemikiran yang paling terkenal adalah eksperimen kucing (lebih tepatnya, kucing) yang diusulkan oleh Erwin Schrödinger lebih dari 80 tahun yang lalu. Mari kita mulai dengan konteks percobaan. Pada saat itu, mekanika kuantum baru saja memulai perjalanan kemenangannya, dan hukum-hukumnya yang tidak biasa tampak tidak wajar. Salah satu hukum tersebut adalah bahwa partikel kuantum dapat eksis dalam superposisi dua keadaan: misalnya, mereka dapat "berputar" searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam pada waktu yang sama.

Percobaan. Bayangkan sebuah kotak tertutup (cukup besar) berisi kucing, udara yang cukup, penghitung Geiger, dan isotop radioaktif dengan waktu paruh yang diketahui. Segera setelah penghitung Geiger mendeteksi peluruhan atom, mekanisme khusus memecah ampul dengan gas beracun dan kucing itu mati. Setelah waktu paruh, isotop meluruh dengan probabilitas 50 persen dan tetap utuh dengan probabilitas yang persis sama. Ini berarti bahwa kucing itu hidup atau mati - seolah-olah berada dalam superposisi keadaan.

Penafsiran. Schrödinger ingin menunjukkan ketidakwajaran superposisi, membawanya ke titik absurditas - sistem sebesar kucing utuh tidak dapat hidup dan mati. Perlu dicatat bahwa dari sudut pandang mekanika kuantum, saat penghitung Geiger dipicu oleh peluruhan nukleus, pengukuran terjadi - interaksi dengan objek makroskopik klasik. Akibatnya, superposisi harus putus.

Menariknya, fisikawan sudah melakukan eksperimen yang mirip dengan memasukkan kucing ke dalam superposisi. Tetapi alih-alih kucing, mereka menggunakan benda-benda besar lainnya menurut standar dunia mikro - misalnya, molekul.

Paradoks kembar

Eksperimen pemikiran ini sering disebut-sebut sebagai kritik terhadap teori relativitas khusus Einstein. Hal ini didasarkan pada fakta bahwa ketika bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya, aliran waktu dalam kerangka acuan yang terkait dengan objek yang bergerak melambat.

Percobaan. Bayangkan masa depan yang jauh di mana ada roket yang bisa melaju dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Ada dua saudara kembar di Bumi, salah satunya adalah seorang musafir dan yang lainnya adalah orang rumahan. Misalkan seorang saudara yang bepergian menaiki salah satu roket ini dan melakukan perjalanan di atasnya, setelah itu dia kembali. Baginya, pada saat itu, ketika dia terbang dengan kecepatan mendekati cahaya relatif terhadap Bumi, waktu berlalu lebih lambat daripada saudaranya yang serumah. Jadi ketika dia kembali ke Bumi, dia akan lebih muda dari saudaranya. Di sisi lain, saudaranya sendiri bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya relatif terhadap roket - yang berarti bahwa posisi kedua saudara itu dalam beberapa hal setara, dan ketika mereka bertemu, mereka harus kembali pada usia yang sama.

Penafsiran. Kenyataannya, saudara musafir dan saudara laki-laki yang tinggal di rumah tidak setara, jadi, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen pemikiran, musafir akan lebih muda. Menariknya, efek ini juga diamati dalam eksperimen nyata: partikel berumur pendek yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya tampak "hidup" lebih lama karena pelebaran waktu dalam kerangka acuannya. Jika kita mencoba memperluas hasil ini ke foton, ternyata mereka hidup dalam waktu berhenti.

Einstein angkat

Ada beberapa konsep massa dalam fisika. Misalnya, ada massa gravitasi - ini adalah ukuran bagaimana suatu benda masuk ke dalam interaksi gravitasi. Dialah yang menekan kita ke sofa, kursi berlengan, kursi kereta bawah tanah atau lantai. Ada massa inersia - ini menentukan bagaimana kita berperilaku dalam sistem koordinat yang dipercepat (itu membuat kita menyimpang kembali di kereta bawah tanah mulai dari stasiun). Seperti yang Anda lihat, kesetaraan massa ini bukanlah pernyataan yang jelas.

Dasar dari teori relativitas umum adalah prinsip kesetaraan - tidak dapat dibedakannya gaya gravitasi dari gaya semu inersia. Salah satu cara untuk menunjukkan ini adalah percobaan berikut.

Percobaan. Bayangkan Anda berada di dalam mobil lift kedap suara yang tertutup rapat dengan oksigen yang cukup dan semua yang Anda butuhkan. Tetapi pada saat yang sama, Anda bisa berada di mana saja di alam semesta. Situasinya diperumit oleh fakta bahwa kabin dapat bergerak, mengembangkan akselerasi konstan. Anda merasa diri Anda sedikit ditarik ke arah lantai kabin. Dapatkah Anda memberi tahu apakah ini karena kabin, misalnya, berada di bulan, atau karena kabin bergerak dengan percepatan 1/6 dari percepatan jatuh bebas?

Penafsiran. Menurut Einstein, tidak, Anda tidak bisa. Oleh karena itu, untuk proses dan fenomena lain tidak ada perbedaan antara gerak dipercepat seragam di lift dan di medan gaya gravitasi. Dengan beberapa syarat, dapat disimpulkan bahwa medan gravitasi dapat digantikan oleh kerangka acuan yang dipercepat.

Hari ini, tidak ada yang meragukan keberadaan dan materialitas gelombang gravitasi - setahun yang lalu, kolaborasi LIGO dan VIRGO menangkap sinyal yang telah lama ditunggu-tunggu dari tabrakan lubang hitam. Namun, pada awal abad ke-20, setelah publikasi pertama makalah Einstein tentang gelombang distorsi ruang-waktu, mereka diperlakukan dengan skeptis. Secara khusus, bahkan Einstein sendiri pada titik tertentu meragukan realisme mereka - mereka bisa berubah menjadi abstraksi matematis tanpa makna fisik. Untuk mengilustrasikan realisme mereka, Richard Feynman (tanpa nama) mengusulkan eksperimen pemikiran berikut.

Percobaan. Untuk memulainya, gelombang gravitasi adalah gelombang perubahan metrik ruang. Dengan kata lain, itu mengubah jarak antar objek. Bayangkan sebuah tongkat di mana bola dapat bergerak dengan gesekan yang sangat kecil. Biarkan tongkat terletak tegak lurus terhadap arah gerak gelombang gravitasi. Kemudian, ketika gelombang mencapai buluh, jarak antara bola pertama berkurang dan kemudian meningkat, sedangkan buluh tetap tidak bergerak. Ini berarti mereka meluncur dan melepaskan panas ke luar angkasa.

Penafsiran. Artinya gelombang gravitasi membawa energi dan cukup nyata. Dapat diasumsikan bahwa tongkat berkontraksi dan meregang bersama dengan bola, mengimbangi gerak relatif, tetapi, seperti Feynman sendiri, tongkat itu ditahan oleh gaya elektrostatik yang bekerja di antara atom-atom.

Setan Laplace

Sepasang eksperimen berikutnya adalah "setan". Mari kita mulai dengan Demon Laplace yang kurang dikenal, tetapi tidak kalah indahnya, yang memungkinkan (atau tidak) mengetahui masa depan Semesta.

Percobaan. Bayangkan bahwa di suatu tempat ada komputer besar yang sangat kuat. Sedemikian kuatnya sehingga dapat, sebagai titik awal, keadaan semua partikel Alam Semesta, menghitung bagaimana keadaan ini akan berkembang (berkembang). Dengan kata lain, komputer ini dapat memprediksi masa depan. Untuk membuatnya lebih menarik, mari kita bayangkan bahwa komputer memprediksi masa depan lebih cepat daripada yang datang - katakanlah, dalam satu menit dapat menggambarkan keadaan semua atom di alam semesta, yang akan mereka capai dua menit setelah dimulainya perhitungan .

Misalkan kita memulai perhitungan pada 00:00, menunggu akhir (pada 00:01) - sekarang kita memiliki prediksi untuk 00:02. Mari kita mulai perhitungan kedua, yang akan berakhir pada 00:02 dan memprediksi masa depan pada 00:03. Sekarang perhatikan fakta bahwa komputer itu sendiri juga merupakan bagian dari alam semesta fiksi kita. Ini berarti bahwa pada 00:01 dia mengetahui keadaannya pada 00:02 - dia mengetahui hasil penghitungan keadaan alam semesta pada 00:03. Oleh karena itu, dengan mengulangi teknik yang sama, dapat ditunjukkan bahwa mesin mengetahui masa depan Semesta pada 00:04 dan seterusnya - tak terhingga.

Penafsiran. Jelas, kecepatan perhitungan, diwujudkan dalam perangkat material, tidak dapat tak terbatas - oleh karena itu, tidak mungkin untuk memprediksi masa depan dengan bantuan komputer. Tetapi perlu dicatat beberapa poin penting. Pertama, eksperimen melarang material iblis Laplace - terdiri dari atom. Kedua, perlu dicatat bahwa iblis Laplace dimungkinkan dalam kondisi ketika masa hidup Semesta pada dasarnya terbatas.

Iblis Maxwell

Dan akhirnya, Maxwell's Demon adalah eksperimen klasik dari mata kuliah termodinamika. Itu diperkenalkan oleh James Maxwell untuk mengilustrasikan cara untuk melanggar hukum kedua termodinamika (hukum yang melarang gerakan terus-menerus dalam salah satu formulasinya).

Percobaan. Bayangkan sebuah bejana kedap udara berukuran sedang, yang bagian dalamnya dibagi menjadi dua bagian. Ada pintu kecil atau palka di partisi. Di sebelahnya duduk makhluk mikroskopis yang masuk akal - sebenarnya iblis Maxwell.

Mari kita isi bejana dengan gas pada suhu tertentu - untuk kepastian, dengan oksigen pada suhu kamar. Penting untuk diingat bahwa suhu adalah angka yang mencerminkan kecepatan rata-rata pergerakan molekul gas dalam bejana. Misalnya, untuk oksigen dalam percobaan kami, kecepatan ini adalah 500 meter per detik. Tapi ada molekul dalam gas yang bergerak lebih cepat dan lebih lambat dari tanda ini.

Tugas iblis adalah memantau kecepatan partikel yang terbang ke pintu di partisi. Jika partikel yang terbang dari bagian kiri kapal memiliki kecepatan lebih dari 500 meter per detik, iblis akan membiarkannya lewat dengan membuka pintu. Jika kurang, partikel tidak akan jatuh ke bagian kanan. Sebaliknya, jika partikel dari bagian kanan tangki memiliki kecepatan kurang dari 500 meter per detik, iblis akan membiarkannya melewati bagian kiri.

Setelah menunggu cukup lama, kita akan menemukan bahwa kecepatan rata-rata molekul di bagian kanan bejana meningkat, sedangkan di bagian kiri berkurang, yang berarti suhu di bagian kanan juga meningkat. Kelebihan panas ini bisa kita manfaatkan, misalnya untuk menjalankan mesin kalor. Pada saat yang sama, kita tidak membutuhkan energi eksternal untuk menyortir atom - iblis Maxwell melakukan semua pekerjaan.

Penafsiran. Konsekuensi utama dari pekerjaan iblis adalah penurunan total entropi sistem. Artinya, setelah pemisahan atom menjadi panas dan dingin, ukuran keadaan kacau gas di dalam bejana berkurang. Hukum kedua termodinamika melarang keras hal ini untuk sistem tertutup.

Namun pada kenyataannya, eksperimen iblis Maxwell ternyata kurang paradoks jika iblis itu sendiri dimasukkan dalam deskripsi sistem. Dia menghabiskan pekerjaan untuk membuka dan menutup rana, dan juga, dan ini penting, untuk mengukur kecepatan atom. Semua ini mengkompensasi penurunan entropi gas. Perhatikan bahwa ada eksperimen untuk membuat analog dari iblis Maxwell.

Khususnya yang patut diperhatikan adalah "ratchet Brown" - meskipun ia sendiri tidak membagi molekul menjadi hangat dan dingin, ia menggunakan gerakan Brown yang kacau untuk melakukan pekerjaan. Ratchet terdiri dari bilah dan roda gigi yang hanya dapat berputar dalam satu arah (dibatasi oleh penjepit khusus). Bilah harus berputar secara acak, dan akan berhasil membuat putaran penuh hanya jika arah putaran yang diinginkan bertepatan dengan putaran roda gigi yang diizinkan. Namun, Richard Feynman menganalisis perangkat secara rinci dan menjelaskan mengapa itu tidak berfungsi - dampak rata-rata partikel di dalam ruangan akan diatur ulang ke nol.

Vladimir Korolev

W. Edward Deming melakukan percobaan dengan manik-manik merah dalam lokakarya 4 hari. Tonton video percobaan dengan manik-manik merah dan putih di halaman ini.

Eksperimen Deming dengan manik-manik merah. Bagaimana cara bereksperimen dengan manik-manik merah dan putih sendiri? Apa yang diperlukan untuk melakukan percobaan dengan manik-manik merah yang dilakukan oleh E. Deming?

Pelatihan dengan eksperimen W. E. Deming "Manik-manik merah".

“Pemimpin sibuk dengan urusan sen,

mereka mengabaikan kerugian besar.”

E. Deming

Bereksperimenlah dengan manik-manik merah

dr. Eksperimen Manik Merah Deming

Percobaan manik-manik merah dimulai oleh Deming dalam kuliah pertamanya kepada orang Jepang pada tahun 1950 untuk menunjukkan perbedaan antara penyebab umum dan penyebab khusus variasi. Selama bertahun-tahun, Deming menggunakan peralatan yang sama untuk bereksperimen dengan manik-manik merah. Perangkat dasar ini adalah: kotak dengan manik-manik putih dan merah dengan perbandingan sekitar 4:1 dan sepotong plastik persegi panjang "kayu, logam, dll., biasa disebut spatula, di mana 50 ceruk vertikal dibuat. Sebuah sampel 50 manik-manik dicapai dengan mencelupkan spatula ke dalam kotak.

Sumber deskripsi eksperimen: Neve Henry R. "Ruang Dr. Deming: Prinsip untuk membangun bisnis yang berkelanjutan" Per. dari bahasa Inggris. - M.: Alpina Business Books, 2005, hlm. 110-115.

Ilustrasi dan video berwarna - S. Grigoriev.

Bentuk dasar percobaan manik-manik merah yang didemonstrasikan dalam lokakarya empat hari relatif tidak berubah selama bertahun-tahun.

Relawan diundang dari penonton oleh master:

• enam pekerja yang berminat (mereka tidak memerlukan keahlian khusus: mereka akan dilatih dan harus memenuhi semua persyaratan tanpa pertanyaan atau keluhan);
• dua inspektur junior (cukup bagi mereka untuk dapat menghitung sampai dua puluh);
• kepala inspektur (harus dapat membandingkan dua angka untuk kesetaraan atau ketidaksetaraan dan dapat berbicara dengan keras dan jelas);
• registrar (harus dapat menulis dengan akurat dan melakukan operasi aritmatika sederhana).

Hari kerja untuk setiap pekerja adalah proses pengambilan sampel (50 manik-manik) dari kotak dengan spatula. Manik-manik putih adalah produk yang baik yang dapat diterima oleh konsumen. Manik-manik merah adalah produk yang tidak dapat diterima. Sesuai dengan persyaratan master atau keinginan manajemen puncak, tugasnya adalah mencegah lebih dari satu atau tiga manik-manik merah masuk. Para pekerja dilatih oleh seorang mandor (Deming) yang memberikan instruksi yang tepat tentang bagaimana pekerjaan harus dilakukan: bagaimana manik-manik harus dicampur, apa arah, jarak, sudut, dan tingkat pengadukan saat menggunakan spatula. Untuk meminimalkan variasi, prosedur harus dibakukan dan diatur.

Pekerja harus mengikuti semua instruksi dengan sangat hati-hati, karena itu tergantung pada hasil pekerjaan mereka apakah mereka akan tetap bekerja.

"Ingat, setiap hari kerja mungkin adalah hari terakhirmu tergantung bagaimana kamu bekerja. Semoga kamu menikmati pekerjaanmu!"

Proses pengendalian melibatkan banyak personel, tetapi sangat efektif. Setiap pekerja membawa pekerjaan hari itu ke inspektur junior pertama, yang diam-diam menghitung dan menuliskan jumlah manik-manik merah, dan kemudian pergi ke inspektur kedua, yang melakukan hal yang sama. Inspektur Kepala, juga tetap diam, membandingkan kedua akun itu. Jika mereka berbeda, maka kesalahan telah masuk! Yang lebih menggugah pikiran adalah kenyataan bahwa meskipun kedua akun itu cocok, mereka masih bisa salah. Namun, prosedurnya sedemikian rupa sehingga, jika terjadi kesalahan, para pemeriksa, yang masih independen satu sama lain, harus menghitung ulang hasilnya. Ketika skor cocok, kepala inspektur mengumumkan hasilnya dan pencatat mencatatnya pada slide yang diproyeksikan ke layar di atas. Pekerja mengembalikan manik-maniknya ke kotak - hari kerjanya sudah berakhir.

Pekerjaan berlanjut selama empat hari. Total ada 24 hasil. Guru terus-menerus mengomentari mereka. Dia memuji Al karena mengurangi jumlah manik-manik merah menjadi empat, dan penonton bertepuk tangan untuknya. Dia menegur Audrey karena mendapatkan enam belas kartu merah dan penonton tertawa gugup. Bagaimana mungkin Audrey memiliki manik-manik cacat empat kali lebih banyak, kecuali dia ceroboh dan malas? Tak satu pun dari pekerja lain juga bisa tetap tenang, karena jika Al bisa melakukan empat, maka semua orang bisa melakukannya. Al adalah "pekerja harian" yang pasti dan dia akan mendapatkan bonus. Tetapi keesokan harinya, sembilan manik-manik merah ditemukan bersama Al, karena dia menjadi terlalu tenang. Audrey membawa sepuluh: dia memulai dengan buruk, tetapi sekarang mulai membaik, terutama setelah percakapan serius dengan master di akhir hari pertama.

"Berhenti! Hentikan antrian! Ben baru saja membuat tujuh belas merah! Mari kita bertemu dan mencoba memahami apa alasan kinerja yang buruk. Pekerjaan semacam ini dapat menyebabkan penutupan perusahaan."

Di penghujung hari kedua, mandor berbincang serius dengan para pekerja. Ketika orang belajar dan menjadi lebih berpengalaman, kinerja mereka harus meningkat.

Sebaliknya, setelah 54 manik-manik merah yang diterima pada hari pertama, sebanyak 65 yang diterima pada hari kedua, apakah para pekerja benar-benar tidak memahami tugasnya? Tantangannya adalah untuk mendapatkan manik-manik putih, bukan yang merah. Masa depan terlihat cukup suram. Tidak ada yang mencapai tujuan. Mereka harus berusaha lebih baik.

Pekerja yang depresi kembali bekerja. Dan tiba-tiba ada dua kilasan: Audrey, terus meningkatkan hasilnya, mencapai tujuh manik-manik merah; di jalur yang benar dan Ben, yang mengulangi kesuksesan hari pertama pekerjaannya - sembilan merah! Namun, semua yang lain bekerja lebih buruk. Jumlah total manik-manik merah naik lagi dan mencapai 67. Hari berakhir tanpa hasil, seperti hari-hari sebelumnya. Mandor memberi tahu para pekerja bahwa jika tidak ada perbaikan yang signifikan, perusahaan harus ditutup.

Hari keempat dimulai. Kami lega mengetahui bahwa segala sesuatunya telah membaik berkat Audrey, yang sekarang hanya memproduksi enam manik-manik merah*. Tapi secara keseluruhan hari itu berakhir dengan 58 kartu merah, yang masih lebih buruk dari hari pertama.

Berikut semua hasil sejauh ini:

Pada tahap ini, master memutuskan untuk menyerukan pencapaian besar manajemen yang terkenal - untuk menyelamatkan perusahaan, hanya menyisakan pekerja terbaik. Dia memecat Ben, Carol, dan John, tiga pekerja yang membuat 40 atau lebih manik-manik merah dalam empat hari, dan meninggalkan Audrey, Al, dan Ed dengan bonus dan dua shift.

Tidak heran itu tidak berhasil.

Dengan mengamati percobaan manik-manik merah, kami mendapatkan keuntungan yang langka: kami memahami sistem dengan baik dan dapat yakin bahwa itu dapat dikontrol. Segera setelah kita menyadari hal ini, menjadi jelas bagi kita betapa sia-sianya semua tindakan master (atau siapa pun) untuk mempengaruhi hasil, yang seharusnya bergantung pada pekerja, tetapi pada kenyataannya sepenuhnya karena sistem yang ada. . Semua tindakan ini adalah reaksi terhadap variasi acak murni.

Namun, misalkan kita tidak memiliki pemahaman tentang sistem. Apa yang harus kita lakukan? Kemudian kita perlu memplot data pada peta kendali dan membiarkannya memberi tahu kita tentang perilaku proses.

Garis tengah pada peta sesuai dengan pembacaan rata-rata, mis. 244/24 = 10.2, jadi menghitung 1σ (sigma) menghasilkan:

Oleh karena itu, untuk posisi batas kontrol atas dan bawah, kami memiliki:

10,2 + (3 x 2,8) = 18,6" garis tengah + 3σ

10,2 - (3 x 2,8) \u003d 1,8 "masing-masing, garis tengahnya adalah 3σ

Catatan S. Grigoriev: Tipe np-map dari data alternatif dipilih untuk konstruksi peta kendali. Lihat deskripsi di GOST R ISO 7870-1-2011 (ISO 7870-1:2007), GOST R ISO 7880-2-2015 (ISO 7870-2:2013) - Metode statistik untuk aturan konstruksi dan formula untuk menghitung batas kontrol . Bagan kendali Shewhart. Jika klarifikasi lebih lanjut diperlukan, saya akan dengan senang hati memberikannya berdasarkan permintaan.

Diagram kendali ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Peta ini mengkonfirmasi apa yang kami harapkan: prosesnya dalam keadaan terkendali secara statistik. Variasi disebabkan oleh sistem. Para pekerja tidak berdaya: mereka hanya bisa memberikan apa yang diberikan sistem. Sistem ini stabil dan dapat diprediksi.

Jika kami menjalankan eksperimen besok, atau lusa, atau minggu depan, kemungkinan besar kami akan mendapatkan rentang hasil yang serupa.

Beras. Kontrol np-peta percobaan dengan manik-manik merah, dilakukan pada 04/02/2011. di seminar pelatihan Grigoriev S. Tonton videonya (8 menit).

Beras. Perbandingan kontrol np-peta percobaan dengan manik-manik merah yang dilakukan pada tahun 1983. E. Deming dan pada tahun 2011. S. Grigoriev. Harap dicatat bahwa dalam percobaan S. Grigoriev, bilah yang berbeda, manik-manik lain, orang lain (pekerja) digunakan, prosesnya sendiri sedikit dimodifikasi, jangka waktunya adalah 28 tahun. Tetapi faktor sistemik utama - rasio manik-manik merah dan putih - tetap sama. Mungkin untuk memperpanjang batas kendali dari eksperimen Deming 30 tahun ke depan dan mereka akan memprediksi perilaku proses dengan akurasi yang memadai. Apa ini memberitahu Anda?

Peserta seminar melihat kesenangan yang diperoleh dari hasil yang baik, dan kekecewaan dari hasil yang buruk, terlepas dari omelan dan kritik master. Mereka melihat tren (misalnya, kecenderungan Audrey untuk meningkatkan hasil secara signifikan), melihat hasil yang relatif seragam (seperti hasil John) dan hasil yang dapat diubah (seperti hasil Ben). Mereka melihat dan mendengar ratapan dan ratapan sang guru ketika instruksinya yang tidak berguna dan tidak masuk akal tidak diikuti secara harfiah. Mereka melihat bagaimana pekerja dibandingkan satu sama lain, padahal sebenarnya pekerja tidak memiliki kesempatan untuk mempengaruhi produksi hasil: hasil sepenuhnya ditentukan oleh sistem di mana mereka bekerja. Selain itu, peserta seminar melihat bagaimana pekerja kehilangan pekerjaan mereka tanpa kesalahan di pihak mereka, sementara yang lain menerima bonus tanpa imbalan khusus (selain fakta bahwa sistem memperlakukan mereka dengan lebih setia).

Deming menunjukkan beberapa fitur yang jelas dari eksperimen, ditambah beberapa fitur lain yang kurang jelas. Jadi, nilai rata-rata akumulasi pada akhir masing-masing dari empat hari, masing-masing, adalah:

Deming bertanya kepada penonton di mana rata-rata akan menetap jika eksperimen berlanjut. Karena rasio manik-manik putih dan merah adalah 4:1, bagi mereka yang akrab dengan hukum matematika, jelas bahwa jawabannya adalah 10,0. Tapi ini ternyata tidak terjadi. Ini akan benar jika sampel dibuat sesuai dengan metode nomor acak. Namun pada kenyataannya dilakukan dengan cara merendam mata pisau di dalam kotak. Ini adalah sampel mekanis, bukan sampel acak, yang berlaku hukum matematika. Sebagai bukti tambahan, Deming mengutip hasil yang diperoleh dengan menggunakan empat bilah yang berbeda selama beberapa tahun. Untuk setidaknya dua di antaranya, ahli statistik tradisional akan menilai hasil sebagai "secara statistik signifikan" berbeda dari 10,0. Dan jenis sampling apa yang kami lakukan dalam proses produksi? Mekanik atau acak? Dalam posisi apa semua ini menempatkan mereka yang hanya bergantung pada teori statistik standar yang diterapkan pada industri?

Tidak semua dalam eksperimen ini memberikan contoh apa yang tidak boleh dilakukan. Ada aspek positif yang penting dalam bagaimana proses pengendalian diatur.

Di muka, itu bertentangan dengan salah satu gagasan yang kadang-kadang dibahas Deming dalam seminar-seminarnya - dan dalam proses kontrol ada pembagian tanggung jawab. Faktanya, kontribusi masing-masing pengontrol terhadap hasil tidak tergantung satu sama lain; risiko pembagian tanggung jawab di sini dikurangi menjadi risiko konsensus.

Baik dalam eksperimen corong maupun eksperimen manik-manik merah, muncul pertanyaan alami: apa yang dapat dilakukan untuk memperbaiki keadaan? Kita sudah tahu jawabannya. Karena sistem yang bersangkutan berada di bawah kendali statistik, perbaikan nyata hanya dapat dicapai dengan benar-benar mengubahnya. Mereka tidak dapat diperoleh dengan mempengaruhi output, yaitu. hasil sistem: bertindak berdasarkan keluaran hanya baik jika ada penyebab khusus variasi. Dampak pada hasil persis seperti yang menjadi tujuan aturan 2, 3 dan 4 dalam eksperimen corong, dan semua seruan emosional dari master dalam eksperimen ini ditujukan untuk hal yang sama.

Mempengaruhi sistem untuk menghilangkan penyebab umum variasi biasanya merupakan tugas yang lebih sulit daripada tindakan untuk menghilangkan penyebab spesifik. Jadi, dalam percobaan corong, corong itu sendiri dapat diturunkan, atau kain yang lebih lembut dapat digunakan untuk menutupi meja untuk meredam sebagian gerakan bola setelah jatuh. Dalam percobaan manik-manik merah, entah bagaimana proporsi manik-manik merah di dalam kotak harus dikurangi—dengan memperkenalkan perbaikan pada tahap hulu dari proses pembuatan, atau dalam pasokan bahan mentah, atau keduanya.

Deming menyebut eksperimen manik-manik merah sebagai "murni sederhana". Dan ada. Namun, seperti eksperimen corong, gagasan yang disampaikan tidak sesederhana itu.

Melakukan seminar pelatihan, mendemonstrasikan eksperimen yang didemonstrasikan E. Deming pada seminar empat hari, saya dihadapkan pada kesenjangan antara pengetahuan yang diperoleh selama periode pelatihan dan penerapan selanjutnya oleh manajemen teori manajemen sistem E. Deming dalam praktik. Salah satu alasan utama untuk keadaan ini, saya melihat ketidaksiapan banyak pemimpin untuk perubahan skala penuh dalam gaya manajemen, dan tanpa ini, transformasi tidak mungkin dilakukan.

Henry Neave secara kasar memperkirakan bahwa seperempat juta orang menghadiri seminar empat hari E. Deming yang terkenal antara tahun 1980 dan 1993.

Dalam wawancara dengan E. Deming, The Washington Post, Januari 1984:

Pertanyaan:

"Anda sangat berhasil membawa orang ke lokakarya ini. Bukankah itu meyakinkan Anda?"

Dr.E.Deming:

"Saya tidak tahu mengapa ini harus meyakinkan. Saya ingin melihat apa yang akan mereka lakukan. Ini akan memakan waktu bertahun-tahun."

Tonton video asli eksperimen E. Deming dengan manik-manik merah di tahun-tahun terakhir hidupnya, video ceramah Lessons Of The Red Beads (Pelajaran manik-manik merah) dan wawancara E. Deming.

Eksperimen Manik Merah dengan Dr. W. Edwards Deming

Pelajaran Manik-manik Merah

Pelajaran dari Percobaan Manik Merah