Ein Gedankenexperiment ist ein gedankliches Hilfsmittel, um bestimmte Theorien zu untermauern, zu widerlegen, zu veranschaulichen oder weiter zu denken. Die Physiker verwenden Gedankenexperimente gerne, um Ideen ihrer Theorien aufzustellen und sie auch zu überprüfen, ohne gleich zum wirklichen Experiment zu greifen. Oft ist ein wirkliches Experiment auch gar nicht möglich. 

Gedankenexperimente spielen insbesondere in der theoretischen Physik eine wichtige Rolle. Vor allem die von Albert Einstein gefundene Spezielle Relativitätstheorie und Quantenphysik macht reichlich Gebrauch von Gedankenexperimenten.

Wikipedia Stichworte: Gedankexeperiment, Experiment

1. Springender Stein

Der Stein kühlt sich ab und springt auf den Tisch. (Gedankenexperiment)

2.       Zwillingsparadoxon

Das Zwillingsparadoxon ist ein Gedankenexperiment, das einen scheinbaren Widerspruch in der speziellen Relativitätstheorie beschreibt. Der zugrunde liegende Gedanke wurde 1911 von dem französischen Physiker Paul Langevin korrekt analysiert und 1918 auch von Albert Einstein. Danach fliegt einer von zwei Zwillingen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zu einem fernen Stern und kehrt anschließend mit derselben Geschwindigkeit wieder zurück. Nach der Relativitätstheorie schließt jeder Zwilling aus seinen Beobachtungen, dass während der Flugphasen mit konstanter Geschwindigkeit der jeweils andere Zwilling als Folge der so genannten Zeitdilatation langsamer altert. Nach der Rückkehr auf der Erde stellt sich aber heraus, dass der dort zurückgebliebene Zwilling älter geworden ist als der gereiste.

Dieses scheinbare Paradoxon beruht auf intuitiven, aber unzulässigen Annahmen über das Wesen der Zeit, wie beispielsweise der Gleichzeitigkeit. Insbesondere wird dabei der Einfluss des Richtungswechsels am Umkehrpunkt der Reise ignoriert. Durch diese Umkehr sind die beiden Zwillinge nicht gleichwertig, und nur aus der Sicht des irdischen und nicht des reisenden Zwillings liefert die Betrachtung der reinen Zeitdilatation das richtige Endergebnis.

Allgemeines zum Gedankenexperiment

Es wird dabei gedanklich eine Situation konstruiert, die real so nicht oder nur sehr schwer herzustellen ist: zum Beispiel eine Reise mit annähernd Lichtgeschwindigkeit.

Man malt sich im Geiste aus, welche Folgen sich aus dieser Situation ergeben, wenn man die Theorie auf die Situation anwendet. Gewissermaßen wird also ein Experiment in Gedanken simuliert.

Ein Gedankenexperiment ist jedoch kein Experiment im eigentlichen Sinne.

Dennoch sind inzwischen einige Gedankenexperimente, die als sie erdacht wurden, nicht realisierbar waren, heute in echten Experimenten durchführbar.

So wurde zum Beispiel der Nachweis erbracht, dass Uhren abhängig von der relativen Geschwindigkeit, mit der sie bewegt werden, unterschiedlich schnell gehen. Mit dem Bau von Atomuhren sind die Zeitdehnungseffekte von Einsteins Gedankenexperimenten zur Relativitätstheorie tatsächlich messbar.

Andere Gedankenexperimente haben sich dagegen später als prinzipiell nicht durchführbar herausgestellt.