思想实验是一种有明确结构的想象活动，用于探究问题，而不实际实施所描述的情境。它设定假想条件，并借助推理、背景知识或对具体案例的判断，考察这些条件会带来什么结果。思想实验见于哲学、物理学及其他学科。与普通的实验不同，其直接结果是推断或想象出来的，而非测量所得。思想实验可以澄清概念、揭示不一致之处，或探究某个假说；在现实中无法实现，并不是思想实验的必要特征。(plato.stanford.edu)
结构与目的
典型的思想实验先设定一种情境，再引入某项操作或变化，随后询问会产生什么结果。它可以通过故事、图示或数学描述来呈现。必须区分所设想的情境与呈现该情境的叙述：读者可能发现某些推论，从而对叙述者原本想得出的结论提出挑战。思想实验也不同于仅仅规划一项未来的实验室实验。(plato.stanford.edu)
思想实验的一项重要用途，是检验所提出的定义。在认识论中，可以构造一个满足某项定义所列条件、却似乎不构成知识的案例，以此考察对知识的定义。这类反例针对的是那些条件的充分性。它不必提出替代定义：发现缺陷与说明如何修正缺陷，是两项不同的任务。(plato.stanford.edu)
科学中的实例
伽利略·伽利莱的落体论证质疑了较重物体必然下落得更快这一说法。设想将一个下落较慢的轻物体与一个下落较快的重物体连接起来。轻物体应当减缓重物体的下落，但两者合起来的重量又应当使这个组合体下落得更快。这些相互冲突的预测揭示了假设中的问题，而不是报告某项测量结果。(plato.stanford.edu)
阿尔伯特·爱因斯坦的电梯情境考察了引力与加速度之间的关系。在一个封闭舱室内，物体落向地板，可能意味着舱室静止于引力场中。另一种可能是，舱室正在没有引力的区域中加速运动，其地板朝着被释放的物体移动。反过来，在自由下落的舱室内，即使存在引力，物体之间也可以呈现相对漂浮的状态。(einstein-online.info)
这些比较引出了等效原理，它是相对论中广义相对论的出发点。这种等效性是局部的：在具有一定范围的区域内，引力加速度的差异会产生潮汐效应，凭借这些效应，可以区分真实的引力场与简化的加速舱室情境。因此，明确空间和时间尺度对推论至关重要。设想中的电梯有助于阐明一项物理原理，但它本身并不能独立确立由此发展出的理论的全部预测。(einstein-online.info)
哲学中的实例
盖梯尔问题涉及这样一类案例：某人持有一个得到认识论证成支持的真信念，但该信念之所以为真，却依赖于一种似乎使其无法构成知识的巧合。在一个典型例子中，史密斯有充分证据相信琼斯拥有一辆福特汽车，于是相信“琼斯拥有一辆福特汽车，或者布朗在巴塞罗那”。琼斯实际上并没有福特汽车，但布朗恰好在巴塞罗那。史密斯的析取信念得到了证成，而且为真，然而它为真的原因与支持它的证据无关。这类案例挑战了将知识分析为“得到证成的真信念”的观点，并促使人们提出能够处理认识运气问题的理论。(plato.stanford.edu)
在伦理学中，电车难题考察的是一辆失控电车与不同轨道上面临危险的人所引发的选择。其中一个版本询问：旁观者是否可以让电车改道，使其不再驶向五个人，而是驶向一个人。不同变式考察了造成伤害与容许伤害发生、有意造成的伤害与预见到的伤害，以及不同干预方式之间的区别。这些案例并非只是要求参与者计算伤亡人数，而是检验一项行动的某些特征是否会改变其道德性质。如果人们对不同案例作出相反判断，就会给那些将表面相似的选择一视同仁的理论带来难题。(plato.stanford.edu)
在心灵哲学中，约翰·瑟尔于1980年发表的中文房间思想实验，描述了一个不懂中文、却按指令操作中文符号的人。此人能够给出恰当的回应，却不理解这些回应的含义。瑟尔借此反驳“只要执行合适的程序，就足以产生理解”这一主张。一项重要的反对意见是“系统回应”，它区分了操作者的理解与整个有组织系统的理解。这场争论关注的是如何从设想的案例中作出推论，而不是符号操作能否生成恰当的输出。(plato.stanford.edu)
思想实验如何产生知识
科学哲学中的一个核心问题是：想象一种情境，如何能够提供关于现实的信息？约翰·D.诺顿以论证为基础的解释认为，科学思想实验是以生动叙事形式呈现的论证。其结论通过演绎推理或归纳推理，从明确或隐含的前提中得出，而不是源于想象所提供的某种特殊观察途径。(sites.pitt.edu)
与之竞争的解释则更重视想象活动本身的作用。诺顿讨论了詹姆斯·罗伯特·布朗的观点，即某些思想实验能够揭示自然法则，也讨论了塔玛尔·萨博·根德勒对某些推理过程的强调：这些过程未必能够还原为普通论证。分歧在于思想实验对认识究竟有何贡献：解释的生动性和说服力，并不自动构成其为真的证据。(sites.pitt.edu)
可靠性与局限
哲学案例常常引发一种直觉，即在理智上觉得某个命题为真。这种“似乎为真”的感受是否能够提供证据，以及在什么条件下能够提供证据，仍有争议。有些理论将其视为可被推翻的证成；另一些理论则质疑，哲学论证是否真的以人们所声称的方式依赖直觉。因此，对于假想案例作出的某种令人信服的回应，不能直接被认定为绝无错误。(plato.stanford.edu)
实验道德哲学运用实证方法，研究人们对假想情境的反应。它可以检验有关人们会作出何种判断的主张，探究这些判断的来源，并考察无关因素的影响是否削弱了这些判断作为证据的作用。这不同于开展思想实验本身：实证研究的对象是参与者的反应。意见一致确立的是一个关于判断的事实，但它对于背后的哲学问题有何意义，仍需进一步论证。(plato.stanford.edu)