在學習和科研中，當現存物質條件不能滿足實驗要求時，人們便會采用理想化的設計，運用形象思維在大腦中形成理想化的實驗儀器、設備以及研究對象的形象，交替應用形象思維和邏輯思維來整理和驗證實驗結果，這即是思想實驗。這是由人們在頭腦中設想出來而實際上暫時還無法做到的“實驗”。這種方法主要是在物理學的領域中形成和發展的（愛因斯坦常用此法），但隨著科學技術的發展和科學方法研究研究的深入，這一方法的實際運用已超出了物理學的領域。思想實驗方法不僅在科學研究中有著重要的作用，而且在學習上也是一種重要的方法。尤其在自然科學的學習和理論研究中有相當特殊的作用。但也有局限性，它的作用只限于邏輯上的論證與反映，而不能用來作為檢驗認識正確與否的標準。

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