Мысленный эксперимент — это метод научного познания, который заключается в получении нового или проверке имеющегося знания путём конструирования идеализированных объектов и манипулирования ими в искусственно (условно) задаваемых ситуациях. Метод мысленного эксперимента относится к области научно-теоретического знания (см. Методы научного познания) и представляет собой систему мысленных, практически не осуществимых процедур, проводимых над идеальными объектами. Мысленный эксперимент может выступать как самодостаточный (который в принципе не может быть реализован на практике, а часто и модельно) или рассматриваться как «воспроизведение» будущего реального эксперимента (см. Эксперимент). Будучи теоретическими моделями реальных ситуаций, мысленные эксперименты проводятся в целях выяснения согласованности основных принципов теории.
Характерной чертой научно-теоретического мышления является применение абстрактных объектов. Исследователь, развивая теорию, всегда манипулирует в своём воображении с особыми образами действительности, которые схватывают в обобщённой форме наиболее существенные признаки изучаемых явлений. Такие образы суть абстрактные объекты теоретического уровня знаний. Построение абстрактных объектов как теоретических образов реальной действительности и оперирование ими с целью изучения существенных характеристик действительности составляют задачу мысленного эксперимента. Поэтому роль мысленного эксперимента особенно велика в процессе зарождения нового теоретического знания.
В методологии науки мысленный эксперимент трактуется, с одной стороны, как мысленный процесс, представляющий план будущего реального эксперимента; с другой стороны, под мысленным экспериментом понимается особый вид мыслительной деятельности, при котором не просто продумывается ход реального эксперимента, а осуществляется такая комбинация мыслительных образов, которые в действительности вообще не могут быть реализованы. Понятие мысленного эксперимента в первом аспекте ещё не раскрывает его сущности и специфики как особого метода познания; такое раскрытие даётся лишь при втором понимании метода, хотя грань между ними весьма относительна. Любой мысленный эксперимент начинается как продумывание практически осуществимой операции, причём между продумыванием реального и осуществлением мысленного эксперимента трудно провести резкое различие, что, однако не даёт повода к их отождествлению. Различие между мысленным экспериментом и продумыванием реальных опытов начинается там, где мысль, отталкиваясь от первоначальных образов, переходит в область практически неосуществимых вещей, идеализированных объектов. Поэтому часто синонимом мысленного эксперимента выступает термин «идеализированный эксперимент».
По своей логической структуре мысленный эксперимент строится по принципам гипотетико-дедуктивного рассуждения, состоящего из двух относительно самостоятельных фаз:
1. квазиэмпирической (задание наглядных образов — идеализированных объектов);
2. логико-схематической (поиск способа перевода образов на язык теории, объективации мысленного эксперимента в концептуальных положениях).
Различают три основных типа мысленного эксперимента:
1. конструирующие мысленные эксперименты, связанные с «пространированием» понятийных фундаментальных схем теории;
2. аналитические мысленные эксперименты, ориентированные на построение либо примера, подтверждающего истинность теории, либо контрпримера (как правило, в форме парадокса);
3. синтетические мысленные эксперименты, выступающие средством конструирования научной гипотезы.
В современной науке мысленный эксперимент находит широкое применение в фундаментальных исследованиях. По мере усложнения теоретических исследований мысленный эксперимент приобретает всё новые функции. Так, в современном естествознании в связи с использованием метода математической гипотезы он становится одним из основных средств интерпретации математических формализмов. В экономике, демографии и социологии, широкое распространение получили эксперименты на математических моделях экономических, демографических и социальных процессов, проводимые с помощью компьютерных вычислений, позволяющие одновременно манипулировать различными комплексами экспериментальных факторов, берущимся в их взаимодействии между собой. Особым видом мысленного эксперимента здесь являются и сценарные разработки возможного развития хода событий.