我们几乎能够毫不怀疑地说,思想实验不仅在物理学中是重要的,而且在每一个领域里都是重要的,甚至在非入门者可能最少期望它的数学中也是如此。欧勒的方法给予首次探索新领域的实验家以程序的印象,该方法的富有成效远远胜过批判性的评价。甚至在科学的展示是纯粹演绎的地方,我们必须不要受形式的欺骗。我们正在处理思想实验,此后结果对作者而言变得完全通晓和熟悉了。每一个说明、证明和演绎都是这个过程的结局。
科学史毋庸置疑地表明,数学、算术和几何学都是在从收集有关可数的和可度量的物体的单纯经验的机遇中开始发展起来的。通过对这样的物理的经验频繁地作心理对照,它们的相互关联首次变清楚了。不管这种洞察何时碰巧缺乏意识,我们的数学知识都具有所获得的经验的特征。任何一个致力于数学探究或力图解决诸如积分微分方程问题的人都将承认,思想实验肯定在思想建构之先。历史上重要的和有成效的不定系数法实际上是实验方法。在确立sinx,cosx,e的级数时,人们发现,把符号表达式e和e-ix展开为级数的尝试自动地给出表达式cosx=1/2(e+e-ix-e-ix),尽管这在计算上是有用的,但是在有可能指明它们的真实涵义之前,它们长期以来只具有纯粹符号的意义。
在画圆时,人们观察到,对于每一个已知初始位置左边的半径,总是在右边的相同的角距离存在一个半径,以致圆关于初始位置为对称,因此在所有方向,每一个直径都是对称轴。被它一分为二的所有弦,包括长度为零的极限弦(切线),都与它成直角。两个相等但相对地与轴倾斜的半径总是与圆在对称画的矩形的四个角相交。古代的探究者,甚至近代的初学者,对于以这种方式获悉半圆上的角总是直角,可能惊奇不已。一旦我们注意到圆周角和圆心角之间的关系,我们通过沿孤运动的顶点发现,在它的每一点同一弦出现在同一角下,这甚至在顶点趋向无论哪个边的弦的一端时也有效:圆周角的一个边此时变成弦,另一个边变成在它的端点处的切线。如果容许割线之一的两个交点相互运动直到它们重合,那么关于从一点到圆的两条割线的线段的比例的定理便过渡到关于切线的对应的定理。依赖于我们认为圆是用圆规画出的,还是用它的边总是通过两个固定点刚性角产生的,或者我们是否观察两个圆总是能够被视为类似的和处于类似的境地,总是存在着出现的新性质。图形的变化和运动、连续的变形、特定要素的消失和无限的增加,在这里也是使探究富有生气的手段,告诉我们新性质,并促进对于它们的关联的洞察。必须假定,有形实验和思想实验的方法首先只是在易接近的和有成效的领域中得以发展,并由此传播到自然科学。如果在数学中、尤其是在几何学中的初等教学处于这样僵化的教条形式中不运动,如果展示处于脱离内容的孤立定理中不继续行进——这导致畸形地交织的批判和不负责任地隐藏启发式方法,那么这种观点确实是比较共有的。在实验和演绎之间的巨大而明显的裂痕事实上并不存在。这总是思想与事实和思想相互协调的问题。如果实验没有产生预期的结果,那么对于发明家或工程师来说它可能是相当大的退却,但是探究者将认为它是他的思想与事实未准确符合的证据。恰恰是这类明确表达出来的不适合,能够导致新的阐明和发现。