在学习和科研中，当现存物质条件不能满足实验要求时，人们便会采用理想化的设计，运用形象思维在大脑中形成理想化的实验仪器、设备以及研究对象的形象，交替应用形象思维和逻辑思维来整理和验证实验结果，这即是思想实验。这是由人们在头脑中设想出来而实际上暂时还无法做到的“实验”。这种方法主要是在物理学的领域中形成和发展的（爱因斯坦常用此法），但随着科学技术的发展和科学方法研究研究的深入，这一方法的实际运用已超出了物理学的领域。思想实验方法不仅在科学研究中有着重要的作用，而且在学习上也是一种重要的方法。尤其在自然科学的学习和理论研究中有相当特殊的作用。但也有局限性，它的作用只限于逻辑上的论证与反映，而不能用来作为检验认识正确与否的标准。