科学史中，思想实验一直在发挥着重要的作用，其作为科学中一个独特的现象，让人们难以忘怀。但在科学史的绝大部分时间里，思想实验都处于一种为人们所忽视的境地，受到了不公正的待遇。产生这一现象的根源在于目前的实验传统是存在问题的。为了揭示思想实验的本质，消除人们对思想实验的偏见，对实验传统的历史重构是必要的。进行历史重构之后的实验传统共分为三个部分:一、十六世纪之前，科学活动中以思想实验为主，物质实验为辅，二、十六世纪至二十世纪，物质实验逐渐占据主导地位，但思想实验仍时有贡献，三、二十世纪至今，思想实验又开始发挥越来越重要的作用，呈现出思想实验与物质实验并重的局面。在科学史的实际中，将思想实验与人们所熟悉的物质实验进行对比研究，可有效地揭露思想实验的本原面目。同属实验范畴，思想实验与物质实验具有诸多相似之处，二者有着相同的构成要素，但二者在实验的起点、现象、从实验结果到结论之间的环节等方面，特别是实验的条件，存在着本质的不同。实验条件的优越化是物质实验得以发挥作用的前提，不过，物质实验的条件无论怎么样朝着优越化的方向上努力，总会由于客观物质条件的制约而存在着无法实现之处，实验条件的理想化便成为思想实验的必要条件。理想化是思想实验的最大特征，或者说，思想实验就是条件理想化的实验。这一特征使得思想实验具有着巨大的优越性。在思想实验发挥作用的各要素中，逻辑推理的作用是显著的，以至于诺顿认为所有的思想实验都可以被重构为论据。当然，诺顿的主张不能为所有的思想实验提供说明。事实上，逻辑推理有着其固有的局限性，通过对悖论性思想实验的逻辑问题分析，可发现协调论中相反解子的提出，可为悖论性思想实验作出一个合理的说明，与科学史的实际相符。因此，虽然逻辑推理在思想实验中发挥着重要的作用，但思想实验并不完全等同于纯逻辑意义上的论据。通过比较发现，思想实验与物质实验在理论的进步中发挥着不同的作用。从协调论的视角看，物质实验侧重于提高理论的背景协调力和经验协调力，思想实验则侧重于提高理论的概念协调力和背景协调力，对经验协调力的提高也有帮助，但无论是思想实验还是物质实验，其作用都在于提高理论的综合协调力。现代科学以后，在实际的科学研究活动中，思想实验和物质实验在科学研究活动中发挥作用的主要领地上发生了转变，特别是在当代科学前沿中，在量子力学、宇宙学和生物学的探索中，思想实验成为开拓创新的主要手段，而物质实验则逐渐转变为验证的步骤。总体上看来，思想实验和物质实验共同发挥作用，将是今后科学发展中一个显著的现象。