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ツインアースは、哲学者ヒラリー・パトナムが論文「意味と指示」（1973年）と「『意味』の意味」 （1975年）の中で提唱した思考実験である。これは、意味論的外在主義、すなわち言葉の意味は純粋に心理的なものではないという見解を裏付けるための例として用いられた。ツインアースの思考実験は、パトナムが意味論的外在主義を支持するために提示した3つの例のうちの1つであり、他の2つは彼が「アルミニウム・モリブデン事例」と「ブナ・ニレ事例」と呼んだものである。これらの事例が発表されて以来、哲学者たちはこの思考実験に数多くのバリエーションを提案してきた。
パトナムによるこの思考実験の原案はこうだ。宇宙のどこかに、地球とほぼあらゆる点で瓜二つの惑星があり、それを「双子の地球」と呼ぶ。周囲の環境は地球と全く同じで、太陽と瓜二つの恒星の周りを公転するなど、地球と全く同じである。双子の地球には、地球上のあらゆる人や物に対応する双子が存在する。二つの惑星の唯一の違いは、双子の地球には水が存在しないことだ。その代わりに、見た目は同じだが化学的に異なる液体が存在する。それはH₂Oではなく、もっと複雑な化学式でできており、「 XYZ」と略記できる。自分たちの言語を「英語」と呼ぶ双子の地球人は、XYZを「水」と呼ぶ。最後に、この思考実験が行われた時期は数世紀前であり、当時の地球と双子の地球の住人は、自分たちが「水」と呼んでいた液体がそれぞれH₂OとXYZであることを知る術はなかった。地球上の人々が水に関して経験することと、双子の地球上の人々がXYZに関して経験することは全く同じだろう。
ここで疑問が生じます。地球人（便宜上オスカーとしましょう）と双子の地球に住む彼の双子が「水」と言うとき、彼らは同じものを意味しているのでしょうか？双子も自分の惑星では「オスカー」と呼ばれ、その惑星の住人は自分たちの惑星を「地球」と呼んでいます。彼らは全く同じ心理状態にあり、同じ思考、感情などを持っています。しかし、少なくともパトナムによれば、オスカーが「水」と言うとき、その言葉はH₂Oを指し、双子のオスカーが「水」と言うときはXYZを指しているのです。この結果、人の脳の内容だけでは、その人が使う言葉の参照対象を判断するには不十分であり、観察者はその人がその言葉を獲得するに至った因果関係も検討しなければならないということになります。（例えば、オスカーはH₂Oで満たされた世界で「水」という言葉を学び、双子のオスカーはXYZで満たされた世界で「水」という言葉を学んだのです。）
これは意味論的外在主義の本質的なテーゼである。パトナムはこの結論を「意味は頭の中にはない」という有名な言葉で要約した。 [ 1 ]
パトナムは当初の論文で、双子の心理状態は同じでも、彼らの「水」の参照対象は異なっていると主張していた。その後、タイラー・バージは著書『Other Bodies』（1982年）の中で、双子の精神状態は異なっており、オスカーはH₂Oという概念を持ち、双子のオスカーはXYZという概念を持っていると主張した。パトナムはその後、バージによるこの思考実験の解釈に同意を表明している。（パトナムの序論はPessin and Goldberg 1996、xxiを参照。）
多くの哲学者は、オスカーとツインオスカーの両方における「水」は、十分に水に似たものすべてを指す（つまり、この用語の拡張にはH₂OとXYZの両方が含まれる）と主張してきた。したがって、彼らは「水」がH₂Oを指す固定的な指示子であるという主張を否定する。例えば、ジョン・サールは（ 『意図性：心の哲学に関するエッセイ』）で、私たちの水がH₂Oであると分かった時点で、それをH₂Oとして再定義する（古典的な還元再定義）か、水という用語が水の基本的性質（透明性、湿潤性など）を持つものすべてを指すことを許容し続けるかのどちらかを選択できると主張している。サールは、ツインアースの例では、後者の方がもっともらしいと示唆している。なぜなら、ツインアースに水がない場合、その水ベースの製品もすべて異なるものになるからである。例えば、ツインアイスクリームは構造的に異なるが、それでも私たちはそれをアイスクリームと呼びたくなるだろう。サールをはじめとする研究者たちは、この議論だけで思考実験を完全に「解決」できると考えている。一方、ドナルド・デイヴィッドソンなどの研究者は、この実験のバリエーションを用いることで、同様の結論を導き出すことができると考えている。
ポール・ボゴシアンは、外部主義を支持するツインアース型の議論に対して、外部主義が特権的自己認識と両立しないことを示すことを目的とした議論という形で反論を提起した。ここで特権的自己認識とは、外部世界（経験的証拠）を調査することなく、自分の思考の内容を知ることができるという考えである。この種の議論は外部主義を直接的に否定するものではないが、特権的自己認識の存在が直感的にもっともらしいことから、説得力がある。[ 2 ]
一部の哲学者は、このようなSF的な思考実験（ツインアースなど）は慎重に検討されるべきだと考えている。彼らは、思考実験が現実（あるいは私たちが考えている）とは根本的に異なる状況を描写する場合、私たちの直観は信頼できなくなり、したがってそこから導き出される哲学的結論も信頼できない可能性があると主張する。ダニエル・デネットは、ツインアースやそれに類する実験を「直観ポンプ」と呼んでいる。なぜなら、これらの実験は、思考者が直観を用いて問題を解決できるように設計されているからである。一部の哲学者は、ツインアースの思考実験／直観ポンプは誤った直観を誘発し、結果として誤った結論につながると考えている。例えば、フィル・ハッチンソン[ 3 ]は、a) パトナム自身が後に他者に対して行った批判（例えば、著書『三つ撚りの紐』におけるジェグォン・キムへの批判）を見ると、暗黙のうちに彼自身が以前の自分を批判していることがわかること、そしてb) ツインアース思考実験／直観ポンプの説得力は、パトナムが主張するようなことが証明されるように、私たちが実験のいくつかの点に目をつぶることに依存していることを指摘している。つまり、この思考実験は、私たちの直観が望ましい方向にポンプで送られるように設定されているのである。
ジョン・マクドウェルは、論文「パトナムの心と意味について」[ 4 ]の中で、パトナムが依然として、脳をモデルとし、頭の中に位置する心のイメージに潜在的に固執していることを批判した。パトナムはその後この点を認め、能力を含む対象の構造化されたシステムとしての心という、マクドウェルの新ウィトゲンシュタイン的治療的呼びかけ（パトナムはその後、これを新アリストテレス的心像として擁護している[ 5 ]）に賛同した。フィル・ハッチンソンはその後、マクドウェルへのこの譲歩は、パトナムが操作化しようとしている内包と外延の区別が問題視されることを意味すると主張した[ 6 ] 。
ジョン・デュプレは、いくつかの論文、特に彼の論文「自然種と生物分類群」[ 7 ]において、多くの人がパトナムのツインアース思考実験によって確立され、あるいは支持されていると考えている自然種の理論は、科学的分類の実践では支持されていないことを実証した。アブラム・ストロールは、著書『風景のスケッチ』[ 8 ]において、おそらく自然種の意味論プログラム（パトナムとクリプキの両方）に対する最も包括的な批判を展開した。さまざまな問題に関して哲学的な立場を変えることでよく知られているパトナムは、この実験が反機能主義的であるとして、晩年に批判した。