Unul dintre beneficiile de a fi astrofizician este e-mailul dvs. săptămânal de la cineva care susține că a „dovedit că Einstein a greșit”. Toate sunt șterse destul de repede, nu pentru că astrofizicienii sunt prea adoctrinati în teoriile consacrate, ci pentru că niciunul dintre ei nu recunoaște modul în care teoriile sunt înlocuite.
De exemplu, la sfârșitul anilor 1700 a existat o teorie a căldurii cunoscută sub numele de caloric. Ideea de bază a caloricului a fost că era un fluid care exista în materiale. Acest fluid a fost auto-respingător, ceea ce înseamnă că va încerca să se răspândească cât mai uniform. Nu am putut observa acest fluid direct, dar cu cât un material este mai caloric cu atât temperatura lui este mai mare.
Din această teorie obțineți mai multe predicții care funcționează de fapt. Deoarece nu puteți crea sau distruge caloriile, se păstrează căldură (energie). Dacă așezați un obiect rece lângă un obiect fierbinte, caloricul din obiectul fierbinte se va răspândi la obiectul rece până când atinge aceeași temperatură. Când aerul se extinde, caloriile sunt răspândite mai subțire, astfel temperatura scade. Când aerul este comprimat, există mai mult calorice pe volum, iar temperatura crește.
Știm acum că nu există „lichid termic” cunoscut sub numele de caloric. Căldura este o proprietate a mișcării (energia cinetică) a atomilor sau moleculelor dintr-un material. Așadar, în fizică, am renunțat la modelul caloric din punct de vedere al teoriei cinetice. Ați putea spune că știm acum că modelul caloric este complet greșit.
Doar dacă nu este. Cel puțin nu mai greșește decât a fost vreodată.
Presupunerea de bază a unui „fluid termic” nu se potrivește cu realitatea, dar modelul face predicții corecte. De fapt, modelul caloric funcționează la fel de bine astăzi, așa cum s-a întâmplat la sfârșitul anilor 1700. Nu o mai folosim pentru că avem modele mai noi care funcționează mai bine. Teoria cinetică face ca toate predicțiile să facă caloric și multe altele. Teoria cinetică explică chiar cum energia termică a unui material poate fi aproximată ca un fluid.
Acesta este un aspect cheie al teoriilor științifice. Dacă doriți să înlocuiți o teorie științifică robustă cu una nouă, noua teorie trebuie să poată face mai mult decât cea veche. Când înlocuiești vechea teorie, acum înțelegi limitele acestei teorii și cum să treci dincolo de ea.
În unele cazuri, chiar și atunci când o teorie veche este înlocuită, continuăm să o folosim. Un astfel de exemplu poate fi văzut în legea gravitației din Newton. Când Newton și-a propus teoria gravitației universale în anii 1600, el a descris gravitația ca o forță de atracție între toate masele. Aceasta a permis predicția corectă a mișcării planetelor, descoperirea lui Neptun, relația de bază dintre masa unei stele și temperatura ei și mai departe. Gravitația newtoniană a fost și este o teorie științifică robustă.
Apoi, la începutul anilor 1900, Einstein a propus un model diferit cunoscut sub numele de relativitate generală. Premisa de bază a acestei teorii este că gravitația se datorează curburii spațiului și timpului de către mase. Chiar dacă modelul gravitațional al lui Einstein este radical diferit de cel al lui Newton, matematica teoriei arată că ecuațiile lui Newton sunt soluții aproximative pentru ecuațiile lui Einstein. Tot ceea ce prevede gravitatea lui Newton, la fel de bine face și Einstein. Dar Einstein ne permite, de asemenea, să modelăm corect găurile negre, big bang-ul, precesiunea orbitei lui Mercur, dilatarea timpului și multe altele, toate fiind validate experimental.
Așa că Einstein îl trântește pe Newton. Dar teoria lui Einstein este mult mai dificilă de a lucra decât cea a lui Newton, așa că deseori folosim ecuațiile lui Newton pentru a calcula lucrurile. De exemplu, mișcarea sateliților sau a exoplanetelor. Dacă nu avem nevoie de precizia teoriei lui Einstein, pur și simplu folosim Newton pentru a obține un răspuns „suficient de bun”. Poate că am demonstrat că teoria lui Newton este „greșită”, dar teoria este încă la fel de utilă și de exactă ca oricând.
Din păcate, mulți Einsteins în devenire nu înțeleg acest lucru.
Pentru început, gravitatea lui Einstein nu va fi niciodată dovedită greșită printr-o teorie. Se va dovedi greșit prin dovezi experimentale care arată că predicțiile relativității generale nu funcționează. Teoria lui Einstein nu a înlocuit Newton până când nu am avut dovezi experimentale care au fost de acord cu Einstein și nu au fost de acord cu Newton. Deci, dacă nu aveți dovezi experimentale care contrazic în mod clar relativitatea generală, afirmațiile despre „respingerea lui Einstein” vor cădea pe urechile surde.
Cealaltă modalitate de a-l arunca pe Einstein ar fi să dezvoltăm o teorie care arată clar modul în care teoria lui Einstein este o aproximare a noii tale teorii sau modul în care testele experimentale au trecut relativitatea generală sunt, de asemenea, transmise de teoria voastră. În mod ideal, noua ta teorie va face și noi predicții care pot fi testate într-un mod rezonabil. Dacă puteți face asta și vă puteți prezenta clar ideile, veți fi ascultat. Teoria șirurilor și gravitația entropică sunt exemple de modele care încearcă să facă exact asta.
Dar chiar dacă cineva reușește să creeze o teorie mai bună decât cea a lui Einstein (și cineva o va face aproape sigur), teoria lui Einstein va fi în continuare la fel de valabilă ca până acum. Einstein nu s-a dovedit greșit, vom înțelege pur și simplu limitele teoriei sale.
