En av fordelene med å være astrofysiker er din ukentlige e-post fra noen som hevder å ha "bevist Einstein galt". De blir alle slettet ganske raskt, ikke fordi astrofysikere er for indoktrinerte i etablerte teorier, men fordi ingen av dem erkjenner hvordan teoriene blir erstattet.
På slutten av 1700-tallet fantes det for eksempel en teori om varme kjent som kalori. Den grunnleggende ideen om kalori var at det var en væske som eksisterte i materialer. Denne væsken var selvavvisende, noe som betyr at den ville prøve å spre seg så jevnt som mulig. Vi kunne ikke se denne væsken direkte, men jo mer kalorisk et materiale har, jo større er temperaturen.
Fra denne teorien får du flere spådommer som faktisk fungerer. Siden du ikke kan lage eller ødelegge kalori, blir varme (energi) bevart. Hvis du legger en kald gjenstand ved siden av en varm gjenstand, vil kalorien i den varme gjenstanden spre seg til den kalde gjenstanden til de når samme temperatur. Når luft ekspanderer, spres kalorien tynnere, og dermed synker temperaturen. Når luft komprimeres er det mer kalori per volum, og temperaturen stiger.
Vi vet nå at det ikke er noen "varmevæske" kjent som kalori. Varme er en egenskap av bevegelsen (kinetisk energi) til atomer eller molekyler i et materiale. Så i fysikk har vi droppet kalorimodellen når det gjelder kinetisk teori. Du kan si at vi nå vet at den kalorimodellen er helt feil.
Bortsett fra at det ikke er det. I hvert fall ikke mer galt enn det noen gang var.
Den grunnleggende antagelsen om en "varmevæske" stemmer ikke overens med virkeligheten, men modellen gir forutsigelser som er riktige. Faktisk fungerer kalorimodellen like bra i dag som den gjorde på slutten av 1700-tallet. Vi bruker den ikke lenger fordi vi har nyere modeller som fungerer bedre. Kinetisk teori gjør alle spådommer kaloriske gjør og mer. Kinetisk teori forklarer til og med hvordan den termiske energien til et materiale kan tilnærmes som en væske.
Dette er et sentralt aspekt ved vitenskapelige teorier. Hvis du ønsker å erstatte en robust vitenskapelig teori med en ny, må den nye teorien kunne gjøre mer enn den gamle. Når du erstatter den gamle teorien, forstår du nå grensene for den teorien og hvordan du kan bevege deg utover den.
I noen tilfeller fortsetter vi å bruke den når en gammel teori erstattes. Et slikt eksempel kan sees i Newtons tyngdelov. Da Newton foreslo sin teori om universell tyngdekraft på 1600-tallet beskrev han tyngdekraften som en tiltrekningskraft mellom alle masser. Dette muliggjorde riktig prediksjon av planetenes bevegelse, oppdagelsen av Neptun, den grunnleggende sammenhengen mellom en stjernemasse og dens temperatur, og videre og videre. Newtonsk tyngdekraft var og er en robust vitenskapelig teori.
På begynnelsen av 1900-tallet foreslo Einstein en annen modell kjent som generell relativitet. Den grunnleggende forutsetningen for denne teorien er at tyngdekraften skyldes krumningen av rom og tid av masser. Selv om Einsteins gravitasjonsmodell er radikalt forskjellig fra Newtons, viser matematikken i teorien at Newtons ligninger er omtrentlige løsninger på Einsteins ligninger. Alt Newtons tyngdekraft spår, gjør Einsteins også. Men Einstein tillater oss også å modellere sorte hull, big bang, innledningen til Mercurius bane, tidsutvidelse og mer, som alle er eksperimentelt validert.
Så Einstein trumfer Newton. Men Einsteins teori er mye vanskeligere å jobbe med enn Newtons, så ofte bruker vi bare Newtons ligninger for å beregne ting. For eksempel bevegelse av satellitter eller eksoplaneter. Hvis vi ikke trenger presisjonen i Einsteins teori, bruker vi ganske enkelt Newton for å få et svar som er "godt nok." Vi kan ha bevist Newtons teori som “galt”, men teorien er fortsatt like nyttig og nøyaktig som den noen gang var.
Dessverre er det mange spirende Einsteins som ikke forstår dette.
Til å begynne med vil Einsteins tyngdekraft aldri bli bevist feil av en teori. Det vil bli bevist feil ved eksperimentelle bevis som viser at spådommene om generell relativitet ikke fungerer. Einsteins teori erstattet ikke Newtons før vi hadde eksperimentelle bevis som var enige med Einstein og ikke stemte med Newton. Så med mindre du har eksperimentelle bevis som tydelig motsier generell relativitet, vil påstander om å "motbevise Einstein" falle på døve ører.
Den andre måten å trumfe Einstein på ville være å utvikle en teori som tydelig viser hvordan Einsteins teori er en tilnærming til din nye teori, eller hvordan de eksperimentelle testene generelle relativitet har bestått, blir også bestått av din teori. Ideelt sett vil din nye teori også komme med nye spådommer som kan testes på en rimelig måte. Hvis du kan gjøre det, og kan presentere ideene dine tydelig, blir du lyttet til. Strengteori og entropisk tyngdekraft er eksempler på modeller som prøver å gjøre nettopp det.
Men selv om noen lykkes med å lage en teori bedre enn Einsteins (og noen nesten helt sikkert vil), vil Einsteins teori fortsatt være like gyldig som den noen gang var. Einstein har ikke blitt bevist feil, vi vil ganske enkelt forstå grensene for teorien hans.
