Одним из преимуществ астрофизики является ваше еженедельное электронное письмо от человека, который утверждает, что «доказал неправоту Эйнштейна». Все они удаляются довольно быстро, не потому, что астрофизики слишком внушают идеологию в устоявшихся теориях, а потому, что никто из них не признает, как теории заменяются.
Например, в конце 1700-х годов существовала теория тепла, известная как калорийность. Основная идея калорийности заключалась в том, что это была жидкость, которая существовала в материалах. Эта жидкость была самоотталкивающей, то есть пыталась распространяться как можно более равномерно. Мы не могли наблюдать эту жидкость напрямую, но чем калорийнее материал, тем выше его температура.
Из этой теории вы получаете несколько предсказаний, которые действительно работают. Поскольку вы не можете создавать или уничтожать калории, тепло (энергия) сохраняется. Если положить холодный предмет рядом с горячим предметом, калорийность горячего предмета будет распространяться на холодный предмет, пока он не достигнет той же температуры. Когда воздух расширяется, калорийность распределяется тоньше, поэтому температура падает. Когда воздух сжимается, калорийность увеличивается, а температура повышается.
Теперь мы знаем, что нет «тепловой жидкости», известной как калорийность. Тепло - это свойство движения (кинетическая энергия) атомов или молекул в материале. Итак, в физике мы отбросили калорийную модель с точки зрения кинетической теории. Можно сказать, что теперь мы знаем, что калорийность модели совершенно неверна.
За исключением того, что это не так. По крайней мере, не более неправильно, чем когда-либо.
Базовое предположение о «теплоносителе» не соответствует действительности, но модель делает правильные прогнозы. На самом деле калорийная модель работает так же хорошо, как и в конце 1700-х годов. Мы больше не используем его, потому что у нас есть новые модели, которые работают лучше. Кинетическая теория делает все предсказания калорийными и многое другое. Кинетическая теория даже объясняет, как тепловая энергия материала может быть аппроксимирована как жидкость.
Это ключевой аспект научных теорий. Если вы хотите заменить надежную научную теорию новой, новая теория должна быть способна сделать больше, чем старая. Когда вы заменяете старую теорию, вы теперь понимаете пределы этой теории и способы ее преодоления.
В некоторых случаях, даже если старая теория вытесняется, мы продолжаем использовать ее. Такой пример можно увидеть в законе тяготения Ньютона. Когда Ньютон предложил свою теорию универсальной гравитации в 1600-х годах, он описал гравитацию как силу притяжения между всеми массами. Это позволило правильно прогнозировать движение планет, открыть Нептун, основную связь между массой звезды и ее температурой и так далее. Ньютоновская гравитация была и остается надежной научной теорией.
Затем в начале 1900-х Эйнштейн предложил другую модель, известную как общая теория относительности. Основная предпосылка этой теории состоит в том, что гравитация обусловлена искривлением пространства и времени массами. Хотя гравитационная модель Эйнштейна радикально отличается от модели Ньютона, математическая теория показывает, что уравнения Ньютона являются приблизительными решениями уравнений Эйнштейна. Все, что предсказывает гравитация Ньютона, делает и Эйнштейн. Но Эйнштейн также позволяет нам правильно моделировать черные дыры, большой взрыв, прецессию орбиты Меркурия, замедление времени и многое другое, и все это было подтверждено экспериментально.
Так что Эйнштейн превосходит Ньютона. Но с теорией Эйнштейна работать гораздо сложнее, чем с теорией Ньютона, поэтому часто мы просто используем уравнения Ньютона для вычисления вещей. Например, движение спутников или экзопланет. Если нам не нужна точность теории Эйнштейна, мы просто используем Ньютона, чтобы получить ответ, который «достаточно хорош». Возможно, мы доказали, что теория Ньютона «неверна», но теория все еще так же полезна и точна, как и прежде.
К сожалению, многие начинающие Эйнштейны не понимают этого.
Начнем с того, что теория гравитации Эйнштейна никогда не будет доказана неверной. Это будет доказано неверно экспериментальными данными, показывающими, что предсказания общей теории относительности не работают. Теория Эйнштейна не вытеснила теорию Ньютона, пока у нас не было экспериментальных доказательств, которые согласились с Эйнштейном и не согласились с Ньютоном. Таким образом, если у вас нет экспериментальных данных, которые явно противоречат общей теории относительности, заявления о «опровержении Эйнштейна» не будут услышаны.
Другой способ превзойти Эйнштейна - разработать теорию, которая наглядно показывает, как теория Эйнштейна является приближением вашей новой теории, или как экспериментальная проверка общей теории относительности также прошла мимо вашей теории. В идеале, ваша новая теория также сделает новые прогнозы, которые могут быть проверены разумным способом. Если вы можете сделать это и четко изложить свои идеи, вас выслушают. Теория струн и энтропийная гравитация являются примерами моделей, которые пытаются это сделать.
Но даже если кому-то удастся создать теорию лучше, чем теория Эйнштейна (а кто-то почти наверняка сделает это), теория Эйнштейна все равно будет так же верна, как и прежде. Эйнштейн не ошибся, мы просто поймем пределы его теории.
