MIKSI EINSTEIN WILL NEVER BE WRONG

Einstein Lecturing. (Ferdinand Schmutzer, Public Domain)

Yksi eduista on astrofyysikko on viikoittain sähköpostia joltakin, joka väittää "todistettu Einsteinin väärin".Nämä joko sisällä matemaattisia yhtälöitä ja käyttää lauseita kuten "on selvää, että ..", tai ne ovat sivun toisensa jälkeen monimutkaisia ​​yhtälöitä kymmeniä tieteellisiä termejä käytetään ei-perinteisillä tavoilla. Ne kaikki saa poistaa melko nopeasti, ei siksi astrofyysikkoja ovat liian aivopesty perustettu teorioita, mutta koska mikään niistä kuittaa miten teoriat saada tilalle.

Esimerkiksi 1700-luvun lopulla oli teoria lämmön tunnetaan lämpöarvo. Perusajatus kalorien oli, että se oli nestettä, joka esiintyi materiaaleja. Tämä neste on itse-karkote, eli se yrittää levittää mahdollisimman tasaisesti. Emme voineet seurata tätä nestettä suoraan, mutta enemmän kalorien materiaalilla on suurempi sen lämpötila.

Ice-kalorimetrillä Antoine Lavoisier n 1789 Elements of Chemistry. (Public Domain)

Tästä teoria saat useita ennusteita, jotka todella toimivat.Koska et voi luoda tai tuhota kalorien, lämpö (energia) säilyy.Jos laitat kylmä objektin vieressä kuuman esineen, kalorien ja kuuman esineen leviää ulos kylmään kohteeseen, kunnes ne saavuttavat saman lämpötilan. Kun ilma laajenee, kalorien levitetään harvemmaksi, mikä lämpötila laskee. Kun ilma on puristettu on enemmän kalorien tilavuutta kohden, ja lämpötila nousee.

Tiedämme nyt, ei ole "lämpöä nesteen" tunnetaan kalorien.Lämpö on ominaisuus liikkeen (liike-energia) atomien tai molekyylien materiaalia. Joten fysiikan olemme laskenut kalorien mallin kannalta kineettisen teorian. Voisi sanoa, tiedämme nyt, että kalorien malli on täysin väärä.

Paitsi se ei ole. Ainakin enempää väärässä kuin koskaan.

Peruslähtökohta "lämpöä nesteen" ei vastaa todellisuutta, mutta malli tekee ennusteita, jotka ovat oikein. Itse kalorien malli toimii yhtä hyvin tänään kuin se teki 1700-luvun lopulla.Emme käytä sitä enää, koska meillä on uudempia malleja, jotka toimivat paremmin. Kinetic teoria tekee kaikki ennustukset kalorien tekee ja enemmän. Kinetic teoria edes selittää miten lämpöenergia materiaalia voidaan arvioida nestettä.

Tämä on keskeinen osa tieteellisten teorioiden. Jos haluat korvata vankka tieteellinen teoria uuteen, uusi teoria on voitava tehdä enemmän kuin vanha. Kun vaihdat vanhan teorian olet nyt ymmärtää rajat, että teoria ja miten liikkua pidemmälle.

Joissakin tapauksissa, vaikka vanha teoria on syrjäyttänyt jatkamme käyttää sitä. Tällainen esimerkki on nähtävissä Newtonin painovoiman. Kun Newton ehdotti hänen teoriansa Universal painovoiman vuonna 1600, hän kuvaili painovoiman välinen vetovoima kaikkien massojen. Tämä mahdollisti oikean ennusteen liikkeen planeettoja, löytö Neptune, perus suhdetta tähden massa ja sen lämpötila, ja niin edelleen.Newtonian painovoima oli ja on vankka tieteellinen teoria.

Sitten 1900-luvun alussa Einstein ehdotti eri mallia kutsutaan yleinen suhteellisuusteoria. Peruslähtökohta tämä teoria on, että painovoima johtuu kaarevuus tilaa ja aikaa massat. Vaikka Einsteinin painovoiman malli on radikaalisti erilainen kuin Newtonin, matematiikan teoriaa osoittaa, että Newtonin yhtälöt ovat viitteellisiä ratkaisuja Einsteinin yhtälöt. Kaikkea Newtonin painovoima ennustaa, Einsteinin tekee samoin.Mutta Einstein myös antaa meille mahdollisuuden oikein mallin mustia aukkoja, big bang, prekessiota Merkuriuksen rata, aika dilataatio ja enemmän, jotka kaikki on kokeellisesti vahvistettu.

Joten Einstein valttina Newton. Mutta Einsteinin teoria on paljon vaikeampi työskennellä kuin Newtonin, niin usein olemme vain käyttää Newtonin yhtälöt laskea asioita. Esimerkiksi liike satelliittien tai eksoplaneettojen. Jos emme tarvitse tarkkuuden Einsteinin, me yksinkertaisesti käyttää Newton saada vastauksen, joka on "riittävän hyvä". Saatamme ovat osoittautuneet Newtonin teoria "väärin", mutta teoria on edelleen yhtä hyödyllinen ja tarkka kuin aina ennenkin .

Valitettavasti monet orastava Einsteinit eivät ymmärrä tätä.

Binary aaltoja mustia aukkoja. Kuva pistetilanne: K. Thorne (Caltech), T. Carnahan (NASA GSFC)

Aluksi Einsteinin painovoima koskaan väärässä teoriaan. Se väärässä kokeellinen näyttöä siitä, että ennustukset yleinen suhteellisuusteoria eivät toimi. Einsteinin ei syrjäytä Newtonin asti meillä oli kokeellista näyttöä siitä, että sovittu Einstein ja ei ollut samaa mieltä Newton. Joten jos sinulla on kokeellista näyttöä, joka selkeästi ristiriidassa yleisen suhteellisuusteorian, väitteet "vääräksi Einstein" tulee kuuroille korville.

Toinen tapa valtti Einstein olisi kehittää teoriaa, joka osoittaa selvästi, miten Einsteinin teoria on lähentää uuden teorian, tai miten kokeelliset testit yleinen suhteellisuusteoria on läpäissyt myös ohi teoriasi. Ihannetapauksessa uuden teorian tekee myös uusia ennusteita, jotka voidaan testata järkevällä tavalla. Jos voit tehdä sen, ja voi esittää ideasi selkeästi, sinua kuunnellaan. Säieteorian ja entrooppisesta vakavuus ovat esimerkkejä malleista, jotka yrittävät tehdä juuri niin.

Mutta vaikka joku onnistuu luomaan teoriassa parempi kuin Einsteinin (ja joku lähes varmasti), Einsteinin silti on yhtä pätevä kuin aina ennenkin. Einstein ei ole väärässä, me yksinkertaisesti ymmärrä rajoja hänen teoriansa.

Artikkelin kirjoittaja  Brian Koberlein   perin lähetetty Universe Today