Једна од предности бити астрофизичар је ваша недељна е-порука од некога ко тврди да је „доказао да је Ајнштајн погрешио“. Оне или не садрже математичке једначине и користе фразе попут „очигледно је да...“, или су страница за страницом сложених једначина са десетинама научних термина који се користе на нетрадиционалне начине. Сви се брзо бришу, не зато што су астрофизичари превише индоктринирани у утврђеним теоријама, већ зато што нико од њих не признаје како се теорије замењују.
На пример, касних 1700-их постојала је теорија топлоте позната као калоријска. Основна идеја калорија била је да је то течност која постоји унутар материјала. Ова течност је била самоодбојна, што значи да ће покушати да се шири што је могуће равномерније. Нисмо могли директно да посматрамо ову течност, али што је калоричнији материјал, то је већа његова температура.
Ледени калориметар из књиге Антоине Лавоисиер из 1789. Елементи хемије. (Јавни домен)
Из ове теорије добијате неколико предвиђања која заиста функционишу. Пошто не можете створити или уништити калорије, топлота (енергија) се чува. Ако ставите хладни предмет поред врућег предмета, калорија из врућег предмета ће се проширити на хладни предмет док не достигну исту температуру. Када се ваздух шири, калорија се тање шири, па температура опада. Када се ваздух сабије, има више калорија по запремини, а температура расте.
Сада знамо да не постоји 'топлотна течност' позната као калорија. Топлота је својство кретања (кинетичке енергије) атома или молекула у материјалу. Дакле, у физици смо одбацили калоријски модел у смислу кинетичке теорије. Могло би се рећи да сада знамо да је калоријски модел потпуно погрешан.
Осим што није. Барем не више погрешно него што је икада било.
Основна претпоставка о „топлотној течности“ не одговара стварности, али модел даје тачна предвиђања. У ствари, калоријски модел данас функционише једнако добро као и касних 1700-их. Више га не користимо јер имамо новије моделе који боље функционишу. Кинетичка теорија чини сва предвиђања калорија и више од тога. Кинетичка теорија чак објашњава како се топлотна енергија материјала може апроксимирати као течност.
Ово је кључни аспект научних теорија. Ако желите да замените робусну научну теорију новом, нова теорија мора бити у стању да уради више од старе. Када замените стару теорију, сада разумете границе те теорије и како да је превазиђете.
У неким случајевима, чак и када је стара теорија замењена, настављамо да је користимо. Такав пример се може видети у Њутновом закону гравитације. Када је Њутн предложио своју теорију универзалне гравитације 1600-их, описао је гравитацију као силу привлачења између свих маса. Ово је омогућило тачно предвиђање кретања планета, откриће Нептуна, основни однос између масе звезде и њене температуре, и тако даље. Њутнова гравитација је била и јесте чврста научна теорија.
Затим је почетком 1900-их Ајнштајн предложио другачији модел познат као општа релативност. Основна премиса ове теорије је да је гравитација последица закривљености простора и времена масама. Иако се Ајнштајнов гравитациони модел радикално разликује од Њутновог, математика теорије показује да су Њутнове једначине приближна решења Ајнштајнових једначина. Све што Њутнова гравитација предвиђа, чини и Ајнштајнова. Али Ајнштајн нам такође омогућава да исправно моделујемо црне рупе, велики прасак, прецесију Меркурове орбите, дилатацију времена и још много тога, а све то је експериментално потврђено.
Дакле, Ајнштајн надмашује Њутна. Али са Ајнштајновом теоријом је много теже радити него са Њутновом, тако да често користимо само Њутнове једначине да бисмо израчунали ствари. На пример, кретање сателита, или егзопланета. Ако нам није потребна прецизност Ајнштајнове теорије, једноставно користимо Њутна да бисмо добили одговор који је „довољно добар“. Можда смо доказали да је Њутнова теорија „погрешна“, али је теорија и даље корисна и тачна као што је икада била.
Нажалост, многи Ајнштајнови почетници ово не разумеју.
Бинарни таласи из црних рупа. Заслуге слике: К. Тхорне (Цалтецх), Т. Царнахан (НАСА ГСФЦ)
За почетак, теорија никада неће доказати да је Ајнштајнова гравитација погрешна. Показаће се да је то погрешно експерименталним доказима који показују да предвиђања опште релативности не функционишу. Ајнштајнова теорија није заменила Њутнову све док нисмо имали експерименталне доказе који се слажу са Ајнштајном и не слажу са Њутном. Дакле, осим ако немате експерименталне доказе који су јасно у супротности са општом релативношћу, тврдње о „побијању Ајнштајна“ ће пасти на глухе уши.
Други начин да надмашите Ајнштајна био би да развијете теорију која јасно показује како је Ајнштајнова теорија апроксимација ваше нове теорије, или како ваша теорија такође пролази експерименталне тестове које је прошла општа релативност. У идеалном случају, ваша нова теорија ће такође дати нова предвиђања која се могу тестирати на разуман начин. Ако то можете да урадите и можете јасно да представите своје идеје, бићете саслушани. Теорија струна и ентропијска гравитација су примери модела који покушавају да ураде управо то.
Али чак и ако неко успе да створи теорију бољу од Ајнштајнове (а неко ће готово сигурно да хоће), Ајнштајнова теорија ће и даље важити као што је икада била. Неће се доказати да је Ајнштајн погрешио, једноставно ћемо разумети границе његове теорије.