En av fördelarna med att vara astrofysiker är din vecko-e-post från någon som påstår sig ha ”bevisat Einstein fel”. De raderas alla ganska snabbt, inte för att astrofysiker är för indoktrinerade i etablerade teorier, utan för att ingen av dem erkänner hur teorier ersätts.
Till exempel, i slutet av 1700-talet fanns en teori om värme känd som kalori. Grundtanken med kalori var att det var en vätska som fanns i material. Denna vätska var självavvisande, vilket betyder att den skulle försöka sprida sig så jämnt som möjligt. Vi kunde inte observera denna vätska direkt, men ju mer kalori ett material har desto högre temperatur.
Från denna teori får du flera förutsägelser som faktiskt fungerar. Eftersom du inte kan skapa eller förstöra kalori, sparas värme (energi). Om du sätter ett kallt föremål bredvid ett hett föremål kommer kaloriken i det heta objektet att spridas ut till det kalla objektet tills de når samma temperatur. När luften expanderar sprids kalorierna tunnare och temperaturen sjunker. När luft komprimeras finns det mer kalori per volym, och temperaturen stiger.
Vi vet nu att det inte finns någon "värmevätska" som kallas kalori. Värme är en egenskap av rörelsen (kinetisk energi) hos atomer eller molekyler i ett material. Så inom fysiken har vi tappat den kalorimodellen när det gäller kinetisk teori. Du kan säga att vi nu vet att den kalorimodellen är helt fel.
Förutom att det inte är det. Åtminstone inte mer fel än någonsin.
Det grundläggande antagandet om en "värmevätska" stämmer inte med verkligheten, men modellen gör förutsägelser som är korrekta. Faktum är att kalorimodellen fungerar lika bra idag som i slutet av 1700-talet. Vi använder det inte längre eftersom vi har nyare modeller som fungerar bättre. Kinetisk teori gör alla förutsägelser kalori gör och mer. Kinetisk teori förklarar till och med hur ett materials termiska energi kan approximeras som en vätska.
Detta är en viktig aspekt av vetenskapliga teorier. Om du vill ersätta en robust vetenskaplig teori med en ny, måste den nya teorin kunna göra mer än den gamla. När du byter ut den gamla teorin förstår du nu gränserna för den teorin och hur du går längre än den.
I vissa fall fortsätter vi att använda den även när en gammal teori ersätts. Ett sådant exempel kan ses i Newtons tyngdelag. När Newton föreslog sin teori om universell tyngdkraft på 1600-talet beskrev han tyngdkraften som en dragningskraft mellan alla massor. Detta möjliggjorde korrekt förutsägelse av planetenes rörelse, upptäckten av Neptunus, det grundläggande förhållandet mellan en stjärnmassa och dess temperatur och på och vidare. Newtonian gravitation var och är en robust vetenskaplig teori.
Sedan i början av 1900-talet föreslog Einstein en annan modell känd som allmän relativitet. Den grundläggande förutsättningen för denna teori är att tyngdkraften beror på massans krökning av rum och tid. Även om Einsteins gravitationmodell skiljer sig radikalt från Newtons, visar matematiken i teorin att Newtons ekvationer är ungefärliga lösningar på Einsteins ekvationer. Allt som Newtons tyngdkraft förutspår, gör Einsteins också. Men Einstein tillåter oss också att modellera svarta hål på rätt sätt, big bang, förebilden för Merkurius bana, tidsutvidgning med mera, som alla har validerats experimentellt.
Så Einstein trumfer Newton. Men Einsteins teori är mycket svårare att arbeta med än Newtons, så ofta använder vi bara Newtons ekvationer för att beräkna saker. Till exempel rörelser från satelliter eller exoplaneter. Om vi inte behöver precisionen i Einsteins teori använder vi helt enkelt Newton för att få ett svar som är "tillräckligt bra." Vi kan ha bevisat Newtons teori som "fel", men teorin är fortfarande lika användbar och korrekt som den någonsin var.
Tyvärr förstår många spirande Einsteins inte detta.
Till att börja med kommer Einsteins tyngdkraft aldrig att bevisas fel av en teori. Det kommer att bevisas fel genom experimentella bevis som visar att förutsägelserna om allmän relativitet inte fungerar. Einsteins teori ersatte inte Newtons förrän vi hade experimentella bevis som överensstämde med Einstein och inte instämde med Newton. Så om du inte har experimentella bevis som tydligt motsäger den allmänna relativiteten, kommer påståenden om ”motbevisa Einstein” att falla på döva öron.
Det andra sättet att trumma Einstein skulle vara att utveckla en teori som tydligt visar hur Einsteins teori är en tillnärmning av din nya teori, eller hur de experimentella testens allmänna relativitet har passerat passeras också av din teori. Helst kommer din nya teori också att göra nya förutsägelser som kan testas på ett rimligt sätt. Om du kan göra det och kan presentera dina idéer tydligt kommer du att lyssna på. Stringteori och entropisk gravitation är exempel på modeller som försöker göra just det.
Men även om någon lyckas skapa en teori bättre än Einsteins (och någon nästan säkert kommer att göra) kommer Einsteins teori fortfarande att vara lika giltig som den var. Einstein har inte visat sig fel, vi förstår helt enkelt gränserna för hans teori.
