Uno dei vantaggi di essere un astrofisico è la tua e-mail settimanale da parte di qualcuno che afferma di aver "sbagliato Einstein". Tutti vengono eliminati abbastanza rapidamente, non perché gli astrofisici sono troppo indottrinati nelle teorie consolidate, ma perché nessuno di loro riconosce come le teorie vengono sostituite.
Ad esempio, alla fine del 1700 c'era una teoria del calore nota come calorica. L'idea di base del calorico era che si trattava di un fluido che esisteva nei materiali. Questo fluido era auto repellente, nel senso che avrebbe cercato di diffondersi il più uniformemente possibile. Non abbiamo potuto osservare direttamente questo fluido, ma più un materiale calorico ha una temperatura maggiore.
Da questa teoria si ottengono diverse previsioni che funzionano davvero. Dal momento che non è possibile creare o distruggere calorie, il calore (energia) viene conservato. Se si mette un oggetto freddo accanto a un oggetto caldo, il calorico nell'oggetto caldo si diffonderà sull'oggetto freddo fino a raggiungere la stessa temperatura. Quando l'aria si espande, il calorico viene distribuito in modo più sottile, quindi la temperatura diminuisce. Quando l'aria viene compressa, il volume calorico aumenta e la temperatura aumenta.
Ora sappiamo che non esiste un "fluido termico" noto come calorico. Il calore è una proprietà del movimento (energia cinetica) di atomi o molecole in un materiale. Quindi in fisica abbiamo abbandonato il modello calorico in termini di teoria cinetica. Si potrebbe dire che ora sappiamo che il modello calorico è completamente sbagliato.
Solo che non lo è. Almeno niente di più sbagliato di quanto sia mai stato.
Il presupposto di base di un "fluido termico" non corrisponde alla realtà, ma il modello fa previsioni corrette. In effetti il modello calorico funziona anche oggi come alla fine del 1700. Non lo usiamo più perché abbiamo modelli più recenti che funzionano meglio. La teoria cinetica rende tutte le previsioni caloriche e altro ancora. La teoria cinetica spiega anche come l'energia termica di un materiale possa essere approssimata come fluido.
Questo è un aspetto chiave delle teorie scientifiche. Se vuoi sostituire una solida teoria scientifica con una nuova, la nuova teoria deve essere in grado di fare più di quella precedente. Quando sostituisci la vecchia teoria ora comprendi i limiti di quella teoria e come andare oltre.
In alcuni casi, anche quando viene soppiantata una vecchia teoria, continuiamo a usarla. Un tale esempio può essere visto nella legge di gravità di Newton. Quando Newton propose la sua teoria della gravità universale nel 1600, descrisse la gravità come una forza di attrazione tra tutte le masse. Ciò ha consentito la corretta previsione del moto dei pianeti, la scoperta di Nettuno, la relazione di base tra la massa di una stella e la sua temperatura, e così via. La gravità newtoniana era ed è una solida teoria scientifica.
Quindi nei primi anni del 1900 Einstein propose un modello diverso noto come relatività generale. La premessa di base di questa teoria è che la gravità è dovuta alla curvatura dello spazio e del tempo da parte delle masse. Anche se il modello di gravità di Einstein è radicalmente diverso da quello di Newton, la matematica della teoria mostra che le equazioni di Newton sono soluzioni approssimative delle equazioni di Einstein. Tutto ciò che la gravità di Newton prevede, lo fa anche Einstein. Ma Einstein ci consente anche di modellare correttamente i buchi neri, il big bang, la precessione dell'orbita di Mercurio, la dilatazione del tempo e altro ancora, tutti validati sperimentalmente.
Quindi Einstein batte Newton. Ma la teoria di Einstein è molto più difficile da lavorare rispetto a quella di Newton, quindi spesso usiamo solo le equazioni di Newton per calcolare le cose. Ad esempio, il movimento di satelliti o esopianeti. Se non abbiamo bisogno della precisione della teoria di Einstein, utilizziamo semplicemente Newton per ottenere una risposta "abbastanza buona". Forse abbiamo dimostrato che la teoria di Newton è "sbagliata", ma la teoria è ancora utile e precisa come non mai.
Sfortunatamente, molti Einstein in erba non lo capiscono.
Per cominciare, la gravità di Einstein non verrà mai smentita da una teoria. Sarà dimostrato errato da prove sperimentali che dimostrano che le previsioni della relatività generale non funzionano. La teoria di Einstein non soppiantò Newton fino a quando non avessimo avuto prove sperimentali che erano d'accordo con Einstein e non erano d'accordo con Newton. Quindi, a meno che tu non abbia prove sperimentali che contraddicono chiaramente la relatività generale, le affermazioni di "smentire Einstein" cadranno sorde.
L'altro modo di sconfiggere Einstein sarebbe quello di sviluppare una teoria che mostri chiaramente come la teoria di Einstein sia un'approssimazione della tua nuova teoria o come i test sperimentali hanno superato la relatività generale. Idealmente, la tua nuova teoria farà anche nuove previsioni che possono essere testate in modo ragionevole. Se riesci a farlo e puoi presentare chiaramente le tue idee, verrai ascoltato. La teoria delle stringhe e la gravità entropica sono esempi di modelli che cercano di fare proprio questo.
Ma anche se qualcuno riesce a creare una teoria migliore di quella di Einstein (e qualcuno quasi certamente lo farà), la teoria di Einstein sarà comunque valida come non mai. Einstein non si sarà smentito, capiremo semplicemente i limiti della sua teoria.
