時(shí)常我們會(huì)看到這樣的消息:“證明愛因斯坦是錯(cuò)誤的”。通常這些證明沒有包含數(shù)學(xué)方程,并使用諸如“顯而易見的”之類的話語(yǔ),或者以非傳統(tǒng)方式使用數(shù)十個(gè)科學(xué)術(shù)語(yǔ)把一系列復(fù)雜方程式雜糅在一起。往往這些什么也解釋不了,更不用說(shuō)推翻久經(jīng)檢驗(yàn)的愛因斯坦理論了。
事實(shí)上,科學(xué)理論的很關(guān)鍵一面是,如果想用一個(gè)新的理論來(lái)代替一個(gè)強(qiáng)大的科學(xué)理論,那么新的理論必須能比舊的理論做更多的事情。當(dāng)舊的理論被取代時(shí),就會(huì)理解這個(gè)舊理論的局限性以及如何超越這個(gè)舊理論。
在某些情況下,即使舊的理論被取代,但我們?nèi)詴?huì)繼續(xù)使用它。牛頓的引力理論就是一個(gè)很好的例子。當(dāng)牛頓在十六世紀(jì)提出他的萬(wàn)有引力定律時(shí),他把引力描述為萬(wàn)物之間的吸引力。這樣的描述正確地預(yù)測(cè)了行星的運(yùn)動(dòng),并發(fā)現(xiàn)了海王星,得到了恒星的質(zhì)量與其溫度之間的基本關(guān)系,等等。牛頓的引力理論是一個(gè)強(qiáng)大的科學(xué)理論。
而在20世紀(jì)初,愛因斯坦提出了一種被稱為廣義相對(duì)論的不同引力理論。這個(gè)理論的基本前提是引力是由于物體彎曲空間和時(shí)間的結(jié)果。盡管愛因斯坦的引力模型與牛頓有很大不同,但是相對(duì)論的數(shù)學(xué)方程表明,牛頓方程是愛因斯坦方程的近似解。牛頓引力理論預(yù)測(cè)的一切,愛因斯坦引力理論也都能很好預(yù)測(cè)。但是,愛因斯坦引力理論還能正確地模擬黑洞、宇宙大爆炸、水星軌道進(jìn)動(dòng),時(shí)間膨脹等等,所有這些都經(jīng)過(guò)了實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。
所以愛因斯坦勝過(guò)牛頓。但愛因斯坦的理論要比牛頓的更難處理,所以在精度要求不是特別高的時(shí)候,科學(xué)家常常用牛頓方程來(lái)計(jì)算就足夠了。例如,人造衛(wèi)星或系外行星的運(yùn)動(dòng)。雖然科學(xué)家可能已經(jīng)證明了牛頓的理論是“錯(cuò)誤的”,但這個(gè)理論仍然是有用且準(zhǔn)確的。
不幸的是,許多聲稱推翻愛因斯坦理論的人并不理解這一點(diǎn)。
首先,愛因斯坦的引力永遠(yuǎn)不會(huì)被什么新的理論證明是錯(cuò)誤的。除非有明確的實(shí)驗(yàn)證據(jù)顯示,廣義相對(duì)論的預(yù)言不起作用。愛因斯坦的理論并沒有取代牛頓的,除非科學(xué)家得到了既符合愛因斯坦理論并且又不符合牛頓理論的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。因此,除非有顯然與廣義相對(duì)論是矛盾的實(shí)驗(yàn)證據(jù),否則“證偽愛因斯坦”的說(shuō)法將是站不住腳的。
廣義相對(duì)論預(yù)言的引力透鏡效應(yīng)已被證實(shí)
想要超越愛因斯坦的另一個(gè)辦法就是提出一種新的理論,能清楚地表明愛因斯坦理論只是這個(gè)新理論的一個(gè)近似,或是這個(gè)新理論經(jīng)受住了廣義相對(duì)論已經(jīng)受住的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。理想情況下,這個(gè)新的理論也將會(huì)以合理的方式做出可以被檢驗(yàn)的新預(yù)言。目前,弦理論和熵引力假說(shuō)是試圖做到這一點(diǎn)的模型。
但是,即使未來(lái)有人成功地創(chuàng)建了一種比愛因斯坦更好的理論(有些人肯定會(huì)有),但愛因斯坦的理論仍然會(huì)像以前一樣有效。愛因斯坦不會(huì)被證明是錯(cuò)誤的,我們只會(huì)明白愛因斯坦理論的極限。
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