なぜアインシュタインは決して間違いない

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天体物理学者であることの利点の1つは、「アインシュタインが間違っている」と主張した人からの毎週のメールです。宇宙物理学者が確立された理論にあまりにも知識が豊富であるからではなく、理論がどのように置き換えられるかを認めていないため、それらはすべてすぐに削除されます。

たとえば、1700年代後半には、熱量として知られている熱の理論がありました。カロリーの基本的な考え方は、それが物質の中に存在する流体であるということでした。この液体は自己反発性であり、可能な限り均一に広がろうとします。この流体を直接観察することはできませんでしたが、熱量の大きい材料ほど温度が高くなります。

この理論から、実際に機能するいくつかの予測が得られます。カロリーを作成したり破壊したりすることはできないため、熱(エネルギー)は節約されます。熱い物体の隣に冷たい物体を置くと、熱い物体の熱量は、同じ温度に達するまで冷たい物体に広がります。空気が膨張すると、カロリーがより薄く広がり、温度が低下します。空気が圧縮されると、体積あたりのカロリーが高くなり、温度が上昇します。

カロリーとして知られている「熱流体」が存在しないことがわかりました。熱は、材料内の原子または分子の運動(運動エネルギー)の特性です。したがって、物理学では、運動論の観点からカロリーモデルを削除しました。カロリーモデルが完全に間違っていることがわかったと言えます。

そうではありませんが。少なくともこれまで以上に間違ったことはない。

「熱流体」の基本的な仮定は現実と一致しませんが、モデルは正しい予測を行います。実際、カロリーモデルは、1700年代後半と同じように機能します。より適切に機能する新しいモデルがあるため、これを使用しなくなりました。動力学理論は、すべての予測をカロリー計算などで行います。運動論は、材料の熱エネルギーを流体としてどのように近似できるかさえ説明しています。

これは科学理論の重要な側面です。強力な科学理論を新しい理論に置き換える場合、新しい理論は古い理論よりも多くのことができるはずです。古い理論を置き換えると、その理論の限界とそれを超える方法がわかります。

古い理論に取って代わられた場合でも、私たちはそれを使い続けます。このような例は、ニュートンの重力の法則で見ることができます。ニュートンが1600年代に彼の普遍的な重力の理論を提案したとき、彼は重力をすべての質量間の引力として説明しました。これにより、惑星の動き、海王星の発見、星の質量とその温度の基本的な関係、さらには継続的な正しい予測が可能になりました。ニュートンの重力は、確かな科学理論でした。

その後、1900年代初頭、アインシュタインは一般相対性理論として知られている別のモデルを提案しました。この理論の基本的な前提は、重力は質量による空間と時間の湾曲によるものであるということです。アインシュタインの重力モデルはニュートンのものと根本的に異なりますが、理論の数学はニュートンの方程式がアインシュタインの方程式の近似解であることを示しています。ニュートンの重力が予測するすべてのもの、アインシュタインの重力も予測します。しかし、アインシュタインを使用すると、ブラックホール、ビッグバン、水星の軌道の歳差運動、時間の遅れなどを正確にモデル化することもできます。これらはすべて実験的に検証されています。

アインシュタインはニュートンに勝る。しかし、アインシュタインの理論はニュートンの理論よりも操作がはるかに難しいため、多くの場合、ニュートンの方程式を使用して物事を計算します。たとえば、衛星や太陽系外惑星の動き。アインシュタインの理論の正確さを必要としない場合は、ニュートンを使用して「十分に良い」と答えます。ニュートンの理論は「間違っている」ことを証明したかもしれませんが、理論は今までと同じように有用で正確です。

残念ながら、多くの新進のアインシュタインはこれを理解していません。

まず第一に、アインシュタインの重力は理論によって間違っていると証明されることは決してありません。一般相対性理論の予測が機能しないことを示す実験的証拠によって、それは間違っていることが証明されます。アインシュタインの理論は、アインシュタインに同意し、ニュートンに同意しない実験的証拠が得られるまで、ニュートンに取って代わるものではありませんでした。したがって、一般相対性理論と明らかに矛盾する実験的証拠がない限り、「アインシュタインを反証する」という主張は耳に聞こえないでしょう。

アインシュタインを切り倒すもう1つの方法は、アインシュタインの理論が新しい理論の近似であることを明確に示す理論を開発することです。または、一般相対性理論が通過した実験テストも理論に合格しています。理想的には、新しい理論は、合理的な方法でテストできる新しい予測も行うでしょう。それができて、自分の考えをはっきりと提示できれば、きっと耳を傾けるでしょう。ストリング理論とエントロピー重力は、まさにそれをしようとするモデルの例です。

しかし、誰かがアインシュタインの理論よりも優れた理論を作成することに成功したとしても(そして誰かがほぼ間違いなくそうするであろうとしても)、アインシュタインの理論は依然としてかつてないほど有効です。アインシュタインは間違っていることが証明されていません。彼の理論の限界を理解するだけです。

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