لماذا من الصعب اثبات ان اينشتين مخطئا

لماذا من الصعب اثبات ان اينشتين مخطئا

  كيف يكون استبدال النظريات العلمية

من أحد فوائد ان تكون فيزيائيا هو ان تتلقى كل فترة وأخرى بريدا الكترونيا لشخص ما يدعى انه اثبت ان اينشتين على خطأ. هذه الرسائل اما ان لا تحتوي على أي معادلات رياضية وتستخدم عبارات مثل انه من الواضح ان ....، أو ان تحتوي على صفحات وصفحات من المعادلات المعقدة مرفقة بالعديد من المصطلحات العلمية المستخدمة بطرق غير تقليدية. كل هذه الرسائل مصيرها الاهمال في اغلب الأحيان ليس لعدم الاهتمام بالنظريات الجديدة انما بسبب عدم إدراك كيف تستبدل النظريات. في هذا الموضوع سوف نلقى الضوء على الأسس العلمية المتبعة لاستبدال النظريات بنظريات احدث وما هي الشروط التي عندها نستطيع ان نقوم ان النظرية الجديدة قد اثبتت ان النظرية القديمة خاطئة.
 

على سبيل المثال في أواخر القرن الثامن عشر كانت هناك نظرية حول الحرارة تعرف بالكالوريك أو المائع الحراري. الفكرة الأساسية للكلوريك هو انه مائع يوجد داخل المواد. هذا المائع يمتلك خاصية الطرد الذاتي بمعنى انه يحاول الانتشار بقدر الإمكان. لا يمكننا ان نرى هذا المائع بطريقة مباشرة ولكنه اعتقد ان كلما احتوت المادة على كلوريك أكثر كلما كانت درجة حرارتها اعلى.

من هذه النظرية يمكننا الحصول على العديد من التوقعات التي تحققت بالفعل. حيث انه لا يمكن انتاج او افناء الكلوريك فان الحرارة (الطاقة) تكون محفوظة. إذا وضعت جسم بارد بجوار جسم ساخن فان الكالوريك في الجسم الساخن سوف ينتشر إلى الجسم البارد حتى يصل الجسمين إلى نفس درجة الحرارة. عندما يتمدد الهواء فان الكلوريك ينتشر أكثر، وبالتالي تنخفض درجة الحرارة. عندما ينضغط الهواء نحصل على المزيد من الكالوريك في الحجم، وبالتالي ترتفع درجة الحرارة.

الان نحن نعرف انه لا يوجد هناك ما يسمى بالمائع الحراري الذي عرف سابقا بالكالوريك. الحرارة هي خاصية من خواص حركة (الطاقة الحركية) الذرات او الجزيئات في المواد. لذلك أسقط الفيزيائيون نموذج الكالوريك واستبدلوه بالنظرية الحركية. والان نستطيع ان نقول ان نموذج الكلوريك خاطئ بالكامل.

الافتراض الأساسي للمائع الحراري لا يتطابق مع الحقيقة، ولكن النموذج له توقعات كانت صحيحة. في الحقيقة نموذج الكالوريك متحقق الان كما لو كان في أواخر القرن الثامن عشر. الا اننا لا نستخدمه على الاطلاق لان لدينا الان نماذج أحدث تعمل بشكل أفضل. النظرية الحركية تحقق كل توقعات الكلوريك وأكثر. النظرية الحركية تشرح كيف ان الطاقة الحرارية للمادة يمكن ان تقرب كمائع.

هذا هو الجانب الأساسي في النظريات العلمية. إذا اردت ان تستبدل نظرية علمية بنظرية جديدة فان النظرية الجديدة يجب ان تكون قادرة على ان تقدم أكثر من النظرية القديمة. عندما تستبدل النظرية القديمة فان عليك ان تدرك حدود تلك النظرية وكيف تنتقل لما بعد هذه الحدود.

في بعض الحالات عندما تستبدل نظرية قديمة بنظرية حديثة نستمر في استخدام النظرية القديمة. ومن أحد هذه الحالات قانون نيوتن للجذب العام. عندما افترض العالم نيوتن نظريته حول الجاذبية العامة في القرن السابع عشر وصف الجاذبية على انها قوى جذب بين كل الكتل. هذا أتاح لتوقع صحيح لحركة الكواكب واكتشاف كوكب نيبتون والعلاقة الأساسية بين كتلة النجم ودرجة حرارته وغير ذلك. جاذبية نيوتن كانت نظرية علمية راسخة.

ولكن بعد ذلك وفي مطلق القرن العشرين افترض العالم اينشتين نموذجا مختلفا عرف باسم النسبية العامة. الافتراض الأساسي لهذه النظرية هو ان الجاذبية هي بسبب تحدب المكان والزمان بواسطة الكتل. حتى مع ان نموذج جاذبية اينشتين يختلف عن نموذج نيوتن بشكل كبير الا ان المعالجة الرياضية للنظرية توضح ان معادلات نيوتن هي حلول تقريبية لمعادلات اينشتين. كل شيء توقعته نظرية نيوتن للجاذبية توقعه نموذج اينشتين أيضا. ولكن اينشتين أيضا من خلال نموذج وضع تصور صحيح لنموذج الثقوب السوداء والانفجار العظيم والحركة البدارية (precession motion) لكوكب عطارد والتأخير الزمني والكثير والتي اثبتت كلها عمليا أيضا.

لذلك استبدلت نظرية اينشتين نظرية نيوتن. لكن نظرية اينشتين أكثر تعقيدا عند التعامل معها من نظرية نيوتن ولذلك في اغلب الأحيان نستخدم معادلات نيوتن لحساب الأشياء. على سبيل المثال حركة الأقمار الصناعية. إذا لم نكن بحاجة إلى الدقة البالغة التي توفرها نظرية اينشتين فإننا ببساطة نستخدم معادلات نيوتن للحصول على إجابة مقبولة بشكل جيد. "ربما نكون أثبتنا ان نظرية نيوتن خاطئة لكن النظرية لا تزال مفيدة ودقيقة إلى حد ما كما كانت من قبل.

الان، نظرية الجاذبية لأينشتين لا يمكن ان نثبت انها خاطئة بشكل نظري. انما يتطلب الامر اثباتها خطأ بدليل عملي يوضح ان توقعات النظرية النسبية العامة لا تتحقق. في الحقيقة لم تستبدل نظرية اينشتين نظرية نيوتن الا بعد ان توفرت الأدلة العملية التي تتفق مع نموذج اينشتين ولم تتفق مع نموذج نيوتن. لذلك طالما لم تمتلك دليلا عمليا يشير بوضوح إلى تناقض مع النظرية النسبية فان اي شخص يدعي انه اثبت ان نظرية اينشتين خاطئة سوف لن تلقى اذان صاغية.

الطريقة الأخرى لإثبات نظرية اينشتين خاطئة هو تطوير نظرية جديدة تكون فيها نظرية اينشتين هي تقريب للنظرية الجديدة كما حدث مع نظرية نيوتن، او اجتياز التجارب العملية التي حققتها النظرية النسبية العامة. بشكل مثالي النظرية الجديدة التي تفكر بوضعها سوف يكون لها توقعات جديدة يمكن ان تخضع للفحص العملي بطريقة مناسبة. إذا تمكنت من القيام بذلك يمكنك ان تطرح افكارك بوضوح وسوف تجد من ينصت باهتمام. نظرية الاوتار ونظرية التدهور الحتمي هي امثلة لنماذج تحاول ان تقوم تماما بما ذكرت.

لكن حتى إذا نجح أحد في ابتكار نظرية أفضل من نظرية اينشتين (وكان متأكدا تماما من ذلك) فان نظرية اينشتين سوف تبقى متحققة كما كانت.