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为什么爱因斯坦永远不会被证明是错误的?

2017-04-30  pgl147258

为什么爱因斯坦永远不会被证明是错误的?

时常我们会看到这样的消息:“证明爱因斯坦是错误的”。通常这些证明没有包含数学方程,并使用诸如“显而易见的”之类的话语,或者以非传统方式使用数十个科学术语把一系列复杂方程式杂糅在一起。往往这些什么也解释不了,更不用说推翻久经检验的爱因斯坦理论了。

事实上,科学理论的很关键一面是,如果想用一个新的理论来代替一个强大的科学理论,那么新的理论必须能比旧的理论做更多的事情。当旧的理论被取代时,就会理解这个旧理论的局限性以及如何超越这个旧理论。

为什么爱因斯坦永远不会被证明是错误的?

在某些情况下,即使旧的理论被取代,但我们仍会继续使用它。牛顿的引力理论就是一个很好的例子。当牛顿在十六世纪提出他的万有引力定律时,他把引力描述为万物之间的吸引力。这样的描述正确地预测了行星的运动,并发现了海王星,得到了恒星的质量与其温度之间的基本关系,等等。牛顿的引力理论是一个强大的科学理论。

而在20世纪初,爱因斯坦提出了一种被称为广义相对论的不同引力理论。这个理论的基本前提是引力是由于物体弯曲空间和时间的结果。尽管爱因斯坦的引力模型与牛顿有很大不同,但是相对论的数学方程表明,牛顿方程是爱因斯坦方程的近似解。牛顿引力理论预测的一切,爱因斯坦引力理论也都能很好预测。但是,爱因斯坦引力理论还能正确地模拟黑洞、宇宙大爆炸、水星轨道进动,时间膨胀等等,所有这些都经过了实验的验证。

所以爱因斯坦胜过牛顿。但爱因斯坦的理论要比牛顿的更难处理,所以在精度要求不是特别高的时候,科学家常常用牛顿方程来计算就足够了。例如,人造卫星或系外行星的运动。虽然科学家可能已经证明了牛顿的理论是“错误的”,但这个理论仍然是有用且准确的。

为什么爱因斯坦永远不会被证明是错误的?

不幸的是,许多声称推翻爱因斯坦理论的人并不理解这一点。

首先,爱因斯坦的引力永远不会被什么新的理论证明是错误的。除非有明确的实验证据显示,广义相对论的预言不起作用。爱因斯坦的理论并没有取代牛顿的,除非科学家得到了既符合爱因斯坦理论并且又不符合牛顿理论的实验证据。因此,除非有显然与广义相对论是矛盾的实验证据,否则“证伪爱因斯坦”的说法将是站不住脚的。

为什么爱因斯坦永远不会被证明是错误的?

广义相对论预言的引力透镜效应已被证实

想要超越爱因斯坦的另一个办法就是提出一种新的理论,能清楚地表明爱因斯坦理论只是这个新理论的一个近似,或是这个新理论经受住了广义相对论已经受住的实验检验。理想情况下,这个新的理论也将会以合理的方式做出可以被检验的新预言。目前,弦理论和熵引力假说是试图做到这一点的模型。

但是,即使未来有人成功地创建了一种比爱因斯坦更好的理论(有些人肯定会有),但爱因斯坦的理论仍然会像以前一样有效。爱因斯坦不会被证明是错误的,我们只会明白爱因斯坦理论的极限。

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