Título original: Why Einstein will never be wrong
Publicado el 14 de enero de 2014 por Brian Koberlein en Universe Today
Traducción libre hecha por mí.
Publicado el 14 de enero de 2014 por Brian Koberlein en Universe Today
Traducción libre hecha por mí.
Uno de los beneficios de ser un astrofísico es tu correo semanal de alguien que asegura haber “probado que Einstein está equivocado”. Estos correos o bien no contienen ecuaciones matemáticas y usan frases como “es obvio que…”, o bien son páginas y páginas de complejas ecuaciones con docenas de términos científicos usados de formas no tradicionales. Todos consiguen quedar eliminados rápidamente, no porque los astrofísicos están muy indoctrinados en teorías establecidas, sino porque ninguno de ellos reconoce cómo las teorías son reemplazadas.
Por ejemplo, a finales de 1700 había una teoría del calor conocida como teoría calórica. La idea básica de la teoría era que había un fluido que existía dentro de los materiales. Este fluido era auto repulsivo, lo cual significa que trataría de extenderse tan uniformemente como fuese posible. No podíamos observar este fluido directamente, pero mientras más calórico tenía un material, mayor su temperatura.
De esta teoría se obtenían varias predicciones que de hecho funcionan. Ya que no puedes crear o destruir el calórico, el calor (la energía) es conservado. Si pones un objeto frío cerca de un objeto caliente, el calórico en el objeto caliente se extendería al objeto frío hasta que ambos alcanzasen la misma temperatura. Cuando el aire se expande, el calórico se extiende más débilmente, y de este modo la temperatura cae. Cuando el aire es comprimido hay más calórico por volumen, y la temperatura aumenta.
Ahora sabemos que no hay un “fluido del calor” conocido como calórico. El calor es una propiedad del movimiento (energía cinética) de los átomos o moléculas en un material. Por lo que en física hemos rechazado el modelo calórico en términos de teoría cinética. Podrías decir que ahora sabemos que el modelo calórico está completamente equivocado.
Excepto porque no es así. Al menos no más equivocado de lo que siempre estuvo.
El supuesto básico de un “fluido del calor” no coincide con la realidad, pero el modelo hace predicciones que son correctas. De hecho el modelo calórico funciona tan bien hoy en día como lo hacía a finales de 1700. No lo usamos más porque tenemos nuevos modelos que funcionan mejor. La teoría cinética hace todas las predicciones de la calórica y más. La teoría cinética incluso explica como la energía térmica de un material puede ser aproximada como un fluido.
Este es un aspecto fundamental de las teorías científicas. Si quieres reemplazar una teoría científica robusta con una nueva, la nueva teoría debe ser capaz de hacer más que la anterior. Cuando reemplazas la vieja teoría entiendes los límites de esa teoría y cómo ir más allá de ellos.
En algunos casos, incluso cuando una vieja teoría es suplantada seguimos utilizándola. Un buen ejemplo de ello pueden ser las leyes de la gravedad de Newton. Cuando Newton propuso su teoría de la gravedad universal en 1600, describió la gravedad como una fuerza de atracción entre todas las masas. Esto permitió la correcta predicción del movimiento de planetas, el descubrimiento de Neptuno, las relación básica entre la masa de una estrella y su temperatura, etc. La gravedad newtoniana fue y es una teoría científica robusta.
Luego, a principios de 1900, Einstein propuso un modelo diferente conocido como relatividad general. La premisa básica de esta teoría es que la gravedad se debe a la curvatura del espacio y el tiempo por la masa. A pesar de que el modelo gravitacional de Einstein es radicalmente diferente al de Newton, las matemáticas de la teoría muestran que las ecuaciones de Newton son soluciones aproximadas a las ecuaciones de Einstein. Todo lo que predice la gravedad de Newton lo hace la gravedad de Einstein. Pero Einstein también nos permite modelar correctamente agujeros negros, el big bang, la precesión de la órbita de Mercurio, la dilatación del tiempo, y más, siendo todo experimentalmente validado.
De este modo Einstein supera a Newton. Pero es más difícil trabajar con la teoría de Einstein que con la de Newton, por lo que usualmente simplemente usamos las ecuaciones de Newton para calcular cosas. Por ejemplo, el movimiento de satélites, o exoplanetas. Si no necesitamos la precisión de la teoría de Einstein, simplemente usamos a Newton para obtener una respuesta que es “suficientemente buena”. Tal vez hayamos probado que la teoría newtoniana está “equivocada”, pero la teoría es todavía tan útil y precisa como siempre lo fue.
Desafortunadamente, muchos Einsteins en ciernes no entienden esto.
Para empezar, nunca va a probarse que la gravedad de Einstein está equivocada mediante una teoría. Se probará que está equivocada mediante evidencia experimental que muestre que las predicciones de la relatividad general no funcionan. La teoría de Einstein no suplantó la de Newton hasta que tuvimos evidencia experimental que coincidía con Einstein y no con Newton. Así que a menos que tengas evidencia experimental que claramente contradiga la relatividad general, aseveraciones sobre “refutar a Einstein” caerán en saco roto.
La otra forma de superar a Einstein sería desarrollar una teoría que claramente muestre como la teoría de Einstein es una aproximación de tu nueva teoría, o como las pruebas experimentales que la relatividad general ha aprobado también son aprobadas por tu teoría. Idealmente, tu nueva teoría también hará nuevas predicciones que pueden ser probadas de forma razonable. Si puede hacer eso, y puedes presentar tus ideas con claridad, serás escuchado. La teoría de cuerdas y la gravedad entrópica son ejemplos de modelos que tratan de hacer eso mismo.
Pero incluso si alguien tiene éxito creando una teoría mejor que la de Einstein (y alguien casi seguramente lo hará), la teoría de Einstein todavía será tan válida como siempre. No se habrá probado que Einstein estaba equivocado, simplemente entenderemos los límites de su teoría.