L'un des avantages d'être astrophysicien est votre e-mail hebdomadaire de quelqu'un qui prétend avoir «prouvé que Einstein avait tort». Ils sont tous supprimés assez rapidement, non pas parce que les astrophysiciens sont trop endoctrinés dans les théories établies, mais parce qu'aucun d'entre eux ne reconnaît comment les théories sont remplacées.
Par exemple, à la fin des années 1700, il existait une théorie de la chaleur appelée calorique. L'idée de base du calorique était qu'il s'agissait d'un fluide qui existait dans les matériaux. Ce fluide était auto-répulsif, ce qui signifie qu'il essaierait de se répandre aussi uniformément que possible. Nous ne pouvions pas observer ce fluide directement, mais plus un matériau est calorique, plus sa température est élevée.
De cette théorie, vous obtenez plusieurs prédictions qui fonctionnent réellement. Comme vous ne pouvez pas créer ou détruire de calories, la chaleur (énergie) est conservée. Si vous placez un objet froid à côté d'un objet chaud, le calorique contenu dans l'objet chaud se propagera à l'objet froid jusqu'à ce qu'il atteigne la même température. Lorsque l'air se dilate, le calorique est réparti plus finement, ainsi la température baisse. Lorsque l'air est comprimé, il y a plus de calories par volume et la température augmente.
Nous savons maintenant qu'il n'y a pas de «fluide caloporteur» appelé calorique. La chaleur est une propriété du mouvement (énergie cinétique) des atomes ou des molécules dans un matériau. Donc, en physique, nous avons abandonné le modèle calorique en termes de théorie cinétique. On pourrait dire que nous savons maintenant que le modèle calorique est complètement faux.
Sauf que non. Du moins pas plus mal que jamais.
L'hypothèse de base d'un «fluide caloporteur» ne correspond pas à la réalité, mais le modèle fait des prédictions qui sont correctes. En fait, le modèle calorique fonctionne aussi bien aujourd'hui qu'à la fin des années 1700. Nous ne l’utilisons plus car nous avons de nouveaux modèles qui fonctionnent mieux. La théorie cinétique rend toutes les prédictions caloriques et plus encore. La théorie cinétique explique même comment l'énergie thermique d'un matériau peut être approchée comme un fluide.
Il s'agit d'un aspect clé des théories scientifiques. Si vous voulez remplacer une théorie scientifique robuste par une nouvelle, la nouvelle théorie doit être capable de faire plus que l'ancienne. Lorsque vous remplacez l'ancienne théorie, vous comprenez maintenant les limites de cette théorie et comment la dépasser.
Dans certains cas, même lorsqu'une ancienne théorie est supplantée, nous continuons de l'utiliser. Un tel exemple peut être vu dans la loi de gravité de Newton. Lorsque Newton a proposé sa théorie de la gravité universelle dans les années 1600, il a décrit la gravité comme une force d'attraction entre toutes les masses. Cela a permis de prédire correctement le mouvement des planètes, la découverte de Neptune, la relation de base entre la masse d'une étoile et sa température, et ainsi de suite. La gravité newtonienne était et est une solide théorie scientifique.
Puis au début des années 1900, Einstein a proposé un modèle différent connu sous le nom de relativité générale. La prémisse de base de cette théorie est que la gravité est due à la courbure de l'espace et du temps par les masses. Même si le modèle de gravité d'Einstein est radicalement différent de celui de Newton, les mathématiques de la théorie montrent que les équations de Newton sont des solutions approximatives aux équations d'Einstein. Tout ce que la gravité de Newton prédit, Einstein le fait aussi. Mais Einstein nous permet également de modéliser correctement les trous noirs, le big bang, la précession de l'orbite de Mercure, la dilatation du temps, etc., qui ont tous été validés expérimentalement.
Einstein l'emporte donc sur Newton. Mais la théorie d'Einstein est beaucoup plus difficile à travailler que celle de Newton, donc souvent nous utilisons simplement les équations de Newton pour calculer les choses. Par exemple, le mouvement de satellites ou d'exoplanètes. Si nous n'avons pas besoin de la précision de la théorie d'Einstein, nous utilisons simplement Newton pour obtenir une réponse «assez bonne». Nous avons peut-être prouvé que la théorie de Newton était «fausse», mais la théorie est toujours aussi utile et précise qu'elle l'a jamais été.
Malheureusement, de nombreux Einsteins en herbe ne comprennent pas cela.
Pour commencer, la gravité d'Einstein ne sera jamais prouvée par une théorie. Il sera prouvé faux par des preuves expérimentales montrant que les prédictions de la relativité générale ne fonctionnent pas. La théorie d'Einstein n'a pas supplanté celle de Newton jusqu'à ce que nous disposions de preuves expérimentales en accord avec Einstein et en désaccord avec Newton. Donc, à moins que vous n'ayez des preuves expérimentales qui contredisent clairement la relativité générale, les affirmations de «réfuter Einstein» tomberont dans l'oreille d'un sourd.
L'autre façon de l'emporter sur Einstein serait de développer une théorie qui montre clairement comment la théorie d'Einstein est une approximation de votre nouvelle théorie, ou comment les tests expérimentaux de la relativité générale ont passé sont également passés par votre théorie. Idéalement, votre nouvelle théorie fera également de nouvelles prédictions qui peuvent être testées de manière raisonnable. Si vous pouvez le faire et présenter vos idées clairement, vous serez écouté. La théorie des cordes et la gravité entropique sont des exemples de modèles qui essaient de faire exactement cela.
Mais même si quelqu'un réussit à créer une théorie meilleure que celle d'Einstein (et quelqu'un le fera presque certainement), la théorie d'Einstein sera toujours aussi valable que jamais. Einstein ne se sera pas trompé, nous comprendrons simplement les limites de sa théorie.
