Vi er altid på jagt efter noget mere. Og selv vores bedste gæt er ofte ikke muligt for os at forstå, hvor vi kan finde ham. I det 19 århundrede har vi argumenteret for, at på grund af, hvad der er brændende Sol — tyngdekraft eller forbrænding, selv at vide, at der var tale om en fusion. I det 20 århundrede, vi skændes om Universets skæbne, selv om det antages, at det er spredt i glemmebogen. Men revolutioner inden for videnskab, er reel, og når de sker, er vi nødt til at genoverveje en masse ting — nogle gange endda alle — af hvad bruges til at være anset for korrekt.
Til vores viden, der er masser af sandheder, som vi stiller sjældent spørgsmål, men måske skal vi gøre det. Hvor sikker er vi i tårnet af viden, du har bygget til dig selv?
Hvor sandt er vores videnskab?
Ifølge hypotesen om den aldrende lys, antallet af fotoner per sekund, at vi modtager fra hver genstand falder i forhold til kvadratet af afstanden, mens antallet af synlige objekter stiger med kvadratet på afstanden. De objekter, der skal være mere rød, men udsender en konstant antallet af fotoner per sekund, afhængigt af afstanden. Men i det ekspanderende univers, vi får færre fotoner per sekund over tid, som de er nødt til at rejse over lange afstande med ekspansion af Universet, og deres energi er også reduceret i den proces, red shift. Den overflade lysstyrke aftager med afstand, der er i overensstemmelse med vores observationer.
Det overraskende svar er, at vi er meget sikker på, at den samlede videnskabelige viden, der har skabt det. Dette vil fortsat være tilfældet op til et punkt,:, indtil du når et solidt resultat, der ville være i konflikt med vores billede.
Hvis neutrinoer hurtigere end lyset, der kom i en tale for et par år siden, var sandt, ville vi være nødt til at genoverveje alt, hvad vi vidste om relativitetsteori, og hastighedsgrænsen i Universet. Hvis Emdrive eller andre evig bevægelse var rigtige, ville vi nødt til at genoverveje alt, hvad vi ved om klassisk mekanik og lov om bevarelse af impuls. Selv om disse specifikke resultater, som ikke var tilstrækkeligt pålidelige — disse neutrinoer udkom på grund af eksperimentelle fejl, og Emdrive ikke bestå prøven på nogen betydning plan — en dag kan vi godt blive konfronteret med sådan et resultat.
Den vigtigste prøve at være ikke, om vi får sådan en korsvej. Vores sande tro på den videnskabelige sandhed vil blive vist, når vi er nødt til at beslutte, hvad de skal gøre med det.
Eksperimentelle setup EmDrive på NASA Eagleworks, hvor de har forsøgt at gennemføre isoleret test baseactions motor. De fandt et lille positivt resultat, men det var uklart, hvad det indebærer: ny fysik eller systematiske fejl. Resultaterne var ikke meget pålidelig og kan ikke gentages uafhængigt af hinanden. Revolutionen er ikke sket — endnu.
Videnskab er på samme tid:
- Den viden, der dækker alt det, vi har lært fra observation, forandringer og eksperimenter i vores Univers.
- En proces af konstant usomneniya i vores antagelser, forsøg på at finde huller i vores forståelse af virkelighed, at finde logiske huller og uoverensstemmelser og til at bestemme grænserne for vores viden, ny, grundlæggende måder.
Alt det vi ser og hører, alt hvad du finder vores værktøjer, og så på — alt dette kan være et eksempel på videnskabelige data bliver korrekt registreret. Når vi forsøger at tegne et billede af Universet, skal vi bruge hele spektret af tilgængelige videnskabelige data. Vi kan ikke vælge de resultater eller beviser, der er i overensstemmelse med vores foretrukne konklusioner; vi er nødt til at skubbe alle vores ideer, hver enkelt eksempel på eksisterende gode data. For at gøre science godt, vi er nødt til at indsamle disse data, sende dem i stykker i en selv-konsistent struktur og derefter udsætte det for forskellige tests, der på nogen måde tænkeligt.
Det bedste arbejde, der er i stand til en videnskabsmand, der er til konstant at forsøge at modbevise, ikke bevise, det mest hellige teorier og ideer.
Space telescope “Hubble” (til venstre) er vores største flagskib-Observatorium i historien om astrofysik, men det er meget mindre og mindre kraftfuld end den næste “James Webb” (i midten). Af de fire foreslåede flagskib missioner i 2030’erne år LUVOIR (til højre) er den mest ambitiøse. Forsøger at nå frem til de mest dunkle af Universet, for at se dem i høj opløsning og med forskellige bølgelængder, vi kan forbedre og teste vores forståelse af kosmos på en hidtil uset måde.
Det betyder, at øge vores nøjagtighed for hver ekstra decimaler, som vi kun kan tilføje; det betyder, at udøvelse af højere energier, lave temperaturer, mindre og store stikprøvestørrelser; det betyder, at gå ud over de kendte vifte af gyldigheden af den teori; det betyder, at en ny teoretisering af de observerede effekter og udvikling af nye eksperimentelle metoder.
På et tidspunkt du er bundet til at finde noget, som ikke passer ind nyvundne visdom. Du finder noget, i modsætning til, hvad du ville forvente at finde. Du får et resultat, der modsiger din gamle, allerede eksisterende teori. Og når det sker — hvis du kan bekræfte denne modsigelse, hvis det vil stå op til en grundig kontrol, og det vil vise sig, er faktisk meget de eksisterende, og du vil få noget fremragende fra den videnskabelige revolution.
En af de revolutionære aspekter af relativistiske forslag, der er fremsat af Einstein, men først lagde Lorentzen, Fitzgerald og andre, var, at hurtig bevægelse syntes at skrumpe ind i rummet, og langsomt ned over tid. Jo hurtigere man bevæger sig i forhold til noget i hvile, jo mere dine komprimerede længde og mere tid sænker ned i forhold til omverdenen. Dette billede — relativistiske mekanik — erstattet den gamle Newtonske perspektiv på klassisk mekanik.
Den videnskabelige revolution, men kræver mere end bare den sætning “gamle sandheder forkert!”. Dette er blot det første skridt. Måske er det en nødvendig del af den revolution, men i sig selv er utilstrækkelig. Vi kunne bevæge sig på, bare for at se, hvor og hvordan vores gamle idé bringer os. For at flytte videnskab frem — og væsentligt — vi er nødt til at finde en kritisk fejl i vores tidligere måde at tænke på og revidere den, indtil vi opnår sandheden.
Til dette har vi brug for at overvinde ikke én, men tre store forhindringer i vores bestræbelser på at forbedre vores forståelse af Universet. Der er tre komponenter, der indgår i den revolutionerende videnskabelig teori:
- Hun skal spille den samlede succes af den eksisterende teori.
- Hun har brug for at forklare de nye resultater, der modsiger gamle teorier.
- Det bør give en ny, verificerbare forudsigelser, der ikke er blevet testet før, og som kan være enten bekræftet eller modbevist.
Det er utrolig høj, bar, hvilket sker meget sjældent. Men når det er opnået, har de belønninger der er ulig nogen anden.
En af de største mysterier i 1500 år, var, at planeterne bevæger sig naturligvis retrograd — der er, i den modsatte retning. Dette kan forklares ved enten at bruge den geocentriske model af Ptolemæus (til venstre), eller heliocentriske Copernicus (til højre). Men en afklaring af detaljer med høj præcision der forlanges af den teoretiske gennembrud i vores forståelse af de regler, der ligger bag observeret fænomen, der førte til Keplers love, og i den teori om universel gravitation af Newton.
På newbie — en ny teori — er altid bevisbyrden, substitution er fortsat den dominerende teori, og dette kræver det, at løse nogle meget vanskelige problemer. Når det heliocentriske verdensbillede, han var nødt til at forklare alle forudsigelser af bevægelserne af de planeter, for at tage højde for alle de resultater, som det heliocentriske verdensbillede ikke kunne forklare (for eksempel den bevægelse af kometer og måner), og lave nye forudsigelser, såsom eksistensen af elliptiske baner.
Når Einstein foreslåede Generelle relativitetsteori, hans teori var at gengive alle de succeser, Newtonsk gravitation, og til at forklare præcession af perihelion af kviksølv og fysiske objekter, den hastighed, der er tæt på lyset, og hvad mere er — hun havde brug for at lave nye forudsigelser om, hvordan tyngdekraften bøjer den stjerne lys.
Dette koncept strækker sig endda til vores tanker om oprindelsen af Universet selv. Så Big Bang blev kendt, at han var nødt til at erstatte den gamle ide om et statisk Univers. Så han var nødt til at opfylde de Generelle relativitetsteori, til at forklare kablovske Universets udvidelse og forholdet mellem red shift og afstand, og derefter lave nye forudsigelser:
- Eksistensen og spektret af den kosmiske baggrundsstråling
- Nucleosynthetic om indholdet af lette elementer
- På dannelsen af struktur på stor skala og klyngedannelse egenskaber af spørgsmål, der er under indflydelse af tyngdekraften.
Alt dette krævede blot for at erstatte den tidligere teori.
Nu tænke over, hvad der ville være behov for at erstatte en af de førende videnskabelige teorier af i dag. Det er ikke så svært, som du måske kan forestille dig: ville du behøver kun én observation af ethvert fænomen, der er forudsagt af Big Bang. I forbindelse med den Generelle relativitetsteori, hvis du kunne finde en teoretisk konsekvens af det faktum, at Big Bang ikke stemmer overens med vores observationer, vi ville virkelig have været på randen af revolution.
Og here ‘ s the thing: på denne følger ikke, at alle om emnet Big Bang — er fejlagtige. Den generelle relativitetsteori ikke ensbetydende med, at den Newtonske tyngdekraft er forkert; det er kun lægger begrænsninger på, hvor og hvordan den Newtonske tyngdekraft ville være relevant med succes. Det vil stadig præcist beskrive Universet, der er født fra den varme, tætte, ekspanderende stat på samme måde, som præcist beskriver observerbare Univers alder milliarder af år (men ikke uendeligt alder); på samme måde tale om den første stjerner og galakser, der er den første neutrale atomer, den første stabile atomkerner.
Den synlige historie af det ekspanderende Univers, indebærer en varm og tæt tilstand af Big Bang, og den efterfølgende vækst og struktur dannelse. Det fulde data sæt, herunder observationer af lette elementer og den kosmiske baggrundsstråling, og efterlader kun Big Bang som en passende forklaring på det, vi ser. Forudsigelse af den kosmiske neutrino baggrund var en af de sidste store bekræftet forudsigelsen, der resulterer fra Big Bang teori.
Uanset hvad det er, om denne teori, at uanset hvad ud over vores nuværende bedste teorier (og dette gælder for alle videnskabelige felter) — den første ting du har til at gengive alle de gode resultater af denne teori. Teorien om et statisk Univers, der kæmper med Big Bang? De er ude af stand til det. Det samme gælder for elektriske Univers og plasma kosmologi; det samme kan siges om trætte, lys, om topologiske defekter og kosmiske strenge.
Måske en dag vil vi opnå tilstrækkelig teoretisk fremskridt til et af disse alternativer har udviklet sig til noget, der svarer til det komplette sæt af observerede, eller den kan være et nyt alternativ. Men denne dag er ikke i dag, men i mellemtiden er det inflatoriske univers med et Big Bang, med stråling, almindeligt stof, mørkt stof og energi, forklarer den fulde sæt af absolut noget, vi nogensinde har set. Og hun er den eneste af sin art hidtil.
Men det er vigtigt at huske, at vi kom til at dette billede bare fordi det ikke er fokuseret på et tvivlsomt resultat, som kan bryde sammen. Vi har masser af linjer af uafhængige beviser, som igen og igen fører os til den samme konklusion. Selv hvis det viser sig, at vi ikke forstår, supernovaer, mørk energi, vil der stadig være behov for; selv hvis det viser sig, at vi ikke forstår rotation af galakser og mørkt stof vil stadig være behov for; selv hvis det viser sig, at mikrobølge baggrund ikke eksisterer, Big Bang, vil det stadig være nødvendigt.
Universet kan være helt anderledes i detaljer. Og jeg håber, at jeg lever længe nok til at se, at der er en ny Einstein, der udfordrede de teorier og vinder. Vores bedste teorier er ikke forkerte, de er blot ufuldstændig. Og det betyder, at de kun kan komme fra en mere fuldstændig teori, som uundgåeligt vil omfatte alt, alt i denne verden — og forklare det.
Del dine teorier i vores chat i Telegrammet.