एस्ट्रोफिजिसिस्ट होने के लाभों में से एक है आपका साप्ताहिक ईमेल जो 'आइंस्टीन को गलत साबित करने' का दावा करता है। इनमें या तो कोई गणितीय समीकरण नहीं होते हैं और 'यह स्पष्ट है कि ..' जैसे वाक्यांशों का उपयोग करते हैं, या वे गैर-पारंपरिक तरीकों से उपयोग किए जाने वाले दर्जनों वैज्ञानिक शब्दों के साथ जटिल समीकरणों के पृष्ठ के बाद पृष्ठ हैं। वे सभी बहुत जल्दी नष्ट हो जाते हैं, इसलिए नहीं कि खगोल भौतिकीविद स्थापित सिद्धांतों में बहुत अधिक प्रेरित हैं, बल्कि इसलिए कि उनमें से कोई भी यह स्वीकार नहीं करता है कि सिद्धांतों को कैसे बदला जाता है।
उदाहरण के लिए, 1700 के दशक के अंत में गर्मी का एक सिद्धांत था जिसे कैलोरी कहा जाता था। कैलोरी का मूल विचार यह था कि यह एक द्रव था जो सामग्री के भीतर मौजूद था। यह द्रव स्व-विकर्षक था, जिसका अर्थ है कि यह यथासंभव समान रूप से फैलने की कोशिश करेगा। हम इस तरल पदार्थ को सीधे नहीं देख सकते हैं, लेकिन किसी सामग्री में जितनी अधिक कैलोरी होती है, उसका तापमान उतना ही अधिक होता है।
एंटोनी लावोसियर के 1789 के रसायन विज्ञान के तत्वों से आइस-कैलोरीमीटर। (पब्लिक डोमेन)
इस सिद्धांत से आपको कई भविष्यवाणियां मिलती हैं जो वास्तव में काम करती हैं। चूंकि आप कैलोरी को बना या नष्ट नहीं कर सकते हैं, गर्मी (ऊर्जा) संरक्षित है। यदि आप किसी ठंडी वस्तु को किसी गर्म वस्तु के बगल में रखते हैं, तो गर्म वस्तु की कैलोरी ठंडी वस्तु में तब तक फैलती रहेगी जब तक कि वे समान तापमान तक नहीं पहुँच जातीं। जब हवा फैलती है, तो कैलोरी अधिक पतली फैलती है, इस प्रकार तापमान गिर जाता है। जब हवा को संपीड़ित किया जाता है तो प्रति मात्रा अधिक कैलोरी होती है, और तापमान बढ़ जाता है।
अब हम जानते हैं कि कोई 'ऊष्मा द्रव' नहीं है जिसे कैलोरी कहा जाता है। ऊष्मा किसी पदार्थ में परमाणुओं या अणुओं की गति (गतिज ऊर्जा) का गुण है। इसलिए भौतिकी में हमने गतिज सिद्धांत के संदर्भ में कैलोरी मॉडल को छोड़ दिया है। आप कह सकते हैं कि अब हम जानते हैं कि कैलोरी मॉडल पूरी तरह से गलत है।
सिवाय यह नहीं है। कम से कम पहले से कहीं ज्यादा गलत नहीं था।
'हीट फ्लुइड' की मूल धारणा वास्तविकता से मेल नहीं खाती है, लेकिन मॉडल भविष्यवाणी करता है जो सही है। वास्तव में कैलोरी मॉडल आज भी उतना ही काम करता है जितना उसने 1700 के दशक के अंत में किया था। हम अब इसका उपयोग नहीं करते हैं क्योंकि हमारे पास नए मॉडल हैं जो बेहतर काम करते हैं। काइनेटिक सिद्धांत सभी भविष्यवाणियों को कैलोरी करता है और बहुत कुछ करता है। काइनेटिक सिद्धांत यह भी बताता है कि किसी सामग्री की तापीय ऊर्जा को द्रव के रूप में कैसे अनुमानित किया जा सकता है।
यह वैज्ञानिक सिद्धांतों का एक प्रमुख पहलू है। यदि आप एक मजबूत वैज्ञानिक सिद्धांत को एक नए के साथ बदलना चाहते हैं, तो नया सिद्धांत पुराने से अधिक करने में सक्षम होना चाहिए। जब आप पुराने सिद्धांत को बदल देते हैं तो अब आप उस सिद्धांत की सीमा और उससे आगे बढ़ने के तरीके को समझते हैं।
कुछ मामलों में जब एक पुराने सिद्धांत को हटा दिया जाता है तब भी हम उसका उपयोग करना जारी रखते हैं। ऐसा उदाहरण न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम में देखा जा सकता है। जब न्यूटन ने 1600 के दशक में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के अपने सिद्धांत का प्रस्ताव रखा, तो उन्होंने गुरुत्वाकर्षण को सभी द्रव्यमानों के बीच आकर्षण बल के रूप में वर्णित किया। इसने ग्रहों की गति की सही भविष्यवाणी, नेपच्यून की खोज, एक तारे के द्रव्यमान और उसके तापमान के बीच बुनियादी संबंध, और आगे और आगे की अनुमति दी। न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण एक मजबूत वैज्ञानिक सिद्धांत था और है।
फिर 1900 की शुरुआत में आइंस्टीन ने एक अलग मॉडल प्रस्तावित किया जिसे सामान्य सापेक्षता के रूप में जाना जाता है। इस सिद्धांत का मूल आधार यह है कि गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष और समय के द्रव्यमान द्वारा वक्रता के कारण होता है। भले ही आइंस्टीन का गुरुत्वाकर्षण मॉडल न्यूटन से मौलिक रूप से भिन्न है, सिद्धांत के गणित से पता चलता है कि न्यूटन के समीकरण आइंस्टीन के समीकरणों के अनुमानित समाधान हैं। जो कुछ न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण की भविष्यवाणी करता है, वह आइंस्टीन भी करता है। लेकिन आइंस्टीन हमें ब्लैक होल, बिग बैंग, बुध की कक्षा की पूर्वता, समय फैलाव, और बहुत कुछ सही ढंग से मॉडल करने की अनुमति देता है, जिनमें से सभी को प्रयोगात्मक रूप से मान्य किया गया है।
तो आइंस्टीन ने न्यूटन को पछाड़ दिया। लेकिन आइंस्टीन के सिद्धांत के साथ काम करना न्यूटन की तुलना में बहुत अधिक कठिन है, इसलिए अक्सर हम चीजों की गणना के लिए न्यूटन के समीकरणों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, उपग्रहों या एक्सोप्लैनेट की गति। यदि हमें आइंस्टीन के सिद्धांत की सटीकता की आवश्यकता नहीं है, तो हम न्यूटन का उपयोग केवल 'काफी अच्छा' उत्तर प्राप्त करने के लिए करते हैं। हो सकता है कि हमने न्यूटन के सिद्धांत को 'गलत' साबित कर दिया हो, लेकिन सिद्धांत अभी भी उतना ही उपयोगी और सटीक है जितना पहले था।
दुर्भाग्य से, कई नवोदित आइंस्टीन इसे नहीं समझते हैं।
ब्लैक होल से बाइनरी तरंगें। इमेज क्रेडिट: के. थॉर्न (कैलटेक), टी. कार्नाहन (NASA GSFC)
सबसे पहले, आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण को एक सिद्धांत द्वारा कभी भी गलत साबित नहीं किया जाएगा। प्रायोगिक साक्ष्यों से यह गलत साबित होगा कि सामान्य सापेक्षता की भविष्यवाणियां काम नहीं करती हैं। आइंस्टीन के सिद्धांत ने न्यूटन की जगह तब तक नहीं ली जब तक हमारे पास ऐसे प्रायोगिक सबूत नहीं थे जो आइंस्टीन से सहमत थे और न्यूटन से सहमत नहीं थे। इसलिए जब तक आपके पास प्रायोगिक साक्ष्य नहीं होंगे जो सामान्य सापेक्षता का स्पष्ट रूप से खंडन करते हैं, 'आइंस्टीन को खारिज करने' के दावे बहरे कानों पर पड़ेंगे।
आइंस्टीन को रौंदने का दूसरा तरीका एक सिद्धांत विकसित करना होगा जो स्पष्ट रूप से दिखाता है कि आइंस्टीन का सिद्धांत आपके नए सिद्धांत का अनुमान कैसे है, या कैसे प्रयोगात्मक परीक्षण सामान्य सापेक्षता पारित हो गए हैं, यह भी आपके सिद्धांत द्वारा पारित किया गया है। आदर्श रूप से, आपका नया सिद्धांत नई भविष्यवाणियां भी करेगा जिन्हें उचित तरीके से परखा जा सकता है। यदि आप ऐसा कर सकते हैं, और अपने विचारों को स्पष्ट रूप से प्रस्तुत कर सकते हैं, तो आपकी बात सुनी जाएगी। स्ट्रिंग सिद्धांत और एंट्रोपिक गुरुत्वाकर्षण मॉडल के उदाहरण हैं जो ऐसा करने की कोशिश करते हैं।
लेकिन भले ही कोई आइंस्टीन से बेहतर सिद्धांत बनाने में सफल हो जाए (और कोई लगभग निश्चित रूप से करेगा), आइंस्टीन का सिद्धांत अभी भी उतना ही मान्य होगा जितना पहले था। आइंस्टीन गलत साबित नहीं हुए होंगे, हम बस उनके सिद्धांत की सीमा को समझेंगे।