Albert Einstein melyik elmélete/elméletei lett/lettek megdöntve?

A tanárod feltehetően nem így mondta. Ha így mondta volna, nem érdemli meg a fizikatanár nevet, hanem melléd kellene ülnie fizikaórán.

Einstein elméletei nem lettek megdöntve. Más tudósok elméletei se. Csak pontosítva, azaz szűkítve az a terület, amire vonatkozik. Gyakori, hogy valamilyen szabályokat megállapítanak bizonyos dolgokra. Később a dolgokat pontosítják, részletezik. Akkor kiderül, hogy a korábbi szabályok a részletekre már nem igazak, oda új, vagy pontosabb szabály kell. De hogy teljesen hamis legyen, az nem igaz. Az ilyen állításokat általában a többség már a saját korában sem fogadta el.

Először tisztázni kell néhány fogalmat, hogy jól lássunk ebben a témában.

Elmélet: Egy kicsit becsapós ez a fogalom, mert hétköznapi értelemben az elmélet szó a gyakorlat szó ellentéte, így valóban úgy tűnhet, mintha nem lenne köze a gyakorlathoz, a valós megfigyelésekhez. De tudományos értelemben az elmélet szó egészen mást takar. A másik oldalról elméletnek hívjuk például az elméleti fizikát, ahol gyakran nem a tudományos értelemben vett elméletet, hanem a hipotézist értjük az elmélet szó alatt.

A természettudományokban léteznek hipotézisek. Magyarra fordítva talán a feltevés, előfeltevés szavakkal lehetne ezt leginkább fordítani. A hipotézist mindig meglévő tényekből megsejtett összefüggésekből állítjuk fel. A hipotézis igazolására vagy éppen elvetésére kísérleteket végeznek, amelyeknek meg kell bizonyos kritériumoknak felelniük. Ki kell zárni más tényezőket, különböző módokon kell, hogy igazolják a hipotézist. Ha a kísérletek igazolják a hipotézist, akkor abból modell lesz. A modell aztán további kísérletek, megfigyelések során válik egyre inkább erőssé. A modell, vagy a modellekből összeállt képet hívjuk elméletnek. Az elmélet tehát valami olyan kép a valóságról, ami kísérletekkel, tényekkel erősen igazolt, összefüggő rendszer.

Vegyünk egy teljesen egyszerű, hétköznapi példát, ami erősen leegyszerűsítve mutatja – mindenféle konkrét fizikai ismeret nélkül – a dolog működését. Látom a világot, van egy csomó ismeretem. Látom, hogy a dolgok leesnek. Ez egy hipotézis. Jönnek a kísérletek, amelyekkel igazolni kell, hogy a hipotézis áll-e, vagy sem. Felmegyek egy toronyba, leejtek egy almát. Leesik. Megnézem, hogy mondjuk akkor is leesik-e, ha fejjel lefele engedem el az almát. Akkor is leesik. Ezzel kizártuk, hogy az alma helyzete hatással van-e a jelenségre. Leejtek egy körtét. Az is leesik. Ezzel igazoltuk, hogy a leesés ténye nem függ attól, hogy almáról van szó. Aztán kipróbálom féltéglával, szélben, éjszaka, neadjisten vákuumban. Ha ezeket a különböző tényezőket kizártam, akkor most már számtalan kísérlet igazolja a hipotézisemet. A dolgok leesnek, ha elengedjük őket. Elkezdem használni ezt a modellt. Ugye ennek van előrejelző képessége. Meg tudom mondani hogy mi történik a kezemben levő pohárral, ha elengedem, anélkül, hogy el kellene engednem. Sőt szólok Bélának, hogy „le fog esni!”. És lőn. A modell használata folyamatosan erősíti a modellt.

Megdöntve: Egy tudományos értelemben vett elmélet soha nem dől meg. Pont azért, mert tényekkel, megfigyelésekkel igazolt. Általában az szokott történni, hogy ugye egy ilyen elmélet előre jelez dolgokat. Viszont lehetnek olyan megfigyelések, amiknél egészen más dolgot figyelünk meg, mint amit a modell mond. Pl. vegyünk egy héliummal felfújt lufit. A modell azt mondja, hogy le fog esni. Viszont ha elenegedem, akkor nem esik le, hanem ellenkezőleg, felszáll. No itt kell elkezdeni vizsgálódni, hogy mégis miért. Milyen modellt lehet találni, ami a már meglévő ismereteinket, és ezen új megfigyelésünket is magába foglalva ad előrejelzést a világról. Ha szépen elkezdem összegyűjteni az eltérő adatokat, akkor észrevehetek valami közöset bennük. Felállíthatok egy újabb hipotézist, mely szerint a levegőnél kisebb áltagsűrűségű dolgok felemelkednek, és a nagyobb sűrűségű dolgok leesnek. Erre építve elkezdek kísérleteket végezni, és látom, hogy valóban így van.

Jött egy új modell, ami „megdöntötte” a régit. De valóban megdöntötte? Nem egészen. Pusztán annyi történt, hogy az addig általánosnak tartott modell hirtelen egy speciális esetre korlátozódott. Nem általában esnek le a tárgyak, hanem hozzá kell tenni, hogy a levegőnél nagyobb sűrűségű tárgyak esnek csak lefele. De azok pontosan úgy működnek, mint ahogy azt a régi modell leírja.

Ugyanez történt Newton törvényeivel is. Nagyon sokáig megelégedéssel használták őket. De fénysebesség közeli sebességeknél kezdett csődöt mondani. Addig nem volt gond, mert nem nagyon találkoztunk fénysebesség közeli értékekkel. Einstein szépen a korának megfigyelései alapján kidolgozott egy nagyszerű és teljesen újszerű elméletet, a speciális relativitáselméletet, amely „megdöntötte” Newton törvényeit. Illetve itt is ugye meg kell nézni, hogy mit jelent az, hogy megdőltek ezek a törvények. Kis sebességekre ugyanúgy működik ma is, sőt mind a mai napig ezzel számolunk. Annyi történt, hogy az új elmélet leírja a világ működését kisebb és nagyobb sebességekre is. Nagyobb sebességek esetén kizárólag ez ad helyes válaszokat. De minél kisebb sebességekkel dolgozunk, annál inkább elhanyagolható a különbség a Newton által megalkotott képletek eredményei és a relativitáselmélet által megadott képletek között. Emberi léptékű sebességek esetén annyira elhanyagolható ez a különbség, hogy felesleges a jóval bonyolultabb képletekkel számolni.

Ez pont olyan, minthogy mondjuk egy 5 m átmérőjű medence vizét vízszintesnek, egyenesnek vesszük. Pedig a Föld görbülete miatt tudjuk, hogy nem azt. Viszont a különbség annyira csekély – nanométernél kisebb –, hogy nincs jelentősége. Ha mondjuk egy Balatont nézünk, akkor már bizonyos esetekben számolni kell a görbülettel (ami kb. 10 cm). Egy 1187 méteres Fekete-tenger esetén már méterekkel tér el a két széle között húzott egyenes a középen a tényleges vízmagasságtól. De ilyen kilométeres távolságok esetén nyugodtan tekintheted a Földfelszínt síknak.

Innen nézve tényleg azt mondható, hogy semmilyen mai szemmel tudományosnak tartott elmélet nem dőlt meg, csak jobbakat alkottak időközben.

Hipotézisek, feltevések esetén más a helyzet. Ezeket sokkal könnyebb megdönteni, kimutatni, hogy nem igazak. Sokszor olyan dolgokat tartunk magától érthetőnek, amelyek annyira azért nem azok. Ilyen volt a fent nevezett feltételezés, hogy a világegyetem állandó. Einstein képleteiből viszont az adódott, hogy a világegyetemnek tágulnia kellene. Ezért vezette be Einstein az egyenletébe az un. kozmológiai állandót. Ez nem módosított az összefüggéseken, nyugodtan hozzá lehetett írni. Viszont később kiderült, hogy a világegyetem tágul. Emiatt Einstein a kozmológiai állandó bevezetését a legnagyobb hibájának tartotta. Pont azért, mert egy hipotézisből indult ki, ami nem volt igazolva. Ma már azt is tudjuk, hogy a világegyetem nem csak, hogy tágul, hanem gyorsulva tágul, így lehet, hogy mégis csak módosítani kell a képleteken.

De pl. tudjuk azt is, hogy a világot leíró két elmélet – az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika – egymással nem összeegyeztethető következtetésekre jut bizonyos területeken. A hétköznapi világunkban ez nem jelent gondot, mert ritkán találkozunk olyan jelenségekkel, ahol mindkettőt kellene egyszerre használni. De vannak olyan jelenségek, amelyeknél ez nem kerülhető el. Pl. a fekete lyukak esetén kellően nagy a gravitáció ahhoz, hogy a speciális realtivitáselméletet ne lehessen megkerülni, viszont részecske mérettel összeegyeztethető jelenségek vannak, ahol a kvantummechanikát nem lehet megkerülni. Vagy ugyanez áll az ősrobbanásra is. Viszont a kísérletezés ezen a téren kicsit nehézségekbe ütközik ugye.

De tudjuk, hogy valószínű születni fog egy olyan elmélet, ami mindkettőt magába foglalja, de olyan módon, hogy annak speciális eseteiből az általános és speciális relativitáselmélet és a kvantummechanika összefüggései is kijönnek.

Mi van? Hova pottyanna le a Föld? Ha nincs nap, akkor mit jelent az, hogy „le”?

Pont Einstein volt, aki azt bizonyította, hogy nem terjedhet információ a fénynél gyorsabban. Mivel a Naptól a fény 8 perc alatt ér el ide, ezért ha a nap mondjuk felrobbanna – csak úgy, minden előjel nélkül, aminek kb. 0 az esélye –, akkor csak 8 perc múlva értesülnénk arról, hogy mi történt.

#7: Akkor tessék eldobni a GPS-t, kidobni a TV-t, a számítógépet, mobiltelefont, mert bizony ezek is ezeknek a fizikai elméleteknek köszönhetően működőképesek. Ezek gondolom akkor mind felesleges dolgok.

De amúgy megsúgom, hogy a fizikai elméletek gyakorlati alkalmazása mindig késik kicsit. Franklin kísérlete a villámok befogására abban a korban felesleges bohóckodás volt. Ma gyakorlati haszna van. Galvani békacomb összehúzogató felfedezése is felesleges dolog volt. Ma meg van minimum egy tucat elem a lakásodban. Hosszú felsorolást lehetne írni, de inkább nem folytatom. Persze, hogy ha valaki új összefüggéseket tár fel, annak nem mindig magától érthetődő a felhasználása.

Nem ismered a fizikát túlzottan, nem ismered pl. Einstein munkásságát, elméleteit, annak gyakorlati használatát, de ki mered jelenteni, hogy felesleges. Hát ez kb. olyan, mintha így ismeretlenül, anélkül, hogy tudnám mit dolgozol, kik az ismerőseid, miről álmodsz, mitől félsz, azt mondanám, hogy te egy felesleges ember vagy a társadalom számára. Szerintem erősen zokon vennéd. Pedig pont ezt csinálod, csak nem egy emberrel, hanem annak munkásságával.