As teorias científicas nunca morrem, a menos que os cientistas decidam deixá-las

Embora agora acreditemos que entendemos como o Sol e nosso sistema solar se formaram, existem cenários alternativos que são impossíveis de descartar completamente, como é o caso de toda a ciência. Crédito da imagem: Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins/Instituto de Pesquisa do Sudoeste (JHUAPL/SwRI).



Por mais maravilhosa que seja a evidência que apóia ou invalida uma teoria, ela nunca pode realmente matar aquelas que não funcionam.


Quando se trata de ciência, gostamos de pensar que formulamos hipóteses, testamos, jogamos fora as que não combinam e continuamos testando as de sucesso até que restem apenas as melhores ideias. Mas a verdade é muito mais confusa do que isso. O processo real da ciência envolve ajustar sua hipótese inicial repetidamente, tentando alinhá-la com o que já sabemos. Envolve um salto de fé de que, quando você formula sua teoria corretamente, as previsões que ela faz serão ainda mais bem-sucedidas, em todos os aspectos, do que quaisquer outras alternativas. E quando as coisas não funcionam, nem sempre é necessário abandonar sua hipótese original. Na verdade, a maioria dos cientistas não. De uma forma muito real, teorias científicas nunca podem ser realmente mortas . A única maneira de eles desaparecerem é se as pessoas pararem de trabalhar neles.

Sem energia escura, o Universo não estaria acelerando. Mas para explicar as supernovas distantes que vemos, entre outras características, a energia escura (ou algo que a imita exatamente) parece ser necessária. Crédito da imagem: NASA & ESA, de possíveis modelos do Universo em expansão.



Quando as supernovas distantes foram descobertas pela primeira vez como mais fracas do que deveriam ter sido baseadas em seu desvio para o vermelho, isso trouxe uma revolução na cosmologia. A forma como o Universo se expande está intrinsecamente ligada à matéria e energia presentes nele, e assim o objetivo da cosmologia, por muito tempo, foi medir a taxa de expansão e como ela muda ao longo do tempo. A expectativa era de que ele entraria em colapso ou se expandiria para sempre, ou permaneceria em um estado intermediário bem na fronteira entre os dois. Em vez disso, essas supernovas mostraram que uma quarta opção era mais provável: as galáxias mais distantes de todas estavam acelerando à medida que se afastavam de nós. Deve haver alguma nova forma de energia no Universo – energia escura – diferente de todas as outras formas de energia, permeando todo o espaço.

A Nebulosa da Bolha está nos arredores de um remanescente de supernova que ocorreu há milhares de anos. Se as supernovas distantes estão em ambientes mais empoeirados do que suas contrapartes modernas, talvez elas não sejam indicativas de energia escura, afinal. Crédito da imagem: T. A. Reitor/Universidade do Alasca Anchorage, H. Schweiker/WIYN e NOAO/AURA/NSF.

Mas por muitos anos, a maioria dos físicos e astrônomos abordou essa ideia com ceticismo, imaginando se não havia outra explicação. Talvez, uma teoria alternativa postulou, o espaço não estivesse se expandindo com um valor extra devido a alguma forma de energia escura, mas algo ocorrendo a grandes distâncias para bloquear a luz. Então isso se tornou uma proposição: havia alguma poeira adicional no Universo distante, e a razão pela qual as supernovas pareciam mais fracas não era porque elas estavam mais distantes devido a uma expansão extra do espaço, mas porque a poeira estava bloqueando a luz.



A luz infravermelha penetra mais poeira e gás do que a luz visível, permitindo que os detalhes se tornem visíveis nesta nebulosa. Da mesma forma, a luz azul é bloqueada preferencialmente em comparação com a luz vermelha, indicando que, se a poeira fosse responsável pelo escurecimento das supernovas, elas teriam cores diferentes de suas contrapartes próximas. Crédito da imagem: NASA, ESA e Hubble Heritage Team (STScI/AURA) e J. Hester.

Grãos de poeira, no entanto, vêm em tamanhos específicos, e o tamanho dos grãos de poeira determina quais comprimentos de onda de luz são preferencialmente bloqueados, com a maioria das poeiras melhor bloqueando a luz azul do que a vermelha. Medições de diferentes comprimentos de onda de luz, no entanto, mostraram que tanto a luz vermelha quanto a azul foram reduzidas em quantidades iguais.

Isso foi suficiente para descartar a teoria da poeira? Nessa encarnação, sim. Mas e se a poeira no Universo distante fosse de um novo tipo, que bloqueasse todos os comprimentos de onda da luz igualmente? Esse tipo de poeira não descoberto, apelidado de poeira cinza, pode bloquear todos os comprimentos de onda igualmente. Então precisávamos de alguma maneira de testar isso, e isso envolvia olhar para supernovas em uma variedade de distâncias, para ver se a poeira continuaria a bloquear mais e mais luz a distâncias maiores, como mais e mais poeira cinza tenderia a fazer. .

A observação de supernovas ainda mais distantes nos permitiu discernir a diferença entre “poeira cinza” e energia escura, descartando a primeira. Mas a modificação da “pó cinzenta reabastecedora” ainda é indistinguível da energia escura. Crédito da imagem: A.G. Riess et al. (2004), The Astrophysical Journal, Volume 607, Número 2.



Não. Então isso significa que a energia escura deve ser real? Não necessariamente, porque você pode modificar sua explicação de poeira cinza para incluir poeira que muda de densidade e localização ao longo do tempo: reabastecer a poeira cinza. Com a adição de parâmetros, advertências, comportamentos ou modificações extras suficientes em sua teoria, você pode literalmente salvar qualquer ideia. Contanto que você esteja disposto a ajustar o que você criou suficientemente, você nunca pode descartar nada .

Tem havido muitas ideias nesse sentido que têm o mesmo problema (ou recurso) inerente a elas: contanto que você esteja disposto a tornar a teoria mais complicada, você pode ajustar qualquer dado que retorne. A descoberta do CMB descartou a teoria do estado estacionário, mas eles adicionaram luz estelar refletida para explicar esse brilho remanescente. Quando o espectro do CMB foi medido, descartando a luz das estrelas refletida, eles adicionaram uma série de rajadas e mini-estrondos no passado, criando uma teoria de estado quase estacionário. Quando as flutuações na temperatura do CMB foram descobertas, descartando isso, seus proponentes o ajustaram ainda mais.

Três tipos diferentes de medições, estrelas e galáxias distantes, a estrutura em grande escala do Universo e as flutuações na CMB, nos contam a história da expansão do Universo e excluem alternativas ao Big Bang. Crédito da imagem: NASA/ESA Hubble (superior L), SDSS (top R), ESA e Planck Collaboration (inferior).

Esse comportamento não é exclusivo dos cientistas, mas tem sido uma característica (ou bug) da ciência há séculos. Isso levou Max Planck, há mais de 100 anos, a fazer a seguinte declaração agora famosa:

Uma nova verdade científica não triunfa convencendo seus oponentes e fazendo-os ver a luz, mas sim porque seus oponentes eventualmente morrem e uma nova geração cresce familiarizada com ela.



Isso é muitas vezes parafraseado à medida que a física avança um funeral de cada vez, devido ao fato de que as ideias não podem ser provadas erradas como geralmente pensamos. Em vez disso, eles precisam ser ajustados tão completamente e com tanta frequência que perdem seu poder preditivo, em vez disso, sempre se atualizando à medida que novas observações chegam.

Combinar a teoria quântica de campos e o modelo padrão da física de partículas com a Relatividade Geral nos permite calcular praticamente tudo o que podemos conceber no Universo em um nível fundamental. Crédito da imagem: SLAC National Accelerator Laboratory.

É por isso que teorias como a teoria quântica de campos e a relatividade geral são tão poderosas: mesmo depois de todas essas décadas, elas ainda estão fazendo novas previsões que estão sendo confirmadas com sucesso por experimentos. É por isso que a matéria escura está aqui para ficar, já que suas previsões bem-sucedidas incluem as velocidades dos pares de galáxias, a teia cósmica em larga escala, as flutuações na CMB, oscilações acústicas bariônicas, lentes gravitacionais e muito mais. É por isso que a inflação cósmica – com suas previsões bem-sucedidas, incluindo flutuações no superhorizonte, os picos acústicos no brilho remanescente do Big Bang, o afastamento da invariância de escala etc. – é a principal teoria para a origem do Big Bang. E é por isso que suas alternativas são tão marginais.

À medida que ondulações no espaço decorrentes de ondas gravitacionais distantes passam pelo nosso Sistema Solar, incluindo a Terra, elas comprimem e expandem levemente o espaço ao seu redor. As alternativas podem ser limitadas de forma incrivelmente rígida graças às nossas medições neste regime. Crédito da imagem: Observatório Gravitacional Europeu, Lionel BRET/EUROLIOS.

Você sempre pode adicionar outra brecha, parâmetro ou epiciclo à sua própria teoria de estimação para que ela não seja descartada. Eu, juntamente com a maioria dos físicos, penso assim sobre muitas alternativas não padronizadas, incluindo MOND, gravidade f(R), o modelo de estado quase-estável, cosmologia da luz cansada, o universo de plasma e assim por diante. Em algum momento, você só tem que dizer o suficiente. Você tem que reconhecer que o nível de contorções que você precisa realizar é absurdo e que essas teorias não têm nenhum poder preditivo útil. Eles são simplesmente um exemplo de súplica especial.

O meio intergaláctico quente-quente (WHIM) já foi visto antes, ao longo de regiões incrivelmente densas, como a parede do Escultor, ilustrada acima. Mas é concebível que ainda existam surpresas no Universo, e nosso entendimento atual mais uma vez estará sujeito a uma revolução. Crédito da imagem: Spectrum: NASA/CXC/Univ. da Califórnia Irvine/T. Presa. Ilustração: CXC/M. Weiss.

É claro que seus adeptos não pensam assim. Eles acham que estão sendo marginalizados, oprimidos, ignorados ou não levados a sério. Em raras ocasiões, eles estão realmente corretos, e é aí que ocorre uma revolução científica. É importante manter sua mente aberta a essas possibilidades, explorá-las e considerar como seria se essas alternativas estivessem corretas afinal. Mas para a esmagadora maioria dos cientistas que trabalham com essas ideias alternativas, o trabalho de sua vida se tornará um beco sem saída, e suas ideias morrerão quando eles (e possivelmente seus alunos) morrerem. É triste e trágico olhar para a história e perceber que as últimas décadas das carreiras científicas de Einstein, Hoyle, Burbidge, Schrõdinger e muitos outros foram um desperdício total. Mas se mesmo o cientista mais brilhante aceita ou não uma nova verdade científica é irrelevante. Nosso conhecimento e compreensão avançam.


Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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