Stephen Hawking – Tι είναι μία επιστημονική θεωρία;

O Στίβεν Χόκινγκ , γεννήθηκε σαν σήμερα στις 8 Ιανουαρίου 1942.

Για να μιλήσει κανείς για τη φύση του Σύμπαντος και να εξετάσει ερωτήματα όπως το αν υπήρξε μία αρχή ή αν θα υπάρξει ένα τέλος, είναι απαραίτητο να διασαφηνίσει πρώτα τι είναι μία επιστημονική θεωρία.

Θα εξετάσουμε την αρκετά απλή και διαδεδομένη άποψη ότι μία θεωρία είναι ακριβώς ένα μοντέλο για το Σύμπαν (ή για κάποιο τμήμα του Σύμπαντος), μαζί με ένα σύνολο κανόνων που συσχετίζουν τις θεωρητικές ποσότητες αυτού του μοντέλου με τα δεδομένα των παρατηρήσεων. Κάθε θεωρία υπάρχει μέσα στο μυαλό μας και μόνο· δεν έχει καμία άλλη «πραγματική» ύπαρξη.

Για να είναι καλή πρέπει να ικανοποιεί δύο απαιτήσεις: να περιγράφει με ακρίβεια ένα μεγάλο σύνολο παρατηρήσεων, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο που να περιέχει λίγα αυθαίρετα στοιχεία· επίσης, να προτείνει συγκεκριμένες προβλέψεις για τα αποτελέσματα μελλοντικών παρατηρήσεων.

Για παράδειγμα, η θεωρία του Αριστοτέλη ότι όλα τα πράγματα αποτελούνται από τέσσερα στοιχεία, τη γη, τον αέρα, τη φωτιά και το νερό, αν και απλή από την άποψη των αυθαίρετων στοιχείων που περιέχει, δεν προτείνει κάποιες συγκεκριμένες προβλέψεις.

Η θεωρία του Νεύτωνα βασίζεται σε ένα απλούστερο μοντέλο: τα σώματα έλκονται με δύναμη ανάλογη μίας ποσότητας τους που ονομάζεται μάζα και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της μεταξύ τους απόστασης. Αν και η εν λόγω θεωρία περιέχει λίγα μόνο αυθαίρετα στοιχεία, προβλέπει με μεγάλη ακρίβεια τις κινήσεις του Ήλιου, της Σελήνης και των πλανητών.

Κάθε φυσική θεωρία είναι πάντα μία υπόθεση προσωρινή, με την έννοια ότι δεν μπορούμε ποτέ να αποδείξουμε οριστικά πως είναι σωστή. Όσες φορές και αν συμφωνήσουν τα αποτελέσματα των πειραμάτων με τις προβλέψεις της, ποτέ δεν μπορούμε να είμαστε απολύτως βέβαιοι ότι την επόμενη φορά το νέο αποτέλεσμα θα συνεχίσει να συμφωνεί μαζί της.

Αντίθετα, για να αποδείξουμε ότι μια θεωρία δεν είναι σωστή αρκεί μία και μόνο φορά ένα και μόνον αποτέλεσμα να μη συμφωνεί με τις προβλέψεις της.

Όπως τόνισε ο φιλόσοφος της επιστήμης Karl Popper, μια καλή θεωρία χαρακτηρίζεται από το ότι προτείνει έναν αριθμό προβλέψεων που μπορεί κάποτε να μη συμφωνήσουν με τα αποτελέσματα των πειραμάτων δηλαδή, μία καλή θεωρία είναι μία θεωρία διαψεύσιμη.

Κάθε φορά που γίνονται νέα πειράματα και βρίσκεται ότι συμφωνούν με τις προβλέψεις της, η θεωρία επιβιώνει και η εμπιστοσύνη μας σε αυτήν παραμένει· αν όμως κάποτε γίνει ένα νέο πείραμα που δεν συμφωνεί με τις προβλέψεις, είμαστε υποχρεωμένοι ή να εγκαταλείψουμε τη θεωρία ή να την τροποποιήσουμε ανάλογα. Έτσι τουλάχιστον υποτίθεται ότι συμβαίνει· γιατί βέβαια μπορεί κανείς να αμφισβητήσει την αξιοπιστία κάποιου πειράματος και να την αποδώσει σε αθέμιτο επιστημονικό ανταγωνισμό.

Στην πραγματικότητα, αυτό που συνήθως συμβαίνει είναι ότι δημιουργείται μια νέα θεωρία που περιέχει την προηγούμενη αλλά συμφωνεί και με τα αποτελέσματα των νέων πειραμάτων ή τα δεδομένα των νέων παρατηρήσεων.

Ας πάρουμε για παράδειγμα τη θεωρία του Νεύτωνα για τη βαρύτητα. Κάποιες ακριβέστατες παρατηρήσεις του πλανήτη Ερμή αποκάλυψαν μια μικρή ασυμφωνία της κίνησης του με τις προβλέψεις της νευτώνειας θεωρίας. Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προέβλεπε μία κίνηση λίγο διαφορετική από τη θεωρία του Νεύτωνα. Το γεγονός ότι οι προβλέψεις του Αϊνστάιν συμφωνούσαν με τις νέες παρατηρήσεις, ενώ του Νεύτωνα όχι, συνέβαλε αποφασιστικά στην επιβεβαίωση της νέας θεωρίας.

Εντούτοις χρησιμοποιούμε ακόμη τη θεωρία του Νεύτωνα επειδή στις καταστάσεις που συνήθως αντιμετωπίζουμε, η διαφορά των προβλέψεων της από τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας είναι πολύ μικρή. (Η θεωρία του Νεύτωνα έχει επίσης το μεγάλο πλεονέκτημα ότι είναι πολύ πιο εύχρηστη από τη θεωρία του Αϊνστάιν!)