Om rødforskydning og sikker viden

I modsætning til hvad de fleste nok tror, kan man i fysik ikke være 100% sikker på noget som helst. Hvor man i matematik ved hjælp af logik med absolut sikkerhed kan udlede dette og hint (ud fra nogle simple og grundliggende definitioner kaldet "aksiomer"), kan man i fysik ikke bevise noget overhovedet.

Den videnskabelige metode

Videnskab fungerer ved, at du først får en ide til en forklaring på et eller andet fænomen. Men en ide er sjældent interessant (i videnskab) i sig selv; vi vil jo gerne finde ud af, om den er sand. Baseret på din intuition og foregående viden om fysik, kan du fremstille en formodning, men først når du har fundet ud af en måde, hvorpå du kan teste formodningen, kan du kalde de en hypotese.

Hvis dit eksperiment så bekræfter hypotesen, så tror du lidt mere på den. Men du har ikke bevist den, for som du er inde på i dit spørgsmål, kunne det jo godt tænkes, at der var andre forklaringer, som ville give samme resultat. Derfor finder du på andre måder at teste din hypotese på, helst måder der er uafhængige af hinanden. Eksperimenter, som ikke bare verificerer din egen hypotese, men også falsificerer de andre hypoteser. Hvis ingen af dine eksperimenter er i modstrid med hypotesen, men tværtimod bliver ved med at bekræfte den, og hvis hypotesen ikke er i modstrid med anden velfunderet viden, kan den til sidst blive ophøjet til at kaldes en teori.

I fysik bruger vi matematik til at formulere vores teorier og hypoteser, og nogle grundliggende ligninger kan koge essensen af en teori ned til en lov, f.eks. tyngdeloven.

Det er lidt firkantet sat op, og heller ikke altid fuldstændig rigtigt, men det væsentlige er, at

1. en "teori" er ikke bare én af mange forklaringer på et fænomen, men en meget gennemtænkt og gennemtestet forklaring, som er vores bedste bud på en række fænomener, og som ikke står alene, men passer ind i et større netværk af fysiske teorier, og
2. selvom vi er ret sikre på, at en teori er sand, kan vi aldrig være 100% sikre.

Punkt 1 negligeres altid af fladjordsteoretikere og andre skeptikere; hvad de fejler at forstå er, at hvis deres "teori" (i gåseøjne, fordi det netop ikke er en teori i den forstand jeg netop har gennemgået) skulle være sand, er det ikke bare vores forståelse af Jordens form, vi skulle revidere, men en lang række af andre teorier der skulle revideres fuldstændigt, f.eks. optik, tyngdekraft, kvantemekanik og elektromagnetisme; disse teorier griber alle ind i hinanden.

Punkt 2 gør, at vi aldrig vil kunne overbevise en skeptiker, fordi de jo altid — med rette — kan sige "Men det kan du jo ikke være sikker på!"

Alternative forklaringer

Retfærdigvis skal det lige siges, at en stjernes rødforskydning kan skyldes andet end at den bevæger sig. Udover Doppler-rødforskydning findes også gravitationel rødforskydning, og kosmologisk rødforskydning. Derudover kan en stjernes lys blive rødfarvet af at bevæge sig gennem en støvsky, som filtrerer det blå lys fra, eller det kan være rødere end normalt hvis stjernen er meget metalrig. Men disse effekter er allesammen nogle, vi har ret godt styr på.

Du er også inde på, om Universet opfører sig på samme måde over det hele. Det er også en god pointe. Vi går normalt ud fra, at fysikkens love er de samme alle steder (og til alle tider), fordi det er det simpleste at antage, og fordi vi endnu ikke har set evidens for det modsatte. Men det er ikke givet, at det nødvendigvis burde være sådan, og derfor bliver der jævnligt foretaget eksperimenter og observationer for at finde ud af, om det virkelig gælder.

Til sidst vil jeg lige elaborere på det jeg sagde om, at min udredning af, hvad en teori er, ikke altid er helt rigtig. Man kan godt have en teori, som man ved ikke er universelt gældende, men som man alligevel kan bruge til noget. Tyngdeloven er et godt eksempel: Sådan som Newton formulerede den i slutningen af 1600-tallet er en ekstremt brugbar teori, som kan forklare en lang række fænomener, og som vi stadig bruger i rigtig mange tilfælde. Men siden Einsteins generelle relativitetsteori har vi vist, at den ikke gælder, hvis vi har at gøre med rigtig stærke tyngdefelter som f.eks. sorte huller (men også omkring Jorden, hvis vi har brug for rigtig høj præcision som f.eks. i forbindelse med GPS-satellitter). Newtons tyngdelov er altså en under-teori af Einsteins tyngdelov, som gælder i grænsetilfældet hvor tyngdekraften ikke er så stærk.

Vi ved altså, at Newtons tyngdelov er forkert, men så længe vi har styr på, hvilket domæne den gælder indenfor, er det ikke et problem.

Men samtidig ved vi også, at Einsteins formulering heller ikke er hele sandheden. Den kan ikke forklare tyngdekraften på partikelniveau, og bryder derfor sammen i de tilfælde hvor vi bevæger os ind på det kvantemekaniske domæne, f.eks. på overfladen af et sort hul, eller i det meget tidlige Univers. Her må vi bruge kvantegravitation, en teori som er langt fra fuldt udviklet (og som måske endnu ikke burde kaldes en teori).