جذابیت پیش‌بینی‌ها در علم

یکی از جذاب‌ترین بخش‌های فیزیک، پیش‌بینی پدیده‌ها توسط فیزیکدانان است.

مخصوصا پدیده‌هایی که هنوز ابزاری برای مشاهده‌ و اثبات پیش‌بینی فیزیکدان وجود ندارد. این کار همانند شرکت در یک مسابقه‌ی دارت است که در آن محل مسابقه کاملا تاریک بوده و به جای اینکه تخته‌ی دارت را ببینید، فقط از مختصات تخته‌ی دارت خبر دارید و بایستی با همین مختصات، دارت را به سمت تخته پرتاب کنید. فیزیکدانان نظری از طریق روابط ریاضی، وجود یک پدیده‌ را پیش‌‌بینی می‌کنند و در نهایت فیزیکدان تجربی، با ابداع روش‌های آزمایشی، بر وجود آن پدیده صحه می‌گذارد. این کار برخلاف چیزی که ابتدا به نظر می‌رسد، کاری بس دشوار است.

تصور کنید که شما قصد دارید یک آزمایش انجام دهید. در صورتی که محدوده‌ی نتایج را بدانید، با به دست آمدن نتایج به راحتی در می‌یابید که آیا نتایج در محدوده‌ی قابل قبول هستند یا خیر؟

اما اگر از محدوده‌ی قابل قبول هیچگونه اطلاعی نداشته باشید، هر نتیجه‌ای که به دست آورید، در نظر شما درست می‌نُماید. مخصوصا اگر این نتایج دوباره تکرار شوند. این نتایج ممکن است از نتایج واقعی بسیار دور باشد. پیش‌بینی وجود یک پدیده یا حتی پیش‌بینی ویژگی‌های یک پدیده که اکنون توانایی مشاهده (منظور observation است نه دیدن seeing) آن را ندارید نیز ممکن است همینقدر دشوار و شاید دور از واقعیت باشد.

یکی از پدیده‌هایی که وجود آن، مدت زیادی پیش از مشاهده، پیش‌بینی شده بود، سیاه‌چاله‌ها بودند. نخستین بار فیلسوف طبیعی انگلیسی، جان میشل در سال ۱۷۸۴، از طریق محاسبات ساده‌ای پیش‌بینی کرد که در ستارگانی که ابعادی حدود ۵۰۰ برابر خورشید دارند، به علت گرانش شدید، سرعت گریز سطح‌ آن‌ها از سرعت نور بیشتر است.

منظور از سرعت گریز، حداقل سرعتی است که یک جسم برای فرار از میدان گرانشی یک ستاره، سیاره یا قمر نیاز دارد. میشل این اجرام را ستارگان تاریک نامید، چرا که نور هم نمی‌توانست از گرانش آن‌ها بگریزد. برای درک جذابیت این پیش‌بینی، بایستی بدانید که نخستین بار که وجود یک سیاه‌چاله آن هم نه از طریق دیدن مستقیم، تایید شد، سال ۱۹۶۴ یعنی ۱۸۰ سال بعد از پیش‌بینی جان میشل بود. همچنین نخستین تصویر از یک سیاه‌چاله، در آپریل ۲۰۱۹ یعنی ۲۳۵ سال بعد از پیش‌بینی جان میشل ثبت شد.

پیش از ۱۹۶۴ ما فقط می‌دانستیم، تخته‌ی دارت باید آنجا باشد، چرا‌ که معادلات به ما چنین می‌گفت. پیش از ۲۰۱۹ نیز تنها می‌دانستیم، تخته‌ی دارت آنجا وجود دارد، چرا که اثر آن را می‌دیدیم، اما خود تخته‌ی دارت را نمی‌دیدیم.