¡Esta es una gran pregunta! La respuesta corta es que pueden ser científicos; una teoría debe tener algunas predicciones falsificables, pero no es necesaria (o, en general, incluso posible) para que cada aspecto de una teoría sea verificable.
Como de costumbre, sin embargo, una respuesta corta no hace justicia a un tema no trivial, por lo que diré más sobre esto.
Esto no es raro
En primer lugar, las teorías que tienen algunas predicciones no verificables en realidad abundan en la física. Por ejemplo, en la cromodinámica cuántica (la teoría que describe la fuerza nuclear fuerte), se predice que los quarks están “confinados”; nunca se los puede ver aisladamente porque separarlos requieren suficiente energía como para generar nuevos pares de quark-antiquark. Por supuesto, esto no significa que los quarks no sean reales, son reales en el sentido de que el mundo no tendría sentido si no existieran.
Otro buen ejemplo, que está más cerca del espíritu de su pregunta, es en la relatividad general. Los agujeros negros tienen una superficie llamada horizonte del evento. Este es el punto de no retorno: una vez que cruzas el horizonte de eventos, no hay vuelta atrás. Para un observador externo, toma un tiempo infinitamente largo para que cualquier objeto pase por el horizonte de eventos; en otras palabras, es imposible observar el interior del horizonte de eventos a menos que caigas en él (pero luego nunca regresas) [1]. Así que esto significa que GR hace predicciones sobre lo que sucede dentro de un agujero negro que nunca podemos probar. Por supuesto, esto no hace que GR sea incorrecto, aún se aplica maravillosamente a aquellas partes del universo que vemos.
Teorias alternativas
¡Pero espera, podrías decir! ¿Qué tal esto para una teoría ?: GR es perfectamente válido en cualquier parte fuera de los horizontes de eventos; y dentro de los horizontes del evento, solo hay gatitos y cachorros. OK, esta teoría suena tonta, pero eso no es razón para pensar que está mal. Después de todo, tiene exactamente la misma evidencia que la GR en sí misma; y como no podemos mirar dentro de un agujero negro, no podemos refutar que hay gatitos y perritos allí. Entonces, ¿por qué esta no es una alternativa razonable? En cierto sentido lo es, pero no nos sirve de mucho, ya que agrega una complicación (la física es diferente dentro de los horizontes de eventos que fuera) sin hacer nuevas / mejores predicciones.
De hecho, siempre se puede complicar arbitrariamente cualquier teoría agregándole entidades innecesarias e inobservables. En este caso, el enfoque científico estándar es buscar la teoría más simple que sea compatible con los datos experimentales (esta es la navaja de afeitar de Occam).
Hay una zona gris
La situación no siempre es clara. Un ejemplo interesante es el de la inflación eterna. La idea es que hay un gran universo (a veces llamado “multiverso”) en el que las fluctuaciones cuánticas conducen a universos de burbujas en rápida expansión (lo que llamamos “universo” es solo una de estas burbujas). Si la teoría es cierta, no hay manera, ni siquiera en principio, de probar la existencia de algo fuera de nuestra burbuja [2]. Sin embargo, la teoría hace otras predicciones que pueden probarse (en particular, algunas relacionadas con la radiación CMB), por lo que parece ser una teoría segura.
En este caso, sin embargo, hay algunas teorías que compiten entre sí (por ejemplo, el modelo ekpyrotic), por lo que tenemos que preguntar si la inflación eterna nos da algo extra. Si bien la mayoría de los físicos aún creen que la inflación eterna es probablemente la teoría correcta, hay oponentes. De hecho, Paul Steinhardt, uno de los defensores iniciales de la teoría de la inflación, es ahora un gran crítico de la misma precisamente porque hace afirmaciones no verificables que no parecen comprarnos nuevas predicciones (véase, por ejemplo: Teoría cósmica de Slams del físico Él ayudó a concebir).
Variables de estado
Otra categoría interesante de cosas que son parte de una teoría que no son necesariamente observables está relacionada con las variables que describen el estado de algunos sistemas físicos.
Para interacciones electromagnéticas, por ejemplo, la descripción más común postula la existencia de campos eléctricos y magnéticos. Estos son, sin embargo, inobservables: lo que experimentamos son las fuerzas eléctricas y magnéticas (la fuerza de Lorentz). Al menos en la aproximación de la física clásica, se puede escribir la fuerza de Lorentz exclusivamente en términos de las ubicaciones y trayectorias de todas las partículas cargadas, sin necesitar nunca la noción de campos. Entonces, ¿esto significa que los campos eléctrico y magnético no existen? La teoría es mucho más simple cuando se expresa en términos de campos, pero contiene entidades adicionales (los campos) que no alteran las predicciones.
Otro ejemplo similar está relacionado con la mecánica cuántica. En la interpretación de los muchos mundos, en cada instante el universo se divide en muchas copias de sí mismo, una para cada posible resultado de alguna medida cuántica. ¿Pensamos en estos muchos universos como reales, aunque no podemos observarlos? O si piensa en la función de onda que describe cualquier sistema cuántico, que también es inobservable, ¿existe o no?
No tengo una respuesta filosófica a estas preguntas, pero diría que no son importantes desde el punto de vista científico. Toda teoría científica representa solo un modelo de realidad; Los modelos pueden ser mejores o peores para hacer coincidir la realidad, pero eso no nos dice lo que hace la naturaleza. Tal vez la naturaleza está rastreando cada carga en el universo y actuando con las fuerzas apropiadas sin molestarse en pensar en campos electromagnéticos; o quizás, por el contrario, implementa una representación fiel de las ecuaciones de Maxwell. Es imposible saberlo, y también es irrelevante desde un punto de vista científico, porque toda la física observable es exactamente la misma.
[1] ¡Gracias, Interstellar, por popularizar los agujeros negros y los horizontes de eventos! Pero por lo que sabemos, no hay manera de comunicarse con el exterior desde un agujero negro. Y no, el amor definitivamente no es la quinta dimensión!
[2] Es posible que nuestra burbuja colisione con otra burbuja. Sin embargo, la colisión llevaría a nuestra destrucción y ocurriría a la velocidad de la luz, por lo que moriríamos antes de ser conscientes de que sucedió.