:.www.nemroth.prv.pl - Welcome in my Heaven.:

Jak wyjaśniłem w pierwszym rozdziale, byłoby bardzo trudno stworzyć za jednym zamachem kompletną, jednolitą teorię wszystkiego, co istnieje we wszechświecie. Osiągnęliśmy natomiast postęp, budując cząstkowe teorie, które opisują pewien ograniczony zakres zjawisk i pomijają inne efekty lub przybliżają je przez podanie pewnych liczb. (Na przykład chemia pozwala nam obliczyć oddziaływania atomów bez wnikania w wewnętrzną budowę jądra atomowego). Mamy jednak nadzieję, iż w końcu znajdziemy kompletną, spójną, jednolitą teorię, która obejmuje wszystkie teorie cząstkowe jako pewne przybliżenia i której nie trzeba będzie dopasowywać do faktów, wybierając pewne dowolne stałe. Poszukiwania takiej teorii nazywamy dążeniem do unifikacji fizyki". Einstein w ostatnich latach swego życia poszukiwał uparcie jednolitej teorii, lecz ze względu na ówczesny stan wiedzy te wysiłki nie mogły się powieść znane były cząstkowe teorie grawitacji i elektromagnetyzmu, ale bardzo mało wiadomo było o oddziaływaniach jądrowych. Co więcej, Einstein nigdy nie uwierzył w realność mechaniki kwantowej, mimo iż sam odegrał ważną rolę w jej stworzeniu. Wydaje się jednak, że zasada nieoznaczoności wyraża fundamentalną własność wszechświata, w jakim żyjemy. Wobec tego jednolita teoria musi uwzględniać tę zasadę.

Dziś widoki na sformułowanie takiej teorii są o wiele lepsze, ponieważ wiemy znacznie więcej o wszechświecie. Musimy się jednak wystrzegać nadmiernej pewności siebie, nieraz już bowiem dawaliśmy się zwieść fałszywym nadziejom. Na przykład, w początkach tego stulecia uważano, iż wszystko można wyjaśnić w kategoriach pewnych własności ośrodków ciągłych, takich jak przewodnictwo cieplne lubelastyczność. Odkrycie atomowej struktury materii i zasady nieoznaczoności położyło kres tym złudzeniom. W 1928 roku laureat Nagrody Nobla, Max Born, powiedział grupie gości zwiedzających Uniwersytet w Getyndze: Fizyka, na ile ją znamy, będzie ukończona za pół roku". Podstawą tego przekonania było dokonane niedawno przez Diraca odkrycie równania opisującego elektron. Uważano, że podobne równanie opisuje proton, który był jedyną poza elektronem znaną wówczas cząstką elementarną. Z odkryciem neutronu i oddziaływań jądrowych rozwiały się i te nadzieje. Po przypomnieniu tych faktów chcę jednak powiedzieć, że mamy już dziś pewne podstawy, by sądzić, że prawdopodobnie zbliżamy się do końca poszukiwań ostatecznych praw natury. W poprzednich rozdziałach omówiłem ogólną teorię względności, czyli cząstkową teorię grawitacji, oraz cząstkowe teorie oddziaływań słabych, silnych i elektromagnetycznych. Ostatnie trzy oddziaływania można połączyć w jednolite teorie zwane GUT-ami, czyli teoriami wielkiej unifikacji (grand unified theories). Takie teorie nie są w pełni zadowalające, gdyż pomijają grawitację i zawierają pewne liczby, na przykład stosunki mas poszczególnych cząstek, których nie można obliczyć na podstawie teorii, lecz trzeba je zmierzyć. Zasadnicza trudność w znalezieniu teorii łączącej grawitację z innymi siłami bierze się z faktu, iż ogólna teoria względności jest teorią klasyczną, to znaczy nie uwzględnia zasady nieoznaczoności, natomiast inne teorie cząstkowe w istotny sposób zależą od mechaniki kwantowej. Pierwszym koniecznym krokiem jest zatem uzgodnienie ogólnej teorii względności z zasadą nieoznaczoności. Jak już widzieliśmy, uwzględnienie efektów kwantowych prowadzi do godnych uwagi konsekwencji, na przykład sprawia, iż czarne dziury wcale nie są czarne, a wszechświat nie zaczyna się od osobliwości, lecz jest całkowicie samowystarczalny i pozbawiony brzegów. Problem polega na tym (była o tym mowa w rozdziale siódmym), że wskutek zasady nieoznaczoności nawet pusta" przestrzeń jest wypełniona parami wirtualnych cząstek i antycząstek. Te pary mają w sumie nieskończoną energię, a zatem, zgodnie ze słynnym wzorem Einsteina E = mc2, również nieskończoną masę. Wobec tego ich grawitacyjne przyciąganie powinno zakrzywić czasoprzestrzeń do nieskończenie małych rozmiarów.

Bardzo podobne, pozornie absurdalne nieskończoności pojawiają się również w innych teoriach cząstkowych, lecz tam można ich się pozbyć, stosując procedurę zwaną renormalizacją. Polega ona na kasowaniu istniejących nieskończoności przez wprowadzenie nowych. Chociaż metoda ta wydaje się od strony matematycznej wątpliwa, w praktyce sprawdza się znakomicie; używa się jej w ramach tych teorii, by uzyskać przewidywania teoretyczne, które doświadczenia potwierdzają z fantastyczną dokładnością. Gdy celem jest jednak znalezienie jednolitej teorii, ujawnia się istotny mankament renormalizacji, uniemożliwia ona bowiem obliczenie rzeczywistych mas cząstek i mocy oddziaływań na podstawie teorii; wielkości te muszą być wybrane tak, by pasowały do wyników eksperymentalnych.

Próbując pogodzić zasadę nieoznaczoności z ogólną teorią względności mamy do dyspozycji dwie stałe, które można odpowiednio dobrać: stałą grawitacji i stałą kosmologiczną. Okazuje się jednak, że dobierając te stałe, nie można wyeliminować wszystkich nieskończoności. Teoria zdaje się przewidywać, iż pewne wielkości, takie jak krzywizna czasoprzestrzeni, są nieskończone, gdy tymczasem wielkości te były obserwowane, mierzone i okazały się skończone. Istnienie tej trudności przy połączeniu ogólnej teorii względności z mechaniką kwantową podejrzewano od lat, lecz dopiero w 1972 roku szczegółowe rachunki potwierdziły te obawy. Cztery lata później zaproponowano rozwiązanie problemu w postaci tak zwanej supergrawitacji. Zasadnicza idea supergrawitacji polega na połączeniu cząstki o spinie 2, przenoszącej oddziaływania grawitacyjne i zwanej grawitonem, z pewnymi nowymi cząstkami o spinach 3/2, l, 1/2 i 0. W pewnym sensie te wszystkie nowe cząstki można uważać za różne stany tej samej supercząstki", co umożliwia jednolity opis cząstek materii o spinach 3/2 i 1/2 i cząstek przenoszących oddziaływania o spinach O, l i 2. Wirtualne pary cząstek o spinach 3/2 i 1/2 powinny mieć ujemną energię, a zatem powinny kasować dodatnią energię par wirtualnych cząstek o spinach całkowitych. Ten efekt mógłby ułatwić pozbycie się licznych nieskończoności, przypuszczano jednak, iż niektóre z nich pozostaną. Niestety, obliczenia, których wykonanie jest niezbędne, jeśli chcemy przekonać się, jak się naprawdę sprawy mają z nieskończonościami, są tak żmudne i skomplikowane, iż przez długi czas nikt nie podjął się ich przeprowadzenia. Nawet gdyby uciec się do pomocy komputera, to i tak zajęłyby około czterech lat, zaś szansa na uniknięcie błędu (choćby jednego) byłaby minimalna. Zatem po ukończeniu pracy nie wiadomo byłoby i tak, czy odpowiedź jest poprawna, do czasu, aż ktoś, kto wykonałby niezależnie te same obliczenia, otrzymałby taki sam wynik, co nie wydaje się prawdopodobne!

Mimo tych problemów oraz mimo braku zgodności między własnościami cząstek przewidywanych w teoriach supergrawitacji a własnościami cząstek obserwowanych, wielu uczonych uważało, iż supergrawitacja jest prawdopodobnie poprawnym rozwiązaniem problemu unifikacji fizyki. W każdym razie supergrawitacja wydawała się najlepszym sposobem połączenia grawitacji z resztą fizyki. Jednakże w 1984 roku nastąpiła godna uwagi zmiana opinii środowiska naukowego zaczęto preferować inną teorię, tzw. teorię strun. Podstawowymi obiektami w tej teorii nie są cząstki zajmujące pojedyncze punkty w przestrzeni, lecz obiekty, które mają tylko długość (pozbawione są innych wymiarów); przypominają one nieskończenie cienkie kawałki strun. Struny mogą mieć swobodne końce (tak zwane otwarte struny rys. 25a) lub mogą tworzyć pętle (zamknięte struny rys. 25b). Cząstka w każdej chwili zajmuje jeden punkt w przestrzeni, zatem jej historię można przedstawić w postaci linii w czasoprzestrzeni (linia światła"). Natomiast struna w każdym momencie zajmuje odcinek w przestrzeni. Wobec tego jej historia w czasoprzestrzeni tworzy dwuwymiarową powierzchnię, zwaną powierzchnią świata. (Położenie dowolnego punktu na tej przestrzeni można wyznaczyć przez podanie dwóch liczb, jednej, określającej czas, i drugiej, oznaczającej miejsce na strunie). Powierzchnia świata struny otwartej to pasek, którego krawędzie reprezentują trajektorie końcowe struny w czasoprzestrzeni (rys. 25a). Natomiast powierzchnia świata zamkniętej struny jest cylindrem albo rurą (rys. 25b), której przekrój jest pętlą, przedstawiającą strunę w pewnej szczególnej chwili.

Dwa kawałki struny mogą się połączyć i utworzyć pojedynczą strunę; otwarte struny po prostu łączą końce (rys. 26), a w wypadku zamkniętych strun przypomina to połączenie dwóch nogawek spodni (rys. 27). Podobnie pojedyncza struna może podzielić się na dwie. W teorii strun to, co kiedyś uważano za cząstki, przyjmuje się za fale przemieszczające się wzdłuż struny, podobnie jak fale na sznurze od latawca. Emisja lub absorpcja jednej cząstki przez drugą odpowiada rozdzieleniu lub połączeniu końców strun. Na przykład, w teoriach cząstek grawitacyjne oddziaływanie między Słońcem a Ziemią przedstawia się jako emisję grawitonu przez cząstkę znajdującą się w Słońcu i jej absorpcję przez cząstkę w Ziemi (rys. 28a). W teorii strun temu procesowi odpowiada rura w kształcie litery H (rys. 28b) (teoria strun przypomina nieco hydraulikę). Dwa pionowe elementy litery H odpowiadają cząstkom Ziemi i Słońca, a pozioma poprzeczka wędrującemu między nimi grawitonowi.

Teoria strun ma dziwną historię. Stworzona pod koniec lat sześćdziesiątych miała stanowić teorię opisującą oddziaływania silne. Pomysł polegał na próbie opisu cząstek, takich jak proton i neutron, jako fal na strunie. Silne oddziaływania byłyby przenoszone przez kawałki strun, które w momencie oddziaływania łączyłyby inne struny, tworząc strukturę podobną do sieci pajęczej. Aby taka teoria poprawnie opisywała silne oddziaływania, struny musiały przypominać gumowe taśmy o napięciu około 10 ton

W 1974 roku Joel Scherk z Paryża i John Schwarz z Kalifornijskiego Instytutu Technologii opublikowali pracę, w której wykazali, że teoria strun może opisywać grawitację, lecz koniecznym warunkiem jest znacznie większe napięcie, sięgające tysiąca miliardów miliardów miliardów miliardów (l i trzydzieści dziewięć zer) ton. Przewidywania teorii strun są identyczne z przewidywaniami ogólnej teorii względności w zakresie zjawisk w dużych skalach, lecz różnią się zdecydowanie w bardzo małych skalach, mniejszych niż jedna milionowa miliardowej miliardowej miliardowej części centymetra (centymetr podzielony przez l z trzydziestoma trzema zerami). Praca nie wzbudziła szerszego zainteresowania, gdyż mniej więcej w tym samym czasie większość fizyków porzuciła oryginalną teorię strun, preferując teorię opartą na kwarkach i gluonach, która zdawała się znacznie lepiej opisywać wyniki eksperymentów. Scherk zmarł w tragicznych okolicznościach (cierpiał na cukrzycę i zapadł w stan śpiączki, gdy w pobliżu nie było nikogo, kto mógłby zrobić mu zastrzyk insuliny) i Schwarz pozostał niemal jedynym zwolennikiem teorii strun, z tym, że obecnie proponował wersję ze znacznie większym napięciem.

W 1984 roku z dwóch powodów gwałtownie wzrosło zainteresowanie strunami. Po pierwsze, postęp jaki osiągnięto w zakresie teorii supergrawitacji był bardzo nikły, nikomu nie udało się wykazać, że nie zawiera ona nieusuwalnych nieskończoności ani też uzgodnić własnos'ci przewidywanych przez nią cząstek z własnościami cząstek obserwowanych. Po drugie, ukazała się praca Johna Schwarza i Mike'a Greena z Queen Mary College w Londynie. Autorzy wykazali, że teoria strun może wyjaśnić istnienie cząstek lewoskrętnych, których wiele obserwujemy. Niezależnie od rzeczywistych powodów, wielu fizyków podjęło pracę nad teorią strun; wkrótce pojawiła się nowa jej wersja, tak zwana teoria strun heterotycznych, która obudziła nadzieję na wyjaśnienie własności rzeczywistych cząstek.

Również w teorii strun pojawiają się nieskończoności, lecz uważa się powszechnie, iż w wersji strun heterotycznych kasują się one wzajemnie (tego jednak nie wiemy jeszcze na pewno). Istnieje natomiast, jeśli idzie o teorie strun, znacznie poważniejszy problem: wydaje się, że są one sensowne tylko wtedy, jeśli czasoprzestrzeń ma 10 lub 26 wymiarów, nie zaś 4 jak zwykle! Oczywiście, dodatkowe wymiary czasoprzestrzeni są czymś banalnym w powieściach fantastycznonaukowych, w istocie są tam nawet konieczne, gdyż inaczej podróże między gwiazdami i galaktykami trwałyby o wiele za długo bo przecież z teorii względności wynika, że nic nie może poruszać się szybciej niż światło. Idea powieści fantastycznych polega na pójściu na skróty przez dodatkowe wymiary przestrzeni. Można to sobie wyobrazić w następujący sposób. Załóżmy, że przestrzeń, w której żyjemy, jest dwuwymiarowa i jest wykrzywiona jak powierzchnia dużego pierścienia lub torusa (rys. 29). Jeśli znajdujemy się wewnątrz pierścienia po jednej jego stronie i chcemy dostać się do punktu po stronie przeciwnej, musimy iść dookoła po wewnętrznej krawędzi pierścienia. Gdyby jednak ktoś potrafił poruszać się w trzecim wymiarze, to mógłby sobie skrócić drogę, idąc wzdłuż średnicy.

Czemu nie dostrzegamy tych wszystkich dodatkowych wymiarów, jeśli rzeczywiście istnieją? Czemu widzimy wyłącznie trzy wymiary przestrzenne i jeden czasowy? Wyjaśnienie brzmi następująco: w dodatkowych wymiarach przestrzeń jest bardzo mocno zakrzywiona, tak że jej rozmiar jest bardzo mały około milionowej miliardowej miliardowej miliardowej części centymetra. Jest to tak niewiele, że tych wymiarów po prostu nie dostrzegamy, widzimy wyłącznie czas i trzy wymiary przestrzenne, w których czasoprzestrzeń pozostaje niemal płaska. Przypomina to powierzchnię pomarańczy: patrząc z bliska, widzimy wszystkie jej zmarszczki, lecz z daleka ta powierzchnia wydaje nam się gładka. Podobnie czasoprzestrzeń w małych skalach jest dziesięciowymiarowa i mocno zakrzywiona, ale w wielkich skalach nie widzi się ani krzywizny, ani dodatkowych wymiarów. Jeżeli to wyjaśnienie jest poprawne, kosmiczni podróżnicy znajdują się w kłopotliwej sytuacji: dodatkowe wymiary są zbyt małe, by mógł się przez nie przecisnąć statek kosmiczny. Powstaje jednak natychmiast nowe pytanie czemu niektóre, lecz nie wszystkie, wymiary uległy tak mocnemu zakrzywieniu? Zapewne w bardzo wczesnym okresie ewolucji wszechświata czasoprzestrzeń miała dużą krzywiznę we wszystkich wymiarach. Czemu czas i trzy wymiary wyprostowały się, gdy tymczasem pozostałe wymiary są nadal tak ciasno zwinięte?

Szukając odpowiedzi na to pytanie, możemy odwołać się do słabej zasady antropicznej. Dwa wymiary przestrzenne to jak się wydaje za mało, by możliwy stał się rozwój skomplikowanych istot, takich jak my. Na przykład, dwuwymiarowe istoty żyjące na jednowymiarowej Ziemi musiałyby wspinać się na siebie, chcąc się minąć. Gdyby dwuwymiarowa istota zjadła coś, czego nie mogłaby całkowicie strawić, to resztki musiałyby wydostać się z jej wnętrzności tą samą drogą, którą do nich trafiły, gdyby bowiem istniało przejście biegnące przez całe ciało, to podzieliłoby ono ową istotę na dwie oddzielne części; nasza dwuwymiarowa istota rozpadłaby się (rys. 30). Równie trudno wyobrazić sobie obieg krwi w takim dwuwymiarowym stworzeniu.

Kłopoty pojawiają się również, gdy przestrzeń ma więcej niż trzy wymiary. W takim wypadku siła grawitacyjna między dwoma ciałami malałaby ze wzrostem odległości szybciej niż w przestrzeni trójwymiarowej. (W trzech wymiarach siła ciążenia maleje cztery razy, gdy dystans między ciałami jest podwojony. W czterech wymiarach zmalałaby ośmiokrotnie, w pięciu szesnastokrotnie i tak dalej). W takiej sytuacji orbity planet wokół Słońca byłyby niestabilne najmniejsze zaburzenie orbity kołowej, na przykład przez inną planetę, wprowadziłoby planetę na trajektorię spiralną, w kierunku do lub od Słońca. Wtedy albo spalilibyśmy się, albo zamarzli. W gruncie rzeczy taka zależność ciążenia grawitacyjnego od odległości w przestrzeni mającej więcej niż trzy wymiary uniemożliwiałaby istnienie Słońca w stanie stabilnym, w którym ciśnienie jest zrównoważone przez grawitację. W obu wypadkach nie mogłoby odgrywać roli źródła ciepła i światła dla życia na Ziemi. W mniejszych skalach, siły elektryczne utrzymujące elektrony na orbitach wokół jąder atomowych zmieniłyby się tak samo jak grawitacja. Elektrony odłączyłyby się zatem od jąder lub spadłyby na nie. W obu wypadkach nie istniałyby atomy takie, jakie znamy.

Wydaje się więc rzeczą oczywistą, że życie, przynajmniej w formie nam znanej, może istnieć tylko w tych obszarach czasoprzestrzeni, w których czas i trzy wymiary przestrzenne nie są zwinięte do niewielkich rozmiarów. Możemy zatem odwołać się do słabej zasady antropicznej, oczywiście pod warunkiem, iż teoria strun dopuszcza istnienie takich regionów we wszechświecie a wydaje się, że dopuszcza rzeczywiście. Mogą również istnieć inne obszary wszechświata, a nawet inne wszechświaty (cokolwiek mogłoby to znaczyć), w których wszystkie wymiary są niemal płaskie, ale nie mogłyby w nich żyć istoty inteligentne, zdolne do obserwacji innej liczby efektywnych wymiarów.

Prócz problemu dodatkowych wymiarów czasoprzestrzeni teoria strun musi uporać się z wieloma innymi kłopotami, nim będzie można ją uznać za ostateczną, jednolitą teorię fizyki. Nie wiemy jeszcze, czy rzeczywiście wszystkie pojawiające się w rachunkach nieskończoności kasują się wzajemnie, nie wiemy też dokładnie, jak powiązać własności poszczególnych cząstek z falami na strunie. Niemniej jednak odpowiedzi na te pytania uda nam się prawdopodobnie znaleźć w ciągu najbliższych kilku lat, a zatem, pod koniec tego stulecia powinniśmy wiedzieć, czy teoria strun jest rzeczywiście ową od dawna poszukiwaną jednolitą teorią fizyczną.

Ale czy taka jednolita teoria może istnieć naprawdę? Czy nie gonimy za chimerami? Są trzy możliwości:

1) Jednolita teoria istnieje i pewnego dnia ją odkryjemy, jeśli okażemy się dostatecznie bystrzy.

2) Nie istnieje żadna ostateczna teoria wszechświata, a tylko nieskończony szereg teorii coraz dokładniej go opisujących.

3) Nie istnieje żadna teoria wszechświata; zdarzenia można przewidywać tylko z ograniczoną dokładnością, której nie da się przekroczyć, gdyż zdarzenia zachodzą w sposób przypadkowy i dowolny.

Niektórzy ludzie opowiadają się za tą trzecią możliwością, uważając, że istnienie pełnego, doskonale funkcjonującego zbioru praw byłoby sprzeczne z boską swobodą zmiany decyzji i ingerencji w sprawy tego świata. Przypomina to trochę stary paradoks: Czy Bóg mógłby stworzyć kamień tak ciężki, że nie byłby w stanie go podnieść? Jednakże pomysł, iż Bóg mógłby chcieć zmienić swoją decyzję, jest przykładem błędu wskazanego przez św. Augustyna, wynikającego z założenia, iż Bóg istnieje w czasie: czas jest jedynie własnością świata stworzonego przez Boga. Zapewne wiedział On, czego chciał, od samego początku!

Gdy powstała mechanika kwantowa, zrozumieliśmy, iż zdarzenia nie mogą być przewidziane z dowolną dokładnością zawsze pozostaje pewien stopień niepewności. Jeżeli ktoś chce, może przypisywać tę niepewność interwencjom Boga, lecz byłyby to interwencje niezwykle osobliwe nie ma najmniejszych podstaw, by dopatrywać się w nich jakiegokolwiek celu. W istocie, gdyby taki cel istniał, to niepewność z definicji nie byłaby przypadkowa. W czasach współczesnych wyeliminowaliśmy trzecią możliwość dzięki zmianie definicji celu nauki: dążymy do sformułowania zbioru praw, które pozwolą przewidzieć zdarzenia tylko w granicach dokładności wyznaczonych przez zasadę nieoznaczoności.

Druga możliwość, to znaczy nieskończony szereg coraz doskonalszych teorii, pozostaje w pełnej zgodzie z naszym dotychczasowym doświadczeniem. Wielokrotnie zdarzało się, że zwiększając czułość naszych pomiarów lub wykonując nowe eksperymenty, wykrywaliśmy zupełnie nowe zjawiska, których nie przewidywały istniejące teorie, a których zrozumienie wymagało stworzenia teorii bardziej zaawansowanych. Nie powinniśmy zatem być zdziwieni, gdyby się okazało, że obecne teorie wielkiej unifikacji mylą się, twierdząc, iż nic istotnie nowego nie powinno zachodzić między energią unifikacji oddziaływań elektromagnetycznych i słabych, czyli energią 100 GeV, a energią wielkiej unifikacji, równą milionowi miliardów GeV. Możemy też oczekiwać wykrycia kolejnych warstw" struktur bardziej elementarnych niż kwarki i elektrony, które dzisiaj uważamy za cząstki elementarne".

Wydaje się jednak, że grawitacja może położyć kres temu ciągowi pudełek w pudełku". Gdyby istniała cząstka o energii większej niż tak zwana energia Plancka, równa 10 miliardom miliardów GeV (l z dzie-więtnastoma zerami), to jej masa byłaby tak bardzo skoncentrowana, iż cząstka oddzieliłaby się od reszty wszechświata i utworzyła małą czarną dziurę. Można więc mniemać, że ciąg coraz dokładniejszych teorii powinien zbliżać się do ostatecznej granicy, w miarę jak badamy coraz większe energie, a tym samym powinna istnieć ostateczna teoria wszechświata. Oczywiście, energia Plancka jest o wiele większa niż energie rzędu 100 GeV, jakie potrafimy obecnie wytworzyć w laboratoriach. Tej przepaści nie pokonamy za pomocą akceleratorów cząstek w dającej się przewidzieć przyszłości! Wszechświat w bardzo wczesnym stadium swego istnienia był natomiast z pewnością widownią procesów charakteryzujących się takimi energiami. Uważam, że istnieje duża szansa, iż badania wczesnego wszechświata i wymogi matematycznej spójności doprowadzą do poznania kompletnej, jednolitej teorii w ciągu życia obecnego pokolenia, jeżeli, oczywiście, nie wysadzimy się najpierw w powietrze.

Jakie znaczenie miałoby odkrycie ostatecznej teorii wszechświata? Jak wyjaśniłem w pierwszym rozdziale, nigdy nie będziemy zupełnie pewni, że istotnie znaleźliśmy poprawną teorię, gdyż teorii naukowych nie sposób udowodnić. Gdy jednak teoria jest matematycznie spójna i zawsze zgadza się z obserwacjami, to można racjonalnie zakładać jej poprawność. Byłby to koniec długiego i pełnego chwały rozdziału w historii ludzkich wysiłków zrozumienia wszechświata. Odkrycie ostatecznej teorii wszechświata zrewolucjonizowałoby również rozumienie praw rządzących wszechświatem przez zwyczajnych ludzi. W czasach Newtona wykształcony człowiek mógł poznać całą ludzką wiedzę, przynajmniej w zarysie. Dzisiaj, z uwagi na tempo rozwoju nauki, stało się to niemożliwe. Ponieważ teorie ulegają nieustannym zmianom, dostosowuje się je bowiem do nowych obserwacji, nigdy więc nie są właściwie przetrawione i uproszczone na tyle, by mógł je zrozumieć szary człowiek. Trzeba być specjalistą, a i wtedy można właściwie zrozumieć tylko niewielką część naukowych teorii. Co więcej, postęp jest tak szybki, że to, czego nauczymy się w szkołach i na uniwersytetach, jest zawsze wiedzą nieco przestarzałą. Tylko nieliczni są w stanie nadążać za szybko przesuwającą się granicą wiedzy i muszą oni poświęcać temu cały swój czas oraz wyspecjalizować się w wąskiej dziedzinie. Reszta społeczeństwa ma bardzo nikłe pojęcie o dokonującym się rozwoju wiedzy i nie dzieli związanego z nim entuzjazmu. Siedemdziesiąt lat temu, jeśli wierzyć Eddingtonowi, tylko dwaj ludzie rozumieli ogólną teorię względności. Dzisiaj rozumieją ją dziesiątki tysięcy absolwentów uniwersytetów, a miliony ludzi mają o niej ogólne pojęcie. Gdyby odkryta została jednolita teoria wszechświata, to jej przetrawienie i uproszczenie byłoby tylko kwestią czasu i wkrótce wykładano by ją w szkołach, przynajmniej w ogólnym zarysie. Wtedy wszyscy rozumielibyśmy w pewnym stopniu prawa rządzące wszechświatem i odpowiedzialne za nasze istnienie.

Nawet jeśli odkryjemy kompletną, jednolitą teorię, to i tak nie będziemy w stanie przewidywać wszystkich zdarzeń, a to z dwóch powodów. Przede wszystkim, dokładność naszych przewidywań jest ograniczona przez zasadę nieoznaczoności. Tego ograniczenia nie można ominąć w żaden sposób. W praktyce jednak to ograniczenie jest mniej ważne od drugiego. Mianowicie, równania teorii są tak skomplikowane, że potrafimy je rozwiązać tylko w najprostszych sytuacjach. (Nie potrafimy nawet rozwiązać dokładnie problemu ruchu trzech ciał w newtonowskiej teorii grawitacji, a trudności rosną wraz z liczbą ciał i złożonością teorii). Już dzisiaj znamy prawa rządzące ruchem materii we wszelkich zwyczajnych sytuacjach. W szczególności znamy prawa leżące u podstaw chemii i biologii. Jednakże z całą pewnością nie można powiedzieć, że te dziedziny nauki stanowią zbiór już rozwiązanych problemów; na przykład nie potrafimy przewidywać ludzkiego zachowania na podstawie matematycznych równań! A zatem, jeśli nawet poznamy kompletny zbiór podstawowych praw natury, to pozostaną nam lata pracy nad pasjonującym intelektualnie zadaniem stworzenia lepszych metod przybliżonych, koniecznych do tego, byśmy potrafili dokonywać użytecznych przewidywań prawdopodobnych zdarzeń w skomplikowanych, realnych sytuacjach. Kompletna, spójna i jednolita teoria to tylko pierwszy krok celem naszym jest całkowite zrozumienie zdarzeń wokół nas, i naszego własnego istnienia.