Читать книгу Wielki projekt - Leonard Mlodinow - Страница 9

Każdy z nas istnieje bardzo krótko i w tym czasie może zbadać jedynie niewielki fragment całego Wszechświata. Ale człowiekowi nieodłącznie towarzyszy ciekawość. Dziwimy się, chcemy się dowiedzieć. Żyjąc w tym wielkim świecie, który bywa i dobry, i okrutny, i obserwując wspaniałe niebo ponad głowami, ludzie nieustannie zadawali niezliczone pytania. Czy możemy zrozumieć świat, w którym się znaleźliśmy? Jaki jest Wszechświat? Jaka jest natura rzeczywistości? Skąd się to wszystko wzięło? Czy Wszechświat wymaga stwórcy? Pytania te może nie zajmują nas przez cały czas, ale niemal każdy choć przez chwilę odczuwał za ich sprawą niepokój.

Tradycyjnie rzecz ujmując, są to pytania z obszaru filozofii, ale dziś filozofia jest martwa, nie nadąża za rozwojem współczesnej nauki, zwłaszcza fizyki. To uczeni niosą obecnie znicz odkrycia w naszych poszukiwaniach wiedzy. Celem tej książki jest przedstawienie rozwiązań wynikających z najnowszych odkryć i teorii. Wyłania się z nich nowy obraz Wszechświata, a nasze miejsce w nim jawi się zupełnie odmiennie, niż sądziliśmy jeszcze niedawno, dziesięć czy dwadzieścia lat temu. Niemniej pierwszy zarys tych koncepcji pojawił się przed niemal stu laty.

Według tradycyjnych poglądów na Wszechświat obiekty w nim poruszają się po dobrze określonych trajektoriach i mają jednoznaczne historie. W dowolnym momencie czasu możemy podać ich dokładne położenie. Chociaż taki opis wystarcza dla celów życia codziennego, w latach dwudziestych XX wieku odkryto, że w ramach tego „klasycznego” obrazu nie da się wytłumaczyć dziwnego zachowania obserwowanego na poziomach atomowym i subatomowym. Pojawiła się konieczność odmiennego podejścia nazwanego fizyką kwantową. Okazało się, że teorie kwantowe są niezwykle dokładne w prognozowaniu wydarzeń na tych poziomach istnienia i że jednocześnie dają takie same przewidywania, co stare teorie klasyczne, gdy stosuje się je do makroskopowego świata życia codziennego. A przecież fizyka kwantowa i fizyka klasyczna wywodzą się z odmiennych koncepcji rzeczywistości.

Teorie kwantowe można formułować na wiele różnych sposobów, ale bodaj najbardziej intuicyjny opis zawdzięczamy Richardowi (Dickowi) Feynmanowi, barwnej postaci – fizykowi pracującemu w California Institute of Technology i grywającemu na bębnach bongo w przydrożnych klubach ze striptizem. Według Feynmana system nie ma jednej historii, lecz wszystkie możliwe. Poszukując odpowiedzi na nasze pytania, przedstawimy szczegółowo podejście Feynmana i wykorzystamy je do zgłębienia koncepcji, zgodnie z którą sam Wszechświat nie posiada jednej historii, a nawet – nie istnieje niezależnie. Spora liczba fizyków uważa tę koncepcję za radykalną. Rzeczywiście, jak wiele pomysłów pojawiających się w dzisiejszej nauce, wydaje się ona sprzeczna ze zdrowym rozsądkiem. Zdrowy rozsądek jednak bazuje na doświadczeniach życia codziennego, a nie na naszej wiedzy o Wszechświecie, zdobywanej za pomocą cudownej techniki, umożliwiającej zajrzenie w głąb atomu lub cofnięcie się do czasów, gdy wszechświat był bardzo młody.

Oto moja filozofia…

Przed pojawieniem się fizyki współczesnej sądzono powszechnie, że wiedzę o świecie można posiąść poprzez bezpośrednią obserwację i że rzeczy są takie, jakimi się wydają, gdy doświadczamy ich zmysłami. Jednakże spektakularny sukces fizyki współczesnej, u której podstaw leżą między innymi koncepcje Feynmana pozostające w sprzeczności z doświadczeniem życia codziennego, pokazał, że jest inaczej. Naiwny obraz rzeczywistości nie współgra z dzisiejszą fizyką. Aby zmierzyć się z takimi paradoksami, musimy zastosować podejście, które nazwaliśmy realizmem zależnym od modelu. Bazuje on na pomyśle, że nasze mózgi interpretują sygnał wejściowy dostarczany przez zmysły, tworząc model świata. Kiedy taki model z sukcesem wyjaśnia zdarzenia, mamy skłonność do przypisywania mu – jak również jego elementom i składającym się na niego pojęciom – atrybutu rzeczywistości czy też prawdy absolutnej. Tę samą sytuację fizyczną można jednak modelować na różne sposoby, odwołując się do różnych podstawowych składników i pojęć. Jeżeli dwie takie teorie fizyczne dokładnie przewidują te same wydarzenia, to nie można powiedzieć, która z nich jest bliższa rzeczywistości. Powinniśmy raczej posłużyć się tym modelem, który bardziej nam odpowiada.

Nauka w swoim historycznym rozwoju odkrywała coraz lepsze teorie i modele, od Platona przez klasyczną teorię Newtona do współczesnych teorii kwantowych. Nasuwa się pytanie: czy w tym ciągu pojawi się punkt końcowy, ostateczna teoria Wszechświata, która zawrze w sobie wszystkie oddziaływania i przewidzi wynik każdej obserwacji, czy też poszukiwania lepszych teorii będą trwały wiecznie i zawsze będzie można znaleźć teorię pełniejszą od poprzedniej? Nie znamy jeszcze odpowiedzi na to pytanie, ale dysponujemy kandydatką na ostateczną teorię wszystkiego – jeśli rzeczywiście coś takiego istnieje. M-teoria, bo tak się ona nazywa, to jedyny model zawierający w sobie wszystkie własności, które powinna, jak sądzimy, mieć teoria końcowa, i to właśnie posiłkując się tą teorią, będziemy snuli nasze rozważania.

Mapa świata. Opisanie Wszechświata może wymagać szeregu częściowo zachodzących na siebie teorii, tak jak dzieje się to w przypadku powierzchni Ziemi.

M-teoria nie jest teorią w zwykłym znaczeniu tego słowa. To cała rodzina różnych teorii, a każda z nich opisuje w dobry sposób obserwacje należące jedynie do pewnego ograniczonego zbioru sytuacji fizycznych. Przypomina to trochę mapę. Jak wiadomo, nie da się pokazać całej powierzchni Ziemi na jednej mapie. Zwykły rzut Merkatora, wykorzystywany przy tworzeniu mapy świata, sprawia, że obszary na dalekiej Północy i Południu stają się coraz bardziej rozciągnięte i brakuje miejsca dla biegunów północnego oraz południowego. Do wiernego odwzorowania całej Ziemi potrzeba zbioru map pokrywających ograniczone obszary. Mapy zachodzą na siebie i tam, gdzie się to dzieje, ukazują powierzchnię tak samo. Podobnie jest z M-teorią. Teorie należące do rodziny M-teorii wyglądają bardzo różnie, ale można je uważać za przejawy jednej teorii podstawowej. To wersje jednej teorii, stosowalne w ograniczonych zakresach, na przykład wtedy, gdy pewne wartości, jak chociażby energia, są małe. Podobnie jak zachodzące na siebie mapy w rzucie Merkatora, tam, gdzie teorie te się na siebie nakładają, przewidują te same zjawiska. Ale tak jak nie ma płaskiej mapy, która w dobry sposób odwzorowywałaby całą powierzchnię Ziemi, tak nie istnieje jedna teoria, która dobrze opisuje obserwacje we wszystkich sytuacjach.

Przedstawimy w tej książce, w jaki sposób M-teoria może dawać odpowiedzi na kwestię stworzenia świata. Według M-teorii nasz Wszechświat nie jest jedynym wszechświatem, przeciwnie, wynika z niej, że z niczego wyłoniła się olbrzymia mnogość wszechświatów. Powołanie ich do życia nie wymagało interwencji istoty nadprzyrodzonej czy Boga. Te liczne wszechświaty wynikają w naturalny sposób z prawa fizyki. Ich istnienie przewiduje nauka. Każdy wszechświat ma wiele możliwych historii i wiele możliwych stanów w późniejszych czasach, to znaczy takich jak obecne, na długo po powstaniu. Większość tych stanów nie będzie przypominała obserwowanego przez nas Wszechświata i nie będzie sprzyjała istnieniu jakichkolwiek form życia. Tylko w garstce będą mogły pojawić się istoty podobne do nas. A zatem nasza obecność wyróżnia w tym rozległym zbiorze jedynie te wszechświaty, które pozostają w zgodzie z faktem naszego istnienia. Mimo że jesteśmy wątli i nic nie znaczymy w skali kosmosu, stajemy się w pewnym sensie panami stworzenia.

Aby dogłębnie zrozumieć Wszechświat, musimy wiedzieć nie tylko, jaki on jest, lecz także dlaczego taki jest.

Dlaczego istnieje raczej coś niż nic?

Dlaczego my istniejemy?

Dlaczego właśnie ten konkretny zbiór praw, a nie inny?

Oto Ostateczna Zagadka Życia, Wszechświata i Wszystkiego. Postaramy się rozwikłać ją w tej książce. I nasza odpowiedź, w przeciwieństwie do odpowiedzi przedstawionej w książce Autostopem przez galaktykę, nie będzie brzmiała „42”.