[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Wykazałem, że strzałka psychologiczna jest w istocie taka sama jak termodynamiczna, obie zatem wskazują zawsze ten sam kierunek.Z reguły “braku brzegów" wynika istnienie dobrze określonej termodynamicznej strzałki czasu, gdyż pierwotny wszechświat musiał być gładki i uporządkowany.Strzałka kosmologiczna jest zgodna z termodynamiczną, ponieważ inteligentne istoty mogą istnieć tylko w okresie ekspansji.W fazie kontrakcji życie ich nie będzie możliwe, gdyż zabraknie wówczas silnej strzałki termodynamicznej.Wiedza i zrozumienie wszechświata, których dopracowała się ludzkość przez wieki, sprawiły, że powstał kącik ładu w coraz bardziej nie uporządkowanym wszechświecie.Jeśli pamiętasz, Czytelniku, każde słowo tej książki, to Twoja pamięć zarejestrowała około dwóch milionów jednostek informacji i porządek w Twym mózgu wzrósł o tyleż jednostek.Podczas czytania zmieniłeś jednak co najmniej tysiąc kalorii uporządkowanej energii w postaci jedzenia na energię nie uporządkowaną, głównie w postaci ciepła, które rozproszyło się w powietrzu wskutek konwekcji i pocenia się.To zwiększyło nieporządek we wszechświecie o około 20 milionów milionów milionów milionów jednostek, czyli 10 milionów milionów milionów razy więcej niż wyniósł wzrost porządku w Twoim mózgu — i to pod warunkiem, że zapamiętałeś każde słowo.W następnym rozdziale postaram się zwiększyć nieco porządek panujący w naszym kąciku, wyjaśniając, jak fizycy starają się złożyć w całość częściowe teorie, które dotychczas opisałem, by zbudować jedną kompletną i jednolitą teorię dotyczącą wszystkiego, co istnieje we wszechświecie.Rozdział 10UNIFIKACJA FIZYKIJak 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
[ Pobierz całość w formacie PDF ]