Друга можливість, пов’язана з існуванням нескінченної послідовності все точніших теорій, поки цілком узгоджується з нашим досвідом. У багатьох випадках ми підвищували чутливість апаратури або створювали експерименти нового типу лише для того, щоб відкрити нові явища, які ще не були передбачені чинною теорією, і щоб врахувати їх доводилося створювати досконалішу теорію. Тому не буде нічого дивного, якщо виявиться хибним припущення, зроблене в рамках сучасних теорій великого об’єднання, про те, що нічого принципово нового не відбудеться в проміжку від енергії електрослабкого об’єднання, десь 100 ГеВ, до енергії великого об’єднання, десь квадрильйон (1015) ГеВ. Насправді ми могли б очікувати, що будуть відкриті нові шари структури, елементарніші, ніж кварки й електрони, яких ми тепер розглядаємо як «елементарні» частинки.
Але, схоже, що гравітація може накласти обмеження на цю послідовність вкладених одна в одну «коробок». Якби існувала частинка з енергією вищою за так звану Планкову енергію, десять мільйонів мільйонів мільйонів (одиниця з дев’ятнадцятьма нулями) ГеВ, то її маса була б така сконцентрована, що частинка відріже саму себе від решти Всесвіту і утворить маленьку чорну діру. Отже, видається, що послідовність усе точніших теорій повинна мати межу при переході до все вищих енергій, тому має бути якась кінцева теорія Всесвіту. Звісно, Планкова енергія дуже далека від енергій близько сотні ГеВ — найбільше, що можна наразі досягти в лабораторії. Ми не подолаємо цей розрив на пришвидчувачах частинок в осяжному майбутньому! Хоча такі енергії, певно, виникали на дуже ранніх стадіях розвитку Всесвіту. Я вважаю, що вивчення раннього Всесвіту та вимоги математичної узгодженості приведуть нас до створення повної єдиної теорії ще за життя когось із нас, що живуть тепер, якщо, звичайно, ми до цього часу самі себе не підірвемо.
Що б це означало, якби ми дійсно знайшли кінцеву теорію Всесвіту? Як уже пояснено в розділі 1, ми ніколи не могли б бути цілком впевнені в тому, що знайшли дійсно правильну теорію, бо теорії не можна довести. Але якщо теорія була б математично несуперечлива і її передбачення завжди б збігалися зі спостереженнями, то ми могли б бути підставово певні, що вона правильна. Вона завершить довгий і дивовижний розділ в історії інтелектуальної боротьби людства, щоб зрозуміти Всесвіт. Крім того, вона зробить революційний переворот у розумінні звичайними людьми законів, що керують Всесвітом. У часи Ньютона освічена людина могла, принаймні в загальних рисах, зрозуміти весь обсяг людського знання. Але відтоді темпи наукового розвитку зробили це неможливим. Позаяк, щоб врахувати результати нових спостережень, теорії постійно змінюються, то їх ніколи належно не опрацьовують чи спрощують для того, щоб могли зрозуміти звичайні люди. Ви маєте бути фахівцем, та й тоді ви можете сподіватися на належне розуміння тільки невеликої частини наукових теорій. Крім того, поступ такий швидкий, що все, чого навчають у школі чи університеті, завжди трохи застаріле. Лише мало хто може іти в ногу з швидким розширенням меж пізнання. Їм доводиться присвячувати цьому весь свій час і спеціялізуватися у вузькій сфері. Решта має слабке уявлення про прогрес, який досягається, чи емоції, які виникають. Якщо вірити Единґтонові, сімдесят років тому лише дві людини розуміли загальну теорію відносності. Тепер її знають десятки тисяч випускників університетів, і багато мільйонів людей принаймні знайомі з ідеєю. Якби була відкрита повна єдина теорія, то так само було б лише питанням часу, щоб вона була засвоєна та спрощена і викладалася в школах, принаймні в загальних рисах. Тоді всі змогли б дістати деяке уявлення про закони, що керують Всесвітом і відповідають за наше існування.
Якщо ми відкриємо повну єдину теорію, це не означатиме, що ми зможемо передбачати події загалом. На те є дві причини. Перша з них — обмеження, що принцип невизначеності квантової механіки встановлює для наших можливостей передбачати. Ми нічого не можемо зробити, щоб обійти його. На практиці, однак, перше обмеження не таке обмежувальне, як друге. Воно пов’язане з тим, що ми не могли розв’язувати рівняння теорії точно, за винятком дуже простих випадків. (Ми не в змозі точно розв’язати навіть рівняння руху трьох тіл у Ньютоновій теорії тяжіння, а труднощі зростають з кількістю тіл і складністю теорії). Ми вже знаємо ті закони, яким підкоряється поведінка матерії в усіх умовах, крім найекстремальніших. Зокрема, ми знаємо найважливіші закони, що лежать в основі всієї хемії та біології. Проте ми, звичайно ж, не зараховуємо ці науки до розв’язаних проблем: ми поки не досягли великих успіхів у передбаченні поведінки людини на основі математичних рівнянь! Тому, навіть якщо ми і знайдемо повну систему основних законів, перед нами на довгі роки вперед усе ще буде інтелектуально складне завдання розробити кращі наближені методи, за допомогою яких ми могли б успішно передбачати можливі результати в реальних і складних ситуаціях. Повна, несуперечлива, єдина теорія — це лише перший крок: наша мета — повне розуміння подій довкола нас і нашого власного існування.
Розділ 12 ВИСНОВОК
Світ, в якому ми перебуваємо, спантеличує. Нам хочеться зрозуміти те, що ми бачимо навколо, і спитати: яка природа Всесвіту? Яке наше місце в ньому і звідки він і ми взялися? Чому він такий, як є?
Щоб спробувати відповісти на ці питання, ми приймаємо деяку «картину світу». Картиною служить як нескінченна вежа з черепах, що підтримує плоску Землю, так і теорія суперструн. Обидві — теорії Всесвіту, але друга набагато математичніша і точніша, ніж перша. Обидвом теоріям бракує спостереженнєвих доказів: ніхто ніколи не бачив велетенської черепахи з Землею на спині, але й суперструн теж ніхто не бачив. Однак теорія з черепахами не може бути доброю науковою теорією, бо вона передбачає, що люди будуть здатні випадати через край світу. Це не узгоджується з досвідом, хіба що це виявиться, як припускають, поясненням зникнення людей в Бермудському трикутнику!
Найранніші теоретичні спроби описати та пояснити Всесвіт містили ідею, що подіями та природними явищами керують духи, що мають людські емоції і поводяться дуже схоже на людей і непередбачувано. Ці духи населяли природні об’єкти, наприклад річки та гори, і зокрема небесні тіла, як Сонце та Місяць. Їх треба було замирювати, а їхню прихильність завойовувати, щоб ґрунт був родючий і мінялись пори року. Але мало-помалу, мабуть, помітили, що існують деякі закономірності: Сонце завжди сходить на сході, й сідає на заході, незалежно від того, чи принесена жертва богові Сонця. Ба більше, Сонце, Місяць і планети рухаються через небо певними шляхами, які можна обчислити наперед з великою точністю. Сонце і Місяць усе ще можуть бути богами, але ці боги коряться певним законам, вочевидь без жодного винятку, якщо не розглядати історій, подібних до тої, як Сонце зупинилося задля Ісуса Навина.
Спочатку ці закономірності та закони були очевидні лише в астрономії та деяких інших ситуаціях. Однак з розвитком цивілізації, особливо в останні 300 років, виявляли все більше й більше закономірностей і законів. Успіх цих законів привів Лапласа на початку дев’ятнадцятого століття до постулату наукового детермінізму; тобто він запропонував, що існуватиме набір законів, що точно визначатиме розвиток Всесвіту, якщо знати його конфігурацію в якийсь момент часу.
Детермінізм Лапласа був неповний з двох причин. Він не говорив, як ці закони треба вибирати і не вказував початкової конфігурації Всесвіту. Це було залишене Богові. Бог вибрав би, як Всесвітові початися і якими законами керуватися, але надалі Він не буде втручатися у Всесвіт. По суті, Бога обмежили сферами, які наука дев’ятнадцятого століття не розуміла.
Сьогодні ми знаємо, що надії Лапласа на детермінізм нездійсненні, принаймні в тому вигляді, який він мав на увазі. З принципу невизначеності квантової механіки випливає, що деякі пари величин, наприклад положення і швидкість частинки, не можна передбачити одночасно абсолютно точно. Квантова механіка розглядає таку ситуацію за допомогою класу квантових теорій, в яких частинки не мають чітко визначених положень і швидкостей, а натомість представлені хвилею. Ці квантові теорії детерміністичні в тому розумінні, що вони дають закони для еволюції хвилі з часом. Тож, якщо знати хвилю в один момент часу, можна її обчислити в будь-який інший момент. Непередбачуваний, випадковий елемент з’являється лише тоді, коли ми намагаємося інтерпретувати хвилю в термінах положень і швидкостей частинки. Але, можливо, в цьому наша помилка: можливо, нема положень і швидкостей частинки, а є лише хвилі. Просто ми намагаємося втиснути хвилі в наші упереджені уявлення про положення та швидкості. Вислідна невідповідність і є причина позірної непередбачуваності.