Η ενοποίηση των φυσικών θεωριών

(...)

1) Υπάρχει πραγματικά μια πλήρης ενιαία θεωρία για το Σύμπαν (ή ένα σύνολο αλληλοεπικαλυπτόμενων διατυπώσεων), που κάποτε θα την ανακαλύψουμε, αν είμαστε αρκετά ικανοί.

2) Δεν υπάρχει τελική θεωρία για το Σύμπαν, παρά μόνον μια άπειρη σειρά θεωριών που το περιγράφουν με όλο και μεγαλύτερη ακρίβεια.

3) Δεν υπάρχει θεωρία για το Σύμπαν΄ τα γεγονότα δεν είναι δυνατό να προβλεφθούν πέρα από κάποια όρια, αλλά συμβαίνουν με αυθαίρετο και τυχαίο τρόπο.

Μερικοί θα υποστήριζαν την τρίτη περίπτωση, επειδή, αν υπήρχε ένα πλήρες σύνολο νόμων, αυτό θα περιόριζε την ελευθερία του Θεού να αλλάζει γνώμη και να παρεμβαίνει στον Κόσμο. Είναι κάπως σαν το παλαιό παράδοξο: μπορεί ο Θεός να δημιουργήσει μια πέτρα τόσο βαριά που να μην μπορεί να τη σηκώσει; Αλλά η ιδέα ότι ο Θεός μπορεί κάποτε να θελήσει να αλλάξει γνώμη είναι ένα παράδειγμα της αντίφασης που υπέδειξε ο Αυγουστίνος: κάτι τέτοιο ισοδυναμεί με το να φανταζόμαστε ότι ο Θεός υπάρχει μέσα στο χρόνο΄ αλλά ο χρόνος δεν είναι παρά μια ιδιότητα του Σύμπαντος που δημιούργησε ο Θεός΄ δημιουργώντας λοιπόν το Σύμπαν και το χρόνο, ο Θεός πρέπει να ήξερε τι έκανε! Με την ανακάλυψη της κβαντικής μηχανικής οδηγηθήκαμε να αναγνωρίσουμε ότι τα γεγονότα δεν μπορούν να προβλεφθούν με απόλυτη ακρίβεια αλλά υπάρχει πάντα ένας βαθμός απροσδιοριστίας, ένα στοιχείο τυχαιότητας. Αν ήθελε κανείς, θα μπορούσε να θεωρήσει ότι η τυχαιότητα αυτή οφείλεται στην παρέμβαση του Θεού΄ μια τέτοια παρέμβαση, όμως, θα ήταν πολύ παράξενη, γιατί δεν υπάρχει καμιά ένδειξη ότι έχει οποιονδήποτε σκοπό. Πραγματικά, αν απέβλεπε κάπου, τότε εξ ορισμού δεν θα ήταν τυχαία. Στη σύγχρονη εποχή έχουμε λοιπόν ουσιαστικά αποκλείσει την Τρίτη δυνατότητα επαναπροσδιορίζοντας το σκοπό της φυσικής επιστήμης: αποβλέπουμε στο να διατυπώσουμε ένα σύνολο νόμων που να μας επιτρέπει να προβλέπουμε γεγονότα μέσα στα όρια ακριβείας που θέτει η αρχή της απροσδιοριστίας.

Εικ. 11.15: Η επιφάνεια της Γης δεν μπορεί να περιγραφεί με έναν μόνο χάρτη΄ χρειαζόμαστε τουλάχιστον δύο αλληλεπικαλυπτόμενους χάρτες. Αντίστοιχα, ίσως δεν είναι δυνατόν να διαθέτουμε μία και μοναδική θεμελιώδη διατύπωση της θεωρητικής φυσικής.

(...)

Τι θα σήμαινε το να ανακαλύψουμε κάποτε την τελική θεωρία του Σύμπαντος; Όπως εξηγήσαμε στο Κεφάλαιο 1, δεν θα μπορούσαμε ποτέ να είμαστε απόλυτα βέβαιοι ότι ανακαλύψαμε πραγματικά τη σωστή θεωρία, αφού οι θεωρίες δεν είναι δυνατόν να αποδειχτούν. Αλλά, αν η θεωρία αυτή είναι μαθηματικά συνεπής και οι προβλέψεις της συμφωνούν πάντα με τις παρατηρήσεις, θα μπορούσαμε να πιστεύουμε ότι λογικά είναι πραγματικά η σωστή θεωρία. Μια τέτοια ανακάλυψη θα ήταν το ένδοξο τέλος ενός μακραίωνου κεφαλαίου στην ιστορία της ανθρώπινης προσπάθειας να κατανοήσει τον Κόσμο. Αλλά θα επέφερε επίσης και μια άλλη επαναστατική αλλαγή: ο κάθε μη ειδικός θα μπορούσε να καταλάβει τους νόμους που κυβερνούν το Σύμπαν. Στην εποχή του Νεύτωνα ένας μορφωμένος άνθρωπος μπορούσε να έχει μια αντίληψη ολόκληρης της ανθρώπινης γνώσης, τουλάχιστον στις γενικές γραμμές της. Αλλά στη συνέχεια η πολύ μεγάλη ανάπτυξη της επιστήμης τού στέρησε αυτή τη δυνατότητα. Οι θεωρίες άλλαζαν συνεχώς, για να μπορούν να ανταποκρίνονται στα νέα δεδομένα των παρατηρήσεων, και γι' αυτό ουδέποτε παρουσιάζονταν σε κατάλληλα περιληπτική και απλουστευμένη μορφή, ώστε να μπορούν να τις κατανοήσουν και οι μη ειδικοί.

(...) Έτσι, λοιπόν, αν κάποτε ανακαλυφθεί μια πλήρης ενιαία θεωρία, δεν θα είναι παρά μόνο θέμα χρόνου να παρουσιαστεί με περιληπτική και απλουστευμένη μορφή και να διδαχτεί στα σχολεία, τουλάχιστον στις γενικές γραμμές της.

Ακόμη κι αν ανακαλύψουμε μια πλήρη ενιαία θεωρία, αυτό δεν σημαίνει πως θα μπορούμε να προβλέπουμε όλα γενικά τα γεγονότα. Δύο είναι οι λόγοι. Ο πρώτος είναι τα όρια που θέτει στις δυνατότητές μας για προβλέψεις η αρχή της απροσδιοριστίας της κβαντικής μηχανικής΄ δεν μπορούμε να κάνουμε τίποτε για να αποφύγουμε αυτά τα όρια. Στην πράξη, όμως, αυτός ο πρώτος λόγος είναι λιγότερο περιοριστικός από τον δεύτερο, που προκύπτει από το γεγονός ότι δεν θα μπορούμε να επιλύσουμε ακριβώς τις εξισώσεις της θεωρίας, παρά μόνο σε πολύ απλές περιπτώσεις. (Ακόμα και σήμερα, δεν μπορούμε να επιλύσουμε με ακρίβεια ούτε τις εξισώσεις της νευτώνειας θεωρίας της βαρύτητας για την κίνηση τριών σωμάτων, που το καθένα έλκει τα δύο άλλα. Η δυσκολία αυξάνεται με το πλήθος των σωμάτων και την πολυπλοκότητα της θεωρίας). Γνωρίζουμε ήδη τους νόμους που καθορίζουν τη συμπεριφορά της ύλης σε όλες τις καταστάσεις, εκτός από τις πολύ ακραίες. Συγκεκριμένα, γνωρίζουμε τους βασικούς νόμους στους οποίους υπόκεινται όλα τα φαινόμενα της χημείας και της βιολογίας. Παρ' όλα αυτά, δεν μπορούμε βέβαια να ισχυριστούμε ότι ολόκληρες αυτές οι επιστημονικές περιοχές ανάγονται πια σε συγκεκριμένα προβλήματα που έχουν επιλυθεί΄ μέχρι σήμερα έχουμε σημειώσει πολύ λίγες επιτυχίες στην πρόβλεψη της ανθρώπινης συμπεριφοράς από τη λύση μαθηματικών εξισώσεων! Έτσι, ακόμα κι αν ανακαλύψουμε τελικά ένα πλήρες σύνολο βασικών νόμων, θα εξακολουθεί να παραμένει η επιστημονική πρόκληση της ανάπτυξης καλύτερων προσεγγιστικών μεθόδων, έτσι που να μπορούμε να δατυπώσουμε χρήσιμες προβλέψεις της πιθανής εξέλιξης πολύπλοκων και πραγματικών - όχι υπεραπλουστευμένων - καταστάσεων. Μια πλήρης, συνεπής ενιαία θεωρία θα είναι το πρώτο μόνο βήμα: ο τελικός σκοπός μας είναι η πλήρης κατανόηση των φαινομένων γύρω μας και της ίδιας της ύπαρξής μας.

Εικ. 11.16: Παρατηρήσεις σε ολοένα μικρότερες κλίμακες μάς έχουν οδηγήσει σε μια σειρά φυσικών θεωριών που ισχύουν για ολοένα υψηλότερες ενέργειες. Ωστόσο, η ενέργεια Planck μπορεί να τερματίσει αυτή τη διαδικασία, και αποτελεί ένδειξη ότι υπάρχει μια τελική θεωρία.