Do niedawna “Wszechświat” pisało się wielką literą, gdyż był jeden, niepowtarzalny, zawierał w sobie absolutnie wszystko, a termin “poza Wszechświatem” stanowił wzorcowy przykład oksymoronu. Świat się jednak zmienia i być może nawet wszechświat przestał być czymś wyjątkowym. Na razie tylko dla kosmologów, ale – kto wie - czy wszyscy ostatecznie nie przyznamy, że żyjemy w jednym z wielu realnie istniejących wszechświatów, może nawet nieskończenie wielu. Nie przesądzając zatem, co należy rozumieć pod określeniem “nasz Wszechświat”, zrezygnuję poniżej z wielkiej litery. Tym bardziej, że nie ma pewności, że znaleźliśmy się w najlepszym z możliwych wszechświatów. Wydaje się bowiem, że wachlarz możliwości jest nadzwyczaj szeroki.

Należy zacząć od stwierdzenia, że pytania dotyczące wszechświata są trudne. Operują pojęciami abstrakcyjnymi, na ogół nie znajdującymi odpowiedników w codziennym doświadczeniu. Trzeba nie lada talentu i wiedzy, aby o wszechświecie i wszechświatach mówić interesująco i nietrywialnie. Zadania tego podjął się John Barrow i wykonał je po mistrzowsku. Jego Księga wszechświatów to zarówno całkiem obszerny przewodnik po modelach wszechświata, jakie powstały w całej epoce nowożytnej, jak też opowiadania o ludziach, którzy te modele konstruowali. Przewijają się tu dziesiątki wybitych fizyków od Newtona, poprzez Laplace'a, Einsteina, Friedmana, Lemaître'a i wielu innych, a na samym autorze Księgi kończąc. Warty zauważenia jest fakt, że w zbiorze tym niemal brak astronomów. W pewnym sensie wszechświat jest dla nich zbyt duży. Astronomowie, owszem, badają obiekty, które we wszechświecie występują: powstają, ewoluują, czasem giną. Przedmiotem badań szczegółowych nie może być jednak twór tak ogólny, jak cały wszechświat. Do tego potrzeba narzędzi bardziej podstawowych, które może dostarczyć jedynie fizyka. Teleskopy są oczywiście niezbędne przy zbieraniu materiału obserwacyjnego, który może stanowić punkt wyjścia przy tworzeniu teorii fizycznych lub do sprawdzania przewidywań płynących z tych teorii, ale astronom-kosmolog nie odpowie za fizyka-kosmologa na pytanie “z czego i w jaki sposób powstał wszechświat?” albo “czy wszechświat jest nieskończony?”

Współczesna kosmologia pojawiła się jako jeden z głównych nurtów zastosowań ogólnej teorii względności (OTW) Einsteina. Równania tej teorii są zbyt skomplikowane, by można je było rozwiązać w każdym przypadku. Wprowadzamy zatem uproszczenia: niech modelowy wszechświat będzie tworem jednorodnym i izotropowym. Z takim problemem OTW już sobie radzi. Otrzymujemy kilka możliwych rozwiązań. W jednym z nich wszechświat się rozszerza, każde dwie galaktyki oddalają się od siebie z prędkością tym większą im większa jest dzieląca je odległość. W kilkanascie lat po sformułowaniu OTW, astronom Edwin Hubble odkrywa ucieczkę galaktyk. OTW sprawdziła się świetnie. Zaraz, zaraz … jakie galaktyki? Skoro nasz model jest jednorodny, to nie ma w nim miejsca na żadne galaktyki. Tak objawia się piękno fizyki: model nie musi być doskonały, aby dawał poprawne, sprawdzalne przewidywania. A to, jakie założenia upraszczające są dopuszczalne przy konstruowaniu modelu, a jakie nie, często zależy od intuicji badacza.

Mamy zatem pierwsze, grube przybliżenie rzeczywistego wszechświata. Jedyną jego bezpośrednio testowalną własnością jest ekspansja. Jednak przyjęcie modelu rozszerzającego się wszechświata pociąga za sobą daleko idące konsekwencje. W szczególności, prowadzi do dobrze znanej teorii Wielkiego Wybuchu. Na tej bazie można budować bardziej szczegółowe modele i porównywać je z coraz bardzej wyrafinowanymi obserwacjami. Okazuje się, że “pomysłów na wszechświat” w ostatnich blisko stu latach urodziło się całe mnóstwo. Musiało wobec tego pojawić się odpowiednio dużo dróg badania, czy pomysły te opisują rzeczywisty wszechświat, czy są tylko tworami wyobraźni kosmologów. I tak np. teoria Wielkiego Wybuchu do chwili obecnej potwierdzona na różne sposoby, miała w połowie ubiegłego wieku konkurenta - model stanu stacjonarnego. Zakładał on, podobnie jak w Wielkim Wybuchu, że wszechświat się rozszerza (nie można przecież ignorować obserwowanej ucieczki galaktyk). W miejsce materii, która “uciekła” w wyniku ekspansji, powstaje z niczego nowa materia w ilości dokładnie kompensującej ucieczkę. W takim modelu nie sprawia kłopotu trudny do opisania stan początkowy, bo go po prostu nie ma – wszechświat nie starzeje się, jest wieczny. Może szkoda, ale obserwacje dla modelu stacjonarnego okazały się bezlitosne. Z całą pewnością nasz wszechświat się zmienia. Miliard lat temu różnił się nieco od dzisiejszego, dwa miliardy lat – różnił się bardziej, trzy – jeszcze bardziej ...

Z dziesiątkami innych modeli nie poszło już tak gładko. I wciąż nie wiemy, w jakim naprawdę wszechświecie żyjemy. Barrow przedstawia je wszystkie. Panorama modeli wszechświata jest bardzo rozległa. Ostatecznie dochodzimy do grupy teorii niezwykle odpornych na testy obserwacyjne. Nasz wszechświat w tym przypadku jest pozornie kompletną realizacją prostego rozwiązania OTW, ale w istocie jest jednym z (nieskończenie) wielu wszechświatów powstających od zawsze i bez końca. Wszystkie inne wszechświaty są dla nas zupełnie niedostępne i trudno powiedzieć, czy takimi pozostaną w przyszłości. Nasuwa się pytanie, po co stwarzać modele niesprawdzalne? Odpowiedź nie jest do końca przekonująca, ale nie należy jej zupełnie lekceważyć. Po pierwsze, nie można z góry przewidzieć, czy nie znajdą się jednak sposoby, aby “zajrzeć” do tych innych wszechświatów. Po drugie, we wszystkich tradycyjnych modelach “pojedynczych” wszechświatów nie umiemy się uporać z problemem tzw. “doskonałego dopasowania” parametrów fizycznych, które umożliwiły powstanie złożonych form materii, atomów, cząsteczek, życia, a w końcu i nas.

Każdy omawiany temat Barrow poprzedza jakąś sentencją, czasem całkiem rozbudowanym cytatem. Wzajemne dopasowania złotych myśli do głównego nurtu książki świadczy tak o erudycji autora, jak i jego poczuciu humoru.

Księga wszechświatów nie byłaby tak barwna i kompletna, gdyby mówiła wyłącznie o modelach, funkcjach matematycznych, parametrach i tp. Bohaterami Barrowa, jak wyżej wspomniałem, są jednak przede wszystkim ludzie, znani i mniej znani. Każdemu autor poświęca choć kilka zdań i mamy przed oczami – nie uniknę patosu – żywe, niezwykle interesujące osobowości. O niektórych być może usłyszymy po raz pierwszy: Karl Schwarzschild, Arthur Milne, Pascual Jordan... Lektura Księgi jest pod tym względem wielce pouczająca.