A mimo to entuzjaści nie tracą nadziei, że zbliża się moment, gdy odkryjemy Teorię Wszystkiego, która będzie ostatnim słowem fizyki.

Pod koniec XIX wieku, gdy radio – proste urządzenie techniczne – pozwoliło na praktyczne zastosowanie teorii elektromagnetyzmu, a parę coraz częściej zaczęła zastępować elektryczność, mogło się wydawać, że uczeni są już blisko „domknięcia” fizyki. Liczący 25 wieków marsz filozofów przyrody miał wkrótce dobiec końca – zostaną poznane i zapisane w równaniach różniczkowych (o tym za chwilę) jej ostatnie tajemnice, a dalej to niech już inżynierowie obmyślają, jak je wykorzystać „dla dobra ludzkości”. Pozostało kilka niejasności, jak choćby ta, dlaczego Słońce świeci nieprzerwanie przez miliony, ba, miliardy lat, ale mądre głowy poradzą sobie i z tego typu problemami... Wszyscy wiemy, jak to się skończyło.

Historia się powtarza? Pod koniec XX wieku, odżył wśród fizyków pogląd, że uda się wkrótce, może nawet prędzej, niż później, wyjaśnić różnorodność sił występujących w przyrodzie za pomocą jednego uniwersalnego oddziaływania, że – być może – elementarne cegiełki materii w istocie nie są punktami, co wciąż wielu niepokoi, ale mikroskopijnymi strunami czy pętlami energii, czyli obiektami rozciągłymi. Pozwoli to ostatecznie opisać jednym systemem równań WSZYSTKIE własności materii. A znając prawa, którym podlega materia, Wszechświat nie będzie miał już dla nas tajemnic. Czas fizyków dobiegnie końca. Czy to oznacza, że faktycznie meta marszu jest tuż za zakrętem? Tok rozumowania jest tylko pozornie prosty. Nie wiemy bowiem dobrze, co dokładnie Teoria Wszystkiego powinna zawierać, aby zasługiwała na swą nazwę. Nie wie tego również John Barrow, kosmolog – fizyk teoretyk, doskonały popularyzator gorących tematów współczesnej nauki, choć w tytule książki, która o tym opowiada – Nowe teorie wszystkiego – znak zapytania się nie pojawia.

Wątpliwości i niejasności jest bowiem wiele. Wróćmy do równań różniczkowych. Nie będzie uproszczeniem stwierdzenie, że cała fizyka to właśnie takie równania. Gdyby nie tkwiło w niej nic więcej, to fizyka byłaby częścią matematyki. A nie jest dlatego, że zapisane w abstrakcyjnym języku wzory doskonale opisują zachowania przyrody, które poznajemy zmysłami. One zaś do matematyki z pewnością nie należą. Mamy teraz już dwa problemy: dlaczego i czy zawsze przyroda zachowuje się matematycznie oraz - jeżeli tak, to czy zawsze równania są różniczkowe. „Różniczkowość” w tym wypadku oznacza ciągłość i gładkość. Jesteśmy przyzwyczajeni do tych atrybutów czasu, przestrzeni – i ogólnie – zjawisk. Stan jakiegokolwiek układu, niech to będzie nasz Układ Słoneczny, w danej chwili pozwala przewidzieć położenie każdej planety w dowolnym czasie w przyszłości i przeszłości, gdyż wszystkie elementy układu poruszają się zgodnie z równaniami Ogólnej Teorii Względności. Prawda jest jednak bardziej złożona. Równania są wprawdzie doskonałe, ale aby je w równie doskonały sposób wykorzystać, musimy znać dokładnie stan układu w dowolnie wybranym momencie. Nazywamy to warunkami początkowymi. Niestety możemy je wyznaczyć zawsze tylko z ograniczoną dokładnością. Im bardziej precyzyjnie jesteśmy w stanie je określić, tym lepiej dla naszych przewidywań przyszłości. Pół biedy z planetami Układu Słonecznego, ale spróbujmy przewidzieć pogodę za dwa tygodnie. Ten rodzaj problemów bierze się stąd, iż świat w istocie jest chaotyczny, a uporządkowane są tylko nasze idealizacje najprostszych zjawisk. W równaniach fizyki klasycznej jest również zakorzeniony związek przyczynowo-skutkowy. Czy jest on częścią istoty rzeczywistości, czy tylko zrozumiałą dla nas formą opisu świata? Dziś wiemy, że w mikroskali zdarzenia mogą się dziać same przez się, w pełni losowo. Zatem niepewność co do przyszłości bierze się nie tylko z niepewności warunków początkowych, ale jest zakodowana w samej naturze.

Zasygnalizujmy inny problem. Jeżeli za Teorię Wszystkiego uznamy skończony i w pełni kompletny opis oddziaływań elementarnych, to nadal nie będziemy znali odpowiedzi na pytania dotyczące większych fragmentów rzeczywistości, a tym bardziej całego Wszechświata. Redukcjonizm ma się dobrze, jeżeli zdarzenie złożone uda się rozłożyć na procesy prostsze, a te z kolei na jeszcze prostsze i dzięki Teorii Wszystkiego być może dotrzemy do poziomu najniższego. Postępowanie w drugą stronę raczej się nie powiedzie. Gdy badając żywy organizm, skoncentrujemy się na funkcjonowaniu pojedynczej komórki, rozumianym jako procesy chemiczne, a te następnie uznamy za realizację oddziaływań ładunków elektrycznych elektronów i jąder atomowych, jesteśmy w stanie wyjaśnić istotę życia. Ale czy superkomputer wyposażony jedynie w Teorię Wszystkiego byłby w stanie przewidzieć istnienie życia na Ziemi? Można wątpić. Sam fakt otaczającej nas „złożoności” jest zadziwiający, gdy zauważymy, że cała różnorodność świata jest zbudowana zaledwie z kilku rodzajów klonów. Wszystkie elektrony Wszechświata są identyczne, protony i neutrony również. Wszystkie cząsteczki wody to zawsze i tylko H₂O. Parafrazując prezydenta Reagana – jeśli widziałeś jedną z nich, widziałeś je wszystkie. A mamy parę z imbryka, krople rosy, mgłę pod wieczór, jezioro Śniardwy i być może cały ocean pod mroźną skorupą Europy – jednego z księżyców Jowisza. Teoria unifikacji oddziaływań elementarnych nie wystarczy do zrozumienia Wszechświata.

Wydaje się naturalne, że poznanie natury zdarzeń najbardziej podstawowych, elementarnych przybliża nas do rozszyfrowania podstawowych tajemnic natury, między innymi czasu. Ale na poziomie prostych zdarzeń czas jeżeli w ogóle występuje, to kierunek w którym biegnie nie jest określony. Przy czym „prostota” nie ogranicza liczby elementów układu, ale wymaga, aby nie dochodziło do „rozmieniania na drobne” energii w zachodzących tam procesach. Należy sądzić, że czas jest elementem wtórnym względem zachodzących zdarzeń. To nie zdarzenia zachodzą w czasie, ale ich kolejność wyznacza kierunek upływu czasu, gdyż innej kolejności nie dopuszcza wszechobecna II zasada termodynamiki. Może właśnie to prawo, określające kolektywne własności przyrody, a nie teoria unifikacji, stanowi fundament rzeczywistości?

Barrow zwraca uwagę na powszechną rolę symetrii w budowaniu praw fizyki. Symetria to własność obiektu do zachowania swej identyczności w ramach określonej klasy przekształceń, którym obiekt jest poddawany. Najprostsze przykłady to symetrie geometryczne figur czy brył. Z symetriami w fizyce łączą się ściśle prawa zachowania wielkości fizycznych w trakcie ewolucji układu, np. symetria względem przesunięcia w czasie implikuje zasadę zachowania energii. Mimo że symetrie leżą u podstaw wszystkich istotnych równań fizyki, w ich rozwiązaniach, a zatem również w otaczającej nas rzeczywistości, z reguły nie widać nawet śladów tych symetrii.

Złożoność świata musiała wpłynąć na szeroki zakres tematów poruszonych przez Barrowa. Mamy zatem twierdzenie Gödla o niezupełności, łamanie symetrii, kwestię istnienia Boga, wszechświat jako kwantową fluktuację o zerowej energii, chaos i wiele innych. Czy to oznacza, że chaos opanował również tok rozumowania? W żadnym wypadku. Jest to niezwykle inspirująca, choć niełatwa książka. Mimo głębi poruszanych zagadnień, czyta się ją lekko, zapewne również dzięki zgrabnemu tłumaczeniu. W wielu miejscach tekst bywa jednak niejasny, co utrudnia nieco dotarcie do ukrytego sensu, a czasem bawi, gdy np. liczba zespolona staje się liczbą złożoną.