10. SJEDNOCENÍ FYZIKY
V první kapitole jsme poznali, jak velmi nesnadné by bylo vytvoření úplné a sjednocené teorie všeho ve vesmíru naráz, v jediném kroku. Proto postupujeme cestou částečných teorii, které vysvětlují omezený okruh jevů a ostatní zanedbávají nebo popisují jenom přibližně pomocí vhodně zvolených čísel, parametrů. Kupříkladu v chemii počítáme výsledky vzájemných reakcí mezi atomy, aniž k tomu potřebujeme znát vnitřní strukturu jejich jader. Přesto doufáme, že jednou dospějeme k úplné, logické a sjednocené teorii, která v sobě zahrne všechny částečné teorie jako jisté přiblížení skutečnosti. Neměla by přitom obsahovat žádné neurčené parametry, jejichž hodnoty je třeba přizpůsobovat tak, abychom dosáhli shody teorie s pozorováním a s pokusy. Nalezení takové teorie by znamenalo „sjednocení fyziky“. Einstein věnoval většinu svých pozdějších let neúspěšnému hledání sjednocené teorie. Doba tehdy ještě nedozrála; podařilo se už sice objevit částečné teorie gravitace a elektromagnetismu, ale jenom málo bylo známo o jaderných silách. Einstein navíc odmítal uvěřit v reálnost kvantové mechaniky, přestože při jejím vývoji sehrál důležitou úlohu. Dnes se zdá, že princip neurčitosti patří k základním vlastnostem vesmíru, v němž žijeme. Do úspěšné sjednocené teorie proto musí být tento princip začleněn.
Vyhlídky na objevení takové teorie jsou dnes mnohem lepší než kdykoli předtím, poněvadž jsme už získali mnoho poznatků o vesmíru. Musíme se však mít na pozoru před přemírou sebedůvěry; dosud byly naše naděje vždy plané. Ještě na začátku tohoto století se lidé domnívali, že se všechny jevy zdaří objasnit v rámci koncepce spojitě rozložené hmoty. Objev atomové struktury a principu neurčitosti učinil těmto nadějím rázný konec. A historie se opakovala. V roce 1928 řekl teoretický fyzik a nositel Nobelovy ceny Max Born skupině návštěvníků univerzity v Góttingenu: „Fyzika, jak ji známe, bude během šesti měsíců dokončena.“ Svou jistotu opíral o nedávný Diracův objev rovnice, která popisuje elektron. Vědci se domnívali, že podobnou rovnici bude možno sestavit i k popisu protonu, a tím by byly vyčerpány všechny tehdy známé druhy částic. To by v podstatě znamenalo konec teoretické fyziky. Objev neutronu a jaderných sil postavil i Bornovu předpověď na hlavu. Přestože jsem si toho všeho vědom, věřím, že máme všechny důvody být mírně optimističtí, pokud jde o brzký konec hledání konečných zákonů přírody.
Dosud jsme se zabývali částečnými teoriemi: obecnou relativitou, která popisuje gravitaci, a teoriemi slabé, silné a elektromagnetické síly. Poslední tři jmenované interakce lze spojit v teoriích velkého sjednocení do jediné. Teorie velkého sjednocení nás však nemohou plně uspokojit, protože nezahrnují gravitaci a obsahují řadu veličin (například hmotnosti některých částic), které nelze z teorie odvodit; musíme je stanovit v souhlasu s výsledky experimentů. Největší obtíží, s níž se střetáváme při pokusech o sjednocení gravitace s ostatními silami, je skutečnost, že obecná relativita je „klasickou“ teorií. To znamená, že do ní nevstupuje princip neurčitosti z kvantové mechaniky. Naproti tomu ostatní částečné teorie jsou ve své podstatě kvantové. Prvním nezbytným krokem je tedy propojení obecné relativity s principem neurčitosti. Viděli jsme už některé pozoruhodné důsledky, k nimž takové spojení směřuje – černé díry nejsou černé, vesmír neobsahuje singularity a je do sebe zcela uzavřen, bez hranice. Určitou nejasnost působí fakt, že i „prázdný“ prostor podle kvantové teorie vyplňují dvojice virtuálních částic a antičástic, jak jsme si říkali v sedmé kapitole. Zdá se, že by v těchto párech mělo být skryto nekonečné množství energie, a podle Einsteinovy rovnice E = mc2 by také celková hmotnost měla být nekonečná. Gravitační přitahování této hmoty by zakřivilo vesmír do nekonečně malého rozměru.
Podobná zdánlivě absurdní nekonečna se vyskytují rovněž v ostatních částečných teoriích. V rámci těchto teorií je však znám přesně definova…
