„Wszechświat jest zrobiony z opowieści, nie z atomów” – zauważyła słynna poetka Muriel Rukeyser. Carl Sagan odparł: „Jesteśmy stworzeni z gwiezdnych rzeczy”. Ale niektóre z najbardziej fascynujących i ważnych historii to te, które wyjaśniają atomy i „gwiezdne rzeczy”. Tak jest w przypadku Kwantowego Wszechświata: Everything That Can Happen Does Happen* autorstwa gwiazdy fizyki Briana Coxa i profesora Uniwersytetu w Manchesterze Jeffa Forshawa – niezwykła i wciągająca podróż w głąb fundamentalnej tkanki natury, badająca, w jaki sposób teoria kwantowa zapewnia ramy dla wyjaśnienia wszystkiego, od krzemowych chipów przez gwiazdy po ludzkie zachowanie.
Teoria kwantowa jest być może najlepszym przykładem tego, że nieskończenie ezoteryczne staje się głęboko użyteczne. Ezoteryczna, ponieważ opisuje świat, w którym cząstka naprawdę może być w kilku miejscach naraz i przemieszcza się z jednego miejsca do drugiego, badając jednocześnie cały Wszechświat. Użyteczne, ponieważ zrozumienie zachowania najmniejszych elementów składowych wszechświata stanowi podstawę naszego zrozumienia wszystkiego innego. Twierdzenie to graniczy z pychą, ponieważ świat jest pełen różnorodnych i złożonych zjawisk. Pomimo tej złożoności odkryliśmy, że wszystko zbudowane jest z garstki maleńkich cząsteczek, które poruszają się zgodnie z regułami teorii kwantowej. Reguły te są tak proste, że można je streścić na odwrocie koperty. A fakt, że nie potrzebujemy całej biblioteki książek, aby wyjaśnić istotną naturę rzeczy, jest jedną z największych tajemnic wszystkich.”
Historia ta splata wiek naukowego spojrzenia z perspektywy czasu i rozwoju teoretycznego, od Einsteina do Feynmana drogą Maxa Plancka, który ukuł termin „kwant” w 1900 roku, aby opisać „promieniowanie ciała czarnego” gorących obiektów poprzez światło emitowane w małych pakietach energii, które nazwał „kwantami”, aby dojść do współczesnej perspektywy teorii kwantowej i jej podstawowej roli w przewidywaniu obserwowalnych zjawisk.
Obraz wszechświata, który zamieszkujemy, ujawniony przez współczesną fizykę, jeden z leżących u podstaw prostoty; eleganckie zjawiska tańczą daleko poza zasięgiem wzroku i wyłania się różnorodność makroskopowego świata. Jest to być może koronnym osiągnięciem współczesnej nauki; redukcja ogromnej złożoności świata, w tym istot ludzkich, do opisu zachowania zaledwie garstki maleńkich cząstek subatomowych i czterech sił, które działają między nimi.”
Aby wykazać, że teoria kwantowa jest ściśle powiązana z tkanką naszej codzienności, a nie dziwnym i ezoterycznym obrzeżem nauki, Cox oferuje przykład zakorzeniony w tym, co znane. (Przykład, w tym konkretnym przypadku, oparty na błędnym założeniu – trzymałem iPada – w rodzaju ironicznego meta-wink z zasady niepewności Heisenberga.)
Zastanów się nad światem wokół siebie. Trzymasz w ręku książkę zrobioną z papieru, z rozdrobnionej pulpy drzewa. Drzewa są maszynami, które potrafią wziąć zapas atomów i molekuł, rozbić je i ułożyć na nowo we współpracujące kolonie złożone z wielu bilionów pojedynczych części. Robią to za pomocą cząsteczki znanej jako chlorofil, składającej się z ponad stu atomów węgla, wodoru i tlenu skręconych w skomplikowany kształt z kilkoma atomami magnezu i azotu doklejonymi na stałe. Ten zespół cząsteczek jest w stanie przechwycić światło, które przebyło 93 miliony mil od naszej gwiazdy, pieca jądrowego o objętości miliona Ziem, i przenieść tę energię do serca komórek, gdzie jest ona wykorzystywana do budowy cząsteczek z dwutlenku węgla i wody, wydzielając przy tym bogaty w życie tlen. To właśnie te molekularne łańcuchy tworzą nadbudowę drzew i wszystkich żywych istot, papier w twojej książce. Możesz czytać książkę i rozumieć słowa, ponieważ masz oczy, które potrafią przekształcić rozproszone światło z kartek na impulsy elektryczne, które są interpretowane przez twój mózg, najbardziej złożoną strukturę, jaką znamy we Wszechświecie. Odkryliśmy, że wszystkie te rzeczy są niczym innym, jak tylko zespołami atomów, a szeroka gama atomów jest zbudowana przy użyciu tylko trzech cząstek: elektronów, protonów i neutronów. Odkryliśmy również, że protony i neutrony składają się z mniejszych cząstek zwanych kwarkami, i na tym wszystko się kończy, na tyle, na ile możemy to dzisiaj stwierdzić. U podstaw tego wszystkiego leży teoria kwantowa.”
Ale u podstaw Kwantowego Wszechświata znajduje się garść wielkich prawd, które wykraczają poza sferę nauki jako dyscypliny akademickiej i świecą na największe przestrzenie ludzkiej egzystencji: że w nauce, tak jak w sztuce, wszystko opiera się na tym, co było przedtem; że wszystko jest połączone ze wszystkim innym; i, co być może najważniejsze, że pomimo naszych największych przymusów kontroli i pewności, duża część wszechświata – do którego należą ludzkie serce i umysł – pozostaje pod panowaniem przypadku i niepewności. Cox ujmuje to w ten sposób:
Kluczową cechą teorii kwantowej jest to, że zajmuje się ona raczej prawdopodobieństwami niż pewnikami, nie dlatego, że brakuje nam absolutnej wiedzy, ale dlatego, że niektóre aspekty Natury są, w samym ich sercu, rządzone przez prawa przypadku.”
* Jeśli zastanawiasz się, dlaczego wspaniała okładka książki, którą widzisz u góry, stworzona przez ikonę grafiki Petera Saville dla brytyjskiego wydania książki, nie pasuje do tego, co widzisz na Amazonie i w amerykańskich księgarniach, to dlatego, że po raz kolejny, amerykańska okładka została spłycona, rozcieńczona i uświetniona obowiązkowym kotem. Tak, amerykańscy wydawcy muszą rzeczywiście myśleć, że Amerykanie są głupi.