Hawking opowiada o początku i własnościach kosmosu, cechach czasoprzestrzeni, zasadzie nieoznaczoności, czarnych dziurach itp. Krótko mówiąc daje wykład fizyki teoretycznej, okraszając go przy tym refleksją filozoficzną (np. rozważaniami o Bogu jako warunku koniecznym/niekoniecznym do zaistnienia wszechświata).
Tematyka pasjonująca, niestety sam przekaz niezbyt atrakcyjny. Książka odniosła komercyjny sukces, co jest dla mnie pewnym zaskoczeniem. Przebrnąłem przez tę lekturę w cierpieniu, nie zrozumiawszy ok. 30 proc. tekstu. Cóż, mogę jedynie pocieszać się cytatem, że „głupiec, świadomy swojej głupoty, nie jest zawsze głupi“.
Zgodnie z tytułem najwięcej rozważań dotyczy samego czasu. Przywołajmy jeden z odnośnych fragmentów (należący akurat do tych łatwo przyswajalnych):
„Odkrycie, że prędkość światła względem wszystkich obserwatorów jest ta sama, niezależnie od ich ruchu, doprowadziło (…) do powstania teorii względności i porzucenia idei jedynego czasu absolutnego. Zamiast tego każdy obserwator ma swoją własną miarę czasu, w postaci niesionego przezeń zegara – przy czym zegary różnych obserwatorów niekoniecznie muszą zgadzać się ze sobą. Czas stał się pojęciem bardziej osobistym, związanym z mierzącym go obserwatorem. Próbując połączyć grawitację z mechaniką kwantową, musieliśmy wprowadzić czas „urojony”. Czas urojony nie różni się niczym od kierunków w przestrzeni. Jeśli ktoś podróżuje na północ, to równie dobrze może zawrócić i udać się na południe; podobnie jeśli ktoś wędruje naprzód w urojonym czasie, powinien móc zawrócić i powędrować wstecz w czasie urojonym. Oznacza to, że nie ma żadnej istotnej różnicy między dwoma kierunkami upływu urojonego czasu. Z drugiej strony, rozpatrując czas rzeczywisty, dostrzegamy ogromną różnicę między kierunkiem w przód i wstecz. Skąd bierze się ta różnica między przeszłością a przyszłością? Dlaczego pamiętamy przeszłość, ale nie przyszłość? Prawa fizyki nie rozróżniają przeszłości i przyszłości”.
A oto inne jeszcze fragmenty, zarazem przystępne i interesujące:
1) Pojęcie czasu przed powstaniem wszechświata nie ma żadnego sensu. Po raz pierwszy zwrócił na to uwagę św. Augustyn. Gdy zapytano go, co czynił Bóg przed stworzeniem wszechświata, św. Augustyn nie odpowiedział, że Bóg stworzył piekło dla tych, co zadają takie pytania, lecz stwierdził, że czas jest własnością stworzonego przez Boga wszechświata i przed początkiem wszechświata nie istniał.
2) Wszyscy obserwatorzy mierząc prędkość światła, powinni otrzymać ten sam wynik, niezależnie od tego, jak szybko sami się poruszają. Ten prosty pomysł niesie nadzwyczaj ważne konsekwencje, z których najlepiej znana jest zapewne równoważność masy i energii, wyrażona słynnym wzorem Einsteina E = mc2 (gdzie E oznacza, energię, m – masę, a c – prędkość światła), oraz twierdzenie, że nic nie może poruszać się z prędkością większą niż prędkość światła (300 tys. km/s). Z równoważności energii i masy wynika bowiem, że energia związana z ruchem ciała wnosi wkład do jego masy, innymi słowy, energia ta utrudnia wzrost prędkości ciała. Ten efekt staje się rzeczywiście istotny dopiero wtedy, gdy obiekt porusza się z prędkością bliską prędkości światła. Na przykład, gdy ciało porusza się z prędkością równą 10% prędkości światła, jego masa wzrasta tylko o 0,5%, ale przy prędkości równej 90% prędkości światła masa staje się już przeszło dwukrotnie większa. W miarę zbliżania się prędkości ciała do prędkości światła, jego masa wzrasta coraz szybciej, potrzeba zatem coraz więcej energii, by zwiększyć jego prędkość jeszcze bardziej. W rzeczywistości ciało to nigdy nie osiągnie prędkości światła, gdyż jego masa byłaby wtedy nieskończona, a z równoważności masy i energii wynika, że potrzebna byłaby wtedy i nieskończona energia. Dlatego wedle teorii względności wszystkie zwyczajne ciała zawsze poruszają się z prędkością mniejszą niż prędkość światła. Tylko światło i inne fale, z którymi związana jest zerowa masa, mogą poruszać się z prędkością światła.
3) Najjaśniejsze ciała niebieskie, jakie możemy dostrzec na bezchmurnym niebie w bezksiężycową noc, to planety Wenus, Mars, Jowisz i Saturn. Widać również wiele gwiazd stałych, które są podobne do naszego Słońca, a tylko znacznie dalej od nas położone (…) Najbliższa gwiazda, zwana Proxima Centauri, jest oddalona o cztery lata świetlne (jej światło potrzebuje czterech lat, aby dotrzeć do Ziemi) (…) Większość gwiazd, które widać gołym okiem, znajduje się w odległości mniejszej niż kilkaset lat świetlnych od nas. Dla porównania: odległość do Słońca wynosi osiem minut świetlnych! Widoczne gwiazdy wydają się rozproszone po całym niebie, ale szczególnie wiele ich znajduje się w paśmie zwanym Drogą Mleczną.
4) Sukcesy teorii naukowych, w szczególności teorii ciążenia Newtona, skłoniły – na początku XIX wieku – francuskiego uczonego markiza de Laplace'a do stwierdzenia, że wszechświat jest całkowicie zdeterminowany. Laplace uważał, że powinien istnieć zbiór praw naukowych, pozwalających na przewidzenie wszystkiego, co zdarzy się we wszechświecie, jeśli tylko znalibyśmy dokładnie stan wszechświata w określonej chwili. Na przykład, gdybyśmy znali położenie i prędkości planet oraz Słońca w danej chwili, to za pomocą praw Newtona potrafilibyśmy obliczyć stan Układu Słonecznego w dowolnym czasie. W tym akurat wypadku słuszność teorii determinizmu nie budzi, zdaje się, żadnej wątpliwości, ale Laplace poszedł znacznie dalej, zakładając, że istnieją podobne prawa, rządzące wszystkimi zjawiskami, łącznie z zachowaniem ludzkim.
5) Zasada nieoznaczoności Heisenberga jest fundamentalną, nieuniknioną własnością świata (…) Im dokładniej mierzymy położenie cząstki, tym mniej dokładnie możemy zmierzyć jej prędkość, i odwrotnie.
6) Arystoteles wierzył, że cała materia we wszechświecie składa się z czterech podstawowych elementów: ziemi, powietrza, ognia i wody. Na te cztery elementy działają dwie siły: grawitacja, czyli skłonność ziemi i wody do opadania, oraz lewitacja, czyli skłonność powietrza i ognia do unoszenia się. Ów podział zawartości wszechświata na materię i siły stosuje się do dziś.
7) Zgodnie z teorią względności nic nie może poruszać się szybciej niż światło. Skoro zatem światło nie może uciec z powierzchni gwiazdy, nic innego nie jest w stanie tego dokonać: pole grawitacyjne ściąga wszystko z powrotem. Wobec tego istnieje pewien zbiór zdarzeń, pewien obszar czasoprzestrzeni, z którego nic nie może się wydostać, by dotrzeć do odległego obserwatora. Ten właśnie region nazywamy czarną dziurą. Jego granicę nazywamy horyzontem zdarzeń; składa się on z trajektorii promieni światła, którym niemal udało się wydostać z czarnej dziury.
8) Zgodnie z ogólną teorią względności wewnątrz czarnej dziury musi istnieć osobliwość – to znaczy punkt, gdzie gęstość materii i krzywizna czasoprzestrzeni są nieskończone. Osobliwość ta przypomina wielki wybuch u początków czasu, ale tym razem jest to koniec czasu dla zapadającego się ciała i astronauty. W punkcie osobliwym załamują się wszystkie prawa fizyki, a więc i nasza zdolność przewidywania przyszłości.
9) Z codziennego doświadczenia wiemy, że jeżeli zostawimy sprawy własnemu biegowi, to nieporządek szybko wzrasta (wystarczy zaprzestać napraw domowych, by się o tym szybko przekonać!). Można zmienić bałagan w porządek (na przykład, pomalować dom), ale wymaga to pewnego nakładu pracy lub energii i tym samym zmniejsza zasoby uporządkowanej energii. Precyzyjne sformułowanie tej zasady znane jest jako druga zasada termodynamiki.
10) Wzrost entropii w czasie jest jednym z przykładów strzałki czasu, to znaczy własności pozwalającej odróżnić przeszłość od przyszłości, czegoś, co nadaje czasowi kierunek. Istnieją co najmniej trzy strzałki czasu. Pierwszą jest termodynamiczna strzałka czasu, wiążąca kierunek upływu czasu z kierunkiem wzrostu entropii. Drugą – psychologiczna strzałka, związana z naszym poczuciem upływu czasu, z faktem, że pamiętamy przeszłość, ale nie przyszłość. Wreszcie trzecia, kosmologiczna strzałka czasu łączy kierunek upływu czasu z rozszerzaniem się wszechświata.
11) Czy jednolita teoria może istnieć naprawdę? Czy nie gonimy za chimerami? Są trzy możliwości: A) Jednolita teoria istnieje i pewnego dnia ją odkryjemy, jeśli okażemy się dostatecznie bystrzy. B) Nie istnieje żadna ostateczna teoria wszechświata, a tylko nieskończony szereg teorii coraz dokładniej go opisujących. C) Nie istnieje żadna teoria wszechświata; zdarzenia można przewidywać tylko z ograniczoną dokładnością, której nie da się przekroczyć, gdyż zdarzenia zachodzą w sposób przypadkowy i dowolny.
12) Niektórzy ludzie opowiadają się za tą trzecią możliwością, uważając, że istnienie pełnego, doskonale funkcjonującego zbioru praw byłoby sprzeczne z boską swobodą zmiany decyzji i ingerencji w sprawy tego świata. Przypomina to trochę stary paradoks: Czy Bóg mógłby stworzyć kamień tak ciężki, że nie byłby w stanie go podnieść? Jednakże pomysł, iż Bóg mógłby chcieć zmienić swoją decyzję, jest przykładem błędu wskazanego przez św. Augustyna, wynikającego z założenia, iż Bóg istnieje w czasie: czas jest jedynie własnością świata stworzonego przez Boga. Zapewne wiedział On, czego chciał, od samego początku!