Другие космологи, в том числе Мартин Рис, предпочитают несколько иную аналогию. Они говорят, что выучить шахматные правила – это только первый шаг на длинном и интересном пути к титулу гроссмейстера. Долгожданная теория всего, говорят они, будет всего лишь эквивалентом шахматных правил для физики, а титул гроссмейстера так и останется далеко за горизонтом.
Ближайшая цель физики, Святой Грааль, до которого, по мнению Хокинга и многих других ученых, рукой подать, – это полная непротиворечивая единая теория, в которой все физические взаимодействия описываются одним набором уравнений. Чтобы понять, что это значит и насколько трудно найти такую теорию, нужно сначала рассмотреть современные представления об устройстве Вселенной – а для этого нам потребуются четыре разные теории, объясняющие разные свойства мироздания.
В XIX веке теорий требовалось только две, так что в этом смысле физика за последние сто лет стала сложнее. Ньютонова теория всемирного тяготения описывала силу, которая удерживает планеты на орбите вокруг Солнца и заставляет яблоки падать с деревьев, а уравнения электромагнетизма Максвелла описывали поведение излучения, в том числе и света, и силы, действующие между электрически заряженными частицами либо магнитами.
Однако из главы 2 мы узнали, что эти теории несовместимы друг с другом. Согласно уравнениям Максвелла, скорость света одинакова для всех наблюдателей, а ньютонова механика гласит, что измеряемая скорость света зависит от движения наблюдателя. Это несоответствие и стало одной из главных причин, побудивших Эйнштейна разработать сначала СТО, а затем и ОТО – усовершенствованную теорию гравитации, совместимую с уравнениями Максвелла. Но и ОТО, и теория Максвелла – это «классические» теории в самом буквальном смысле слова. То есть они рассматривают Вселенную как континуум. По классическим представлениям и пространство можно подразделять на сколь угодно маленькие измеряемые участки, и порции электромагнитной энергии могут быть сколь угодно малы.
А затем произошла квантовая революция, изменившая мировоззрение физиков. Они перестали считать Вселенную непрерывной и знают, что у порции электромагнитной энергии есть нижний предел величины – как и у промежутка времени и отрезка длины. Причиной квантовой революции стали открытия, касающиеся природы света, поэтому на место электромагнетизма в конце концов пришла новая теория – квантовая электродинамика, вместившая в себя лучшее, что дает нам теория Максвелла, в сочетании с новыми квантовыми законами.
Однако полностью квантовая электродинамика сформировалась лишь в 1940-е годы, а к этому времени на повестке дня стояли еще две «новые» силы. Обе они действуют лишь на очень малых расстояниях и лишь в пределах атомного ядра (вот почему в XIX веке, до открытия ядра, о них не подозревали). Одна называется «сильное взаимодействие» и скрепляет частицы в ядре, словно клей, другая – «слабое взаимодействие» (что логично, поскольку она слабее сильного взаимодействия) и отвечает за радиоактивный распад.