Wstęp

Na początku tego podręcznika omawialiśmy szeroki zakres skal wielkości występujących w fizyce, od najmniejszych cząstek do największego możliwego obiektu – całego Wszechświata. W tym, ostatnim już, rozdziale naszego podręcznika przedstawimy niektóre z najbardziej zaawansowanych zagadnień fizyki typowych dla tych skal. Fizyka cząstek elementarnych zajmuje się najbardziej fundamentalnymi budulcami materii i siłami, które pozwalają utrzymywać je jako całość. Kosmologia jest nauką o gwiazdach, galaktykach i wszystkich (także niepoznanych jeszcze) strukturach wypełniających Wszechświat – ich powstaniem, ewolucją i przyszłością.

Te dwa obszary zainteresowań fizyki nie są tak od siebie odległe, jak moglibyśmy się spodziewać. Badania prowadzone nad cząstkami elementarnymi wymagają użycia olbrzymich energii do wyprodukowania pojedynczych, wyizolowanych cząstek, co wymaga budowy jednych z najpotężniejszych maszyn, jakie człowiek potrafi skonstruować. Z drugiej strony tak wielkie energie występowały w najwcześniejszych etapach rozwoju Wszechświata, a dzisiejszy Wszechświat jest częściowo ukształtowany właśnie przez naturę i oddziaływania cząstek elementarnych, które wtedy powstały. Musimy wiedzieć, że fizyka cząstek elementarnych i kosmologia są obszarami aktualnych i zaawansowanych badań oraz sporów między naukowcami i spekulacji przedstawicieli innych środowisk (w tym wielu pisarzy science-fiction). W tym rozdziale spróbujemy rozróżnić to, co wiemy już na pewno na podstawie wniosków z obserwacji i eksperymentalnej rewizji wiedzy teoretycznej, i to, co pozostaje niezwykle fascynującymi ideami, domysłami i przypuszczeniami jeszcze nie w pełni potwierdzonymi.