Életének utolsó harminc évében Albert Einstein fáradhatatlanul kutatott az ún. egyesített térelmélet után - ez egy olyan elmélet lenne, amely a természet erőit egyetlen, mindent magában foglaló koherens rendszerbe szervezi. A tudománytól általában a kísérleti eredmények magyarázatát várják. Einstein motivációja azonban más volt. Meggyőződéssel hitte, hogy az Univerzum mélyebb megértése felfedi annak igazi szépségét, mely vezérlő elveinek egyszerűségében és erejében rejlik. Az Univerzum működését Einstein addig soha nem látott tiszta formába próbálta kristályosítani, hogy valamennyien megcsodálhassuk a Világegyetem eleganciáját és lenyűgöző szépségét.
Einstein álma nem teljesült, nagyrészt azért, mert oly sok minden ellene dolgozott. Az ő idejében az anyag és az elemi kölcsönhatások számos lényeges tulajdonsága ismeretlen volt, vagy legalábbis alig értett. Azóta, az elmúlt fél évszázad minden új fizikus generációja - nekilendülések és megtorpanások sorozatán át, néha zsákutcákba tévedve - megpróbált az elődök tapasztalatainak felhasználásával összerakni egy teljesebb képet arról, miként is működik világunk. És napjainkban, az Einstein által megfogalmazott, az ő idejében még megvalósíthatatlan kihívás megfogalmazása után sok-sok évvel, a fizikusok hite szerint megszületett a részletek egységes rendszerbe foglalásaként egy olyan elmélet, mely, legalábbis elvben, képes az összes fizikai jelenség magyarázatára. Ez az elmélet, a szuperhúrelmélet, könyvünk „főhőse".
Az elegáns Univerzum című könyvet azért írtam, hogy az olvasók széles tábora - főként azok, akiknek nincs komoly matematikai vagy fizikai előképzettségük - bepillantást nyerjen a fizika élvonalában zajló kutatásokba. Az elmúlt évek során megtartott népszerűsítő szuperhúr-elméleti előadásaim alkalmával tanúja lehettem a széles érdeklődésnek, mely a korszerű kutatások álláspontjának tükrében az Univerzum törvényszerűségeit firtatta, azt, hogy milyen monumentálisan gyúrják át ezek a törvények a kozmoszról kialakult hagyományos képünket, és hogy milyen kihívásokkal szembesülünk a végső elmélet kidolgozásakor. Reményeim szerint, elmagyarázva a fizika legjelentősebb eredményeit Einsteinig és Heisenbergig visszamenőleg, és bemutatva, miként tündökölnek felfedezéseik a legkorszerűbb kutatások kereszttüzében, a könyv az olvasói kíváncsiság kielégítése mellett gazdagít is.
Szintén remélem, hogy az elegáns Univerzum hasznos lesz a tudományos előképzettséggel rendelkező olvasók számára is. Diákoknak és tanáraiknak talán ez a könyv megvilágítja a modern fizika néhány olyan alapvető fejezetét, mint a speciális relativitáselmélet, általános relativitáselmélet és kvantummechanika, miközben átad valamit a kutatók sokáig keresett egyesített elmélet iránti ragályos lelkesedéséből. A tudományos népszerűsítő irodalom szerelmesei számára megpróbáltam megmagyarázni a kozmosz megértésében az elmúlt tíz évben bekövetkezett lélegzetelállító fejlemények jelentős részét. Ugyanakkor más tudományterületen tevékenykedő kollégáim számára szeretném, ha ez a könyv őszinte és kiegyensúlyozott képet nyújtana arról, miért lelkesednek a húrelmélet művelői a természet végsőnek hitt elmélete megalkotásában elért sikerekért.
A szuperhúrelmélet kiterjedt és mély ismeretanyagot ölel fel, a korszerű fizika számos jelentős felfedezését magában foglalva. Mivel egyesíti a kis és nagy kiterjedések fizikáját, a kozmosz legtávolabbi zugát jellemző törvényeket az anyag legkisebb morzsáját uralókkal, sok úton- módon közelíthetünk a témához. Úgy döntöttem, ezek közül a folyamatosan fejlődő tér és idő fogalmára koncentrálok. Tapasztalatom szerint ez rendkívül hálás út, mely széles csapáson vezetve végig, lényeges új nézőpontok sokaságát érinti. Einstein mutatta meg a világnak, hogy tér és idő megdöbbentő, szokatlan módon viselkedhet. Napjainkra a legkorszerűbb kutatások beépítették felfedezését egy, a kozmosz szövedékébe égetett, számos rejtett dimenziót tartalmazó kvantumos elméletbe. Az új dimenziók messzemenően összefonódnak a geometriával, és jó esély van arra, hogy megadhatják a választ a valaha is feltett legmélyebb kérdésekre. Bár néhány kapcsolódó fogalom finomságokon alapul, látni fogjuk, hogy az esetek többségében nem túl bonyolult analógiákkal szemléltethetők. Az alapgondolat megértése után pedig az Univerzumot forradalmian új és megdöbbentő szemszögből látjuk majd.
A könyvben megpróbáltam közel maradni a tudományhoz, miközben az olvasó számára intuitív képet - gyakorta analógiák vagy éppenséggel metaforák segítségével - igyekeztem kialakítani arról, miként jutottak el a kutatók a kozmosz megértésének jelenlegi szintjére. Bár a technikai nyelvezetet és az egyenleteket elkerültem, mégis a gondolatmenetek tökéletes követése céljából az olvasónak talán itt-ott szünetet kell tartania és mérlegelnie kell egy-egy magyarázatot, jobban megemésztenie egy-egy fejezetet, hiszen a kapcsolódó fogalmak gyökeresen újak. A negyedik rész néhány alfejezete (melyek a legutóbbi fejleményeket taglalják), kissé elvontabbak a többinél. Azért figyelmeztetem erre az olvasót, mert a könyvet úgy állítottam össze, hogy néhány nehezebbnek ítélt rész kihagyása vagy átlapozása ne befolyásolja túlságosan a könyv logikai gondolatmenetének követhetőségét. A könyvhöz csatoltam a tudományos fogalmak magyarázatát, könnyen felkutatható emlékeztetőjéül a főszövegben előforduló gondolatoknak. Bár az alkalmi olvasó átugorhatná a könyv végi jegyzeteket, amelyeket a könyvben fejezetenként számoztam, a lelkiismeretes olvasó ott találja meg a főszövegben gyakorta egyszerűsítve bemutatott érvelések pontosítását, valamint néhány technikai kitérőt a matematikailag képzettek számára.
Sok embernek tartozom köszönettel a könyv megírása közben nyújtott segítségéért. Dávid Steinhardt különös gondossággal végigolvasva a kéziratot, nagylelkűen ellátott szerkesztői tanácsaival és pótolhatatlan bátorításával. Dávid Morrison, Ken Vineberg, Raphael Kasper, Nicholas Boles, Steven Carlip, Arthur Greenspoon, Dávid Mermin, Michael Popowits és Shani Offen figyelmesen átolvasták a kéziratot, részletes véleményük és a javasolt javítások sokat jobbítottak a kiadványon. Szintén olvasták a kézirat egészét vagy részét és értékes tanácsokkal, bátorítással láttak el: Paul Aspinwall, Persis Drell, Michael Duíf, Kürt Gottfried, Joshua Greene, Teddy Jefferson, Marc Kamionkowski, Yakov Kanter, András Kovács, Dávid Lee, Megan McEwen, Nari Mistry, Hasán Padamsee, Ronen Plesser, Massimo Poratti, Fred Sherry, Lars Straeter, Steven Strogatz, Andrew Strominger, Henry Tye, Cumrun Vafa és Gabriele Veneziano. Különös köszönettel tartozom Raphael Gun- nernek, többek között inspiráló kritikájáért a könyv megírásának korai szakaszában, mely segítségemre volt a végső forma kicsiszolásában, valamint Róbert Malleynak, gyengéd, de kitartó ösztönzéséért, hogy túllépjek a könyvről való elmélkedés állapotán és végre tollat ragadjak. Steven Weinberg és Sidney Coleman hasznos tanácsokat és segítséget nyújtottak. Öröm számomra, hogy köszönetet mondhatok segítő együttműködésükért a következőknek is: Carol Archer, Vicky Carstens, Dávid Cassel, Anne Coyle, Michael Duncan, Jane Formán, Wendy Greene, Susan Greene, ErikJendresen, GaryKass, ShivaKumar, Róbert Mawhinney, Pam Morehouse, Pierre Rámond, Amanda Salles és Eero Simoncelli. Hálás vagyok Costas Efthimiounak egyes ellenőrzéseiért és a referenciák megtalálásáért, valamint eredeti vázlataim megrajzolásáért, melyekből aztán Tom Rockwell megalkotta - a szentek türelmével és mesteri művészlátással - a szöveget illusztráló ábrákat. Úgyszintén köszönöm Andrew Hansonnak és Jim Sethnának a bonyolultabb ábrák némelyikének megalkotásában nyújtott segítségét.
Köszönöm Howard Georgi, Sheldon Glashow, Michael Green, John Schwarz, John Wheeler, Edward Witten, továbbá Andrew Strominger, Cumrun Vafa és Gabriele Veneziano készséges nyilatkozatait, valamint személyes véleményüket néhány témával kapcsolatban.
Boldogan mondok köszönetet Angéla Von der Lippe mélyreható meglátásaiért és felbecsülhetetlen javaslataiért, valamint Traci Nagle részletek iránti éles érzékenységéért, mindketten szerkesztőim a W. W. Nortonnál. Hozzájárulásuk lényegesen javított az érthetőségen. Szintén köszönöm kiadói ügynökeimnek, John Brockmannak és Katinka Matsonnak, hogy szakértően gondját viselték könyvemnek, születésétől kezdve a megjelenéséig.
Hálás köszönet illeti a Nemzeti Tudományos Alapot (NSF), az Alfréd R Sloan Alapítványt és az Egyesült Államok Energia Osztályát, mivel több mint másfél évtizedig nagylelkűen támogatták elméleti fizikai kutatásaimat. Talán nem meglepő, hogy saját kutatásaim is azt firtatták, hogy milyen hatást gyakorol a húrelmélet a tér és idő fogalmainkra. Az utolsó fejezetekben ismertetett felfedezésekben személyesen volt szerencsém részt venni. Bár az olvasó kedvét lelheti az ezzel kapcsolatos kulisszatitkok megismerésében, hangsúlyoznom kell, hogy ez a körülmény túlzottan kiemelheti a szuperhúrelmélet kidolgozásában betöltött szerepemet. Ezért most megragadom az alkalmat, hogy köszönetet mondjak annak a több mint ezer fizikusnak világszerte, akik az Univerzum végső elméletét megalkotó folyamatok kulcsfontosságú és elkötelezett résztvevői. Elnézést kérek azoktól, akiknek a munkája nem foglaltatott bele a könyvbe: ez csupán az általam választott tematikus perspektíva és az általános ismertetés terjedelmi korlátainak következménye.
Végül szívből jövő köszönettel tartozom Ellen Archernek megingathatatlan szerelméért és támogatásáért, amely nélkül ez a könyv nem jött volna létre.