Teoria wszystkiego (jeśli istnieje) wyjaśniałaby wszystko we wszechświecie, od cząstek kwantowych po galaktyki spiralne.
(Zdjęcie: © Shutterstock)
Teoria wszystkiego (TOE) to hipotetyczna struktura wyjaśniająca wszystkie znane zjawiska fizyczne we wszechświecie. Naukowcy poszukiwali takiego modelu od czasu opracowania mechaniki kwantowej i Alberta Einsteina teoria względności na początku XX wieku.
Każdy z tych filarów współczesnej fizyki opisuje swój obszar badań - najdrobniejsze i najbardziej masywne rzeczy w kosmosie - z zadziwiającą dokładnością, ale oba mechanika kwantowa a teoria względności zawodzi, gdy dotyczy się ich przedmiotu. Jak dotąd nadrzędna teoria wymyka się naukowcom, a niektórzy uważają, że ostateczny cel jest nierealny.
Dzielny wysiłek Einsteina
Einstein zaczął szukać teorii jednoczącej w 1920 roku, według American Physical Society (APS). Nigdy w pełni nie zaakceptował dziwnych paradoksów mechaniki kwantowej i uważał, że matematyka opisująca elektromagnetyzm i powaga, jedyne dwie znane wówczas siły, można połączyć w jedną strukturę.
„Chcę wiedzieć, jak Bóg stworzył ten świat” Einstein powiedział młodemu studentowi fizyki o imieniu Esther Salaman w 1925 r. „Nie interesuje mnie to czy tamte zjawisko, spektrum tego czy innego elementu. Chcę poznać Jego myśli; reszta to tylko szczegóły”.
Ale wyprawa Einsteina za jego życia okazała się doniosła. „Większość mojego intelektualnego potomstwa kończy się bardzo młodo na cmentarzu zawiedzionych nadziei”, napisał w liście w 1938 roku. Jednak nie poddał się i na łożu śmierci poprosił o najnowsze notatki z teorii wszystkiego, co mu przyniósł, według APS.
Potencjalni kandydaci
W połowie XX wieku fizycy opracowali model standardowy, który został nazwany „teoria prawie wszystkiego„Opisuje interakcje wszystkie znane cząstki subatomowe oraz trzy z czterech podstawowych sił: elektromagnetyzm oraz silne i słabe siły jądrowe, ale nie grawitacja.
Model obejmujący również grawitację byłby znany jako grawitacja kwantowa teoria. Niektórzy badacze uważają, że teoria strun jest takim szkieletem i pasuje do teorii wszystkiego. Teoria strun zakłada, że cząstki są w rzeczywistości jednowymiarowymi, podobnymi do strun istotami wibrującymi w 11-wymiarowej rzeczywistości. Drgania określają właściwości różnych cząstek, takie jak ich masa i ładunek.
A może nie istnieje
Ale inni naukowcy uważają ideę teorii strun za intelektualny ślepy zaułek. Peter Woit, fizyk teoretyczny z Columbia University, wielokrotnie karcił swoich kolegów za pogoń za czymś, co uważa za wymyślony sen.
„Podstawowym problemem związanym z badaniami unifikacji teorii strun nie jest to, że postęp był powolny w ciągu ostatnich 30 lat”Woit napisał na swoim blogu, „ale to było negatywne, a wszystko nauczyło się wyraźniej pokazywać, dlaczego ten pomysł nie działa”.
W swojej bestsellerowej książce „A Brief History of Time” (Bantam Books, 1988) fizyk Stephen Hawking omówił swoje pragnienie stworzenia teorii wszystkiego (co było również tytułem jego biografia 2014). Ale sławny uczony zmienił zdanie w późniejszym życiu; myślał, że taka teoria byłaby nieosiągalna na zawsze, ponieważ ludzkie opisy rzeczywistości są zawsze niekompletne, zgodnie z wykładem z 2002 roku dostępny na stronie poświęconej zmarłemu fizykowi.
Ten fakt nie zasmucił go, ale dał mu nadzieję. „Cieszę się, że nasze poszukiwania zrozumienia nigdy się nie zakończą i że zawsze będziemy mieli wyzwanie związane z nowym odkryciem” - powiedział Hawking. „Bez tego stagnowalibyśmy”.
Dodatkowe zasoby:
- Patrz na to wyjaśnienie GUT i TOE (wielka zunifikowana teoria i teoria wszystkiego), od Fermilab.
- Oto jak fizyk teoretyczny Michio Kaku wyjaśnia teorię wszystkiego dla Big Think.
- Zegarek "Dlaczego teoria strun jest błędna, ”z PBS Space Time.
