يسعى الفيزيائيون النظريون والفيزيائيون الكموميون لاكتشاف الصيغة الرياضية التي تعبر عن حقيقة مفادها أن معظم الشعوب الأصلية في العالم بالفعل know: يوجد "حقل" مشترك يربط الجميع وكل شيء معًا ، من النجوم في سماء الليل إلى الدودة التي تشق طريقها أسفل أرض.
يقول Sioux "Mitakuye oyasin" ، مما يعني "كل شيء مرتبط" ، أو "كلنا مرتبطون" ، اعتمادًا على الترجمة. من السكان الأصليين في أستراليا إلى قبائل الدوجون في إفريقيا إلى قبائل الماوري في نيوزيلندا ، يؤمن هؤلاء السكان الأصليون جميعًا بكل ما يمكننا وما لا يمكننا رؤيته يتشارك في الاتصال. العلماء في طريقهم لإثبات ذلك في نظرية كل شيء.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
يبحث الفيزيائيون عن نظرية مجال موحد كبيرة تصف إطار عمل الكون الذي تنشأ منه القوى الأربع: الجاذبية ، والكهرومغناطيسية ، والقوى النووية القوية والضعيفة القوات. إنهم يأملون في الكشف عن معادلة واحدة تحدد كيفية عمل الكون من خلال ربط كل شيء معًا في نظرية واحدة لكل شيء.
نظريات النسبية لأينشتاين ونظرية المجال الموحد
مات أينشتاين قبل أن ينتهي من العمل على مفهومه النهائي - نظرية المجال الموحد - التي من شأنها أن تقدم إجابة وعلاقة بين كل شيء في الكون. كتب أكثر من 40 ورقة بحثية حول هذا الموضوع ، تم التعبير عنها جزئيًا في نظريته العامة للنسبية حيث يناقش موجات الجاذبية التي تسرع عبر الكون بنفس سرعة الضوء يسافر.
كما قد تعلم أو لا تعرف ، فقد ثبت صحة هذا الجانب من نظريته في سبتمبر 2015 ، عندما اكتشف العلماء و قاس موجات الجاذبية مع موجات الضوء التي ضربت الأرض من ثقبين أسودين اصطدمت ببعضهما البعض ، ملايين من الثقوب السوداء منذ سنوات. أقنعه فهم أينشتاين أن كل شيء في الكون موجود بسبب أساس هندسي مشترك ومشترك وبسيط.
دور الرياضيات في اصبع القدم
مثل بساطة نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين المعبر عنها في شكل رياضي ، E = mc2يأمل الفيزيائيون في إيجاد معادلة بليغة أخرى تربط كل شيء في الكون بحقل واحد عالمي. منذ أن طرح أينشتاين أفكاره على المجال الموحد في العقود التي سبقت وفاته في عام 1955 ، لا يزال الفيزيائيون ، على خطاه ، يسعون إلى إيجاد حل مباشر. المعادلة التي تربط القوى الأربع المعروفة - الجاذبية ، والكهرومغناطيسية ، والقوى النووية القوية والضعيفة - بهذا المجال الكوني ، المعروف أيضًا باسم الكم مجال. ما أطلق عليه أينشتاين نظرية المجال الموحد ، يسميه الفيزيائيون اليوم "نظرية كل شيء" ، والمختصرة على أنها ToE.
منذ بداية الكون منذ أكثر من 1.4 مليار سنة ، حدد العلماء والفيزيائيون أربع قوى ، عندما تكون مجتمعة ، تعمل كمصدر وحيد للطاقة في الكون. تشمل هذه القوى الأربع قوة الجاذبية ، وهي القوة التي تجذب الأشياء إلى الأرض ؛ القوة الكهرومغناطيسية ، والتي تشمل الضوء وتعبر في نطاقات تردد متعددة مثل نطاقات ألوان قوس قزح الفردية ؛ والقوى النووية القوية والضعيفة مسئولة عن الذرات التي تتكون منها كل العناصر المعروفة في الكون.
سعي أينشتاين إلى تو إي ، والآن غيره من علماء الفيزياء النظرية والكمية منذ وفاته. 1955 ، هو إيجاد صيغة ومبدأ رياضي واحد يربط كل شيء معًا بشكل أساسي مستوى. كان فكر أينشتاين الرئيسي هو إثبات أن القوى الكهرومغناطيسية وقوى الجاذبية ليست أكثر من تعبيرين مختلفين لحقل واحد موحد. يعلم علماء الرياضيات أن الصيغ الرياضية موجودة في الطبيعة والموسيقى والفن ، وأن الرياضيات تدعم كل شيء في هذا الواقع المادي الذي يعيشه البشر على الأرض. المطاردة مستمرة لاكتشاف صيغة رياضية واحدة تربط كل شيء معًا.
التقدم الحالي على ToE
لربط القوى الأربع معًا لشرح ToE ، قام العلماء في السبعينيات أولاً بربط القوة الكهرومغناطيسية رياضيًا ، الذي يوجه سلوك الضوء والبنية الذرية ، إلى القوة النووية الضعيفة التي تدعم الطريقة التي تتحلل بها الجسيمات. ثم أرادوا إيجاد طريقة لربطهم بالقوة النووية القوية ، والتي تجمع بين الجسيمات الأصغر مثل الكواركات والبروتونات والنيوترونات في الهياكل الذرية. لقد تركوا قوة الجاذبية بمفردهم لأنهم لم يفعلوا ذلك حتى الآن لدينا صيغة لذلك - لكنهم يقتربون من الملاحظات في سبتمبر 2015.
المشكلة هي أن كل قوة تعبر عن نفسها بشكل مختلف ، ومن الصعب تجميعها في نظرية واحدة. فكر في الأمر مثل الحكاية القديمة من الهند عن الرجال العميان الثلاثة والفيل. لمس كل شخص أعمى جزءًا مختلفًا من جسد الفيل ، معتقدًا أنه كائن منفصل. الرجل الذي لمس الذيل وصف حبلًا ، والرجل الذي لمس ساقه وصف عمودًا ، وهكذا. لأنهم لم يتمكنوا من الرؤية ، لم يعرفوا أن الفيل كان فريدًا ، وليس كائنات منفصلة. يفترض الفيزيائيون أن كل شيء ينشأ من الحقل الموحد ، لكنهم لم يعثروا على الصيغة الرياضية التي يمثل كل شيء باستمرار ، بما في ذلك التعبيرات الفردية للقوة ، دون الانهيار عند الجسيم مستوى.
من خلال قياس موجات الجاذبية في عام 2015 ، قد يكتشف العلماء قريبًا مكافئًا رياضيًا للتعبير عن نشاط قوة الجاذبية ، مما يضعهم على الطريق الصحيح لربط القوى الأربع معًا في نظرية كل شىء.
ما يأمل الفيزيائيون في إثباته
مع فتح نافذة جديدة على الكون من خلال قياس كل من موجات الضوء والجاذبية ، والتي السفر بنفس السرعة بالضبط ، قد يكون لدى الفيزيائيين النظريين قريبًا صيغة جاذبية منطقية إصبع قدم. لكن المشكلة ليست في قوة الجاذبية. العيب موجود في القوة النووية الضعيفة ، في كيفية اضمحلال البروتونات. نجح المنظرون في الجمع بين القوى الضعيفة والكهرومغناطيسية في نظرية الكهروضعيفة ، مما يشير إلى ذلك كلاهما موجود كتعاون فردي ، ولكن فقط عند مستويات عالية من الطاقة كما في بداية الكون. ومع ذلك ، فإن الاتحاد يتبدد للأسف عندما تنخفض الطاقة إلى ما دون حد معين أنشأته نظرية الكهروضعيف.
لا يزال الفيزيائيون يحاولون إيجاد طرق لرصد هذه الجسيمات متناهية الصغر وكيفية تأثيرها على تحلل البروتون. خذ على سبيل المثال اكتشاف جسيم هيغز-بوسون. توقع العلماء وجوده قبل وقت طويل من اكتشافه ، لكن لم يكن لديهم طريقة لقياسه حتى عام 2012 في مصادم هادرون التابع لـ CERN في سويسرا. منذ ذلك الوقت ، لاحظ العلماء أيضًا وتحققوا من وجود جسيم جديد ، البنتاكوارك ، في عام 2015 في منشأة CERN أيضًا.
بمجرد أن يتمكن العلماء من مراقبة وقياس تفاعلات الجسيمات الأصغر هذه وقياسها ، أو العثور على جسيمات جديدة تحددها وتقيسها اضمحلال البروتون ، قد يكشفون فقط عن الصيغة التي تشرح كل شيء عن كيفية عمل الكون ، عاجلاً وليس عاجلاً الى وقت لاحق.