Jaká je teorie všeho, o čem vědci mluví?

Teoretičtí a kvantoví fyzici hledají matematický vzorec, který vyjadřuje pravdu, kterou již většina původních obyvatel světa má vědět: Existuje sdílené „pole“, které spojuje všechny a všechno dohromady, od hvězd na noční obloze až po červ, který si razí cestu pod přízemní.

Siouxové říkají „Mitakuye oyasin“, což znamená „vše souvisí“ nebo „všichni jsme příbuzní“, v závislosti na překladu. Od domorodců v Austrálii přes africké kmeny Dogonů až po maorské kmeny Nového Zélandu, všichni domorodí lidé věří všemu, co můžeme a co nevidíme, sdílí spojení. Vědci jsou na cestě dokázat to v Teorii všeho.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Fyzici hledají velkou jednotnou teorii pole, která popisuje rámec vesmír, ze kterého vznikají čtyři síly: gravitace, elektromagnetismus a silná a slabá jaderná energie síly. Doufají, že odhalí jedinou rovnici, která nastíní, jak funguje vesmír, propojením všeho do jedné teorie všeho.

Einstein zemřel dříve, než dokončil práci na svém posledním konceptu - jednotné teorii pole - který by poskytl odpověď a spojení mezi vším ve vesmíru. Napsal více než 40 prací na toto téma, částečně vyjádřené ve své Obecné teorii relativity, kde pojednává o gravitačních vlnách, které se pohybují napříč vesmírem se stejnou rychlostí, jakou světlo cestuje.

Jak možná víte, ale možná ne, tento aspekt jeho teorie se ukázal jako správný v září 2015, kdy vědci zjistili a měřil gravitační vlny světelnými vlnami, které zasáhly Zemi ze dvou černých děr, které se srazily, aby se spojily jako jedna, miliony před lety. Einsteinovo porozumění ho přesvědčilo, že vše ve vesmíru existuje díky společnému, společnému a jednoduchému geometrickému základu.

Stejně jako jednoduchost Einsteinovy ​​speciální teorie relativity vyjádřená v matematické formě, E = mc²„Fyzici doufají, že najdou další výmluvnou rovnici, která spojuje vše ve vesmíru zpět do jediného univerzálního pole. Vzhledem k tomu, že Einstein přednesl své myšlenky na sjednoceném poli v desetiletích před svou smrtí v roce 1955, fyzici ve svých stopách stále hledají přímočarost rovnice, která spojuje čtyři známé síly - gravitaci, elektromagnetismus a silné a slabé jaderné síly - s tímto univerzálním polem, známým také jako kvantové pole. To, co Einstein nazval Sjednocená teorie pole, dnes fyzici nazývají „Teorie všeho“, zkráceně ToE.

Od počátku vesmíru před více než 1,4 miliardami let vědci a fyzici identifikovali čtyři síly, které v kombinaci slouží jako jediný zdroj energie ve vesmíru. Mezi tyto čtyři síly patří gravitační síla, síla, která přitahuje objekty na Zemi; elektromagnetická síla, která zahrnuje světlo a vyjadřuje se v několika frekvenčních pásmech, jako jsou jednotlivá barevná pásma duhy; a silné a slabé jaderné síly, odpovědné za atomy, které tvoří všechny známé prvky ve vesmíru.

Pronásledování ToE Einsteinem a nyní dalšími teoretickými a kvantovými fyziky od jeho příchodu 1955, je najít jeden matematický vzorec a princip, který spojuje vše dohromady v zásadě úroveň. Hlavní myšlenkou Einsteina bylo dokázat, že elektromagnetické a gravitační síly nejsou nic jiného než dva různé výrazy jednoho jednotného pole. Matematici vědí, že matematické vzorce existují v přírodě, hudbě a umění a že matematika je základem všeho v této fyzické realitě, kterou lidé na Zemi zažívají. Lov má objevit jeden matematický vzorec, který spojuje vše dohromady.

Aby vědci vysvětlili ToE, aby vysvětlili ToE, vědci v 70. letech nejprve matematicky spojili elektromagnetickou sílu, který směruje chování světla a atomovou strukturu k slabé jaderné síle, která je základem metody rozpadu částic. Pak chtěli najít způsob, jak je spojit se silnou jadernou silou, která kombinuje menší částice jako kvarky s protony a neutrony v atomových strukturách. Gravitační síla, kterou nechali na pokoji, protože ne dosud mít pro to vzorec - ale vzhledem k pozorováním v září 2015 se blíží.

Problém je v tom, že každá síla se vyjadřuje odlišně a jejich kombinace v jedné teorii je obtížná. Přemýšlejte o tom jako o starodávné bajce z Indie o třech slepcích a slonech. Každý nevidomý se dotkl jiné části těla slona a považoval to za samostatný předmět. Muž, který se dotkl ocasu, popsal lano, muž, který se dotkl nohy, popsal sloup a tak dále. Protože neviděli, nevěděli, že slon je singulární, nikoli samostatné objekty. Fyzici předpokládají, že vše vzniká z jednotného pole, ale matematický vzorec prostě nenašli důsledně představuje vše, včetně jednotlivých výrazů síly, aniž by se rozpadlo na částice úroveň.

S měřením gravitačních vln v roce 2015 mohou vědci brzy objevit matematický ekvivalent k vyjádření aktivita gravitační síly, která je staví na cestu spojování čtyř sil dohromady v Teorii Všechno.

S otevřením nového okna do vesmíru měřením jak světelných, tak gravitačních vln, které cestovat přesně stejnou rychlostí, teoretičtí fyzici by brzy mohli mít gravitační vzorec, který dává smysl Prst. Problémem však není gravitační síla; Nevýhodou je slabá jaderná síla v tom, jak se protony rozpadají. Teoretici úspěšně spojili slabé a elektromagnetické síly v elektroslabé teorii, což tomu nasvědčuje oba existují jako jedna spolupráce, ale pouze na vysokých úrovních energie, jako na začátku vesmíru. Unie však bohužel zmizí, když energie poklesne pod konkrétní hranici stanovenou elektroslabou teorií.

Fyzici se stále snaží najít způsoby, jak pozorovat tyto nekonečně malé částice a jak ovlivňují rozpad protonů. Vezměme si například objev částice Higgs-Boson; vědci předpovídali, že existuje dlouho předtím, než ji objevili, ale do roku 2012 ji neměli jak měřit na hadronovém urychlovači CERN ve Švýcarsku. Od té doby vědci také pozorovali a ověřili existenci nové částice, pentaquarku, v roce 2015 také v zařízení CERN.

Jakmile vědci mohou tyto a menší částicové interakce pozorovat a měřit, nebo najít nové částice, které definují a kvantifikují rozpad protonů, mohli by spíše odhalit vzorec, který vysvětluje vše o tom, jak vesmír funguje, spíše než dříve později.