Los físicos teóricos y cuánticos están a la caza de descubrir la fórmula matemática que expresa una verdad que la mayoría de los pueblos indígenas del mundo ya saber: existe un "campo" compartido que conecta a todos y a todo, desde las estrellas en el cielo nocturno hasta el gusano que se abre paso bajo el suelo.
Los sioux dicen "Mitakuye oyasin", que significa "todo está relacionado" o "todos estamos relacionados", según la traducción. Desde los aborígenes de Australia hasta las tribus Dogon de África y las tribus maoríes de Nueva Zelanda, todos estos pueblos indígenas creen que todo lo que podemos y no podemos ver comparte una conexión. Los científicos están en camino de probar esto en la Teoría del Todo.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Los físicos están a la caza de una gran teoría de campo unificado que describa el marco de la Universo del que surgen las cuatro fuerzas: la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. efectivo. Esperan descubrir una sola ecuación que describa cómo funciona el universo al vincular todo en una sola Teoría del Todo.
Las teorías de la relatividad de Einstein y la teoría del campo unificado
Einstein murió antes de terminar de trabajar en su concepto final, la Teoría del Campo Unificado, que proporcionaría una respuesta y una conexión entre todo en el universo. Escribió más de 40 artículos sobre el tema, expresados en parte en su Teoría General de la Relatividad donde analiza las ondas gravitacionales que atraviesan el universo con la misma rapidez que la luz viajes.
Como puede que sepa o no, ese aspecto de su teoría resultó ser correcto en septiembre de 2015, cuando los científicos detectaron y midió ondas gravitacionales con ondas de luz que golpean la Tierra desde dos agujeros negros que chocan para unirse como uno, millones de hace años que. El entendimiento de Einstein lo convenció de que todo en el universo existía debido a una base geométrica compartida, común y simple.
El papel de las matemáticas en la ToE
Como la simplicidad de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein expresada en forma matemática, E = mc2, los físicos esperan encontrar otra ecuación elocuente que vincule todo en el universo a un solo campo universal. Desde que Einstein postuló sus ideas sobre el campo unificado en las décadas anteriores a su muerte en 1955, los físicos, siguiendo sus pasos, todavía buscan una solución sencilla. ecuación que vincula las cuatro fuerzas conocidas: la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil, con ese campo universal, también conocido como el cuántico. campo. Lo que Einstein llamó la Teoría del Campo Unificado, los físicos hoy lo llaman "La Teoría del Todo", abreviada como ToE.
Desde el comienzo del universo hace más de 1.400 millones de años, los científicos y físicos han identificado cuatro fuerzas que, cuando se combinan, sirven como la única fuente de energía del universo. Estas cuatro fuerzas incluyen la fuerza gravitacional, el poder que atrae objetos a la Tierra; la fuerza electromagnética, que incluye la luz y se expresa en múltiples bandas de frecuencia como las bandas individuales de colores del arco iris; y las fuerzas nucleares fuertes y débiles, responsables de los átomos que componen todos los elementos conocidos del cosmos.
La búsqueda de la ToE por Einstein, y ahora otros físicos teóricos y cuánticos desde su fallecimiento 1955, es encontrar una fórmula matemática y un principio que vincule todo junto en un punto fundamental. nivel. El principal pensamiento de Einstein fue demostrar que las fuerzas electromagnéticas y gravitacionales no son más que dos expresiones diferentes de un solo campo unificado. Los matemáticos saben que las fórmulas matemáticas existen en la naturaleza, la música y el arte, y que las matemáticas sustentan todo en esta realidad física que los seres humanos experimentan en la Tierra. Ha comenzado la búsqueda para descubrir una fórmula matemática que lo vincule todo.
Progreso actual en la ToE
Para vincular las cuatro fuerzas juntas para explicar la ToE, los científicos en la década de 1970 vincularon matemáticamente por primera vez la fuerza electromagnética, que dirige el comportamiento de la luz y la estructura atómica, a la fuerza nuclear débil que sustenta el método por el cual las partículas se desintegran. Luego querían encontrar una manera de vincularlos a la fuerza nuclear fuerte, que combina partículas más pequeñas como quarks con protones y neutrones en estructuras atómicas. Fuerza gravitacional que dejaron en paz porque no lo hacen aún tienen una fórmula para ello, pero se están acercando dadas las observaciones de septiembre de 2015.
El problema es que cada fuerza se expresa de manera diferente y combinarlas en una sola teoría es difícil. Piense en ello como en la antigua fábula de la India de los tres ciegos y el elefante. Cada persona ciega tocó una parte diferente del cuerpo de un elefante, pensando que era un objeto separado. El hombre que tocó la cola describió una cuerda, el hombre que tocó la pierna describió un pilar, y así sucesivamente. Como no podían ver, no sabían que el elefante era un objeto singular, no separado. Los físicos postulan que todo surge del campo unificado, pero simplemente no han encontrado la fórmula matemática que representa constantemente todo, incluidas las expresiones individuales de fuerza, sin romperse en la partícula nivel.
Con la medición de ondas gravitacionales en 2015, los científicos pronto podrán descubrir un equivalente matemático para expresar la actividad de la fuerza gravitacional, lo que los coloca en el buen camino para conectar las cuatro fuerzas juntas en la Teoría de Todo.
Lo que los físicos esperan demostrar
Con la apertura de una nueva ventana al cosmos mediante la medición de ondas de luz y gravitacionales, que viajan exactamente a la misma velocidad, los físicos teóricos pronto podrían tener una fórmula gravitacional que tenga sentido en Dedo del pie. Pero el problema no es la fuerza gravitacional; el inconveniente existe en la fuerza nuclear débil, en cómo se desintegran los protones. Los teóricos combinaron con éxito las fuerzas débiles y electromagnéticas en la teoría electrodébil, lo que sugiere que ambos existen como una sola colaboración, pero solo a altos niveles de energía como al comienzo del universo. Sin embargo, la unión desafortunadamente se disipa cuando la energía cae por debajo de un límite específico establecido por la teoría electrodébil.
Los físicos todavía están tratando de encontrar formas de observar estas partículas infinitesimalmente pequeñas y cómo afectan la desintegración de los protones. Tomemos, por ejemplo, el descubrimiento de la partícula Higgs-Boson; Los científicos predijeron que existía mucho antes de que lo descubrieran, pero no tenían forma de medirlo hasta 2012 en el colisionador de hadrones del CERN en Suiza. Desde entonces, los científicos también han observado y verificado la existencia de una nueva partícula, el pentaquark, también en 2015 en las instalaciones del CERN.
Una vez que los científicos puedan observar y medir estas y otras interacciones de partículas más pequeñas, o encontrar nuevas partículas que definan y cuantifiquen desintegración de protones, podrían descubrir la fórmula que explica todo sobre cómo funciona el universo, antes que mas tarde.