Mikä on kaiken teoria, josta tutkijat puhuvat?

Teoreettiset ja kvanttifyysikot etsivät matemaattista kaavaa, joka ilmaisee totuuden, jonka useimmat maailman alkuperäiskansat ovat jo tiedä: On olemassa jaettu "kenttä", joka yhdistää kaikki ja kaikki yhdessä yöntaivaan tähdistä matoon, joka tunneloi tiensä maahan.

Siouxilaiset sanovat "Mitakuye oyasin", mikä tarkoittaa "kaikki ovat sukulaisia" tai "olemme kaikki sukulaisia" käännöksestä riippuen. Nämä alkuperäiskansat uskovat kaikesta kaikesta, mitä voimme nähdä emmekä voi nähdä yhteydestä, Australian alkuperäiskansoista Afrikan dogoniheimoihin Uuden-Seelannin maori-heimoihin. Tutkijat ovat matkalla todistamaan tämän kaiken teoriassa.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Fyysikot ovat etsimässä suurta yhtenäistä kenttäteoriaa, joka kuvaa maailmankaikkeus, josta neljä voimaa syntyy: painovoima, sähkömagneetti ja vahva ja heikko ydin voimat. He toivovat paljastavansa yhden yhtälön, joka kuvaa maailmankaikkeuden toimintaa yhdistämällä kaiken yhteen yhdeksi kaiken teoriaksi.

Einstein kuoli ennen kuin hän viimeisteli lopullisen konseptinsa - yhtenäisen kenttäteorian -, joka antaisi vastauksen ja yhteyden kaikkeen maailmankaikkeuteen. Hän kirjoitti aiheesta yli 40 paperia, osittain ilmaistuna hänen yleisessä suhteellisuusteoriassa missä hän käsittelee gravitaatioaaltoja, jotka nopeutuvat maailmankaikkeuden läpi samalla nopealla valolla matkustaa.

Kuten ehkä tiedätkin, hänen teoriansa se osoittautui oikeiksi syyskuussa 2015, jolloin tutkijat havaitsivat ja mitasi gravitaatioaaltoja valoaalloilla, jotka osuivat maapalloon kahdesta mustasta aukosta törmätessään yhdeksi miljoonaksi vuosia sitten. Einsteinin ymmärrys vakuutti hänet siitä, että kaikki universumissa oli olemassa yhteisen, yhteisen ja yksinkertaisen geometrisen perustan takia.

Kuten Einsteinin matemaattisessa muodossa ilmaistun erityisen suhteellisuusteorian yksinkertaisuus, E = mc², fyysikot toivovat löytävänsä toisen kaunopuheisen yhtälön, joka yhdistää kaiken maailmankaikkeudessa takaisin yhteen, universaaliin kenttään. Koska Einstein esitti ajatuksensa yhtenäisestä kentästä vuosikymmeninä ennen kuolemaansa vuonna 1955, fyysikot pyrkivät edelleen hänen jalanjäljissään suoraviivaisesti yhtälö, joka yhdistää neljä tunnettua voimaa - painovoima, sähkömagneettisuus sekä vahvat ja heikot ydinvoimat - universaalikenttään, joka tunnetaan myös nimellä kvantti ala. Sitä mitä Einstein kutsui yhtenäiseksi kenttäteoriaksi, fyysikot kutsuvat nykyään "kaiken teoriaksi", lyhennettynä ToE: ksi.

Maailmankaikkeuden alkamisesta yli 1,4 miljardia vuotta sitten tutkijat ja fyysikot ovat tunnistaneet neljä voimaa, jotka yhdistettynä toimivat maailmankaikkeuden ainoana energialähteenä. Nämä neljä voimaa sisältävät painovoiman, voiman, joka houkuttelee esineitä maapallolle; sähkömagneettinen voima, joka sisältää valoa ja joka ilmaisee useilla taajuuskaistoilla, kuten sateenkaaren yksittäiset värinauhat; ja vahvat ja heikot ydinvoimat, jotka ovat vastuussa atomista, jotka muodostavat kaikki tunnetut elementit kosmoksessa.

Einstein ja nyt muut teoreettiset ja kvanttifyysikot harjoittavat ToE: tä hänen siirtymisensä jälkeen 1955, on löytää yksi matemaattinen kaava ja periaate, joka yhdistää kaiken yhteen perustavanlaatuisena taso. Einsteinin pääajatus oli todistaa, että sähkömagneettiset ja gravitaatiovoimat ovat vain yksi yhtenäisen kentän kaksi eri ilmaisua. Matemaatikot tietävät, että matemaattiset kaavat ovat luonnossa, musiikissa ja taiteessa ja että matematiikka tukee kaikkea tässä fyysisessä todellisuudessa, mitä ihmiskokemus maapallolla kokee. Metsästys on etsimässä yhtä matemaattista kaavaa, joka sitoo kaiken yhteen.

Yhdistääkseen neljä voimaa ToE: n selittämiseksi 1970-luvun tiedemiehet liittivät ensin matemaattisesti sähkömagneettisen voiman, joka ohjaa valokäyttäytymisen ja atomirakenteen heikkoon ydinvoimaan, joka tukee menetelmää, jolla hiukkaset hajoavat. Sitten he halusivat löytää tavan yhdistää ne voimakkaaseen ydinvoimaan, joka yhdistää pienemmät hiukkaset, kuten kvarkit, protoneihin ja neutroneihin atomirakenteissa. Painovoima, jonka he jättivät yksin, koska eivät vielä on sille kaava - mutta he ovat lähestymässä syyskuun 2015 havaintoja.

Ongelmana on, että jokainen voima ilmaisee itsensä eri tavalla, ja niiden yhdistäminen yhteen teoriaan on vaikeaa. Ajattele sitä kuin kolmen sokean miehen ja norsun muinainen tarina Intiasta. Jokainen sokea ihminen kosketti eri osaa norsun ruumiista, ajattelemalla sitä erillisenä esineenä. Mies, joka kosketti häntä, kuvasi köyttä, mies, joka kosketti jalkaa, kuvasi pylvästä ja niin edelleen. Koska he eivät voineet nähdä, he eivät tienneet, että norsu oli yksinäinen, ei erillisiä esineitä. Fyysikot ovat sitä mieltä, että kaikki syntyy yhtenäisestä kentästä, mutta he eivät vain ole löytäneet sitä matemaattista kaavaa edustaa johdonmukaisesti kaikkea, mukaan lukien yksittäiset voiman ilmaisut, hajoamatta hiukkasessa taso.

Mittaamalla gravitaatioaallot vuonna 2015, tutkijat saattavat pian löytää matemaattisen ekvivalentin ilmaisemaan painovoiman aktiivisuus, joka vie heidät hyvälle tielle yhdistää neljä voimaa yhteen teoriassa Kaikki.

Kun uusi ikkuna avautuu kosmokseen mittaamalla sekä valo- että painovoima-aaltoja, jotka matkustaa täsmälleen samalla nopeudella, teoreettisilla fyysikoilla saattaa pian olla järkevää gravitaatiokaava ToE. Mutta ongelma ei ole painovoima; haittana on heikko ydinvoima, kuinka protonit hajoavat. Teoreetikot yhdistivät onnistuneesti heikot ja sähkömagneettiset voimat sähköheikkoteoriassa, mikä viittaa siihen ne molemmat ovat olemassa yhtenä yhteistyönä, mutta vain korkealla energiatasolla kuten maailmankaikkeuden alussa. Unioni kuitenkin valitettavasti hajoaa, kun energia putoaa alle sähköheikkoteorian asettaman rajan.

Fyysikot yrittävät edelleen löytää tapoja tarkkailla näitä äärettömän pieniä hiukkasia ja miten ne vaikuttavat protonien hajoamiseen. Otetaan esimerkiksi Higgs-Boson-partikkelin löytö; tutkijat ennustivat sen olemassaolon kauan ennen kuin he löysivät sen, mutta heillä ei ollut mitään tapaa mitata sitä ennen vuotta 2012 CERN: n hadron-törmäyksessä Sveitsissä. Siitä lähtien tutkijat ovat myös havainneet ja todentaneet uuden hiukkasen, pentaquarkin, olemassaolon vuonna 2015 myös CERN-laitoksessa.

Kun tutkijat voivat tarkkailla ja mitata näitä ja pienempiä hiukkasten vuorovaikutuksia tai löytää uusia hiukkasia, jotka määrittelevät ja kvantifioivat protonien hajoaminen, he saattavat vain paljastaa kaavan, joka selittää kaiken maailmankaikkeuden toiminnasta, ennemmin kuin myöhemmin.