Teoretski i kvantni fizičari u potrazi su za otkrivanjem matematičke formule koja izražava istinu o kojoj već većina autohtonih naroda svijeta znajte: Postoji zajedničko "polje" koje povezuje sve i sve zajedno, od zvijezda na noćnom nebu do crva koji se probija ispod tlo.
Sijuksi kažu "Mitakuye oyasin", što znači "svi smo povezani" ili "svi smo povezani", ovisno o prijevodu. Od Aboridžina u Australiji do plemena Dogona u Africi do plemena Maori s Novog Zelanda, svi ovi autohtoni ljudi vjeruju da sve što možemo i ne možemo vidjeti dijeli vezu. Znanstvenici su na putu da to dokažu u Teoriji svega.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Fizičari su u potrazi za velikom objedinjenom teorijom polja koja opisuje okvir svemir iz kojeg proizlaze četiri sile: gravitacija, elektromagnetizam i jaka i slaba nuklearna sile. Nadaju se da će otkriti jednu jednadžbu koja opisuje kako svemir djeluje povezujući sve zajedno u jednu teoriju svega.
Einsteinove teorije relativnosti i teorija objedinjenog polja
Einstein je umro prije nego što je završio rad na svom konačnom konceptu - Objedinjenoj teoriji polja - koji će pružiti odgovor i vezu između svega u svemiru. Napisao je više od 40 radova na tu temu, djelomično izraženih u svojoj Općoj teoriji relativnosti raspravlja o gravitacijskim valovima koji se brzinom svemira kreću istom brzinom kao i svjetlost putovanja.
Kao što možda znate ili ne znate, taj se aspekt njegove teorije pokazao točnim u rujnu 2015, kada su znanstvenici otkrili i izmjerio gravitacijske valove svjetlosnim valovima koji su pogodili Zemlju iz dvije crne rupe koje su se sudarale kako bi se spojili kao milijuni prije nekoliko godina. Einsteinovo razumijevanje uvjerilo ga je da sve u svemiru postoji zbog zajedničkog, zajedničkog i jednostavnog geometrijskog temelja.
Uloga matematike u ToE
Poput jednostavnosti Einsteinove posebne teorije relativnosti izražene u matematičkom obliku, E = mc2, fizičari se nadaju pronaći još jednu rječit jednadžbu koja sve u svemiru povezuje natrag u jedno, univerzalno polje. Budući da je Einstein svoje ideje postavljao na objedinjeno polje u desetljećima prije nego što je umro 1955. godine, fizičari, slijedeći njegove korake, i dalje traže jasnu jednadžba koja povezuje četiri poznate sile - gravitaciju, elektromagnetizam i jake i slabe nuklearne sile - s onim univerzalnim poljem, poznatim i kao kvant polje. Ono što je Einstein nazvao Teorijom objedinjenog polja, fizičari danas nazivaju "Teorijom svega", skraćeno ToE.
Od početka svemira prije više od 1,4 milijarde godina, znanstvenici i fizičari identificirali su četiri sile koje, kada se kombiniraju, služe kao univerzalni izvor energije. Te četiri sile uključuju gravitacijsku silu, snagu koja privlači predmete na Zemlju; elektromagnetska sila, koja uključuje svjetlost i izražava se u više frekvencijskih opsega poput pojedinačnih pojasa duginih boja; i jake i slabe nuklearne sile odgovorne za atome koji čine sve poznate elemente u kozmosu.
Potraga za ToE-om od strane Einsteina, a sada i drugih teorijskih i kvantnih fizičara od njegova dolaska 1955, je pronaći jednu matematičku formulu i princip koji sve u osnovi povezuju nivo. Einsteinova glavna misao bila je dokazati da elektromagnetske i gravitacijske sile nisu ništa drugo do dva različita izraza jednog jedinstvenog polja. Matematičari znaju da matematičke formule postoje u prirodi, glazbi i umjetnosti i da matematika podupire sve u ovoj fizičkoj stvarnosti koju ljudska bića doživljavaju na Zemlji. U potrazi je za otkrivanjem jedne matematičke formule koja sve povezuje.
Trenutni napredak u ToE-u
Da bi povezali četiri sile kako bi objasnili ToE, znanstvenici su 1970-ih prvo matematički povezali elektromagnetsku silu, koja usmjerava ponašanje svjetlosti i atomsku strukturu prema slaboj nuklearnoj sili koja podupire metodu raspadanja čestica. Tada su htjeli pronaći način da ih povežu sa snažnom nuklearnom silom, koja kombinira manje čestice poput kvarkova s protonima i neutronima u atomskim strukturama. Gravitacijsku silu ostavili su na miru jer je nemaju još imaju formulu - ali približavaju se s obzirom na promatranja u rujnu 2015.
Problem je u tome što se svaka sila različito izražava i njihovo kombiniranje u jednoj teoriji je teško. Zamislite to poput drevne bajke iz Indije o trojici slijepaca i slona. Svaka slijepa osoba dodirnula je drugi dio slonova tijela, misleći da je to zaseban predmet. Čovjek koji je dodirnuo rep opisao je konop, čovjek koji je dodirnuo nogu stup i tako dalje. Budući da nisu mogli vidjeti, nisu znali da je slon jedinstveni, a ne zasebni objekti. Fizičari tvrde da sve proizlazi iz objedinjenog polja, ali jednostavno nisu pronašli matematičku formulu koja to dosljedno predstavlja sve, uključujući pojedinačne izraze sile, bez razbijanja na čestici nivo.
Mjerenjem gravitacijskih valova 2015. godine, znanstvenici bi uskoro mogli otkriti matematički ekvivalent za izražavanje aktivnost gravitacijske sile, što im je na dobrom putu da povežu četiri sile zajedno u Teoriji Sve.
Što se fizičari nadaju dokazati
Otvaranjem novog prozora u kozmos mjerenjem i svjetlosnih i gravitacijskih valova, koji putujući potpuno jednakom brzinom, teorijski fizičari mogli bi uskoro imati gravitacijsku formulu koja ima smisla u Nožni prst. Ali problem nije gravitacijska sila; nedostatak postoji u slaboj nuklearnoj sili, u tome kako protoni propadaju. Teoretičari su uspješno kombinirali slabe i elektromagnetske sile u teoriji elektroslabih, što sugerira da oboje postoje kao jedinstvena suradnja, ali samo na visokim razinama energije kao na početku svemira. Međutim, unija se nažalost rasipa kad energija padne ispod određene granice uspostavljene teorijom elektroslaba.
Fizičari još uvijek pokušavaju pronaći načine kako promatrati te beskrajno male čestice i kako utječu na raspad protona. Na primjer, uzmimo otkriće Higgs-Bosonove čestice; znanstvenici su predviđali da postoji mnogo prije nego što su ga otkrili, ali nisu ga uspjeli izmjeriti sve do 2012. godine na CERN-ovom hadronskom sudaru u Švicarskoj. Od tog vremena znanstvenici su također primijetili i provjerili postojanje nove čestice, pentakvarka, 2015. godine i u pogonu CERN-a.
Jednom kada znanstvenici mogu promatrati i mjeriti ove i manje interakcije čestica, ili pronaći nove čestice koje definiraju i kvantificiraju raspad protona, mogli bi prije otkriti formulu koja objašnjava sve o tome kako svemir djeluje kasnije.