Kāda ir teorija par visu, par ko runā zinātnieki?

Teorētiskie un kvantu fiziķi meklē medības, lai atklātu matemātisko formulu, kas izsaka patiesību, ko jau vairums pasaules pamatiedzīvotāju zināt: Pastāv kopīgs "lauks", kas savieno visus un visu kopā, sākot no zvaigznēm nakts debesīs līdz tārpam, kas tuneļo zem zeme.

Sioux saka: "Mitakuye oyasin", kas nozīmē "viss ir saistīts" vai "mēs visi esam saistīti", atkarībā no tulkojuma. Sākot no Austrālijas aborigēniem līdz Āfrikas dogonu celmiem un Jaunzēlandes maoru ciltīm, visi šie pamatiedzīvotāji tic visam, ko mēs varam redzēt un ko nevaram redzēt, ir kopīgs sakars. Zinātnieki ir ceļā, lai to pierādītu Visu teorijā.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Fiziķi meklē grandiozu unificētu lauka teoriju, kas apraksta Visums, no kura rodas četri spēki: gravitācija, elektromagnētisms un spēcīgais un vājais kodols spēki. Viņi cer atklāt vienu vienādojumu, kas izklāsta Visuma darbību, savienojot visu kopā vienā Visu teorijā.

Einšteins nomira, pirms pabeidza darbu pie savas galīgās koncepcijas - Vienotās lauka teorijas -, kas sniegtu atbildi un saikni starp visu Visumā. Viņš uzrakstīja vairāk nekā 40 dokumentus par šo tēmu, daļēji paužot savā vispārējā relativitātes teorijā kur viņš apspriež gravitācijas viļņus, kas visā Visumā pārvietojas ar tādu pašu ātrumu kā gaisma ceļojumi.

Kā jūs zināt vai nezināt, šis viņa teorijas aspekts izrādījās pareizs 2015. gada septembrī, kad zinātnieki atklāja un izmērīti gravitācijas viļņi ar gaismas viļņiem, kas skar Zemi no diviem melnajiem caurumiem, kas saduras, lai pievienotos kā viens, miljoniem pirms gadiem. Einšteina izpratne pārliecināja viņu, ka viss Visumā pastāv kopīga, kopēja un vienkārša ģeometriskā pamata dēļ.

Tāpat kā Einšteina īpašās relativitātes teorijas vienkāršība, kas izteikta matemātiskā formā, E = mc², fiziķi cer atrast vēl vienu daiļrunīgu vienādojumu, kas visu Visumā saista ar vienotu, universālu lauku. Tā kā Einšteins savas idejas par vienoto jomu izvirzīja gadu desmitos pirms viņa nāves 1955. gadā, fiziķi, sekojot viņa pēdām, joprojām meklē tiešu vienādojums, kas savieno četrus zināmos spēkus - gravitāciju, elektromagnētismu un spēcīgos un vājos kodolspēkus - ar šo universālo lauku, kas pazīstams arī kā kvants laukā. To, ko Einšteins sauca par vienotā lauka teoriju, fiziķi šodien sauc par "Visu teoriju", saīsināti kā ToE.

Kopš Visuma sākuma pirms vairāk nekā 1,4 miljardiem gadu zinātnieki un fiziķi ir identificējuši četrus spēkus, kas, apvienojoties, kalpo kā Visuma vienīgais enerģijas avots. Šie četri spēki ietver gravitācijas spēku, spēku, kas piesaista objektus uz Zemes; elektromagnētiskais spēks, kas ietver gaismu un izsaka vairākās frekvenču joslās kā atsevišķas varavīksnes krāsu joslas; un spēcīgie un vājie kodolspēki, kas atbild par atomiem, kas veido visus zināmos kosmosa elementus.

Einšteina un tagad citu teorētisko un kvantu fiziķu veikšana pēc TOE kopš viņa ierašanās 1955, ir atrast vienu matemātisku formulu un principu, kas visu saista pēc būtības līmenī. Einšteina galvenā doma bija pierādīt, ka elektromagnētiskie un gravitācijas spēki ir nekas cits kā viena vienota lauka divas dažādas izpausmes. Matemātiķi zina, ka matemātikas formulas pastāv dabā, mūzikā un mākslā un ka matemātika atbalsta visu, ko šajā fiziskajā realitātē cilvēki piedzīvo uz Zemes. Medības turpina atklāt vienu matemātisku formulu, kas visu sasaista.

Lai sasaistītu četrus spēkus kopā, lai izskaidrotu ToE, zinātnieki 1970. gados vispirms matemātiski sasaistīja elektromagnētisko spēku, kas gaismas uzvedību un atomu struktūru novirza uz vāju kodolspēku, kas ir pamatā daļiņu sabrukšanas metodei. Tad viņi vēlējās atrast veidu, kā tos sasaistīt ar spēcīgo kodolspēku, kas apvieno mazākas daļiņas, piemēram, kvarkus, ar protoniem un neitroniem atomu struktūrās. Gravitācijas spēks, ko viņi atstāja vieni, jo to nedara vēl ir tā formula - bet viņi tuvojas, ņemot vērā novērojumus 2015. gada septembrī.

Problēma ir tā, ka katrs spēks izsakās atšķirīgi, un tos apvienot vienā teorijā ir grūti. Padomājiet par to tāpat kā seno teiku no Indijas par trim neredzīgajiem un ziloni. Katrs neredzīgais cilvēks pieskārās atšķirīgai ziloņa ķermeņa daļai, uzskatot to par atsevišķu priekšmetu. Cilvēks, kurš pieskārās astei, aprakstīja virvi, cilvēks, kurš pieskārās kājai, aprakstīja stabu utt. Tā kā viņi neredzēja, viņi nezināja, ka zilonis ir vienskaitlis, nevis atsevišķi priekšmeti. Fiziķi uzskata, ka viss rodas no vienotā lauka, bet viņi vienkārši nav atraduši to matemātisko formulu konsekventi pārstāv visu, ieskaitot atsevišķas spēka izpausmes, nesadaloties pie daļiņas līmenī.

Izmēra gravitācijas viļņus 2015. gadā, zinātnieki drīz var atklāt matemātisko ekvivalentu, lai izteiktu gravitācijas spēka darbība, kas viņiem ļauj labi savienot četrus spēkus teorijā Viss.

Atverot jaunu logu kosmosā, mērot gan gaismas, gan gravitācijas viļņus, kas ceļojot tieši tādā pašā ātrumā, teorētiskajiem fiziķiem drīz varētu būt gravitācijas formula, kurai ir jēga ToE. Bet problēma nav gravitācijas spēks; trūkums pastāv vājā kodolspēkā, kā protoni sadalās. Teorētiķi veiksmīgi apvienoja vājos un elektromagnētiskos spēkus elektroenerģijas vājības teorijā, kas liecina par to tie abi pastāv kā vienota sadarbība, bet tikai augstā enerģijas līmenī, piemēram, Visuma sākumā. Tomēr savienība diemžēl izkliedējas, kad enerģija nokrītas zem noteiktas robežas, ko nosaka elektroenerģijas vājības teorija.

Fiziķi joprojām cenšas atrast veidus, kā novērot šīs bezgalīgi mazās daļiņas un to, kā tās ietekmē protonu sabrukšanu. Piemēram, ņemiet vērā Higsa-Bosona daļiņas atklāšanu; zinātnieki prognozēja, ka tā pastāv jau ilgi pirms to atklāšanas, taču viņiem nebija iespējas to izmērīt līdz 2012. gadam CERN hadronu sadursmē Šveicē. Kopš tā laika zinātnieki arī CERN objektā ir novērojuši un pārbaudījuši jaunas daļiņas - pentaquark - esamību arī 2015. gadā.

Kad zinātnieki var novērot un izmērīt šīs un mazākās daļiņu mijiedarbības vai atrast jaunas daļiņas, kas nosaka un kvantificē protonu sabrukšana, viņi varētu drīzāk atklāt formulu, kas visu izskaidro par Visuma darbību vēlāk.