Aká je teória všetkého, o čom vedci hovoria?

Teoretickí a kvantoví fyzici sa snažia nájsť matematický vzorec, ktorý vyjadruje pravdu, ktorú už má väčšina pôvodných obyvateľov sveta vedieť: Existuje zdieľané „pole“, ktoré spája všetkých a všetko dohromady, od hviezd na nočnej oblohe až po červ, ktorý si razí cestu popod zem.

Siouxovia hovoria „Mitakuye oyasin“, čo v závislosti od prekladu znamená „všetko súvisí“ alebo „všetci sme príbuzní“. Od domorodcov v Austrálii cez kmene Dogonov po Afriku po maorské kmene Nového Zélandu - všetci títo domorodí obyvatelia veria všetkému, čo môžeme a čo nevidíme, zdieľajú súvislosť. Vedci sú na ceste k tomu, aby to dokázali v teórii všetkého.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Fyzici pátrajú po veľkej zjednotenej teórii poľa, ktorá popisuje rámec normy vesmír, z ktorého vychádzajú štyri sily: gravitácia, elektromagnetizmus a silná a slabá jadrová energia sily. Dúfajú, že odhalia jedinú rovnicu, ktorá načrtne fungovanie vesmíru spojením všetkého do jednej teórie všetkého.

Einstein zomrel skôr, ako dokončil prácu na svojom konečnom koncepte - teórii zjednoteného poľa -, ktorý poskytne odpoveď a spojenie medzi všetkým vo vesmíre. Na túto tému napísal viac ako 40 prác, ktoré čiastočne vyjadril vo svojej Všeobecnej teórii relativity rozoberá gravitačné vlny, ktoré sa pohybujú naprieč vesmírom rovnakou rýchlosťou ako svetlo cestuje.

Ako možno viete, možno nie, tento aspekt jeho teórie sa ukázal ako správny v septembri 2015, keď vedci zistili a merali gravitačné vlny so svetelnými vlnami, ktoré zasiahli Zem z dvoch čiernych dier, ktoré sa zrazili a spojili ako jedna, milióny pred rokmi. Einsteinovo pochopenie ho presvedčilo, že všetko vo vesmíre existuje kvôli spoločnému, spoločnému a jednoduchému geometrickému základu.

Rovnako ako jednoduchosť Einsteinovej špeciálnej teórie relativity vyjadrená v matematickej forme, aj E = mc², fyzici dúfajú, že nájdu ďalšiu veľavravnú rovnicu, ktorá spája všetko vo vesmíre späť do jediného univerzálneho poľa. Keďže Einstein v desaťročiach pred smrťou v roku 1955 uplatnil svoje myšlienky na zjednotenom poli, fyzici, idúci po jeho stopách, stále hľadajú priamu cestu rovnica, ktorá spája štyri známe sily - gravitáciu, elektromagnetizmus a silné a slabé jadrové sily - s týmto univerzálnym poľom, známym tiež ako kvantové lúka. To, čo Einstein nazval Jednotná teória poľa, dnes fyzici nazývajú „Teória všetkého“, skrátene ToE.

Od začiatku vesmíru pred viac ako 1,4 miliardami rokov vedci a fyzici identifikovali štyri sily, ktoré v kombinácii slúžia ako jediný zdroj energie pre vesmír. Medzi tieto štyri sily patrí gravitačná sila, sila, ktorá priťahuje objekty na Zem; elektromagnetická sila, ktorá zahŕňa svetlo a vyjadruje sa vo viacerých frekvenčných pásmach, ako sú jednotlivé pásma farieb dúhy; a silné a slabé jadrové sily zodpovedné za atómy, ktoré tvoria všetky známe prvky vo vesmíre.

Sledovanie ToE Einsteinom a teraz ďalšími teoretickými a kvantovými fyzikmi od jeho príchodu 1955, spočíva v nájdení jedného matematického vzorca a princípu, ktorý spája všetko dohromady úrovni. Einsteinovou hlavnou myšlienkou bolo dokázať, že elektromagnetické a gravitačné sily nie sú ničím iným ako dvoma rôznymi výrazmi jedného jednotného poľa. Matematici vedia, že matematické vzorce existujú v prírode, hudbe a umení a že matematika podporuje všetko, čo v tejto fyzickej realite prežívajú ľudia na Zemi. Lov je zameraný na objavenie jedného matematického vzorca, ktorý spája všetko.

Vedci v 70. rokoch minulého storočia najskôr matematicky spojili elektromagnetickú silu, aby vysvetlili ToE, aby vysvetlili ToE. ktorá smeruje správanie svetla a atómovú štruktúru k slabej jadrovej sile, ktorá je základom metódy rozpadu častíc. Potom hľadali spôsob, ako ich spojiť so silnou jadrovou silou, ktorá kombinuje menšie častice ako kvarky s protónmi a neutrónmi v atómových štruktúrach. Gravitačná sila, ktorú nechali na pokoji, pretože nie ešte mať na to vzorec - ale vzhľadom na pozorovania v septembri 2015 sa blížia.

Problém je v tom, že každá sila sa vyjadruje inak a ich spojenie do jednej teórie je ťažké. Predstavte si to ako starodávnu bájku z troch troch slepcov a slonov z Indie. Každý nevidiaci sa dotkol inej časti tela slona a považoval ho za samostatný objekt. Muž, ktorý sa dotkol chvosta, opísal lano, muž, ktorý sa dotkol nohy, opísal stĺp a podobne. Pretože nevideli, nevedeli, že slon je singulár, nie samostatné objekty. Fyzici predpokladajú, že všetko vzniká z unifikovaného poľa, len nenašli matematický vzorec dôsledne predstavuje všetko, vrátane jednotlivých prejavov sily, bez rozpadu na častice úrovni.

Vďaka meraniu gravitačných vĺn v roku 2015 môžu vedci čoskoro objaviť matematický ekvivalent na vyjadrenie činnosť gravitačnej sily, ktorá ich dáva dobre na ceste k spojeniu štyroch síl v teórii Všetko.

S otvorením nového okna do kozmu meraním svetelných aj gravitačných vĺn, ktoré cestujú presne rovnakou rýchlosťou, teoretickí fyzici môžu mať čoskoro gravitačný vzorec, ktorý má zmysel ToE. Ale problémom nie je gravitačná sila; Nevýhodou je slabá jadrová sila v tom, ako sa rozpadajú protóny. Teoretici úspešne kombinovali slabé a elektromagnetické sily v elektroslabej teórii, čo to naznačuje obidve existujú ako jedna spolupráca, ale iba na vysokej úrovni energie ako na začiatku vesmíru. Únia sa však bohužiaľ rozplynie, keď energia klesne pod konkrétnu hranicu stanovenú elektroslabou teóriou.

Fyzici sa stále snažia nájsť spôsoby, ako pozorovať tieto nekonečne malé častice a ako ovplyvňujú rozpad protónov. Vezmime si napríklad objav častice Higgs-Boson; vedci predpovedali, že existuje dávno predtým, ako ho objavili, ale do roku 2012 ho nemali ako zmerať na hadrónovom urýchľovači CERN vo Švajčiarsku. Od tej doby vedci tiež v roku 2015 pozorovali a overili existenciu novej častice pentaquark aj v zariadení CERN.

Až vedci môžu pozorovať a merať tieto a menšie interakcie častíc alebo nájsť nové častice, ktoré ich definujú a kvantifikujú rozpad protónov, mohli by skôr odhaliť vzorec, ktorý vysvetľuje všetko o fungovaní vesmíru neskôr.