Kakšna je teorija vsega, o čemer znanstveniki govorijo?

Teoretični in kvantni fiziki lovijo odkrivanje matematične formule, ki izraža resnico, da je večina avtohtonih ljudstev sveta že vedeti: Obstaja skupno "polje", ki povezuje vse in vse skupaj, od zvezd na nočnem nebu do črva, ki si tunelira pot pod tla.

Sioux pravi "Mitakuye oyasin", kar pomeni "vsi smo povezani" ali "vsi smo povezani", odvisno od prevoda. Ti avtohtoni prebivalci, od avstralskih Aboridžinov do plemen Dogonov v Afriki do plemenov Maori na Novi Zelandiji, verjamejo, da ima vse, kar lahko in ne vidimo, povezavo. Znanstveniki so na poti, da to dokažejo v Teoriji vsega.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Fiziki lovijo veliko enotno teorijo polja, ki opisuje okvir vesolje, iz katerega izhajajo štiri sile: gravitacija, elektromagnetizem ter močno in šibko jedro sile. Upajo, da bodo odkrili eno samo enačbo, ki opisuje, kako deluje vesolje, tako da vse skupaj poveže v eno samo Teorijo vsega.

Einstein je umrl, preden je končal delo na svojem zadnjem konceptu - Teoriji poenotenega polja -, ki bi zagotovil odgovor in povezavo med vsem v vesolju. Na to temo je napisal več kot 40 člankov, delno izraženih v svoji Splošni teoriji relativnosti, kjer razpravlja o gravitacijskih valovih, ki se hitro gibljejo po vesolju z enako hitrostjo kot svetloba potovanja.

Kot morda veste ali ne, se je ta vidik njegove teorije izkazal za pravilnega septembra 2015, ko so znanstveniki odkrili in izmerili gravitacijske valove z lahkimi valovi, ki so udarili Zemljo iz dveh črnih lukenj, ki sta se trčili in se združili kot milijoni pred leti. Einsteinovo razumevanje ga je prepričalo, da vse v vesolju obstaja zaradi skupnih, skupnih in preprostih geometrijskih temeljev.

Tako kot preprostost Einsteinove posebne teorije relativnosti, izražene v matematični obliki, je E = mc², fiziki upajo, da bodo našli drugo zgovorno enačbo, ki povezuje vse v vesolju z enim samim univerzalnim poljem. Ker je Einstein v desetletjih pred smrtjo leta 1955 svoje ideje postavljal na enotno področje, fiziki po njegovih stopinjah še vedno iščejo neposreden enačba, ki povezuje štiri znane sile - gravitacijo, elektromagnetizem ter močne in šibke jedrske sile - s tistim univerzalnim poljem, znanim tudi kot kvantna polje. Kar je Einstein poimenoval Teorija poenotenega polja, danes fiziki imenujejo "Teorija vsega", okrajšana kot ToE.

Od začetka vesolja pred več kot 1,4 milijardami let so znanstveniki in fiziki prepoznali štiri sile, ki v kombinaciji služijo kot vesoljski edini vir energije. Te štiri sile vključujejo gravitacijsko silo, moč, ki privlači predmete na Zemljo; elektromagnetna sila, ki vključuje svetlobo in se izraža v več frekvenčnih pasovih, kot so posamezni pasovi barv mavrice; ter močne in šibke jedrske sile, odgovorne za atome, ki tvorijo vse znane elemente v kozmosu.

Zasledovanje ToE s strani Einsteina in zdaj drugih teoretičnih in kvantnih fizikov od njegove smrti 1955, je najti eno matematično formulo in načelo, ki povezuje vse skupaj v osnovi ravni. Einsteinova glavna misel je bila dokazati, da elektromagnetne in gravitacijske sile niso nič drugega kot dva različna izraza enega enotnega polja. Matematiki vedo, da matematične formule obstajajo v naravi, glasbi in umetnosti in da matematika podpira vse v tej fizični resničnosti, ki jo ljudje doživljajo na Zemlji. Lov odkriva eno matematično formulo, ki povezuje vse skupaj.

Da bi štiri sile povezali skupaj, da bi razložili ToE, so znanstveniki v sedemdesetih letih prvič matematično povezali elektromagnetno silo, ki usmerja vedenje svetlobe in atomsko strukturo na šibko jedrsko silo, ki podpira metodo razpada delcev. Nato so želeli najti način, kako jih povezati z močno jedrsko silo, ki v atomskih strukturah združuje manjše delce, kot so kvarki, s protoni in nevtroni. Gravitacijsko silo so pustili pri miru, ker je ne še imajo za to formulo - vendar se glede na opažanja septembra 2015 približujejo.

Težava je v tem, da se vsaka sila izraža drugače, njihovo združevanje v eno samo teorijo pa je težko. Pomislite na to kot na starodavno bajko iz Indije o treh slepih in slonu. Vsak slepec se je dotaknil drugega dela slonovega telesa in mislil, da gre za ločen predmet. Moški, ki se je dotaknil repa, je opisal vrv, človek, ki se je dotaknil noge, steber itd. Ker niso mogli videti, niso vedeli, da je slon ednina, ne ločeni predmeti. Fiziki trdijo, da vse izhaja iz enotnega polja, a matematične formule tega preprosto niso našli dosledno predstavlja vse, vključno s posameznimi izrazi sile, ne da bi se razbil na delcu ravni.

Z merjenjem gravitacijskih valov leta 2015 bodo znanstveniki morda kmalu odkrili matematični ekvivalent za izražanje aktivnost gravitacijske sile, zaradi česar so na dobri poti, da med seboj povežejo štiri sile v teoriji Vse.

Z odprtjem novega okna v vesolje z merjenjem tako svetlobnih kot gravitacijskih valov, ki Če potujete s popolnoma enako hitrostjo, bi lahko teoretični fiziki kmalu dobili gravitacijsko formulo, ki je smiselna Prst na nogi. Toda težava ni gravitacijska sila; pomanjkljivost obstaja v šibki jedrski sili, v tem, kako protoni propadajo. Teoretiki so v teoriji elektrošibke uspešno kombinirali šibke in elektromagnetne sile, kar kaže na to oba obstajata kot eno samo sodelovanje, vendar le na visokih ravneh energije, kot na začetku vesolja. Vendar se zveza žal razblini, ko energija pade pod določeno mejo, ki jo določa teorija elektrošibke.

Fiziki še vedno poskušajo najti načine, kako opazovati te neskončno majhne delce in kako vplivajo na razpad protona. Za primer vzemimo odkritje Higgs-Bosonovega delca; znanstveniki so napovedovali, da obstaja že dolgo preden so ga odkrili, vendar ga do leta 2012 na hadronskem trkalniku CERN v Švici niso mogli izmeriti. Od takrat so znanstveniki leta 2015 tudi v objektu CERN opazovali in preverjali obstoj novega delca pentakvarka.

Ko lahko znanstveniki opazijo in izmerijo te in manjše interakcije delcev ali najdejo nove delce, ki jih opredelijo in količinsko opredelijo protonski razpad, bodo morda prej odkrili formulo, ki pojasnjuje vse o tem, kako deluje vesolje kasneje.