О чему се ради у теорији свега о чему научници разговарају?

Теоретски и квантни физичари су у потрази за откривањем математичке формуле која изражава истину коју већина аутохтоних народа света већ има знајте: Постоји заједничко „поље“ које повезује све и све заједно, од звезда на ноћном небу до црва који се провлачи испод земљу.

Сијукси кажу „Митакуие оиасин“, што значи „сви смо повезани“ или „сви смо повезани“, у зависности од превода. Од Абориџина у Аустралији до племена Догона у Африци до племена Маори са Новог Зеланда, сви ови староседеоци верују да све што можемо и не можемо видети има везе. Научници су на путу да то докажу у Теорији свега.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Физичари су у потрази за великом обједињеном теоријом поља која описује оквир свемир из којег проистичу четири силе: гравитација, електромагнетизам и јака и слаба нуклеарна снаге. Надају се да ће открити једну једнаџбу која оцртава како свемир функционише повезујући све заједно у једну теорију свега.

Ајнштајн је умро пре него што је завршио рад на свом коначном концепту - Обједињеној теорији поља - који би пружио одговор и везу између свега у универзуму. Написао је више од 40 радова на ту тему, делимично изражених у његовој Општој теорији релативности где он расправља о гравитационим таласима који се брзином преливају кроз универзум истом брзином као и светлост путује.

Као што можда знате или не знате, тај аспект његове теорије показао се тачним у септембру 2015. године, када су научници открили и мерили гравитационе таласе са светлосним таласима који су погодили Земљу из две црне рупе које су се сударале да би се спојиле као милиони пре много година. Ајнштајново разумевање уверило га је да све у универзуму постоји због заједничке, заједничке и једноставне геометријске основе.

Попут једноставности Ајнштајнове специјалне теорије релативности изражене у математичком облику, Е = мц², физичари се надају да ће пронаћи другу речиту једначину која све у свемиру повезује натраг у једно, универзално поље. Будући да је Ајнштајн своје идеје постављао на обједињено поље у деценијама пре него што је умро 1955. године, физичари, следећи његове кораке, и даље траже јасну једначина која повезује четири познате силе - гравитацију, електромагнетизам и јаке и слабе нуклеарне силе - са оним универзалним пољем, познатим и као квантна поље. Оно што је Ајнштајн назвао Теоријом обједињеног поља, физичари данас називају „Теоријом свега“, скраћено ТоЕ.

Од почетка свемира пре више од 1,4 милијарде година, научници и физичари су идентификовали четири силе које, када се комбинују, служе као универзални извор енергије. Ове четири силе укључују гравитациону силу, снагу која привлачи предмете на Земљу; електромагнетна сила, која укључује светлост и изражава се у више фреквенцијских опсега попут појединачних трака боја дуге; и јаке и слабе нуклеарне силе, одговорне за атоме који чине све познате елементе у космосу.

Потрага за ТоЕ-ом од стране Ајнштајна, а сада и других теоријских и квантних физичара од његовог доласка 1955, је проналазак једне математичке формуле и принципа који све у основи повезују ниво. Ајнштајнова главна мисао била је да докаже да електромагнетне и гравитационе силе нису ништа друго до два различита израза једног јединственог поља. Математичари знају да математичке формуле постоје у природи, музици и уметности и да математика подупире све у овој физичкој стварности коју људска бића доживљавају на Земљи. У току је лов на откривање једне математичке формуле која све повезује.

Да би повезали четири силе како би објаснили ТоЕ, научници су 1970-их прво математички повезали електромагнетну силу, која усмерава понашање светлости и атомску структуру ка слабој нуклеарној сили која подупире методу распадања честица. Тада су желели да пронађу начин да их повежу са јаком нуклеарном силом, која комбинује мање честице попут кваркова са протонима и неутронима у атомским структурама. Гравитациону силу коју су оставили на миру јер је немају ипак имају формулу за то - али се приближавају с обзиром на запажања у септембру 2015.

Проблем је што се свака сила различито изражава и њихово комбиновање у једној теорији је тешко. Замислите то као древну бајку из Индије о три слепца и слона. Свака слепа особа додирнула је други део слонова тела, мислећи да је то засебан предмет. Човек који је додирнуо реп описао је конопац, човек који је додирнуо ногу стуб итд. Пошто нису могли да виде, нису знали да је слон једнина, а не одвојени предмети. Физичари тврде да све произлази из обједињеног поља, али једноставно нису пронашли математичку формулу која доследно представља све, укључујући појединачне изразе силе, без распада на честици ниво.

Мерењем гравитационих таласа 2015. године, научници ће ускоро моћи открити математички еквивалент за изражавање активност гравитационе силе, што их доводи на пут да повежу четири силе заједно у Теорији Све.

Отварањем новог прозора у космос мерењем и светлосних и гравитационих таласа, који путујући потпуно истом брзином, теоријски физичари би ускоро могли имати гравитациону формулу која има смисла Ножни прст. Али проблем није гравитациона сила; недостатак постоји у слабој нуклеарној сили, у томе како протони пропадају. Теоретичари су успешно комбиновали слабе и електромагнетне силе у теорији електро слабих, што сугерише да обоје постоје као јединствена сарадња, али само на високим нивоима енергије као на почетку свемира. Међутим, унија се нажалост расипа када енергија падне испод одређене границе успостављене теоријом електрослаба.

Физичари и даље покушавају да пронађу начине да посматрају ове бескрајно мале честице и како утичу на распад протона. На пример, узмимо откриће Хиггс-Босон-ове честице; научници су предвидели да постоји много пре него што су га открили, али нису имали начина да га мере до 2012. године на ЦЕРН-овом хадронском сударачу у Швајцарској. Од тог времена, научници су такође приметили и верификовали постојање нове честице, пентакварка, 2015. године и у објекту ЦЕРН.

Једном када научници могу да посматрају и мере ове и мање интеракције са честицама, или да пронађу нове честице које дефинишу и квантификују распадања протона, они би пре могли да открију формулу која објашњава све о томе како свемир функционише касније.