Що таке теорія всього, про що говорять вчені?

Теоретичні та квантові фізики шукають математичну формулу, яка виражає істину, що більшість корінних народів світу вже знаю: існує спільне "поле", яке з'єднує всіх і все разом, починаючи від зірок на нічному небі і закінчуючи черв'яком, що пробиває собі шлях під земля.

Сіу говорять "Mitakuye oyasin", що означає "все пов'язане" або "ми всі пов'язані", залежно від перекладу. Від аборигенів в Австралії до племен догонів Африки до племен маорі Нової Зеландії, ці корінні жителі вірять у все, що ми можемо, а чого не бачимо, має спільний зв’язок. Вчені готуються довести це в Теорії всього.

TL; DR (занадто довгий; Не читав)

Фізики шукають великої уніфікованої теорії поля, яка описує основи Всесвіт, з якого виникають чотири сили: гравітація, електромагнетизм і сильна і слабка ядерна сила сили. Вони сподіваються розкрити єдине рівняння, яке описує, як працює Всесвіт, пов’язуючи все разом в єдину Теорію всього.

Ейнштейн помер, перш ніж закінчити роботу над своєю остаточною концепцією - Єдиною теорією поля - яка дала б відповідь і зв'язок між усім у Всесвіті. Він написав більше 40 робіт на цю тему, частково висловлених у своїй загальній теорії відносності він обговорює гравітаційні хвилі, які рухаються по Всесвіту з такою ж швидкістю, що і світло подорожі.

Як ви можете знати чи не знати, цей аспект його теорії виявився правильним у вересні 2015 року, коли вчені виявили і виміряв гравітаційні хвилі з легкими хвилями, які потрапляють на Землю з двох чорних дір, що стикаються, щоб об'єднатися як одна, мільйони багато років тому. Розуміння Ейнштейна переконало його, що все у Всесвіті існує завдяки спільній, спільній і простій геометричній основі.

Як і простота Спеціальної теорії відносності Ейнштейна, виражена в математичній формі, E = mc², фізики сподіваються знайти інше промовисте рівняння, яке пов'язує все у Всесвіті назад до єдиного, універсального поля. Оскільки Ейнштейн викладав свої ідеї в єдиному полі за десятиліття до смерті в 1955 році, фізики, слідуючи його стопам, досі шукають прямолінійного рівняння, яке пов'язує чотири відомі сили - гравітацію, електромагнетизм та сильні та слабкі ядерні сили - з цим універсальним полем, також відомим як квантове поле. Те, що Ейнштейн назвав уніфікованою теорією поля, сьогодні фізики називають "теорією всього", скороченою як ToE.

З початку існування Всесвіту понад 1,4 мільярда років тому вчені та фізики виділили чотири сили, які в поєднанні служать єдиним джерелом енергії Всесвіту. Ці чотири сили включають силу тяжіння, силу, яка притягує предмети до Землі; електромагнітна сила, яка включає світло і виражається в декількох смугах частот, як окремі смуги кольорів веселки; і сильні та слабкі ядерні сили, відповідальні за атоми, що складають усі відомі елементи в космосі.

Прагнення до Е. Ейнштейна, а тепер інших теоретиків та квантових фізиків з моменту його вступу 1955 р., Полягає у пошуку однієї математичної формули та принципу, що поєднує все разом у фундаментальному рівень. Основною думкою Ейнштейна було довести, що електромагнітні та гравітаційні сили - це не що інше, як два різні вирази єдиного єдиного поля. Математики знають, що математичні формули існують в природі, музиці та мистецтві, і що математика лежить в основі всього, що переживає ця фізична реальність на Землі. Полювання триває, щоб виявити одну математичну формулу, яка пов’язує все разом.

Щоб зв’язати чотири сили для пояснення Те, вчені в 1970-х вперше математично пов’язали електромагнітну силу, який спрямовує поведінку світла та структуру атома на слабку ядерну силу, яка лежить в основі методу розпаду частинок. Потім вони хотіли знайти спосіб зв’язати їх із сильною ядерною силою, яка поєднує менші частинки, такі як кварки, з протонами та нейтронами в атомних структурах. Гравітаційну силу вони залишили наодинці, бо цього не роблять ще мають формулу - але вони наближаються, враховуючи спостереження у вересні 2015 року.

Проблема полягає в тому, що кожна сила виражає себе по-різному, і поєднати їх в єдиній теорії складно. Подумайте про це, як про давню байку з Індії про трьох сліпих та слона. Кожен сліпий торкався різної частини тіла слона, вважаючи це окремим предметом. Людина, яка торкнулася хвоста, описала мотузку, людина, яка торкнулася ноги, - стовп тощо. Оскільки вони не могли бачити, вони не знали, що слон є одниною, а не окремими предметами. Фізики стверджують, що все виникає з єдиного поля, але вони просто не знайшли математичної формули послідовно представляє все, включаючи окремі вирази сили, не руйнуючись на частинку рівень.

Вимірюючи гравітаційні хвилі в 2015 році, вчені можуть незабаром виявити математичний еквівалент для вираження активність сили тяжіння, що робить їх на шляху до з'єднання чотирьох сил разом в Теорії Все.

З відкриттям нового вікна в космос шляхом вимірювання як світлових, так і гравітаційних хвиль, які Подорожуючи з абсолютно однаковою швидкістю, фізики-теоретики невдовзі можуть отримати гравітаційну формулу, яка має сенс ToE. Але проблема не в силі тяжіння; недолік існує в слабкій ядерній силі, в тому, як протони розпадаються. Теоретики успішно поєднали слабкі та електромагнітні сили в електрослабкій теорії, що свідчить про це вони обидва існують як єдине співробітництво, але лише на високому рівні енергії, як на початку Всесвіту. Однак, на жаль, об'єднання розсіюється, коли енергія опускається нижче певної межі, встановленої теорією електрослабкості.

Фізики все ще намагаються знайти способи спостерігати ці нескінченно малі частинки і те, як вони впливають на розпад протона. Для прикладу візьмемо відкриття частки Хіггса-Бозона; вчені передбачали, що він існував задовго до того, як вони його виявили, але їм не вдалося виміряти його до 2012 року на адронному колайдері ЦЕРНу у Швейцарії. З цього часу вчені також спостерігали та перевіряли існування нової частинки - пентакварку - у 2015 році на об'єкті ЦЕРН.

Як тільки вчені зможуть спостерігати та вимірювати ці та дрібніші взаємодії частинок, або знаходити нові частинки, які визначають та визначають кількісно розпад протонів, вони можуть просто розкрити формулу, яка пояснює все про те, як працює Всесвіт, швидше, ніж пізніше.