Hvad er teorien om alt, hvad forskere taler om?

Teoretiske og kvantefysikere er på jagt for at finde den matematiske formel, der udtrykker en sandhed, som de fleste oprindelige folk i verden allerede kender: Der findes et delt "felt", der forbinder alle sammen og alt sammen, fra stjernerne på nattehimmelen til ormen, der går ned under jorden.

Sioux siger "Mitakuye oyasin", hvilket betyder "alt er beslægtet" eller "vi er alle sammen relaterede Fra oprindelseslandene i Australien til Dogon-stammerne i Afrika til Maori-stammerne i New Zealand, tror disse oprindelige mennesker alt, hvad vi kan og kan ikke se, deler en forbindelse. Forskere er på vej til at bevise dette i teorien om alt.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Fysikere er på jagt efter en storslået samlet feltteori, der beskriver rammen for det univers, hvorfra de fire kræfter opstår: tyngdekraft, elektromagnetisme og de stærke og svage kernekræfter. De håber at kunne afdække en enkelt ligning, der skitserer, hvordan universet fungerer ved at knytte alt sammen i en enkelt teori om alt.
Einsteins relativitetsteorier og den samlede feltteori |

Einstein døde, før han var færdig med at arbejde på sin endelige koncept - den samlede feltteori - der ville give et svar og en forbindelse mellem alt i universet. Han skrev mere end 40 artikler om emnet, delvis udtrykt i sin generelle relativitetsteori, hvor han diskuterer tyngdekraftsbølger, der fart over hele universet med den samme hurtighed, som lyset bevæger sig.

Som du måske eller måske ikke ved, det aspekt af hans teori viste sig korrekt i september 2015, da forskere opdagede og målte gravitationsbølger med lysbølger, der ramte Jorden fra to sorte huller, der kolliderede for at blive sammen som en, for millioner af år siden. Einsteins forståelse overbeviste ham om, at alt i universet eksisterede på grund af et delt, fælles og simpelt geometrisk fundament.
Matematik 'rolle i ToE.

Som enkelheden i Einsteins specielle relativitetsteori udtrykt i matematisk form, E \u003d mc ^{2, fysikere håber at finde en anden veltalende ligning, der forbinder alt i universet tilbage til et enkelt universelt felt. Siden Einstein stillede sine ideer på det samlede felt i årtierne før han døde i 1955, søger fysikere i sine fodspor stadig en ligelig ligning, der forbinder de fire kendte kræfter - tyngdekraft, elektromagnetisme og de stærke og svage nukleare kræfter - til det universelle felt, også kendt som kvantefeltet. Hvad Einstein kaldte den samlede feltteori, fysikere i dag kalder "The Theory of Everything", forkortet ToE.}

Siden universets begyndelse for over 1,4 milliarder år siden, har forskere og fysikere identificeret fire kræfter, som når det kombineres, tjener som universets eneste energikilde. Disse fire kræfter inkluderer tyngdekraften, den magt, der tiltrækker genstande til Jorden; den elektromagnetiske kraft, der inkluderer lys og udtrykker i flere frekvensbånd som regnbuens individuelle farvebånd; og de stærke og svage kernekræfter, der er ansvarlige for de atomer, der udgør alle de kendte elementer i kosmos.

Jakten på ToE af Einstein, og nu andre teoretiske og kvantefysikere siden hans død i 1955, er at finde en matematisk formel og et princip, der forbinder alt sammen på et grundlæggende niveau. Einsteins hovedtanke var at bevise, at de elektromagnetiske kræfter og tyngdekraften ikke er mere end to forskellige udtryk for et enkelt samlet felt. Matematikere ved, at matematikformler findes i natur, musik og kunst, og at matematik understøtter alt i denne fysiske virkelighed, mennesker oplever på Jorden. Jakten er ved at finde en matematisk formel, der binder alt sammen.
Nuværende fremskridt på ToE

For at knytte de fire kræfter sammen for at forklare ToE, forskere i 1970'erne først matematisk knyttet den elektromagnetiske kraft, som dirigerer letopførsel og atomstruktur til den svage atomkraft, der understøtter metoden, hvormed partikler forfalder. Derefter ønskede de at finde en måde at knytte dem til den stærke atomkraft, der kombinerer mindre partikler som kvarker til protoner og neutroner i atomstrukturer. Tyngdekraft forlod de alene, fordi de ikke endnu - har en formel til det - men de kommer tæt på betragtning af observationer i september 2015.

Problemet er, at hver styrke udtrykker sig anderledes, og det er vanskeligt at kombinere dem i en enkelt teori. Tænk på det som den gamle fabel fra Indien af de tre blinde mænd og elefanten. Hver blind person rørte ved en anden del af en elefantkrop og troede, at det var et separat objekt. Manden, der rørte ved halen, beskrev et reb, manden, der rørte ved benet, beskrev en søjle, og så videre. Fordi de ikke kunne se, vidste de ikke, at elefanten var ental, ikke separate genstande. Fysikere hævder, at alt kommer ud af det samlede felt, men de har bare ikke fundet den matematiske formel, der konsekvent repræsenterer alt, inklusive de individuelle kraftudtryk, uden at nedbrydes på partikelniveau.

Med måling af tyngdekraftsbølger i 2015, kan forskere snart opdage et matematisk ækvivalent til at udtrykke tyngdekraftens aktivitet, som sætter dem godt på vej til at forbinde de fire kræfter i Teorien om Alt. - Hvad fysikere håber at bevise

Med åbningen af et nyt vindue ind i kosmos ved måling af både lys- og gravitationsbølger, der kører med nøjagtig den samme hastighed, kan teoretiske fysikere snart have en gravitationsformel, der giver mening i ToE. Men problemet er ikke tyngdekraften; ulempen findes i den svage atomkraft, i hvordan protoner henfalder. Teoretikere kombinerede med succes de svage og elektromagnetiske kræfter i elektroweak-teorien, hvilket antyder, at de begge eksisterer som et enkelt samarbejde, men kun på høje niveauer af energi som i starten af universet. Unionen spreder desværre desværre, når energi falder under en bestemt grænse, der er fastlagt af elektro-sorte teorien.

Fysikere forsøger stadig at finde måder at observere disse uendeligt små partikler på, og hvordan de påvirker protonfaldet. Tag f.eks. Opdagelsen af Higgs-Boson-partiklen; forskere forudsagde, at det eksisterede længe før de opdagede det, men de havde ingen måde at måle det indtil 2012 hos CERNs hadroncollider i Schweiz. Siden den tid har forskere også observeret og verificeret eksistensen af en ny partikel, pentaquark, også i 2015 på CERN-anlægget.

Når forskere først kan observere og måle disse og mindre partikelinteraktioner, eller finde nye partikler, der definerer og kvantificerer protonfald, kan de måske bare afsløre formlen, der forklarer alt om, hvordan universet fungerer, før snarere end senere.