מהי התיאוריה של הכל?

התיאוריה של הכל (אם יש כזה) הייתה מסבירה את כל היקום ביקום, החל מחלקיקי קוונטים לגלקסיות ספירליות.

(תמונה: © Shutterstock)

תיאוריה של הכל (TOE) היא מסגרת היפותטית המסבירה את כל התופעות הגופניות הידועות ביקום. חוקרים חיפשו מודל כזה מאז התפתחות מכניקת הקוונטים ושל אלברט איינשטיין תורת היחסות בראשית המאה העשרים.

כל אחד מעמודי התווך הללו בפיזיקה המודרנית מתאר את תחום החקירה שלה - הדברים הקטנים ביותר והמסיביים ביותר בקוסמוס - בדיוק מדהים, אבל שניהם מכניקה קוואנטית ויחסיות נכשלים כאשר הם מיושמים זה בזה על הנושא. עד כה, תיאוריה כללית של הכל חמקה מדענים, ויש הסבורים כי המטרה הסופית אינה מציאותית.

המאמץ האמיץ של איינשטיין

אינשטיין החל לחפש תיאוריה מאחדת בשנות העשרים, על פי האגודה האמריקאית לפיזיקה (APS). הוא מעולם לא קיבל באופן מלא את הפרדוקסים המוזרים של מכניקת הקוונטים, והוא האמין כי המתמטיקה המתארת ​​אלקטרומגנטיות ו כוח משיכה, שני הכוחות היחידים שהיו ידועים באותה תקופה, ניתן היה לשלב למסגרת יחידה.

"אני רוצה לדעת איך אלוהים ברא את העולם הזה," איינשטיין סיפר לסטודנט צעיר לפיזיקה בשם אסתר סלמאן בשנת 1925. "אני לא מעוניינת בתופעה כזו או אחרת, בספקטרום של אלמנט זה או אחר. אני רוצה לדעת את מחשבותיו; השאר הם רק פרטים."

אך מסעו של איינשטיין התגלה כקוויסיקוטי במהלך חייו. "רוב הצאצאים האינטלקטואליים שלי בסופו של דבר צעירים מאוד בבית הקברות של התקוות המאוכזבות", כתב במכתב בשנת 1938. עם זאת, הוא לא ויתר, ובעוד על ערש דווי הוא ביקש לקבל את ההערות האחרונות שלו על התיאוריה. מכל מה שהובא אליו, לפי ה- APS.

מועמדים פוטנציאליים

במהלך אמצע המאה ה -20 פיסיקאים פיתחו את המודל הסטנדרטי, שכונה "תיאוריה של כמעט הכל"זה מתאר את האינטראקציות של כל החלקיקים התת-אטומיים הידועים ושלושה מארבעת הכוחות הבסיסיים: אלקטרומגנטיות וכוחות גרעיניים חזקים וחלשים, אך לא כוח המשיכה.

דגם שכלל גם כוח משיכה יכונה א כוח הכבידה הקוונטי תיאוריה. יש חוקרים הסבורים כי תורת המיתרים היא מסגרת כזו ומתאימה להצעת החוק לתאוריה של הכל. תיאוריית המיתרים מניח שחלקיקים הם למעשה ישויות חד-ממדיות, דמויות מיתר, הרוטטות במציאות 11-ממדית. הרטט קובע את תכונות החלקיקים השונים, כמו המסה והמטען שלהם.

או, אולי זה לא קיים

אבל מדענים אחרים רואים את הרעיון של תורת המיתרים כמבוי סתום אינטלקטואלי. פיטר וואה, פיזיקאי תיאורטי מאוניברסיטת קולומביה, נזף שוב ושוב בקולגות שלו ברדיפה אחר מה שהוא מחשיב כחלום דמיוני.

"הבעיה הבסיסית במחקר איחוד תיאוריות המיתרים אינה שההתקדמות הייתה איטית במהלך 30 השנים האחרונות,"וואה כתב בבלוג שלו, "אבל זה היה שלילי, כשכל מה שנלמד מראה בצורה ברורה יותר מדוע הרעיון לא עובד."

בספר רב המכר שלו "היסטוריה קצרה של זמן" (Bantam Books, 1988) דן הפיזיקאי סטיבן הוקינג ברצונו לעזור ביצירת תיאוריה של כל דבר (שהיה גם הכותרת של הביו-ביוטי שלו לשנת 2014). אך המלומד המפורסם שינה את דעתו בהמשך חייו; הוא חשב שתאוריה כזו תהיה מחוץ להישג יד לנצח מכיוון שהתיאורים האנושיים של המציאות תמיד אינם שלמים, על פי הרצאה משנת 2002 זמין באתר המוקדש לפיזיקאי המנוח.

עובדה זו לא העציבה אותו אלא עוררה בו תקווה. "אני עכשיו שמח שהחיפוש שלנו להבנה לעולם לא יגיע לסיומו ושתמיד יהיה לנו את האתגר של גילוי חדש", אמר הוקינג. "בלעדיו היינו עומדים על שמריה."

משאבים נוספים:

• צפה בזה הסבר על GUTs ו- TOEs (תיאוריה ומאוחדת מפוארת של הכל), מפרמילאב.
• הנה איך הפיזיקאי התיאורטי מישיו קאקו מסביר את התיאוריה של הכל עבור Big Think.
• שעון "מדוע תורת המיתרים אינה נכונה, "מתוך זמן החלל של PBS.