Teorin om allt (om det finns en) skulle förklara allt i universum, från kvantpartiklar till spiralgalaxier.
(Bild: © Shutterstock)
En teori om allt (TOE) är en hypotetisk ram som förklarar alla kända fysiska fenomen i universum. Forskare har sökt efter en sådan modell sedan utvecklingen av kvantmekanik och Albert Einsteins relativitetsteorin i början av 1900-talet.
Var och en av dessa pelare i modern fysik beskriver sitt respektive utredningsområde - de allra minsta och de mest massiva sakerna i kosmos - med häpnadsväckande noggrannhet, men båda kvantmekanik och relativitet misslyckas när de tillämpas på varandras ämne. Hittills har en övergripande teori om allt undvikit forskare, och vissa tror att det slutliga målet är orealistiskt.
Einsteins tapper insats
Einstein började leta efter en förenande teori på 1920-talet, enligt American Physical Society (APS). Han hade aldrig helt accepterat kvantmekanikens konstiga paradoxer, och han trodde att matematiken som beskriver elektromagnetism och allvar, de enda två krafterna som var kända vid den tiden, kunde kombineras till en enda ram.
"Jag vill veta hur Gud skapade denna värld," Einstein berättade för en ung fysikstudent namngav Esther Salaman 1925. "Jag är inte intresserad av det här eller det fenomenet, i spektrumet för det eller det här elementet. Jag vill veta hans tankar; resten är bara detaljer."
Men Einsteins strävan visade sig vara kvixotisk under hans livstid. "De flesta av mina intellektuella avkommor hamnar väldigt unga på kyrkogården av besvikna hopp", skrev han i ett brev 1938. Ändå gav han inte upp, och medan han låg på dödsbädden bad han att ha sina senaste anteckningar om teorin av allt som fördes till honom, enligt APS.
Potentiella kandidater
Under mitten av 1900-talet utvecklade fysiker standardmodellen, som har kallats "teori om nästan allt. "Den beskriver interaktion med alla kända subatomiska partiklar och tre av de fyra grundläggande krafterna: elektromagnetism och de starka och svaga kärnkrafterna, men inte tyngdkraften.
En modell som också inkluderade tyngdkraften skulle kallas en kvanttyngd teori. Vissa forskare tror att strängteori är en sådan ram och passar för en teori om allt. Strängteorin antyder att partiklar faktiskt är en-dimensionell, strängliknande enheter som vibrerar i en 11-dimensionell verklighet. Vibrationerna bestämmer de olika partiklarnas egenskaper, till exempel deras massa och laddning.
Eller kanske det inte finns
Men andra forskare betraktar tanken på strängteori som en intellektuell återvändsgränd. Peter Woit, en teoretisk fysiker vid Columbia University, har upprepade gånger skällde ut sina kollegor för att jagade vad han anser som en imaginär dröm.
"Det grundläggande problemet med strängteoriföreningsforskning är inte att framstegen har varit långsam under de senaste 30 åren,"Woit skrev på sin blogg, "men att det har varit negativt, med allt lärt sig som tydligare visar varför idén inte fungerar."
I sin bästsäljande bok "A Brief History of Time" (Bantam Books, 1988) diskuterade fysiker Stephen Hawking sin önskan att hjälpa till att skapa en teori om allt (vilket också var titeln på hans biopic 2014). Men den berömda forskaren ändrade sig senare i livet; han trodde att en sådan teori skulle vara utom räckhåll för evigt eftersom mänskliga beskrivningar av verkligheten alltid är ofullständiga, enligt en föreläsning från 2002 tillgängligt på en webbplats tillägnad den sena fysikern.
Detta faktum sorgade honom inte utan gav honom hopp. "Jag är nu glad över att vår sökning efter förståelse aldrig kommer att ta slut och att vi alltid kommer att ha utmaningen med ny upptäckt," sade Hawking. "Utan det skulle vi stagnera."
Ytterligare resurser:
- Kolla på detta förklaring av GUT och TOE (storslagen enhetlig teori och teori om allt), från Fermilab.
- Här är hur teoretisk fysiker Michio Kaku förklarar teorin om allt för Big Think.
- Kolla på "Varför strängteori är fel, "från PBS Space Time.
