Teoria wszystkiego – I LO im. St. Dubois w Koszalinie

Teoria wszystkiego

Ten artykuł był opublikowany na archiwalnej stronie redakcji „Tytułu”. Podczas integracji starego portalu z witryną www.liceumdubois.pl mogły wystąpić błędy. Przepraszamy za ewentualne problemy z odczytaniem prezentowanych treści.

Od pewnego czasu coraz częściej słyszymy o tym, że fizycy posuwają się coraz dalej w poszukiwaniach teorii wszystkiego (zwana dalej TW). Wielu z nas zapewne zadaje sobie pytanie o tym, czego tak naprawdę poszukują fizycy.

W 1814 Pierre Simon de Laplace w swojej pracy przedstawił ideę dzisiaj znaną jako demon Laplace’a. Jej treść brzmi:

Umysł, który w danym momencie znałby wszystkie siły natury i położenie wszystkich obiektów z których natura jest zbudowana, gdyby był ponadto wystarczająco potężny aby móc te dane przeanalizować, mógłby jednym wzorem opisać ruch największych ciał niebieskich i najmniejszych atomów. Dla takiego umysłu nic nie byłoby niewiadomym i całą przyszłość i przeszłość miałby przed swymi oczyma.

Dzisiaj wiemy, że ta idea nie ma prawa bytu (patrz zasada nieoznaczności, teoria chaosu), jednak oddaje ona cel poszukiwań fizyków. Dążą oni do znalezienia teorii, która spójnie opisywałaby wszystkie fizyczne zjawiska i dzięki której można by przewidzieć efekt dowolnego eksperymentu fizycznego.

Największym wyzwaniem stojącym przed naukowcami jest stworzenie takiej TW, która spójnie opisywałaby wszystkie cztery podstawowe siły przyrody (oddziaływanie słabe i silne, elektromagnetyzm, grawitacja). O ile oddziaływania słabe i elektromagnetyczne udało się połączyć teorią oddziaływań elektrosłabych, o tyle połączenie jedną teorią oddziaływań elektrosłabych z oddziaływaniami silnymi, a później z grawitacją jest obecnie poza naszym zasięgiem. Na chwilę obecną dysponujemy trzema teoriami:

  • – ogólną teorią względności, która opisuje oddziaływania grawitacyjne
  • – teorią oddziaływań elektrosłabych
  • – chromodynamiką kwantową, która opisuje oddziaływania silne.

Jak dotąd, najlepszą próbą opisania świata atomów jest model standardowy. Łączy on (dosyć sztucznie i luźno) oddziaływania elektrosłabe z oddziaływaniami silnymi. Pomimo iż jest on daleki od ideału, to w świecie cząstek elementarnych daje zadowalające wyniki, ponieważ nie ujęta w nim siła grawitacji jest (dla dwóch elektronów) ok. 1042 razy słabsza niż siła elektromagnetyczna. Na bezrybiu i rak ryba, jednak poszukiwania teorii kompletniejszej i lepszej od modelu standardowego trwają. Najczęściej wymienianą kandydatką na TW jest M-teoria, przedstawiona przez Edwarda Wittena w roku 1995 na konferencji teorii strun, która łączy wszystkie 5 określonych wcześniej wersji teorii superstrun. Przede wszystkim teoria ta spójnie opisuje grawitację językiem mechaniki kwantowej (w przeciwieństwie do OTW Einsteina), ponadto teorii tej nie trzeba renormalizować (w M-teorii nie pojawiają się nieskończoności), co wynika z jej podstawowego założenia – Wszechświat jest zbudowany ze strun, które (w przeciwieństwie do cząstek w modelu standardowym) mają niezerową rozmiary.

Niestety M-teoria ma też swoje wady. Zakłada ona istnienie nieskończonej ilości generacji cząstek, a na chwilę obecną jest prawie pewne, że istnieją tylko 3 generacje. Oprócz tego teoria zakłada, że przestrzeń jest 10 wymiarowa – ma 3 wymiary przestrzenne, jeden czasowy i 6 wymiarów przestrzennych zwiniętych do tzw. osobliwości Calabiego-Yau. Możliwości zwinięcia tych przestrzeni jest wiele i niewiadomo konkretnie jaki jest wzór zwinięcia dla naszego Wszechświata, więc teoria ta nie daje konkretnych przewidywań.

Najtęższe umysły dalej zajmują się poszukiwaniem fizycznego świętego Graala. Jednak może się okazać, że TW nie będzie odpowiedzią na pytanie o naturę bytu. Możemy dostać dokładny, matematyczny opis rzeczywistości, który będzie jedynie zwieńczeniem wytężonej pracy umysłowej kilku (kilkunastu, kilkuset?) pokoleń. Nie, idealną odpowiedzią na pytanie o istotę bytu. Bo, jak mówi znany polski filozof przyrody i fizyk – ks. Michał Heller, opis bytu będzie się tak miał do jego istoty jak zapis nutowy muzyki do samej muzyki. Można będzie wiele z niego wywnioskować, jednak nuta nie jest muzyką.

Serwis www.liceumdubois.pl wykorzystuje tzw. pliki "cookies". Korzystanie z witryny oznacza zgodę na ich zapis lub odczyt wg ustawień przeglądarki.