Teorie Van Alles: 'n hipotetiese teorie wat alle fisiese verskynsels kan verklaar

Om so ’n teorie te vind is een van die groot onopgeloste probleme in fisika.

Die afgelope paar eeue is twee teoretiese raamwerke al ontwikkel wat na aan ’n teorie van alles kom. Die twee teorieë waarop alle moderne fisika berus, is algemene relatiwiteit en die kwantumveldteorie. Eersgenoemde is ’n teoretiese raamwerk wat net fokus op die kragte van swaartekrag om die heelal te verstaan wat betref groot skaal en hoë massa: sterre, sterrestelsels, sterrestelselswerms ens. Laasgenoemde is ’n teoretiese raamwerk wat net fokus op die ander drie basiese natuurkragte (buiten swaartekrag) om die heelal te verstaan wat betref klein skaal en lae massa: subatomiese deeltjies, atome, molekules ens. Laasgenoemde word ook toegepas in die Standaardmodel van deeltjiefisika en verenig die wisselwerkings tussen die drie niegravitasionele basiese natuurkragte: swak en sterk kernkrag en elektromagnetiese krag.

In jare lange navorsing het fisici met groot akkuraatheid elke voorspelling van hierdie twee teorieë in eksperimente bewys – op die toepaslike terrein van die spesifieke teorie. Hulle het egter ook bevind die twee teorieë, soos hulle tans geformuleer word, is wedersyds onversoenbaar – hulle kan nie albei reg wees nie. Omdat die toepassingsterreine van die twee teorieë so verskil, vereis die meeste situasies dat net een van hulle gebruik word. Hierdie onversoenbaarheid is egter net van toepassing op gebiede van uiters klein skaal en hoë massa, soos wat bestaan in ’n swartkolk of tydens die beginstadiums van die heelal (net ná die Groot Knal). Om hierdie konflik op te los, moet ’n teoretiese raamwerk wat ’n dieperliggende werklikheid onthul en swaartekrag met die ander natuurkragte verbind, ontdek word om die gebiede van die twee teorieë in ’n geheel te verenig: ’n enkele teorie wat in beginsel elke verskynsel kan beskryf. Om dié doel te bereik, het kwantumswaartekrag onlangs ’n onderwerp van aktiewe navorsing geword.

In die afgelope paar dekades het ’n enkele teoretiese raamwerk, bekend as die snaarteorie, gewild geword as ’n moontlike kandidaat vir die allesomvattende teorie van die heelal. Baie fisici glo die vier basiese natuurkragte was aan die begin van die heelal (tot 10⁻⁴³ sekonde ná die Groot Knal) ’n enkele basiese krag. Anders as die meeste (indien nie alle nie) ander teorieë, is die snaarteorie dalk besig om al vier basiese natuurkragte suksesvol in ’n geheel te verenig. Volgens dié teorie bestaan elke deeltjie in die heelal op sy mees mikroskopiese vlak uit verskillende kombinasies van vibrerende snare met sekere vibrasiepatrone. Volgens die teorie is dit deur hierdie spesifieke patrone van snare dat ’n deeltjie met ’n unieke massa en lading geskep word. (Dus is die elektron ’n soort snaar wat op een manier vibreer, terwyl die op-kwark ’n soort snaar is wat op ’n ander manier vibreer ens.)

Die term "teorie van alles" het aanvanklik ’n ironiese verbintenis gehad om te verwys na verskeie oorveralgemeende teorieë. ’n Oupa van Ijon Tichy, ’n karakter uit Stanisław Lem se wetenskapsfiksiestories uit die 1960's, het byvoorbeeld gewerk aan ’n "algemene teorie van alles". Volgens die fisikus John Ellis het hy die term in 1986 in tegniese geskrifte bekend gestel in ’n artikel in die tydskrif Nature. Mettertyd het die term byval gevind in teoretiese fisika.

• The Theory of Everything Debat tussen John Ellis, Frank Close en Nicholas Maxwell.
•   Hierdie artikel is vertaal uit die Engelse Wiki