Theoretische en kwantumfysici zijn op zoek naar de wiskundige formule die een waarheid uitdrukt die de meeste inheemse volkeren ter wereld al weten: er bestaat een gedeeld 'veld' dat verbindt alles en iedereen samen, van de sterren aan de nachtelijke hemel tot de worm die zich een weg baant onder de grond.

De Sioux zeggen "Mitakuye oyasin", wat betekent "alles is gerelateerd", of "we zijn allemaal gerelateerd , "afhankelijk van de vertaling. Van de Aboriginals in Australië tot de Dogon-stammen van Afrika tot de Maori-stammen van Nieuw-Zeeland, deze inheemse mensen geloven allemaal dat alles wat we kunnen en niet kunnen zien, een verband heeft. Wetenschappers zijn op weg om dit te bewijzen in de Theory of Everything.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Natuurkundigen zijn op zoek naar een grote uniforme veldtheorie die beschrijft het raamwerk van het universum waaruit de vier krachten voortvloeien: zwaartekracht, elektromagnetisme en de sterke en zwakke nucleaire krachten. Ze hopen een enkele vergelijking te ontdekken die schetst hoe het universum werkt door alles met elkaar te verbinden in een enkele Theorie van Alles.
Einstein's Relativiteitstheorieën en de Unified Field Theory

Einstein stierf voordat hij klaar was met zijn laatste concept - de Unified Field Theory - dat een antwoord en een verband zou bieden tussen alles in het universum. Hij schreef meer dan 40 artikelen over het onderwerp, gedeeltelijk tot uitdrukking gebracht in zijn algemene relativiteitstheorie, waar hij zwaartekrachtsgolven bespreekt die door het universum vliegen met dezelfde snelheid die licht reist.

Zoals u misschien wel of niet weet, dat aspect van zijn theorie bleek correct in september 2015, toen wetenschappers zwaartekrachtgolven detecteerden en meten met lichtgolven die de aarde raakten uit twee zwarte gaten die tegen elkaar botsten, miljoenen jaren geleden. Einsteins begrip overtuigde hem ervan dat alles in het universum bestond vanwege een gedeelde, gemeenschappelijke en eenvoudige geometrische basis.
De rol van wiskunde in ToE

Zoals de eenvoud van Einsteins speciale relativiteitstheorie uitgedrukt in wiskundige vorm, E \u003d mc ^{2, natuurkundigen hopen een andere welsprekende vergelijking te vinden die alles in het universum verbindt met een enkel, universeel veld. Omdat Einstein zijn ideeën over het verenigde veld in de decennia voordat hij stierf in 1955 stelde, zoeken natuurkundigen in zijn voetsporen nog steeds een eenvoudige vergelijking die de vier bekende krachten - zwaartekracht, elektromagnetisme en de sterke en zwakke nucleaire krachten - verbindt dat universele veld, ook bekend als het kwantumveld. Wat Einstein de Unified Field Theory noemde, noemen fysici tegenwoordig de "The Theory of Everything", afgekort als ToE.}

Sinds het begin van het universum meer dan 1,4 miljard jaar geleden hebben wetenschappers en fysici vier krachten geïdentificeerd die, wanneer gecombineerd, dienen als de enige energiebron van het universum. Deze vier krachten omvatten de zwaartekracht, de kracht die objecten naar de aarde trekt; de elektromagnetische kracht, die licht omvat en zich uitdrukt in meerdere frequentiebanden zoals de afzonderlijke kleurenbanden van de regenboog; en de sterke en zwakke nucleaire krachten, verantwoordelijk voor de atomen die alle bekende elementen in de kosmos vormen.

Het streven naar ToE door Einstein, en nu andere theoretische en kwantumfysici sinds zijn overlijden in 1955, is om een wiskundige formule en een principe te vinden dat alles op een fundamenteel niveau met elkaar verbindt. De belangrijkste gedachte van Einstein was om te bewijzen dat de elektromagnetische en zwaartekrachten niets meer zijn dan twee verschillende uitdrukkingen van één enkel verenigd veld. Wiskundigen weten dat wiskundige formules bestaan in de natuur, muziek en kunst, en dat wiskunde alles ondersteunt in deze fysieke realiteit die mensen op aarde ervaren. De jacht is erop om één wiskundige formule te ontdekken die alles met elkaar verbindt.
Huidige vooruitgang op de ToE

Om de vier krachten aan elkaar te koppelen om ToE uit te leggen, hebben wetenschappers in de jaren 1970 voor het eerst de elektromagnetische kracht wiskundig gekoppeld richt lichtgedrag en atomaire structuur op de zwakke kernkracht die ten grondslag ligt aan de methode waarmee deeltjes vergaan. Toen wilden ze een manier vinden om ze te koppelen aan de sterke nucleaire kracht, die kleinere deeltjes zoals quarks combineert met protonen en neutronen in atomaire structuren. Zwaartekracht die ze alleen hebben gelaten omdat ze nog niet
een formule voor hebben - maar ze komen in de buurt gezien de waarnemingen in september 2015.

Het probleem is dat elke kracht zich uitdrukt anders, en ze combineren in één theorie is moeilijk. Zie het als de oude fabel uit India van de drie blinde mannen en de olifant. Elke blinde raakte een ander deel van het lichaam van een olifant aan en dacht dat het een afzonderlijk object was. De man die de staart raakte beschreef een touw, de man die het been raakte beschreef een pilaar, enzovoort. Omdat ze niet konden zien, wisten ze niet dat de olifant enkelvoudig was, geen afzonderlijke objecten. Natuurkundigen beweren dat alles voortkomt uit het verenigde veld, maar ze hebben gewoon de wiskundige formule niet gevonden die consistent alles weergeeft, inclusief de individuele uitdrukkingen van kracht, zonder af te breken op deeltjesniveau.

Met de meting van zwaartekrachtsgolven in 2015, kunnen wetenschappers binnenkort een wiskundig equivalent ontdekken om de activiteit van de zwaartekracht uit te drukken, waardoor ze goed op weg zijn om de vier krachten met elkaar te verbinden in de theorie van alles.
Wat fysici hopen te bewijzen

Met het openen van een nieuw venster in de kosmos door het meten van zowel licht- als zwaartekrachtgolven, die exact dezelfde snelheid afleggen, hebben theoretische fysici misschien binnenkort een zwaartekrachtformule die logisch is in ToE. Maar het probleem is niet de zwaartekracht; het nadeel bestaat in de zwakke kernkracht, in hoe protonen vergaan. Theoristen combineerden met succes de zwakke en elektromagnetische krachten in de elektroweak-theorie, wat suggereert dat ze allebei bestaan als een enkele samenwerking, maar alleen op een hoog energieniveau, zoals aan het begin van het universum. De unie verdwijnt echter helaas wanneer de energie onder een specifieke grens daalt die is vastgelegd door de elektroweak-theorie.

Natuurkundigen proberen nog steeds manieren te vinden om deze oneindig kleine deeltjes te observeren en hoe ze het protonverval beïnvloeden. Neem bijvoorbeeld de ontdekking van het Higgs-Boson-deeltje; wetenschappers voorspelden dat het bestond lang voordat ze het ontdekten, maar ze konden het pas in 2012 meten bij de hadron-botser van CERN in Zwitserland. Sinds die tijd hebben wetenschappers ook het bestaan van een nieuw deeltje, het pentaquark, ook in 2015 in de CERN-faciliteit waargenomen en geverifieerd.

Zodra wetenschappers deze en kleinere deeltjesinteracties kunnen observeren en meten, of nieuwe kunnen vinden deeltjes die protonbederf definiëren en kwantificeren, misschien ontdekken ze gewoon de formule die alles verklaart over hoe het universum werkt, eerder in plaats van later.