Qual è la teoria di tutto?

Una teoria del tutto (TOE) è un quadro ipotetico che spiega tutti i fenomeni fisici conosciuti nell'universo. I ricercatori hanno cercato un tale modello sin dallo sviluppo della meccanica quantistica e della teoria della relatività di Albert Einstein all'inizio del XX secolo.

Ciascuno di questi pilastri della fisica moderna descrive la sua rispettiva area di indagine, le cose più piccole e più massicce del cosmo con una precisione sorprendente, ma sia la meccanica quantistica che la relatività falliscono quando vengono applicate l'una all'altra. Finora, una teoria generale su tutto è sfuggita agli scienziati e alcuni credono che l'obiettivo finale non sia realistico.

Il valoroso sforzo di Einstein

Einstein iniziò a cercare una teoria unificante negli anni '20, secondo l'American Physical Society (APS). Non aveva mai pienamente accettato gli strani paradossi della meccanica quantistica, e credeva che la matematica che descrive l'elettromagnetismo e la gravità , le uniche due forze conosciute all'epoca, potessero essere combinate in un unico quadro.

"Voglio sapere come Dio ha creato questo mondo", disse Einstein a una giovane studentessa di fisica di nome Esther Salaman nel 1925. "Non sono interessato a questo o quel fenomeno, allo spettro di questo o quell'elemento. Voglio conoscere il Suo pensieri; il resto sono solo dettagli."

Ma la ricerca di Einstein si è rivelata donchisciottesca durante la sua vita. "La maggior parte della mia progenie intellettuale finisce molto giovane nel cimitero di speranze deluse", scrisse in una lettera nel 1938. Eppure non si arrese e, in punto di morte, chiese di avere i suoi ultimi appunti sulla teoria di tutto ciò che gli è stato portato, secondo l'APS.

Einstein credeva che una teoria di tutto avrebbe spiegato "come Dio ha creato questo mondo". (Credito immagine: NASA)

Potenziali candidati

Durante la metà del 20° secolo, i fisici hanno sviluppato il Modello Standard, che è stato chiamato la " teoria di quasi tutto ". Descrive le interazioni di tutte le particelle subatomiche conosciute e tre delle quattro forze fondamentali: l'elettromagnetismo e le forze nucleari forti e deboli, ma non la gravità.

Un modello che includesse anche la gravità sarebbe noto come teoria della gravità quantistica . Alcuni ricercatori ritengono che la teoria delle stringhe sia un tale quadro e si adatti al conto per una teoria del tutto. La teoria delle stringhe postula che le particelle siano in realtà entità unidimensionali simili a stringhe che vibrano in una realtà a 11 dimensioni. Le vibrazioni determinano le diverse proprietà delle particelle, come la loro massa e carica.

O forse non esiste

Ma altri scienziati considerano l'idea della teoria delle stringhe un vicolo cieco intellettuale. Peter Woit, fisico teorico della Columbia University, ha ripetutamente rimproverato i suoi colleghi per aver inseguito quello che considera un sogno immaginario.

"Il problema di base con la ricerca sull'unificazione della teoria delle stringhe non è che il progresso sia stato lento negli ultimi 30 anni", ha scritto Woit sul suo blog , "ma che è stato negativo, con tutto ciò che è stato appreso che mostra più chiaramente perché l'idea non funziona ."

Nel suo libro bestseller "A Brief History of Time" (Bantam Books, 1988), il fisico Stephen Hawking ha discusso del suo desiderio di aiutare a creare una teoria di tutto (che era anche il titolo del suo film biografico del 2014 ). Ma il famoso studioso cambiò idea più tardi nella vita; pensava che una tale teoria sarebbe stata fuori portata per sempre perché le descrizioni umane della realtà sono sempre incomplete, secondo una conferenza del 2002 disponibile su un sito web dedicato al defunto fisico.

Questo fatto non lo rattristò, ma anzi gli diede speranza. "Ora sono felice che la nostra ricerca di comprensione non finirà mai e che avremo sempre la sfida di nuove scoperte", ha detto Hawking. "Senza di essa, stagneremmo".

Risorse addizionali:

  • Guarda questa spiegazione di GUT e TOE (teoria e teoria del tutto unificata), dal Fermilab.
  • Ecco come il fisico teorico Michio Kaku spiega la teoria del tutto per Big Think.
  • Guarda " Perché la teoria delle stringhe è sbagliata ", da PBS This Web Time.
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