Co łączy fizyków z filozofami? Jedna prosta, a jednocześnie bardzo trudna do spełnienia ambicja – chęć zrozumienia wszystkiego. I właśnie takiej teorii wszystkiego, zwanej również ToE (theory of everything), swoistego Świętego Graala nauki, od lat poszukują naukowcy z wielu dziedzin. No bo kto nie chciałby mieć wygodnego wzoru (jak na przykład słynne E = mc2 Einsteina), który pasowałby do opisu świata?
Czym więc miałaby być teoria wszystkiego? Próbą stworzenia uniwersalnej teorii, która połączy wszystkie znane siły i zjawiska w jednym spójnym modelu, zarówno w skali makro, jak i w skali mikro. To próba zrozumienia tego, jak działa Wszechświat, z wykorzystaniem jednego zestawu równań, jednej prawdy uniwersalnej lub jednego opisu, który można by przystawić do każdego fizycznego zjawiska.
W obecnym stanie wiedzy mamy dwie fundamentalne teorie, które opisują świat:
– ogólną teorię względności Alberta Einsteina, która tłumaczy grawitację w makroskali (czyli to, jak oddziałują na siebie ciała niebieskie, układy gwiezdne, galaktyki, gromady galaktyk, a nawet jeszcze większe struktury).
– mechanikę kwantową, która bada zachowanie cząstek na poziomie subatomowym, czyli najmniejszych do zaobserwowania cząstek, będących budulcem świata fizycznego.
Niestety, wydaje się, że te dwie teorie są ze sobą niezbyt dobrze skorelowane, zwłaszcza w warunkach ekstremalnych – grawitacja, opisana przez ogólną teorię względności, nie pasuje do zawirowań świata kwantowego (przez co nie pasuje też do opisu na przykład początków Wszechświata, tak zwanego Wielkiego Wybuchu – postuluje istnienie osobliwości, paradoksalnie niezgodnej z obliczeniami wynikającymi z ogólnej teorii względności. Co ciekawe, czarne dziury w teorii Einsteina również zawierają osobliwość, a prawa rządzone fizyką naszego Wszechświata są złamane… albo my nie potrafimy ich po prostu zrozumieć).
Naukowcy poszukują więc teorii wszystkiego, aby połączyć te dwa światy. Jedną z głównych kandydatek jest teoria strun, która postuluje, że podstawowymi jednostkami Wszechświata nie są punktowe cząstki, ale jednowymiarowe „struny”, które wibrują w różnych częstotliwościach. Częstotliwość wibracji tych strun odpowiada różnym cząstkom, takim jak elektrony czy kwarki, co mogłoby wyjaśnić różnorodność materii i sił w przyrodzie. Teoria strun wymaga jednak istnienia dodatkowych wymiarów przestrzennych (aż do 11 w niektórych wersjach), które są dla nas niewidoczne. Pod tym względem teoria ta jest więc „nieelegancka”, a już na pewno nie spełnia warunków tak lubianej przez naukowców brzytwy Ockhama (czyli dążenia do tego, żeby teoria, opis czy równanie były najprostszymi z możliwych).
Oprócz teorii strun naukowcy badają także inne podejścia, takie jak teoria kwantowej grawitacji czy m-teoria, które łączą różne aspekty teorii strun z naszym zrozumieniem grawitacji i próbują zintegrować je z modelem postulowanym przez Einsteina.
Choć na razie żadna z tych teorii nie została w pełni potwierdzona, każdy krok w kierunku zrozumienia teorii wszystkiego przybliża nas do odkrycia tajemnic Wszechświata. Czy w potwierdzeniu (lub znalezieniu innej) teorii wszystkiego pomogą nam konstruowane właśnie komputery kwantowe? A może napędzana nimi, coraz potężniejsza AI?
Jedno jest pewne – jeśli ktoś zaproponuje model, który będzie uwzględniał zarówno grawitację na poziomie planet i gwiazd jak i atomów, może liczyć na nagrodę Nobla.
