Wat is een grote uniforme theorie?
De Grand Unified Theory (darm) is de zoektocht naar een beknopte, eenvoudige theorie in de natuurkunde vanaf 2011 die de interactie tussen de vier fundamentele natuurkrachten zou beschrijven - elektromagnetisme, de zwakke en sterke nucleaire krachten en zwaartekracht. Aangezien elke grote uniforme theorie probeert het huidige begrip van fysieke krachten samen te brengen, wordt het vaak onderzoek genoemd in klassieke uniforme veldtheorieën. Er bestaan veel verschillende uniforme veldtheorieën om het gedrag van materie en energie te verklaren, maar de sneltheorie wordt vanaf 2011 gezien als het beste vooruitzicht voor een kans om de effecten van zwaartekracht te binden aan de andere drie fundamentele krachten.
Deeltjesfysica gebruikt momenteel een theorie die bekend staat als het standaardmodel om de interactie van fysieke krachten in de natuur te beschrijven. De huidige vorm van het standaardmodel vanaf 2011 werd opgericht in de jaren 1970 en verklaart de interactie van drie van de vier fundamentele krachten - elektromagnetisme en de zwakke en sterke nuDuidelijke krachten. Zoals het standaardmodel heeft ontwikkeld, werd onthuld dat elektromagnetisme en de zwakke nucleaire kracht echt aspecten van dezelfde kracht waren bij hoge niveaus van energie. Dit gebaseerd op eerdere ontdekkingen in de late 19e th eeuw door de Britse natuurkundige James Maxwell, die de krachten van magnetisme en elektriciteit verenigde als twee aspecten van dezelfde kracht-elektromagnetisme. De Grand Unified -theorie kan daarom worden beschouwd als een poging om het standaardmodel te verenigen met de effecten van zwaartekracht.
Aangezien de ontwikkeling van een eenvoudige Grand Unified -theorie mogelijk niet alle interacties van materie en energie in de ruimte verklaart, wordt de uiteindelijke theorie vaak alle krachten die alle krachten verenigt, de theorie van alles (teen) genoemd. Drie hoofdarena's van studie in de natuurkunde zouden moeten worden verenigd in één om een haalbare theorie van alles te produceren, en deze omvatten het standaardmodel, gEnerale relativiteit en kwantummechanica. Een belangrijk voorstel hiervoor omvat onderzoek naar snaartheorie, dat een fundamentele staat van materie beschrijft waarbij alles in het fysieke universum uiteindelijk bestaat uit vibrerende lussen van energie, elk de grootte van een plancklengte, of 10 -33 centimeter. Deze snaren zijn theoretiseerd als de directe oorzaak voor de effecten van alle vier fundamentele krachten in de natuur, het bestaan van materie en energie, en zowel ruimte als tijd ook. Een van de zwakke punten van de snaartheorie is echter dat het uiterst complex is en interacties vereist in tien dimensies van ruimte, terwijl een ultieme Grand Unified -theorie wordt beschouwd als een eenvoudige vergelijking die niet langer dan ongeveer 1 inch (2,5 centimeter) lang wordt geschreven bij de gebruikelijke grootte van handschrift.
Misschien is de grootste uitdaging om een elegante vorm van een grote uniforme theorie te bedenken vanaf 2011, echter die van het werken van de fysieke kosmologie van de zwaartekracht in het equations. De zwaartekracht is het minst begrepen van alle fysieke krachten en is misschien helemaal geen kracht. Sommige onderzoeken suggereren dat zwaartekracht gewoon een effect is van het kromtrekken van ruimte door materie zoals Einstein's ontdekkingen suggereren, omdat een oorsprong voor de zwaartekrachtbron nooit is gevonden. Alle andere krachten in de natuur hebben fundamentele deeltjes die eraan zijn gebonden, dus de fysica heeft aangenomen dat er een gravitondeeltje zou bestaan om de zwaartekracht te verklaren. Totdat er bewijs is verkregen om uit te leggen hoe zwaartekracht werkt op zowel een macroscopisch als microscopisch niveau, zal een grote uniforme theorie die alle fysieke krachten in de natuur verenigt, ongrijpbaar blijven.