PROFILPELAJAR.COM

Teorien om alt (engelsk: Theory of Everything, ofte forkortet ToE) brukes om en framtidig teori innen fysikk, som om mulig vil forene teorien om kvantemekanikk med Einsteins genererelle relativitetsteori og forutsi verdier som i dag må skrives inn manuelt i fysikernes teorier, da spesielt de forskjellige elementærpartiklenes masser.

Det har inntil i dag ikke vært mulig å utvikle en teori som beskriver rom, tid og materie både på svært små skalaer, på størrelse med atomer og på svært store skalaer, i sterke tyngdekraftfelt som rundt svarte hull. Mens kvantemekanikken skildrer all påvirkning og kraftoverføring som utveksling av boson beskriver generell relativitetsteori tyngdekraften som en effekt av krumming av rom og tid. Kvantemekanikken kan ikke reprodusere denne krumningen mens relativitetsteorien på sin side ikke inneholder partikler som "forårsaker" krumningen. Merk at Einsteins spesielle relativitetsteori, som ikke inkluderer tyngdekraft, lett kan kombineres med kvantemekanikk. Dette gjøres blant annet for å studere partikler under stor hastighet i partikkelakseleratorer.

En teori som kan skildre gravitasjonsfeltet sammen med kvantemekanikkens sterke, svake og elektromagnetiske krefter slik at disse framstår som aspekter av ett felt, kalles en Grand Unified Field Theory (GUT). En Theory of Everything ønsker også å oppnå denne foreningen, men krever ikke at det skal gjøres ved å bruke konseptet felt.

En TOE skal i tillegg kunne forutsi det frie parametrene i dagens standardmodell, en teori som skildrer oppførselen til elementærpartiklene, byggesteinene i universet. Standardmodellen har bestått et utall eksperimentelle tester men krever samtidig at flere eksperimentelt målte verdier mates inn. Disse inkluderer styrken til kreftene som utveksles av bosonene og alle massene til alle partikler. De fleste fysikere betrakter slikt som en svakhet ved en teori. Målet for mye av dagens eksperimentelle partikkelfysikk er å påvise effekter eller nye fenomen som avviker fra standardmodellen.

Et av målene med partikkelakseleratoren Large Hadron Collider (LHC) ved CERN og andre partikkelakseleratorer er å finne bevis for Higgs-bosonet, en uoppdaget partikkel som er foreslått som den som gir de andre partiklene masse. Dette vil forhåpentlig gi en større forståelse av hva masse er og siden masse skaper tyngdekraft kan dette kanskje vise veien mot en felles forståelse av kvantemekanikk og generell relativitetsteori.

Ledende kandidater til TOE

En av det mest studerte kandidatene til en TOE er superstrengteorien, men bruk av denne teorien kan ligge noe fram i tid siden ingen til nå har kunnet utføre et eksperiment som kan teste denne teorien opp mot standardmodellen. En annen kandidat er loop quantum gravity. Et annet problem med superstrengteori er at dagens teori kan formuleres på et utall måter, tilsvarende et utall typer fysiske lover eller univers. Dette har hos noen blitt kombinert med det antropiske prinsipp, som i dette tilfellet postulerer at det eksisterer et uendelig antall univers med litt forskjellige lover, men bare få av disse kan gi grobunn for liv. De uforklarte parametrene i standardmodellen blir da slik det er fordi «hvis det var annerledes kunne vi ikke ha vært her». Dette synet studeres av flere seriøse fysikere men konsensus blant de aller fleste er å ikke støtte seg på det antropiske prinsipp. Av flere avvises dette også som å «gi opp for tidlig».

TOE og reduksjonisme

Reduksjonismen hevder at alle fenomen i prinsippet kan reduseres til å beskrive hvordan komponentene i systemet oppfører seg. Eksempelvis at all kjemi kan forklares og bli forutsagt av fysikken som skildrer atomer, som igjen kan forklares av fysikken som skildrer elementærpartiklene som et atom er bygd opp av. Antagelsen om at en TOE kan finnes, bygger på antagelsen om at forskjellige fysiske fenomen kan vises å ha en felles årsak. Eksempler på dette er Newtons teori om gravitasjon som forklarte bevegelsen til epler og planeter med samme formel, eller Maxwells teori som forklarer elektrisitet, magnetisme og lys som aspekt ved elektromagnetisme. Imidlertid påstår ingen seriøse forskere at TOE i seg selv vil kunne forklare alt av kjemi, biologi eller psykologi. Navnet «teorien om alt» er i så måte noe misvisende.