Název teorie všeho označuje fyzikální teorii schopnou popsat koherentním a jednotným způsobem soubor základních interakcí . Taková teorie nebyl objeven v současné době, a to zejména z důvodu neschopnosti najít popis gravitace , který je kompatibilní se standardním modelem z fyziky částic , což je teoretický rámec používá k popisu tří jiných známých interakcí ( elektromagnetismu , slabá interakce a silná interakce ).
Teoretickému sjednocení čtyř základních interakcí, které řídí fyziku jako celek, se také říká supervelmoc.
Tyto fyzické Celý výtěžek z přístupu unifikovat, která se snaží rozvíjet teorie, které by mohly poskytnout popis rostoucího počtu fyzikálních jevů.
Historicky první efektivní sjednocení z hlediska moderní teorie provedl Newton v roce 1687 , teorie univerzální gravitace vysvětlila jak padající tělesa na Zemi, tak pohyb planet kolem Slunce . Syntetizoval dílo Galileo o pádu těl (1632) a Kepler o nebeských pohybech (1619). Po Newtonovi došlo k rozdílům s Leibnizem , který Bošković řešil.
Po jeho zveřejnění na obecné relativity v roce 1915 , Albert Einstein věnoval posledních třicet pět let svého života se pokusí sjednotit gravitační a elektromagnetické interakce .
Ve druhé polovině XIX th století , James Clerk Maxwell se blížil a nakonec bylo navrženo v roce 1873 , je jednotný rámec pro popis jevů elektrického a magnetického : na elektromagnetismu . Je to syntéza vlnové optiky práce Fresnel ( 1821 ) a Oersted , Ampere a Faraday ( 1820 ), vyplývající z teorie Coulomb ( 1785 ). V roce 1931 , Dirac předpověděl existenci magnetického monopoles , bez nichž by symetrie mezi magnetismem a elektřinou je neúplná.
Na začátku XX th století , objev kvantové mechaniky povolených nabídnout konzistentní mikroskopický popis téměř všech jevů je popsáno statistické fyziky . Po objevení slabé interakce a silné interakce bylo učiněno mnoho pokusů přijít s jednotným popisem kvantové verze elektromagnetismu, kvantové elektrodynamiky . Od teorie Weinberg , Salam a Glashow popsán v roce 1967 , byl projekt částečně dokončen v roce 1974 od Howard Georgi s objevem elektroslabé interakce , unifikovat kvantové elektrodynamiky a slabou interakci.
Konvergence o slabé a elektromagnetické interakce se odhaduje na energie téměř 10 3 GeV a při teplotě 10 16 ° Kelvina . V současné době panuje shoda v tom, že elektroslabá teorie byla úspěšně otestována. Nicméně experimentální demonstrace Higgsova bosonu s odhadovanou hmotností 150 GeV / c 2 zůstává pro jeho validaci nezbytná. Higgsův boson byl ale pravděpodobně objeven v červenci 2012 s hmotností 126 GeV / c 2 díky Large Hadron Collider .
V roce 2007 , Antony Garrett Lisi zveřejnila mimořádně jednoduché teorie všeho , sdružující electroweak interakci a gravitaci formulovat electronuclear sílu . Tato teorie však byla neplatná o několik let později, v roce 2010, zveřejněním teoretiků Distlera a Garibaldiho vědeckého článku Neexistuje žádná „Theory of Everything“ Inside E 8 publikovaná v časopise Communications in Mathematical Physics .
Tradičně mluvíme o teorii Velkého sjednocení, abychom syntetizovali slabou a silnou interakci . Zdá se, že vazebné konstanty elektroslabé a silné jaderné interakce konvergují ke stejné hodnotě při energiích v oblasti 10 15 GeV a teplotě 10 28 Kelvinů . Teorie velkého sjednocení (GUT, pro Velkou unifikovanou teorii ) předpovídá, že proton má omezenou životnost: jeho pravděpodobnost rozpadu během jednoho roku pozorování se odhaduje na 10–32 .
V kvantové gravitaci vyvíjené na úrovni atomů je gravitační síla mezi elektronem a protonem 10 40krát slabší než elektromagnetická síla vyvíjená mezi dvěma částicemi: částice dosahující Planckovy hmotnosti asi 20 µg s poloměrem s Planckovou délkou z 10 -35 m by tedy nejmenší délka má fyzikální význam .
Teoretici teorie všeho odhadují, že charakteristické intenzity čtyř základních interakcí se musí setkávat při energii kolem 10 19 GeV , což odpovídá vzdálenostem řádově 10 - 25 ma teplotě 10 32 Kelvinů . Tato gravitační síla by byla spojena s elementárními částicemi , jako jsou graviton a tachyon .
Hlavním problémem je sjednocení kvantové mechaniky a teorie obecné relativity , které popisují jevy na mikroskopické úrovni a na makroskopické úrovni. Termín kvantová gravitace popisuje teorie, které spojují tyto dvě teorie. Aby však byla úplnou teorií, musí teorie celku obsahovat navíc úplný popis čtyř elementárních interakcí .
V případě silných interakcí ještě nebyly matematicky prokázány dvě základní vlastnosti:
Vyřešení těchto dvou bodů je jedním z problémů Millennium Prize .
M-teorie je nejvíce slibný kandidát na teorii všeho. Na druhou stranu je smyčková kvantová gravitace pouze teorií kvantové gravitace , kterou se nesnaží popsat jednotným způsobem s ostatními interakcemi.
Standardní model správně popisuje mikroskopické fyziky pozorované v laboratoři, ale nezahrnuje gravitaci na jedné straně a na druhé straně do té míry, že její existence bude potvrzena, je známo, že by nebyla úplná ani při mikroskopická úroveň., protože by neodhalila temnou hmotu, která by představovala většinu hmoty přítomné ve vesmíru .
Hledání hypotetických spartikul, které se uskutečnilo na konci 70. let, je hlavním zájmem ve fyzice částic . Fyzici spoléhající na urychlovač LHC z CERNu mohou zkoumat téraélectrovolt energetické stupnice (T eV = 1000 GeV ).
Koncept je obzvláště medializovaný a někdy se stává titulkem specializovaného tisku, dokonce i tisku obecného. Teorie Antonyho Garretta Lisiho , založená na výjimečné Lieově skupině , byla tak silně zpracována v obecných časopisech, přestože byla teprve ve fázi předběžného zveřejnění na arXiv .
Tato teorie byla od té doby neplatná, protože nemůže brát v úvahu chirální asymetrii elektroslabé interakce .
Stanislas Lem vymyslel výraz „teorie všeho“, aby si udělal legraci z teorií šíleného vědce, který se objevil v několika jeho románech. Výraz „teorie všeho“ je proto původně ironický a označuje teorii, která se zdá příliš zobecněná. V tomto ohledu je jedním ze způsobů zdůraznění tohoto účinku použití velkého písmene (i když pochází z angličtiny, což je jazyk, který velkoryse používá velká písmena). Alan Sokal ve své parodii na článek o filozofii vědy kritizuje pýchu fyziků, kteří tvrdí, že píší teorii všeho. Ironií druhého řádu, protože Sokal ví, že jméno není pojmenováno objeviteli teorie, ale výsměch vůči nim, stejně jako výraz „ Velký třesk “.
Teorie názvů všeho je poněkud zavádějící, protože znalost takové teorie (pokud existuje) je nepravděpodobná, že by mohla vrhnout nové světlo na problém ve fyzice, jakmile to přímo nesouvisí se strukturou základních interakcí. Přesto je možné extrapolovat skutečnost, že je základem všech energetických interakcí mezi atomy a že může do určité míry představovat pravděpodobně velmi složitým způsobem velkou většinu interakcí při mnohem nižší energii úroveň, než předpovídá teorie. Vzhledem k tomu, že teorie všeho by byla extrapolací sjednocení elektromagnetických a slabých sil a že elektromagnetismus je síla, která vládne elektronickému světu, tj. Drtivá většina molekulárních interakcí.
John Ellis jako první zavedl název Theory of Everything do technické literatury v roce 1986 ve vědeckém časopise Nature .