Una teoria del tutto (TOE) è un quadro ipotetico che spiega tutti i fenomeni fisici noti nell’universo. I ricercatori hanno cercato un tale modello fin dallo sviluppo della meccanica quantistica e della teoria della relatività di Albert Einstein all’inizio del 20 ° secolo.
Ognuno di questi pilastri della fisica moderna descrive la sua rispettiva area di indagine — le cose più piccole e le più massicce del cosmo — con una precisione sorprendente, ma sia la meccanica quantistica che la relatività falliscono quando vengono applicate l’una all’altra materia. Finora, una teoria generale di tutto è sfuggita agli scienziati, e alcuni credono che l’obiettivo finale non sia realistico.
Il coraggioso sforzo di Einstein
Einstein iniziò a cercare una teoria unificante negli anni venti, secondo l’American Physical Society (APS). Egli non aveva mai pienamente accettato gli strani paradossi della meccanica quantistica, e credeva che la matematica che descrive elettromagnetismo e gravità, le uniche due forze conosciute al momento, potrebbe essere combinato 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 mi interessa questo o quel fenomeno, nello spettro di questo o quell’elemento. Voglio conoscere i Suoi pensieri; il resto sono solo dettagli.”
Ma la ricerca di Einstein si rivelò donchisciottesca durante la sua vita. “La maggior parte della mia progenie intellettuale finisce molto giovane nel cimitero delle speranze deluse”, scrisse in una lettera nel 1938. Eppure non si arrese, e mentre era sul letto di morte, ha chiesto di avere le sue ultime note sulla teoria di tutto portato a lui, secondo l’APS.
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.
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Un modello che includeva 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 disegno di legge per una teoria del tutto. La teoria delle stringhe afferma che le particelle sono in realtà entità unidimensionali simili a stringhe che vibrano in una realtà 11-dimensionale. Le vibrazioni determinano le proprietà delle diverse 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, un 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 sia stato negativo, con tutto ciò che è stato appreso mostrando 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 il suo desiderio di contribuire a creare una teoria del tutto (che era anche il titolo del suo biopic del 2014). Ma il famoso studioso ha cambiato 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 contento che la nostra ricerca di comprensione non finirà mai e che avremo sempre la sfida di nuove scoperte”, ha detto Hawking. “Senza di essa, avremmo ristagnare.”