Theory Of Everything: Holy Grail Of Fruitless Pursuit?

{h1}

Zullen natuurkundigen ooit tot een theorie komen van alles dat de fundamentele krachten kan verenigen en het hele universum kan beschrijven?

NEW YORK - Einstein stierf voordat hij zijn droom voltooide om een ​​uniforme theorie van alles te creëren. Sindsdien hebben fysici zijn fakkel doorgezet en zijn ze blijven zoeken naar één theorie om ze allemaal te regeren.

Maar zullen ze daar ooit komen? Dat was het onderwerp van debat toen zeven vooraanstaande natuurkundigen zich hier verzamelden in het American Museum of Natural History voor het elfde jaarlijkse Isaac Asimov Memorial Debate.

De zoektocht naar een theorie van alles ontstaat omdat twee van de meest gevierde, succesvolle theorieën in de natuurkunde tegenstrijdig zijn.

De theorie die heel grote dingen beschrijft - algemene relativiteit - en de theorie die heel kleine dingen beschrijft - kwantummechanica - elk werkt verbazingwekkend goed in hun eigen rijk, maar in combinatie, kapot. Ze kunnen niet allebei gelijk hebben.

En we kunnen dat feit niet zomaar onder het vloerkleed vegen en ze blijven gebruiken zoals ze zijn, omdat er sommige gevallen zijn waarin beide theorieën van toepassing zijn - zoals een zwart gat.

"De grootte is klein in termen van lengte, de omvang is groot in termen van massa, dus je hebt beide nodig," verklaarde Brian Greene, hoogleraar natuurkunde en wiskunde aan Columbia University.

Wetenschappers hopen dat een verenigde theorie deze onverenigbaarheid oplost en in een klap alles en iedereen in het universum beschrijft.

Trillende snaren

Veel natuurkundigen zeggen dat onze beste hoop op een theorie van alles superstringtheorie is, gebaseerd op het idee dat subatomaire deeltjes eigenlijk piepkleine lusjes van trillende snaren zijn. Wanneer gefilterd door de lens van de snaartheorie, kunnen algemene relativiteit en kwantummechanica worden gemaakt om met elkaar overweg te kunnen.

Om die reden heeft snaartheorie veel natuurkundigen geïnspireerd om hun loopbaan te wijden aan de ontwikkeling ervan sinds het idee voor het eerst werd voorgesteld in de jaren tachtig.

"Er is enorm veel vooruitgang geboekt in de snaartheorie", zegt Greene, een voorstander van snaartheorie, waarvan het 2000-boek "The Elegant Universe" de theorie beschrijft in termen van leken. "Er zijn problemen ontwikkeld en opgelost die ik nooit had gedacht, eerlijk gezegd, zouden we kunnen oplossen." De vooruitgang van de afgelopen 10 jaar heeft mijn vertrouwen alleen maar versterkt dat dit een zinvolle richting is om na te streven. "

Maar andere experts raken de snaartheorie beu, die nog geen concrete, toetsbare voorspellingen moet maken. Misschien is de snaartheorie en het hele idee dat één enkele theorie het universum kan verklaren, misleid, zeggen ze.

Neil deGrasse Tyson, directeur van het Hayden Planetarium van het museum, suggereerde dat de snaartheorie lijkt te zijn stilgevallen, en stelde het gebrek aan vooruitgang van "legioenen" van snaartheoretici tegenover met de schijnbaar korte 10 jaar die één man - Einstein - kostte om over te stappen van een speciale relativiteitstheorie naar algemene relativiteit.

"Ben je op zoek naar een geest of is de verzameling van jou gewoon te stom om dit uit te zoeken?" deGrasse Tyson plaagde en begon een vriendelijke plagerij die de hele nacht zou doorgaan.

Greene gaf toe dat snaartheoretici geen testbare voorspellingen hebben geproduceerd die experimenten kunnen bevestigen, maar zeiden dat het geen tijd was om op te geven.

"Zolang de vooruitgang doorgaat, ga je gewoon door", zei hij. "Om te zeggen dat er geen vooruitgang is, kom op man, dat klopt gewoon niet!"

De theorie is zo complex dat hij rekening houdt met zulke fantastisch kleine schalen die ontoegankelijk zijn voor experimentele gegevens, dat het geen wonder is dat het een tijdje duurt om te kraken.

"Nergens staat geschreven dat we" in één menselijk leven problemen moeten oplossen ", zei Janna Levin, een fysicus aan het Barnard College in New York.Ik begrijp niet waarom we geschokt moeten zijn dat het oplossen van ongelooflijk uitdagende problemen meer dan nodig kan zijn één menselijke levensduur. "

Verborgen dimensies

Een aspect van de snaartheorie dat veel oproept is dat veel versies ervan vereisen dat het universum meer bevat dan de drie dimensies van ruimte en een van de tijd die we kennen.

De meest populaire versie van snaartheorie, in feite, vraagt ​​om 11 totale dimensies.

"Waarom zien we ze niet?" Zei Levin. "Het kan zijn dat ze heel, heel klein zijn. Of het kan zijn dat we op een of andere manier beperkt zijn tot een driedimensionaal soort membraan, of dat ze er misschien niet zijn. Maar dit zijn zeer interessante ideeën die enkele zeer dwingende gevolgen. "

Toch is zo'n bizar idee verontrustend voor velen.

"Ik ben een hoger dimensionale refusnik", zei natuurkundige Jim Gates van de Universiteit van Maryland-College Park, die beweerde dat het soms lijkt alsof natuurkundigen hogere dimensies aanroepen wanneer ze hun theorie niet kunnen laten werken zoals het is.

"Het is helemaal niet dat we een probleem niet kunnen oplossen, dus trekken we extra dimensies uit een hoed," zei Greene.

'Ik zeg alleen dat het er zo uitziet,' zei deGrasse Tyson, terwijl hij het vriendelijke debat voortzette.

Stringentheorie testen

Gelukkig is de kwestie van de hogere dimensies niet helemaal beperkt tot het theoretische domein. Er is enige hoop dat experimenten zoals de Large Hadron Collider - 's werelds krachtigste deeltjesversneller in Genève, Zwitserland - experimenteel bewijs kunnen leveren van verborgen dimensies in het universum.

Het bewijs kan zijn dat bepaalde deeltjes, of ontbrekende energie, ontbreken als een deeltje onze normale afmetingen verlaat en een van de verborgen deeltjes binnendringt.

"Wat we moeten doen is naar de hoogste energieën bij versnellers gaan en iets naar de extra dimensies sturen", zei Katherine Freese, een fysicus aan de universiteit van Michigan.

Een andere mogelijke test voor snaartheorie is het analyseren van de gedetailleerde waarnemingen van het licht dat overblijft na de oerknal, de kosmische achtergrondstraling in de microgolfoven, die de ruimte doordringt. Men denkt dat deze straling een afdruk van de kleine fluctua- liteitsschommelingen die aanwezig zou zijn in het vroege universum zou behouden en zou bewijs kunnen leveren voor enkele voorspellingen van de snaartheorie.

"Als we geluk hebben, kunnen we dit ook gebruiken om enkele van de ideeën van de snaartheorie te testen door te kijken naar afdrukken in de kosmische microgolfachtergrond," zei Freese.

Moeten we zelfs zoeken?

Uiteindelijk zeggen sommige natuurkundigen dat het zoeken naar een theorie van alles een vruchteloze achtervolging zal zijn.

"Voor mij is het probleem van een notie van een theorie van alles dat het impliceert dat we uiteindelijk alles zullen weten wat er te weten valt," zei Marcelo Gleiser, een fysicus aan het Dartmouth College in New Hampshire. "Voor mij is natuurkunde een werk in uitvoering."

Naarmate onze kennis van de natuurkunde groeit als een eiland, zei hij, zo zullen ook de 'oevers van onwetendheid toenemen'. Er zullen dus altijd meer te weten zijn, grotere vragen, grotere onzekerheden.

"Ik heb een onrust met de droom van een zoektocht naar de definitieve theorie," zei Lee Smolin, een theoretisch fysicus aan Perimeter Institute for Theoretical Physics in Ontario, Canada. Hij zei dat de zoektocht onverenigbaar was met de moderne manier van fysica, die de wetenschappelijke methodes van Newton heeft overtroffen, waarin wetenschappers keer op keer experimenten doen, waarbij de beginvoorwaarden worden gevarieerd om de algemeenheden of wetten die van toepassing zijn, te isoleren.

Nu, Smolin zei: "we kunnen niet meer keer op keer experimenten doen. Er is één experiment, dat het universum als geheel is."

We kunnen andere universums niet uitvoeren in testscenario's om de kosmologie te begrijpen, zei hij.

"We kunnen niet langer de wetten scheiden van de initiële voorwaarden.We blijven zitten met de vraag niet alleen wat zijn de wetten, maar waarom deze wetten? Waarom deze initiële voorwaarden in plaats van andere initiële voorwaarden? De methode die Newton ons niet meer gaf vertelt ons hoe we verder moeten gaan, we moeten de methodiek veranderen waarmee we het universum proberen te begrijpen. "

Je kunt WordsSideKick.com senior schrijver Clara Moskowitz volgen op Twitter @ClaraMoskowitz.


Video Supplement: The Cruise of the Snark Audiobook by Jack London | Full Audiobook with subtitles.




Onderzoek


Hier Is Hoe Je Eruit Zou Zien Als Gewoon Een Zenuwstelsel
Hier Is Hoe Je Eruit Zou Zien Als Gewoon Een Zenuwstelsel

Wat Is Wodka?
Wat Is Wodka?

Science Nieuws


Sun'S Rays Kunnen De Levensduur Van Het Leven Reduceren
Sun'S Rays Kunnen De Levensduur Van Het Leven Reduceren

In Foto'S: 8 Byzantijnse Rijk Tijdperk Scheepswrakken Opgegraven In Turkije
In Foto'S: 8 Byzantijnse Rijk Tijdperk Scheepswrakken Opgegraven In Turkije

WordsSideKick.com Book Giveaway: 'Cannibalism' Door Bill Schutt
WordsSideKick.com Book Giveaway: 'Cannibalism' Door Bill Schutt

Long-Necked 'Viper' Dino Is De Vroegste Titanosaurus Op Record
Long-Necked 'Viper' Dino Is De Vroegste Titanosaurus Op Record

Stromend Vuur? Yosemite'S 'Burning' Waterfall Uitgelegd
Stromend Vuur? Yosemite'S 'Burning' Waterfall Uitgelegd


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com