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Física: La búsqueda de la teoría del todo

Física: La búsqueda de la teoría del todo

Introducción

Einstein pasó 30 años de su vida buscar para una cosa: la "teoría del campo unificado", o la teoría del todo. Un gran problema para la física es que sus dos ideas principales - la mecánica cuántica y teoría de la relatividad general de Einstein - no trabajan juntos. Esto ha preocupado a los físicos durante décadas y la cuestión de si nuestras observaciones de los mundos subatómicos y macroscópicos pueden casarse juntos en una regla simple, unificadora ha llevado a algunas ideas extrañas. Algunos físicos – tal Stephen Hawking – han argumentado que la búsqueda es desesperada, pero sin embargo continúa implacablemente hacia adelante.

Mecánica cuántica

La mecánica cuántica describe las interacciones de la amplia gama de partículas subatómicas (por ejemplo, electrones, quarks y gluones) y las electromagnéticas, fuertes y débiles fuerzas nucleares. Es famoso alucinante y se basa en el principio de dualidad onda-partícula. Esto indica que todas las partículas son también ondas y vica versa, y que las fuerzas también han asociado a las partículas (como gluons, que contienen la fuerza nuclear fuerte). Describe por qué electrones ocupan ciertos grupos (niveles de energía) alrededor de un núcleo y ha abierto nuevas tecnologías como los semiconductores (esenciales para los ordenadores) y superconductores (utilizados en las máquinas de MRI).

General de la relatividad

Teoría de la relatividad general de Einstein se utiliza para describir la manera de comportan de los objetos a mayor escala. Gravedad es causada por objetos interactuando con el tejido del espacio-tiempo, que incluye nuestras tres dimensiones de espacio y de tiempo. Masa deforman el espacio-tiempo (como una bola colocada sobre una manta suspendida formando un cráter circular en el material debido a su peso) y por lo tanto arrastra todo, incluso la luz – en él. Esto explica varios fenómenos, tales como los problemas de cálculo de la órbita de mercurio usando teoría del neutonio de la gravedad (que erróneamente llevado a científicos a creer que un nuevo planeta llamado Vulcano daba un tirón gravitacional), lensing gravitacional y el hecho de que el tiempo se ralentiza más lejos de una fuente gravitacional.

El problema de

La principal fuerza impulsora detrás de la búsqueda para una teoría de todo es que nuestras observaciones de la realidad parecen que no juegan bien juntos. Si se intenta combinar las matemáticas que sustentan las teorías de la relatividad general y mecánica cuántica, te queda "infinitos sin sentido", como dice el Dr. Michio Kaku. Esto no causa mucho de un problema en la mayoría de los casos, porque operan con eficacia dentro de sus propios dominios, pero en situaciones como los agujeros negros cuando ambos se necesitan, cosas generalmente rompen. Asimismo, misteriosos fenómenos tales como la materia oscura y energía oscura también presentan otros problemas que los físicos modernos del bafle. Esto indica que debe estar faltando algo inherente en la naturaleza, que explica las observaciones de todos los niveles, algún concepto unificador que orienta el universo.

Los contendientes: teoría de cuerdas

Podría decirse que el contendiente más popular para una teoría de todo es teoría de cuerdas. Básicamente indica que toda la materia está compuesta de cadenas unidimensionales imperceptiblemente minúsculos, que vibran a diferentes frecuencias. Como una cuerda de guitarra producen diferentes notas musicales, las cosas que experimentamos en nuestra realidad son sólo las frecuencias estables en que las cuerdas vibren. Materia y las fuerzas (o las partículas asociadas con fuerzas - como fotones que contienen electromagnetismo o gravitones de la gravedad) son creadas por las diferentes vibraciones de bucles de cuerdas. Aunque esto unifica la relatividad y la física cuántica, ha recibido crítica acérrima por muchas razones, como el hecho de que se requieren para hacer los cálculos suman once dimensiones.

Los contendientes: E8

No todas las teorías de todo provienen de bibliotecas de la Universidad anticuada y vida dedicada a la búsqueda de una idea unificadora, grand. Garrett Lisi pasó la mayor parte de su tiempo surfeando en Hawai, pero se las arregló para llegar a una de las teorías más convincentes del todo en física. Se basa en un complejo patrón matemático llamado E8, que es una forma de 248 puntos. Él encontró que después de algunas ecuaciones"raros" él podría trazar cada una de las partículas fundamentales y fuerzas (incluyendo las variaciones cuánticas como spin) sobre él. También hay un montón de relaciones observadas en la realidad que se explican por la forma de rotación y realizar algunas funciones básicas geométricas.

Predicción de E8

Cuando las partículas incluidas en el modelo estándar se trazan sobre E8, hay 20 plazas libres, pero estos realmente sirven como predicciones de la teoría. Su objetivo es calcular las masas de las partículas y partículas de fuerza asociadas que llenarían los puntos, y si se encuentran en el Gran Colisionador de Hadrones serían convincentes pruebas de sus afirmaciones. Aunque no sin críticas, y Lisi admite que es una idea de "todo o nada".

¿Vale? ¿Existe aún?

A pesar de las febriles búsquedas del Santo Grial de la física, no todo el mundo está convencido incluso vale la pena. Stephen Hawking y Leonard Mlodinow, dos respetados físicos y los autores, están al frente de un movimiento que cree varias teorías trabajando juntos es la mejor manera de modelar el universo para nuestras necesidades. Favorecen un enfoque más relacionado con la realidad observada, en lugar de una realidad absoluta. Por ejemplo, utilizan Neo de la matriz, que no tenía ninguna razón para cuestionar el hecho de que su realidad era realmente la realidad, pero todavía podría funcionar dentro de ella. Tal vez sueño de Einstein de una realidad más simple fue equivocado o incluso equivocada, pero las grandes mentes de la física, sin duda, seguirá zumban lejos y potencialmente llegar a algo que habría estado orgulloso de.