ΓΛΥΚΑ ΔΙΟΝΥΣΟΠΟΥΛΟΥ "Η Θεωρία των Πάντων"

Η «Θεωρία των Πάντων» είναι μια προσπάθεια των επιστημόνων να προσεγγίσουν ενοποιημένα τόσο τη σχετικότητα, όσο και την κβαντομηχανική, δύο δηλαδή θεωρίες, που από μαθηματικής άποψης είναι ασυμβίβαστες.

Για τη γενική θεωρία της σχετικότητας η βαρύτητα δεν είναι μια δύναμη σαν τις άλλες τρεις που γνωρίζουμε (ηλεκτρομαγνητική, ασθενής πυρηνική και ισχυρή πυρηνική δύναμη) αλλά αποτελεί συνέπεια του γεγονότος ότι ο χωροχρόνος είναι καμπυλωμένος λόγω της παρουσίας μάζας.

Η Κβαντομηχανική είναι κλάδος της φυσικής, που ασχολείται με τη συμπεριφορά της ύλης και του φωτός σε ατομική και υποατομική κλίμακα. Σκοπός της είναι να περιγράψει και να ερμηνεύσει πως λειτουργεί ο μικρόκοσμος, προσεγγίζοντας φαινόμενα που αδυνατεί να εξηγήσει η κλασική θεωρία.  Όταν εξετάζουμε φαινόμενα του μακρόκοσμου η κβάντωση των μεγεθών γίνεται δυσδιάκριτη και τα συμπεράσματα της κβαντικής θεωρίας ταυτίζονται με αυτά της κλασικής. Η κβαντική θεωρία εισάγει την έννοια του τυχαίου όπου μπορούμε μόνο να αποδώσουμε μια συγκεκριμένη πιθανότητα στο να εξελιχθεί ένα φαινόμενο κατά τον έναν ή τον άλλο τρόπο, σε αντίθεση με τη σχετικότητα η οποία προβλέπει ένα ντετερμινιστικό Σύμπαν.

Η κβαντομηχανική περιγράφει με ακρίβεια όλες τις δυνάμεις εκτός από την βαρύτητα η οποία φαίνεται ότι δεν έχει ρόλο στον μικρόκοσμο. Σε κβαντικό επίπεδο αυτό που εμείς αντιλαμβανόμαστε σαν δύναμη (π.χ. απωστική δύναμη μεταξύ ομόσημων φορτίων) οφείλεται στην ανταλλαγή κάποιων σωματιδίων - φορέων αλληλεπίδρασης τα οποία ονομάζουμε μποζόνια, μεταξύ των σωματιδίων ύλης (φερμιόνια).

Έτσι κάθε δύναμη έχει τα αντίστοιχα μποζόνια. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη έχει το φωτόνιο, η ισχυρή πυρηνική το γκλουόνιο, η ασθενής πυρηνική έχει τα μποζονια W+, W- και Z με φορτίο +e, -e και 0 αντίστοιχα, ενώ ακόμα και για τη βαρύτητα υπάρχει ένα θεωρητικό σωματίδιο, το βαρυτόνιο (θεωρητικό, καθώς δεν έχει ακόμα αποδειχθεί πειραματικά η ύπαρξη του), το οποίο μεταφέρει τη βαρύτητα σε κβαντικό επίπεδο. Τα σωματίδια – φορείς αλληλεπίδρασης που ανταλλάσσονται μεταξύ των σωματιδίων της ύλης δεν μπορούν να ανιχνευτούν άμεσα από κάποια πειραματική διάταξη όπως ανιχνεύονται τα σωματίδια ύλης. Για το λόγο αυτό ονομάζονται «δυνάμει» σωματίδια (σε αντίθεση με τα πραγματικά σωματίδια ύλης).

Έχουμε λοιπόν τη γενική σχετικότητα η οποία περιγράφει τη βαρύτητα στο μακρόκοσμο και την κβαντομηχανική η οποία περιγράφει τις τρεις άλλες δυνάμεις στο μικρόκοσμο. Το μεγάλο ερώτημα είναι: Μπορούμε να ενοποιήσουμε τη γενική σχετικότητα με την κβαντομηχανική; Μπορούμε να ενοποιήσουμε τη βαρύτητα με τις άλλες τρεις δυνάμεις;

Οι δύο σημαντικότερες θεωρίες που διεκδικούν τον τίτλο της «θεωρίας των πάντων», επιχειρώντας την ενοποίηση της σχετικότητας με τη κβαντομηχανική, είναι η "Θεωρία των Χορδών" και η "Κβαντική Βαρύτητα Βρόχων".