Θεωρία των πάντων
αγγλικά : Theory of everythingl
γαλλικά :
γερμανικά :
Μια θεωρία των πάντων (Theory of everything, TOE [1] ή ToE), η τελική θεωρία, ή η κύρια θεωρία είναι ένα υποθετικό μονό, συνολικό, συνεκτικό θεωρητικό πλαίσιο της φυσικής που εξηγεί πλήρως και συνδέει όλες τις φυσικές πτυχές του σύμπαντος. [ 2] Η εύρεση μιας TOE είναι ένα από τα σημαντικότερα άλυτα προβλήματα στη φυσική. Η θεωρία χορδών και η θεωρία Μ έχουν προταθεί ως θεωρίες για τα πάντα. Κατά τους τελευταίους αιώνες, έχουν αναπτυχθεί δύο θεωρητικά πλαίσια που, από κοινού, μοιάζουν περισσότερο με μια TOE. Αυτές οι δύο θεωρίες στις οποίες στηρίζεται όλη η σύγχρονη φυσική είναι η γενική σχετικότητα και η κβαντική μηχανική. Η γενική σχετικότητα είναι ένα θεωρητικό πλαίσιο που εστιάζει μόνο στη βαρύτητα για την κατανόηση του σύμπαντος σε περιοχές τόσο μεγάλης κλίμακας όσο και υψηλής μάζας: αστέρια, γαλαξίες, συστάδες γαλαξιών κ.λπ. Από την άλλη πλευρά, η κβαντική μηχανική είναι ένα θεωρητικό πλαίσιο που εστιάζει μόνο σε τρεις μη βαρυτικές δυνάμεις για την κατανόηση του σύμπαντος σε περιοχές τόσο μικρής κλίμακας όσο και χαμηλής μάζας: υποατομικά σωματίδια, άτομα, μόρια κ.λπ. ασθενής πυρηνική και ηλεκτρομαγνητική δύναμη - καθώς και όλα τα παρατηρούμενα στοιχειώδη σωματίδια. [3]:
Οι φυσικοί έχουν επιβεβαιώσει πειραματικά σχεδόν κάθε πρόβλεψη που γίνεται από τη γενική σχετικότητα και την κβαντική μηχανική όταν βρίσκονται στους κατάλληλους τομείς εφαρμογής τους. Ωστόσο, η γενική σχετικότητα και η κβαντική μηχανική είναι αμοιβαία ασυμβίβαστες - και οι δύο δεν μπορούν να είναι σωστές. Δεδομένου ότι οι συνήθεις τομείς εφαρμογής της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής είναι τόσο διαφορετικοί, οι περισσότερες καταστάσεις απαιτούν μόνο μία από τις δύο θεωρίες. [4] [5] Όπως αποδεικνύεται, αυτή η ασυμβατότητα μεταξύ της γενικής σχετικότητας και η κβαντική μηχανική είναι μόνο ένα ζήτημα σε περιοχές εξαιρετικά μικρής κλίμακας - της κλίμακας Planck - όπως εκείνων που υπάρχουν μέσα σε μια μαύρη τρύπα ή κατά τα αρχικά στάδια του σύμπαντος (δηλαδή, τη στιγμή αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη). Για να επιλυθεί το ασυμβίβαστο, πρέπει να ανακαλυφθεί ένα θεωρητικό πλαίσιο που αποκαλύπτει μια βαθύτερη υποκείμενη πραγματικότητα, ενοποιώντας τη βαρύτητα με τις άλλες τρεις αλληλεπιδράσεις, ώστε να ενσωματώσει αρμονικά τους τομείς της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής σε ένα απρόσκοπτο σύνολο: η TOE είναι μια μοναδική θεωρία που, αρχή, είναι σε θέση να περιγράφει όλα τα φαινόμενα στο σύμπαν
Για την επίτευξη αυτού του στόχου, η κβαντική βαρύτητα έχει γίνει ένας τομέας ενεργού έρευνας. Ένα παράδειγμα είναι η θεωρία χορδών, η οποία εξελίχθηκε σε υποψήφιο για τηνTOE, αλλά όχι χωρίς μειονεκτήματα (κυρίως, η έλλειψη τρέχουσας δοκιμαστικής πρόβλεψης) και η διαμάχη. Η θεωρία των χορδών θέτει ότι στην αρχή του σύμπαντος (έως 10-43 δευτερόλεπτα μετά το Big Bang), οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις ήταν κάποτε μια μοναδική θεμελιώδης δύναμη. Σύμφωνα με τη θεωρία χορδών, κάθε σωματίδιο στο σύμπαν, στο πιο μικροσκοπικό του επίπεδο (μήκος Planck), αποτελείται από διάφορους συνδυασμούς δονούμενων χορδών (ή κλώνων) με προτιμώμενα μοτίβα δόνησης. Η θεωρία χορδών ισχυρίζεται περαιτέρω ότι μέσω αυτών των συγκεκριμένων ταλαντωτικών μοτίβων χορδών δημιουργείται ένα σωματίδιο μοναδικής φόρτισης μάζας και δύναμης (δηλαδή, το ηλεκτρόνιο είναι ένας τύπος συμβολοσειράς που δονείται μονόδρομος, ενώ το άνω κουάρκ είναι ένας τύπος της συμβολοσειράς που δονείται με άλλο τρόπο και ούτω καθεξής)
Ορισμένοι μελετητές ισχυρίζονται ότι το θεώρημα του Gödel υποδηλώνει ότι κάθε προσπάθεια κατασκευής μιας TOE αναμένεται να αποτύχει. Το θεώρημα του Gödel, ανεπίσημα, ισχυρίζεται ότι οποιαδήποτε επίσημη θεωρία επαρκής για να εκφράσει στοιχειώδη αριθμητικά γεγονότα και αρκετά ισχυρή για να αποδειχθεί είναι είτε ασυνεπής (τόσο μια δήλωση όσο και η άρνησή της μπορεί να προέλθει από τα αξιώματά της) ή ελλιπής, υπό την έννοια ότι εκεί υπάρχει μια αληθινή πρόταση που δεν μπορεί να παραχθεί στην τυπική θεωρία.
Ο Στάνλεϊ Τζάκι, στο βιβλίο του 1966 Η Συνάφεια της Φυσικής, επεσήμανε ότι, επειδή οποιαδήποτε «θεωρία των πάντων» θα είναι σίγουρα μια συνεπής μη-τετριμμένη μαθηματική θεωρία, πρέπει να είναι ελλιπής. Ισχυρίζεται ότι αυτή η μοίρα αναζητά μια ντετερμινιστική θεωρία για τα πάντα. [43]
Ο Freeman Dyson δήλωσε ότι "το θεώρημα του Gödel υπονοεί ότι τα καθαρά μαθηματικά είναι ανεξάντλητα. Ανεξάρτητα από το πόσα προβλήματα επιλύουμε, θα υπάρχουν πάντα άλλα προβλήματα που δεν μπορούν να λυθούν εντός των υφιστάμενων κανόνων. Οι νόμοι της φυσικής είναι ένα πεπερασμένο σύνολο κανόνων, και περιλαμβάνουν τους κανόνες για την άσκηση των μαθηματικών, έτσι ώστε το θεώρημα του Gödel να ισχύει για αυτούς. "[44]
Ο Stephen Hawking ήταν αρχικά πιστός στη θεωρία των πάντων, αλλά αφού εξέτασε το θεώρημα του Gödel, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δεν ήταν εφικτό. "Μερικοί άνθρωποι θα είναι πολύ απογοητευμένοι αν δεν υπάρχει μια απόλυτη θεωρία που μπορεί να διατυπωθεί ως ένας πεπερασμένος αριθμός αρχών. Στο παρελθόν ανήκω σε αυτό το στρατόπεδο, αλλά έχω αλλάξει γνώμη." [45]
Ο Jürgen Schmidhuber (1997) είναι αντίθετοσ με αυτήν την άποψη. επισημαίνει ότι τα θεωρήματα του Gödel δεν έχουν σχέση με την υπολογιστική φυσική. [46]
Σχετική κριτική προσφέρθηκε από τον Solomon Feferman, [48] μεταξύ άλλων. Ο Ντάγκλας Σ. Ρόμπερτσον προσφέρει το παιχνίδι της ζωής του Conway ως παράδειγμα: [49] Οι βασικοί κανόνες είναι απλοί και πλήρεις, αλλά υπάρχουν επισήμως αναπόφευκτες ερωτήσεις σχετικά με τις συμπεριφορές του παιχνιδιού. Αναλογικά, μπορεί (ή όχι) να είναι πλήρως δυνατό να δηλωθούν οι βασικοί κανόνες της φυσικής με έναν πεπερασμένο αριθμό καλά καθορισμένων νόμων, αλλά δεν υπάρχει αμφιβολία ότι υπάρχουν ερωτήματα σχετικά με τη συμπεριφορά των φυσικών συστημάτων που είναι τυπικά αναπόφευκτες βάση αυτών των βασικών νόμων.
Δεδομένου ότι οι περισσότεροι φυσικοί θα θεωρούσαν ότι η δήλωση των υποκείμενων κανόνων αρκεί ως ορισμός μιας «θεωρίας για τα πάντα», οι περισσότεροι φυσικοί υποστηρίζουν ότι το Θεώρημα του Gödel δεν σημαίνει ότι ένα TOE δεν μπορεί να υπάρχει. Από την άλλη πλευρά, οι μελετητές που επικαλούνται το Θεώρημα του Gödel φαίνεται, τουλάχιστον σε ορισμένες περιπτώσεις, να μην αναφέρονται στους βασικούς κανόνες, αλλά στην κατανόηση της συμπεριφοράς όλων των φυσικών συστημάτων, όπως όταν ο Hawking αναφέρει την τακτοποίηση μπλοκ σε ορθογώνια, μετατρέποντας το υπολογισμός των πρωταρχικών αριθμών σε μια φυσική ερώτηση. [50] Αυτή η οριστική απόκλιση μπορεί να εξηγήσει κάποια από τη διαφωνία μεταξύ των ερευνητών.
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License
