Teorien om alt

Teorien om alt (eng. Theory Of Everything, ofte forkorta TOE) brukast om ein framtidig teori innan fysikk, som om mogleg vil sameine teorien om kvantemekanikk med den generelle relativitetsteorien til Einstein og føresei verdiar som i dag må skrivast inn manuelt i teoriane til fysikarane, då spesielt dei ulike massane til elementærpartiklane.

Det har inntil i dag ikkje vore mogleg å utvikle ein teori som skildrar rom, tid og materie både på særs liten skala, på storleik med atom og på svært store skalaer, i sterke gravitasjonsfelt som rundt svarte hòl. Medan kvantemekanikken skildrar all påverknad og kraftoverføring som utveksling av boson skildrar generell relativitetsteori tyngdekrafta som ein effekt av krumming av rom og tid. Kvantemekanikken kan ikkje reprodusere denne krumminga medan relativitetsteorien på si side ikkje inneheld partiklar som «skapar» krumminga. Merk at den spesielle relativitetsteorien til Einstein, som ikkje inkluderer tyngdekraft, lett kan kombinerast med kvantemekanikk. Dette blir gjort blant anna for å studere partiklar under stor fart i partikkelakseleratorar.

Ein teori som kan skildre gravitasjonsfeltet saman med kvantemekanikken sine sterke, svake og elektromagnetiske krefter slik at desse framstår som aspekt av éit felt, blir kalla ein Grand Unified Field Theory (GUT). Ein teori om alt ynskjer òg å oppnå denne samskipnaden, men krev ikkje at det skal gjerast ved å bruke konseptet felt.

Ein teori om alt skal i tillegg kunne føresei dei frie parameterane i standardmodellen, ein teori som skildrar oppførselen til elementærpartiklane, byggesteinane i universet. Standardmodellen har bestått mange eksperimentelle testar men krev samstundes at fleire eksperimentelt målte verdiar matast inn. Desse inkluderer styrken til kreftene som blir utveksla av bosona og massane til alle partiklane. Dei fleste fysikarar dette som ein veikskap ved ein teori. Målet for mykje av dagens eksperimentelle partikkelfysikk er å påvise effektar eller nye fenomen som avvik frå standardmodellen.

Eit av måla med partikkelakseleratoren Large Hadron Collider (LHC) ved CERN og andre partikkelakseleratorar var å finne bevis for Higgsbosonet, ein partikkel som fram til 2012 var uoppdaga, og som var foreslått å gjev dei andre partiklane masse. Forskinga på Higgsbosonet er enno på eit tidleg stadium og vil vonleg gje ei større forståing av kva masse er og sidan masse skapar tyngdekraft kan dette kanskje vise vegen mot ei felles forståing av kvantemekanikk og generell relativitetsteori.

Leiande kandidatar til TOE
Ein av det mest studerte kandidatane til ein teori om alt er superstrengteorien, men nytte av denne teorien kan liggje noko fram i tid sidan ingen til no har kunna utføre eit eksperiment som kan teste denne teorien opp mot standardmodellen. Ein annan kandidat er sløyfe-kvantegravitasjon (loop quantum gravity).
Eit anna problem med superstrengteori er at dagens teori kan formulerast på mange måtar, tilsvarande fleire typar fysiske lover eller univers. Dette har hos nokre vorte kombinert med det antropiske prinsippet, som i dette tilfellet postulerer at det eksisterer uendeleg mange univers med litt ulike lovar men berre få av desse kan gje grobotn for liv. Dei uforklarte parameterane i standardmodellen blir då slik det er fordi «viss det var annleis kunne vi ikkje ha vore her». Dette synet blir studert av fleire seriøse fysikarar, men konsensus blant dei aller fleste er å ikkje støtte seg på det antropiske prinsippet. Av fleire avvisast dette òg som å «gje opp for tidleg».

Teorien om alt og reduksjonisme
Reduksjonismen hevdar at alle fenomen i prinsippet kan reduserast til å skildre korleis komponentane i systemet oppfører seg. Til dømes at all kjemi kan forklarast og bli føresagt av fysikken som skildrar atom, som igjen kan forklarast av fysikken som skildrar elementærpartiklane som eit atom er bygd opp av.
Førehandstrua om at ein TOE kan finnast, byggjer på førehandstrua om at ulike fysiske fenomen kan visast å ha ei felles årsak. Døme på dette er Newtons teori om gravitasjon som forklarte rørsla til eple og planetar med same formel, eller Maxwells teori som forklarar elektrisitet, magnetisme og ljos som aspekt ved elektromagnetisme.
Likevel påstår ingen seriøse forskarar at TOE i seg sjølv vil kunne forklare alt av kjemi, biologi eller psykologi. Namnet «teorien om alt» er i så måte noko misvisande.

Kjelder
Denne artikkelen bygger på «Teorien om alt» frå ,  den 15. april 2013.

Bakgrunnsstoff
"Kan strengteorien testes?" Frå forskning.no 

Teoretisk fysikk
Gravitasjonsteoriar
Fysikk utover standardmodellen