Físicos teóricos e quânticos estão em busca de descobrir a fórmula matemática que expressa uma verdade que a maioria dos povos indígenas do mundo já conhece: Existe um "campo" compartilhado que conecta todos e tudo juntos, desde as estrelas no céu noturno até o verme escavando seu caminho sob o solo.
Os sioux dizem "Mitakuye oyasin", que significa "tudo está relacionado" ou "todos somos parentes" , "dependendo da tradução. Dos aborígines na Austrália às tribos Dogon da África e às tribos maoris da Nova Zelândia, todos esses povos indígenas acreditam em tudo que podemos e não podemos ver compartilha uma conexão. Os cientistas estão a caminho de provar isso na teoria de tudo.

TL; DR (muito longo; não leu)

Os físicos estão em busca de uma grande teoria de campo unificado que descreve a estrutura do universo a partir do qual as quatro forças surgem: gravidade, eletromagnetismo e as forças nucleares fortes e fracas. Eles esperam descobrir uma única equação que descreve como o universo funciona, vinculando tudo em uma única teoria de tudo.
As teorias da relatividade de Einstein e a teoria unificada dos campos
Einstein morreu antes de terminar o trabalho em sua final conceito - a Teoria Unificada dos Campos - que forneceria uma resposta e uma conexão entre tudo no universo. Ele escreveu mais de 40 artigos sobre o assunto, parcialmente expressos em sua Teoria Geral da Relatividade, onde discute ondas gravitacionais que aceleram o universo na mesma rapidez com que a luz viaja.
Como você pode ou não saber, esse aspecto de sua teoria se mostrou correto em setembro de 2015, quando os cientistas detectaram e mediram ondas gravitacionais com ondas de luz que atingem a Terra a partir de dois buracos negros colidindo para se unir como um, milhões de anos atrás. O entendimento de Einstein o convenceu de que tudo no universo existia por causa de uma base geométrica comum, comum e simples.
O papel da matemática no ToE

Como a simplicidade da Teoria Especial da Relatividade de Einstein, expressa em forma matemática, E \u003d mc ^{2, os físicos esperam encontrar outra equação eloquente que vincule tudo no universo a um campo único e universal. Desde que Einstein colocou suas idéias no campo unificado nas décadas anteriores à sua morte em 1955, os físicos, seguindo seus passos, ainda procuram uma equação direta que vincule as quatro forças conhecidas - gravidade, eletromagnetismo e forças nucleares fortes e fracas - a esse campo universal, também conhecido como campo quântico. O que Einstein chamou de Teoria do Campo Unificado, os físicos hoje chamam de "A Teoria de Tudo", abreviada como ToE.}

Desde o início do universo, há mais de 1,4 bilhão de anos atrás, cientistas e físicos identificaram quatro forças que, quando combinados, servem como única fonte de energia do universo. Essas quatro forças incluem a força gravitacional, o poder que atrai objetos para a Terra; a força eletromagnética, que inclui luz e expressa em várias faixas de frequência, como as faixas individuais de cores do arco-íris; e as forças nucleares fortes e fracas, responsáveis pelos átomos que compõem todos os elementos conhecidos no cosmos.

A busca do ToE por Einstein, e agora outros físicos teóricos e quânticos desde sua morte em 1955, é encontrar uma fórmula e princípio matemático que une tudo em um nível fundamental. O principal pensamento de Einstein era provar que as forças eletromagnéticas e gravitacionais nada mais são do que duas expressões diferentes de um único campo unificado. Os matemáticos sabem que as fórmulas matemáticas existem na natureza, na música e na arte, e que a matemática sustenta tudo nesta realidade física que os seres humanos experimentam na Terra. Começa a caçada para descobrir uma fórmula matemática que une tudo.
Progresso atual no ToE

Para ligar as quatro forças para explicar o ToE, os cientistas da década de 1970 primeiro vincularam matematicamente a força eletromagnética, que direciona o comportamento da luz e a estrutura atômica à fraca força nuclear que sustenta o método pelo qual as partículas se decompõem. Então eles queriam encontrar uma maneira de ligá-los à força nuclear forte, que combina partículas menores como quarks a prótons e nêutrons em estruturas atômicas. Força gravitacional que eles deixaram sozinhos porque ainda não têm uma fórmula para isso - mas estão chegando perto devido às observações de setembro de 2015.

O problema é que cada força se expressa diferentemente, e combiná-los em uma única teoria é difícil. Pense nisso como a antiga fábula da Índia, dos três cegos e do elefante. Cada pessoa cega tocou uma parte diferente do corpo de um elefante, pensando que era um objeto separado. O homem que tocou a cauda descreveu uma corda, o homem que tocou a perna descreveu um pilar, e assim por diante. Por não poderem ver, não sabiam que o elefante era singular, não objetos separados. Os físicos postulam que tudo surge do campo unificado, mas eles simplesmente não encontraram a fórmula matemática que representa consistentemente tudo, incluindo as expressões individuais de força, sem quebrar no nível das partículas.

Com a medição das ondas gravitacionais em 2015, os cientistas poderão em breve descobrir um equivalente matemático para expressar a atividade da força gravitacional, o que os coloca no caminho para conectar as quatro forças na Teoria de Tudo.
O que os físicos esperam provar < Com a abertura de uma nova janela no cosmos pela medição das ondas de luz e gravitacionais, que viajam exatamente na mesma velocidade, os físicos teóricos podem em breve ter uma fórmula gravitacional que faça sentido no ToE. Mas o problema não é a força gravitacional; a desvantagem existe na fraca força nuclear, na forma como os prótons decaem. Os teóricos combinaram com sucesso as forças fracas e eletromagnéticas na teoria eletro-fraca, o que sugere que ambas existem como uma única colaboração, mas apenas em altos níveis de energia, como no início do universo. Entretanto, infelizmente, a união se dissipa quando a energia cai abaixo de um limite específico estabelecido pela teoria da electrofraca.

Os físicos ainda estão tentando encontrar maneiras de observar essas partículas infinitesimalmente pequenas e como elas afetam a deterioração de prótons. Por exemplo, considere a descoberta da partícula de Higgs-Boson; os cientistas previram que ele existia muito antes de descobri-lo, mas não tinham como mensurá-lo até 2012 no colisor de hádrons do CERN na Suíça. Desde então, os cientistas também observaram e verificaram a existência de uma nova partícula, o pentaquark, em 2015 também nas instalações do CERN.

Uma vez que os cientistas possam observar e medir essas e outras interações menores, ou encontrar novas partículas que definem e quantificam o decaimento de prótons, elas podem descobrir a fórmula que explica tudo sobre como o universo funciona, mais cedo ou mais tarde.