Postoji pitanje koje stoji u središtu moderne fizike, pitanje koje povezuje sve što znamo o svemiru, od ponašanja subatomskih čestica do sudbine galaksija. To pitanje glasi: postoji li jedna, sveobuhvatna teorija koja može objasniti sve sile prirode, sve čestice, sve interakcije, u jednoj jedinoj matematičkoj jednadžbi? To pitanje nije novo, ali u znanstvenoj zajednici ima posebno ime: teorija svega.
Iza ovog koncepta ne krije se filozofska apstrakcija, već duboka znanstvena težnja: pronaći temeljni zakon koji obuhvaća i ujedinjuje sve što postoji. No zašto je to toliko teško? I kako uopće izgleda svijet u kojem takva teorija postane stvarnost?
Znanost koja želi objediniti sve sile
Trenutačno, naše razumijevanje svemira temelji se na dvjema zasebnim teorijama: kvantnoj mehanici i općoj teoriji relativnosti. Kvantna mehanika opisuje ponašanje čestica u mikrosvijetu, atoma, elektrona, kvarkova, s nevjerojatnom preciznošću. S druge strane, Einsteinova opća relativnost opisuje gravitaciju i zakrivljenost prostor-vremena u velikim razmjerima, u svemiru, u crnim rupama, u širenju kozmosa.
Problem je u tome što se te dvije teorije ne slažu. Kada pokušamo primijeniti kvantnu mehaniku na ekstremne gravitacijske situacije, poput onih u središtu crne rupe ili u trenutku Velikog praska, rezultati se urušavaju u matematičke kontradikcije. Jedna teorija koristi neodređenost i vjerojatnost, druga geometriju i kontinuitet. Spojiti ih u jedno bilo bi kao pomiriti vatru i led unutar jedne formule.
Potraga koja traje desetljećima
Još je Albert Einstein proveo zadnje tri desetljeća života pokušavajući formulirati “ujedinjenu teoriju polja”, pristup koji bi gravitaciju i elektromagnetizam objedinio u jednu jednadžbu. Nije uspio, ali ta potraga nije prestala. Tijekom druge polovice 20. stoljeća, fizičari su uspjeli ujediniti elektromagnetsku silu i slabu nuklearnu silu u ono što danas zovemo elektroslabom teorijom. Jaka nuklearna sila kasnije je uklopljena u ono što se naziva standardnim modelom čestica.
Danas tako imamo standardni model koji ujedinjuje tri od četiri temeljne sile prirode: elektromagnetizam, jaku i slabu silu. Četvrta, gravitacija, ostaje izvan tog okvira. Teorija svega, u pravom smislu riječi, mora uključivati i nju.
Teorija struna i druge hipoteze
Najozbiljniji kandidat za teoriju svega posljednjih desetljeća je teorija struna. Ona pretpostavlja da osnovni gradivni elementi svemira nisu točkaste čestice, već sićušne, jedva zamislive “strune” koje vibriraju na različite načine. Svaka vibracija proizvodi različitu česticu, slično kao što različiti tonovi proizlaze iz vibracija žice na violini. Ono što teoriju struna čini posebnom jest to što prirodno uključuje gravitaciju, kvantne efekte i višedimenzionalne prostore u jedinstvenu matematičku strukturu.
No tu počinju problemi: teorija struna zahtijeva postojanje dodatnih dimenzija prostora, čak deset ili jedanaest, koje ne možemo detektirati. Osim toga, do danas ne postoji nijedna eksperimentalna potvrda koja bi nedvojbeno podržala bilo koji aspekt teorije struna.
Postoje i drugi pristupi, poput petlji kvantne gravitacije, koja pokušava kvantizirati prostor i vrijeme bez uvođenja struna, ili teorija supergravitacije i M-teorije. Sve te ideje imaju svoje prednosti i slabosti, no niti jedna još nije pružila konačan odgovor.
Zašto je to toliko važno?
Na površini, teorija svega mogla bi se činiti kao apstraktna potraga za nekom “krajnjom formulom”. No njezin značaj je dublji. Takva teorija mogla bi objasniti porijeklo prostora i vremena, prirodu tamne tvari i energije, samu logiku Velikog praska, pa čak i zašto zakoni fizike izgledaju upravo ovako, a ne drukčije.
U konačnici, tražimo nešto što nije samo znanstvena teorija, već temelj postojanja, jedinstveni princip iz kojeg proizlaze sve ostale zakonitosti. Nešto što bi objasnilo zašto je svemir uopće koherentan, matematički opisan, i razumljiv.
Je li teorija svega uopće moguća?
Neki fizičari danas sumnjaju da će se takva teorija ikada pronaći. Moguće je da priroda nije “elegantna” kao što se nadamo. Možda su zakoni kakve poznajemo samo lokalni uvjeti u jednom od mnogih svemira, hipoteza koju nudi teorija multiverzuma. U tom slučaju, teorija svega možda ne postoji. Ili ako postoji, možda je izvan dosega ljudskog razuma i eksperimenta.
No potraga se nastavlja. Ne zato što znanstvenici očekuju brze odgovore, nego zato što pitanje vrijedi postaviti. Svaki korak u toj potrazi donosi nove uvide, nove matematičke strukture i dublje razumijevanje prirode. Teorija svega možda neće doći u obliku jedne formule na ploči, ali mogla bi nas jednom, u budućnosti, dovesti do najdublje istine o svemiru.
Tako da možemo reći da Teorija svega nije samo san fizičara, to je intelektualni horizont cijelog čovječanstva. Ideja da iza kaotične površine svijeta postoji skriveni red, savršen u svojoj jednostavnosti, vraća nas starim filozofskim pitanjima: postoji li temeljni zakon svega što postoji? Jesmo li mi dio većeg matematičkog poretka? I može li znanost doista objasniti sve? Ako odgovor ikada bude pronađen, to neće biti kraj znanosti, već njezin novi početak.
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
