Una teoria del tutto (TOE) è un quadro ipotetico che spiega tutti i fenomeni fisici conosciuti nell’universo. I ricercatori hanno cercato un tale modello fin dallo sviluppo della meccanica quantistica e della teoria della relatività di Albert Einstein all’inizio del XX secolo.
Ognuno di questi pilastri della fisica moderna descrive la sua rispettiva area di indagine – le cose più piccole e quelle più massicce del cosmo – con una precisione stupefacente, ma sia la meccanica quantistica che la relatività falliscono quando vengono applicate alla materia dell’altro. Finora, una teoria globale di tutto è sfuggita agli scienziati, e alcuni credono che l’obiettivo finale non sia realistico.
Il valoroso sforzo di Einstein
Einstein iniziò a cercare una teoria unificante negli anni ’20, secondo la American Physical Society (APS). Non aveva mai accettato del tutto gli strani paradossi della meccanica quantistica, e credeva che la matematica che descriveva l’elettromagnetismo e la gravità, le uniche due forze conosciute all’epoca, potesse essere combinata in un unico quadro.
“Voglio sapere come Dio ha creato questo mondo”, disse Einstein a una giovane studentessa di fisica di nome Esther Salaman nel 1925. “Non mi interessa questo o quel fenomeno, lo spettro di questo o quell’elemento. Voglio conoscere i Suoi pensieri; il resto sono solo dettagli.”
Ma la ricerca di Einstein si rivelò donchisciottesca durante la sua vita. “La maggior parte della mia prole intellettuale finisce molto giovane nel cimitero delle speranze deluse”, scrisse in una lettera nel 1938. Eppure non si arrese, e mentre era sul letto di morte, chiese che gli fossero portati i suoi ultimi appunti sulla teoria del tutto, secondo l’APS.
Potenziali candidati
Durante la metà del 20° secolo, i fisici hanno sviluppato il Modello Standard, che è stato chiamato la “teoria del quasi tutto”. Descrive le interazioni di tutte le particelle subatomiche conosciute e tre delle quattro forze fondamentali: l’elettromagnetismo e le forze nucleari forte e debole, ma non la gravità.
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Un modello che includesse anche la gravità sarebbe noto come teoria della gravità quantistica. Alcuni ricercatori credono che la teoria delle stringhe sia un quadro di riferimento di questo tipo e che sia adatto a una teoria del tutto. La teoria delle stringhe postula che le particelle siano in realtà entità unidimensionali, simili a stringhe, che vibrano in una realtà a 11 dimensioni. Le vibrazioni determinano le proprietà delle diverse particelle, come la loro massa e la loro carica.
Oppure, forse non esiste
Ma altri scienziati considerano l’idea della teoria delle stringhe un vicolo cieco intellettuale. Peter Woit, un fisico teorico della Columbia University, ha ripetutamente rimproverato i suoi colleghi per aver inseguito quello che considera un sogno immaginario.
“Il problema fondamentale della ricerca sull’unificazione della teoria delle stringhe non è che il progresso è stato lento negli ultimi 30 anni”, ha scritto Woit sul suo blog, “ma che è stato negativo, con tutto ciò che si è appreso che mostra più chiaramente perché l’idea non funziona.”
Nel suo libro bestseller “A Brief History of Time” (Bantam Books, 1988), il fisico Stephen Hawking ha discusso il suo desiderio di contribuire a creare una teoria del tutto (che era anche il titolo del suo biopic del 2014). Ma il famoso studioso ha cambiato idea più tardi nella vita; pensava che una tale teoria sarebbe stata fuori portata per sempre perché le descrizioni umane della realtà sono sempre incomplete, secondo una conferenza del 2002 disponibile su un sito web dedicato al defunto fisico.
Questo fatto non lo rattristava ma piuttosto gli dava speranza. “Ora sono contento che la nostra ricerca di comprensione non finirà mai e che avremo sempre la sfida di nuove scoperte”, disse Hawking. “Senza di essa, ristagneremmo”.