Cos'è teoria del tutto?

La Teoria del Tutto (ToE) è un ipotetico framework teorico unificato della fisica che spiegherebbe e collegherebbe tutti gli aspetti fisici dell'universo. È anche chiamata Teoria Unificata del Campo Finale, Teoria Suprema o Divina (anche se quest'ultimo termine è spesso usato in modo popolare piuttosto che tecnico).

L'obiettivo principale di una ToE è quello di risolvere l'incompatibilità tra la Relatività Generale, che descrive la gravità come una curvatura dello spazio-tempo su larga scala, e la Meccanica Quantistica, che descrive le altre tre forze fondamentali (elettromagnetica, forza nucleare forte e forza nucleare debole) a livello microscopico. Queste due teorie di successo, pilastri della fisica moderna, funzionano molto bene nei rispettivi ambiti di applicazione, ma portano a paradossi e problemi quando applicate simultaneamente, specialmente in condizioni estreme come i buchi neri o l'inizio dell'universo (il Big Bang).

Una ToE di successo dovrebbe:

• Unificare le quattro forze fondamentali: Dimostrare che le quattro forze sono manifestazioni diverse di una singola forza fondamentale.
• Spiegare i valori delle costanti fondamentali: Fornire una base teorica per i valori osservati delle costanti fisiche, come la carica dell'elettrone o la costante gravitazionale.
• Descrivere la natura dello spazio-tempo: Fornire una descrizione più completa dello spazio-tempo, che potrebbe includere dimensioni extra o nuove proprietà.
• Risolvere le singolarità: Evitare le singolarità predette dalla relatività generale, come quelle all'interno dei buchi neri o al Big Bang.

Diverse teorie sono state proposte come candidate per una ToE, tra cui:

• Teoria delle Stringhe: Descrive le particelle fondamentali non come punti, ma come stringhe vibranti monodimensionali. Questo approccio incorpora la gravità in modo naturale ed è una delle principali contendenti.
• Gravità Quantistica a Loop: Quantizza lo spazio-tempo stesso, dividendolo in "atomi" di spazio-tempo discreti. È un'alternativa alla teoria delle stringhe.
• Teorie della Grande Unificazione (GUT): Uniscono le forze elettromagnetica, debole e forte, ma non includono la gravità. Sono considerate un passo verso una ToE.

Allo stato attuale, non esiste una teoria universalmente accettata come Teoria del Tutto. Lo sviluppo di una ToE rimane una delle sfide più grandi e importanti della fisica teorica. La verifica sperimentale di tali teorie è estremamente difficile data l'energia elevatissima necessaria per testare le loro previsioni.