The history of theory of everything

Historia teorii wszystkiego

Philosophers from antiquity wondered whether everything we observe should be able to be described with just one force. The greatest development of physics, however, began in the nineteenth century, and since then we can say that we are looking for a theory that describes all physical interactions in a unified way - the theory of everything. But how did it start? Well, in the 1820 year Danish physicist Hans Christian Ørsted noticed that electrical and magnetic interactions are connected. James Clerk Maxwell has developed the theory of electromagnetism. At this time, 2 out of 3 known forces were connected (no strong or weak influence was known at that time). From this moment scientists began to search for the theory unifying electromagnetism with gravity. In 1915, Albert Einstein has developed a general theory of relativity, which has proven to perfectly describe gravity on a macro scale. The physicists immediately attempted to unify Einstein's gravity with electromagnetism. Particular attention should be paid to the Theodora Kaluza and Oskar Klein, who developed a theory combining Einstein's gravity with electromagnetism - Kaluza-Klein's theory, based on the existence of five dimensions. However, we have not observed this additional dimension so far, so we can not say that electromagnetic interactions with gravity have been unified. The great surprise was the discovery of nuclear interactions - weak and strong. This has increased the range of forces for unification. In 1968 we connected electromagnetism with weak force in electroweak interaction. It assumed that there was symmetry in the beginning between weak and electromagnetic interactions, but it was broken and that is why today we observe two different interactions. Unfortunately, this is the last unification of forces that we have managed to develop and observe. At this point, we are looking for the so-called theory of great unification, which is to combine the strong interaction with the electroweak interaction. Then we should try to connect gravity with others...

---

Filozofowie od starożytności zastanawiali się, czy wszystko co obserwujemy powinniśmy móc opisać za pomocą tylko jednej siły. Największy rozwój fizyki jednak zaczął się w XIX wieku i od tego czasu możemy powiedzieć, że szukamy teorii opisującej wszystkie oddziaływania fizyczne w sposób zunifikowany - teorii wszystkiego. Lecz jak to się zaczęło? Otóż w 1820 roku duński fizyk Hans Christian Ørsted zauważył, że oddziaływanie elektryczne i magnetyczne są połączone. Między innymi dzięki jego badaniom James Clerk Maxwell opracował teorię elektormagnetyzmu. W tym momencie połączone zostały 2 z 3 znanych na tamten moment sił (nie wiedziano jeszcze wtedy o oddziaływaniu silnym i słabym). Od tej chwili zaczęto poszukiwać teorii unifikującej elektromagnetyzm z grawitacją. W 1915 znany wszystkim Albert Einstein opracował ogólną teorię względności, która jak się okazało doskonale opisywała grawitacje w skali makro. Fizycy momentalnie zaczęli próby połączenia Einsteinowskiej grawitacji z elektromagnetyzmem. Szczególną uwagę należy zwrócić na Theodora Kaluza i Oskara Klein, którzy opracowali teorię łączącą elektormagnetyzm z grawitacją Einsteina - teorię Kaluzy-Kleina, której podstawą było istnienie pięciu wymiarów. Jednak nie zaobserwowaliśmy do tej pory tego dodatkowego wymiaru, więc nie możemy powiedzieć, że połączone zostały oddziaływania elektromagnetyczne z grawitacją. Wielkim zaskoczeniem było odkrycie oddziaływań jądrowych - słabego i silnego. Zwiększyło to zakres oddziaływań do zunifikowania. W 1968 roku powstała Teoria Małej Unifikacji, czyli teoria oddziaływań elektrosłabych, która łączyła oddziaływanie elektromagnetyczne ze słabym. Zakładała ona, że na początku istniała symetria między oddziaływaniami słabymi i elektromagnetycznymi, lecz została ona załamana i dlatego dziś obserwujemy dwa różne oddziaływania. Jest to niestety ostatnie połączenie oddziaływań jakie udało nam się opracować i zaobserwować. W tym momencie poszukujemy tak zwanej teorii wielkiej unifikacji, która ma połączyć oddziaływanie silne z elektorsłabym. Następna w kolejce jest grawitacja...

---

What have we achieved?

Co osiągnęliśmy?
Looking for the theory of everything we contribute to the incredible technological development, and even the development of social sciences and, of course, mathematics. Just look at the websites, even Steemit - it's part of the internet called the World Wide Web. It turns out that the WWW was invented thanks to... the search for the theory of everything. The Web was developed at CERN, where researchers needed an effective way to send information about experiment results, so in 1989 Tim Berners-Lee developed HTML and HTTP. CERN, where through particle collisions we know more and more about the world and we are closer to finding the theory of everything, has contributed to the development of many areas of technology, this is undeniable. It turns out that theories that are supposed to be theories of everything find application in... economics. There is a certain approach in economics - econophysics, which uses the mathematics used among others for the theory of strings to analyze economic systems. Certain concepts of different theories of everything can also apply to other social sciences - sociophysics, that is, describing social phenomena by mathematics used in physics. Is it worth looking for the theory of everything? I guess so. Undoubtedly, it brings development not only in physics and mathematics but also technology and social sciences.

---

Poszukując teorii wszystkiego przyczyniamy się do niesamowitego rozwoju technologicznego, a nawet rozwoju nauk społecznych oraz oczywiście matematyki. Wystarczy przyjrzeć się stronom internetowym, chociażby Steemit - jest częścią internetu zwaną World Wide Web. Okazuje się, że WWW zostało wynalezione dzięki... poszukiwaniu teorii wszystkiego. Sieć WWW została opracowana w CERN, gdzie naukowcy potrzebowali efektywnej drogi do przesyłania informacji o wynikach eksperymentów, więc w 1989 roku Tim Berners-Lee opracował język HTML oraz protokół HTTP. CERN, gdzie dzięki zderzaniom cząstek wiemy coraz więcej o świecie oraz jesteśmy bliżej znalezienia teorii wszystkiego przyczynił się do rozwoju wielu dziedzin technologii, jest to niezaprzeczalne. Okazuje się, że teorie, które mają być teoriami wszystkiego znajdują zastosowanie między innymi w... ekonomii. Istnieje pewne podejście w ekonomii - ekonofizyka, która stosuje matematykę używaną np. do teorii strun do badania systemów ekonomicznych. Pewne koncepcje różnych teorii wszystkiego mogą mieć również zastosowanie do innej nauki społecznej - socjofizyki, czyli opisywaniu zjawisk społecznych za pomocą matematyki używanej w fizyce. Czy warto więc szukać teorii wszystkiego? Wydaje mi się, że tak. Niewątpliwie przynosi to rozwój nie tylko fizyki i matematyki, ale również technologii i nauk społecznych.

---

Future

Przyszłość
Will we find a theory of everything? This is a very interesting question. It seems to me that in very long term yes. For most theories to prove experimentally, we need massive energy, much larger than the energy of particle collisions in the LHC. But the way to search for the theory of everything and its experimental proof will bring us many benefits. First and foremost, the development of technology, if we want to build a collider of particles that would be able to accelerate particles to the speed needed to observe unification the electroweak force with strong, we will need new, better technology and materials. I also think that theories of everything will increasingly be applied to social sciences. I can not wait for the future :)

---

Czy znajdziemy teorię wszystkiego? Jest to niezwykle ciekawe pytanie. Wydaje mi się, że bardzo długoterminowo tak. Aby większość teorii udowodnić doświadczalnie potrzebujemy wielkich energii, znacznie większych niż występujące przy zderzeniach cząstek w LHC. Jednak droga poszukiwania teorii wszystkiego oraz jej doświadczalnego udowodnienia przyniesie nam wiele korzyści. Przede wszystkim rozwój technologii, jeśli będziemy chcieli zbudować zderzać cząstek, który byłby w stanie rozpędzać cząstki do prędkości potrzebnych do zaobserwowania unifikacji np. siły elektrosłabej z silną, potrzebujemy nowej, lepszej technologii oraz materiałów. Wydaje mi się również, że teorie wszystkiego będą coraz częściej aplikowane do nauk społecznych. Nie mogę się doczekać przyszłości :)

---