Geünificeerde veldentheorie of Theorie van Alles (TOE)

Geünificeerde veldentheorie wordt soms de Theorie van Alles (TOE, afgekort) genoemd: het lang gezochte middel om alle bekende verschijnselen aan elkaar te knopen om de aard en het gedrag van alle bestaande materie en energie te verklaren. In de natuurkunde verwijst een veld naar een gebied dat onder invloed staat van een of andere kracht, zoals bijvoorbeeld de zwaartekracht of elektriciteit. Een verenigde veldtheorie zou schijnbaar onverenigbare aspecten van verschillende veldtheorieën met elkaar verzoenen tot een enkele allesomvattende reeks vergelijkingen. Een dergelijke theorie zou potentieel alle geheimen van de natuur kunnen ontsluieren en een groot aantal wonderen mogelijk kunnen maken, waaronder voordelen als tijdreizen en een onuitputtelijke bron van schone energie, naast vele andere. Volgens Michio Katu, theoretisch natuurkundige aan het City College, City University of New York, zijn degenen die een verenigde veldtheorie nastreven op zoek naar "een vergelijking van een centimeter lang waarmee we de gedachten van God zouden kunnen lezen."

James Clerk Maxwell stelde de eerste veldtheorie voor, voor elektromagnetisme, in het midden van de jaren 1800. In het begin van de 20e eeuw werd de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein - die betrekking had op gravitatie - de tweede veldtheorie. De term geünificeerde veldentheorie werd bedacht door Einstein, die trachtte te bewijzen dat elektromagnetisme en zwaartekracht verschillende manifestaties waren van één fundamenteel veld. Toen de kwantumtheorie in beeld kwam, werd de puzzel nog ingewikkelder. De relativiteitstheorie verklaart de aard en het gedrag van alle verschijnselen op macroscopisch niveau (dingen die met het blote oog zichtbaar zijn); de kwantumtheorie verklaart de aard en het gedrag van alle verschijnselen op microscopisch (atomair en subatomair) niveau. Het is echter verbijsterend dat de twee theorieën onverenigbaar zijn. Einstein was er niet van overtuigd dat de natuur totaal verschillende gedragspatronen zou voorschrijven voor verschijnselen die eenvoudigweg verschillend geschaald waren, en zocht naar een theorie die de twee schijnbaar onverzoenlijke theorieën, die de basis vormen van de moderne natuurkunde, met elkaar zou verzoenen.

Hoewel elektromagnetisme en de sterke en zwakke kernkrachten reeds lang verklaard worden door één enkele theorie die bekend staat als het standaardmodel, past gravitatie niet in de vergelijking. De huidige zoektocht naar een verenigde veldtheorie (soms de heilige graal van de fysici genoemd) is grotendeels gericht op de superstringtheorie en in het bijzonder op een aanpassing die bekend staat als M-theorie.