En Física, una teoría del todo es una teoría que unifica las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: gravedad, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética (Einstein trabajo 30 años de su vida en busca de una única ecuación que resumiera la teoría del todo, la conocida como ecuación maestra), y es el objetivo de las investigaciones en gravedad cuántica.

   De las diferentes fuerzas la gravedad se explica geométricamente en la teoría de la relatividad general de Einstein mientras que las otras tres fuerzas se explican como expresiones de campos cuánticos. Se han usado otros nombres anteriormente para el concepto de teoría del todo, como son teoría unificada, gran teoría unifícada y teoría de campos unificada. Una teoría del todo es necesaria para explicar fenómenos tales como el big bang o singularidad gravitacional en las que las teorías corrientes de relatividad general y mecánica cuántica no las explican.

   Motivaciones teóricas para encontrar una teoría del todo incluyen la creencia Platónica de que la naturaleza última del universo es simple y que los modelos corrientes de universo tales como el modelo estándar no pueden ser completados debido a que son demasiado complicados.

   Recientemente han surgido dos teorías que podrían algún día evolucionar hacia la mencionada teoría unificada. Una es la Teoría M, una variante de la Teoría de cuerdas basada en un espacio de 11 dimensiones. La segunda es la denominada Teoría cuántica de bucles que postula que el propio espacio-tiempo estaría cuantizado n_dimensionalmente, algo que por ahora no ha sido demostrado.

   Hay que tener en cuenta que la relatividad general, que es la teoría actual cuando se trabaja a gran escala, es una Teoría clásica en el sentido de que trabaja, como ya lo hiciera Newton, sobre un espacio-tiempo continuo, es decir, infinitamente divisible.

Teoría de Gran Unificación

   Una Teoría de Gran Unificación (TGU, o GUT por "Grand Unification Theory") es una que unifica en tres de las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la fuerza nuclear débil, fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética. La fuerza de gravedad no es considerada en las teoría de Gran Unificacion, pero si en una eventual Teoría del todo (TOE), que consideraría las cuatro interacciones fundamentales.

   Como ejemplos exitosos de "unificación", se encuentran la demostración, por parte de Newton, de que la fuerza que mantiene a los planetas girando en torno al sol y la fuerza que nos mantiene pegados a la superficie de la Tierra es la misma. También Maxwell llevó a cabo la unificación de los campos eléctricos y magnéticos están, que hasta antes de su gran teoría, eran considerados fenómenos separados y diferentes.

  Steven Weinberg y Abdus Salam descubrieron en 1967-1968, una teoría relativista del campo cuántico, que permitía expresar las interacciones electromagnéticas y débiles de una manera unificadas, y que predijo hechos que luego fueron comprobados experimentalmente.

   Posteriormente, Howard Georgi y Sheldon Glashow desarrollaron una nueva teoría, que aportaba nuevas características y corregía algunos errores y omisiones de la anterior teoría. Sin embargo de las ecuaciones se desprendía el decaimiento del protón. Esto llevó a algunos famosos experimentos para detectar este efecto: pero como el tiempo de vida de un protón es muy largo, en el ordén de 10³¹ años, no es posible observar la partícula, el tiempo suficiente como para presenciar la descomposición.

   En reemplazo de esto, quizás el efecto podría ser observado si se examinan suficientes protones. Algunos intentos de medición conocidos se realizaron en una piscina subterránea (para proteger el experimento de radiaciones) de grandes dimensiones, en la cual el decaimiento del protón sería visualizado como un destello en una serie de fotosensores.