La teoria del campo unificato è talvolta chiamata Teoria del Tutto (TOE, in breve): il mezzo a lungo cercato per legare insieme tutti i fenomeni conosciuti per spiegare la natura e il comportamento di tutta la materia e l’energia esistenti. In fisica, un campo si riferisce ad un’area sotto l’influenza di qualche forza, come la gravità o l’elettricità, per esempio. Una teoria di campo unificata riconcilierebbe aspetti apparentemente incompatibili di varie teorie di campo per creare un unico insieme completo di equazioni. Una tale teoria potrebbe potenzialmente sbloccare tutti i segreti della natura e rendere possibile una miriade di meraviglie, compresi benefici come i viaggi nel tempo e una fonte inesauribile di energia pulita, tra molti altri. Secondo Michio Katu, un fisico teorico del City College, City University di New York, coloro che perseguono una teoria unificata dei campi cercano “un’equazione lunga un pollice che ci permetterebbe di leggere la mente di Dio.”
James Clerk Maxwell ha proposto la prima teoria dei campi, per l’elettromagnetismo, a metà del 1800. All’inizio del 20° secolo, la teoria generale della relatività di Albert Einstein – che si occupa della gravitazione – divenne la seconda teoria di campo. Il termine teoria del campo unificato fu coniato da Einstein, che stava cercando di dimostrare che l’elettromagnetismo e la gravità erano manifestazioni diverse di un unico campo fondamentale. Quando la teoria dei quanti entrò in scena, il puzzle divenne più complesso. La teoria della relatività spiega la natura e il comportamento di tutti i fenomeni a livello macroscopico (cose visibili a occhio nudo); la teoria quantistica spiega la natura e il comportamento di tutti i fenomeni a livello microscopico (atomico e subatomico). Perplessamente, tuttavia, le due teorie sono incompatibili. Non convinto che la natura avrebbe prescritto modalità di comportamento totalmente diverse per fenomeni che erano semplicemente in scala diversa, Einstein cercò una teoria che conciliasse le due teorie apparentemente inconciliabili che formano la base della fisica moderna.
Anche se l’elettromagnetismo e le forze nucleari forti e deboli sono state a lungo spiegate da un’unica teoria conosciuta come modello standard, la gravitazione non rientra nell’equazione. L’attuale ricerca di una teoria di campo unificata (talvolta chiamata il Santo Graal dei fisici) è in gran parte concentrata sulla teoria delle superstringhe e, in particolare, su un adattamento noto come M-teoria.