Süpersicim Kuramı

Süpersicim teorisine göre bütün parçacıklar ve kuvvet taşıyıcıları (elektronlar, kuarklar, fotonlar, gravitonlar, vs) Planck sabiti çapındaki boyutlara sahip sicimlerden oluşur. Uçları halka şeklinde açık veya kapalı olabilen bu sicimlerin farklı titreşim şekilleri söz konusudur. Teorinin en cazip yönü, dört temel kuvveti ve onlarca temel parçacığı basit bir sicimin titreşimleri ve hareketleri cinsinden ifade edebilmesidir. Fizikle ilgili olanlar, bunun ne kadar büyük bir kolaylık olduğunu bilir.

Teorinin en sıra dışı özelliği, sicimlerin titreşim ve salınımlarını ifade edebilmek için tam 10 boyuta ihtiyaç duyulmasıdır. Zaman için bir ve uzay için dokuz boyutta hareket eden bu cisimler, dört boyutlu uzay zamanımızda noktasal parçacıkları ve bu parçacıklar arasındaki etkileşimleri oluşturmaktadır. Gözlemleyebildiğimiz dört boyutun dışında kalan boyutların kendi üzerine kıvrıldığı ve çok ufak kaldıkları için fark edilmedikleri düşünülmektedir.

Süpersicimler seviyesinde inanılmaz bir kargaşa, bir yuvarlanma ve köpürme ve sürekli bir değişim var. Austin Texas Üniversitesi’nden John Wheeler şunları söylüyor: “Uzay, üzerinden uçan pilota dümdüz görünen ama içine düşen bahtsız kelebek için feci bir keşmekeş olan bir okyanusa benziyor. Daha yakından bakıldıkça daha fazla hareketlilik gösteriyor, yapının içine girildiğindeyse her yer sicimler ve deliklerden oluşuyor.”

Einstein’in genel görelilik kuramı da, bu köpüğümsü özelliğin bütün uzayda bulunmasını zorunlu kılıyor. Sicim teorisi ile daha bir anlam kazanmaya başlayan teori ise, “Herşeyin Teorisi.” Kâinattaki tüm parçacıkları ve etkileşimleri bir çatı altında toplayacak Herşeyin Teorisi (Theory of Everything), Einstein'dan beri tüm fizikçilerin en büyük hayalini oluşturuyor aslında. Çünkü maddeyi, vakumu ve evrenin başlangıcını daha iyi anlayabilmek için fizik dünyası öteden beri böylesi kuşatıcı bir çatı teoriye ihtiyaç duyuyor. İşte Süpersicim Teorisi, dev fizik problemlerini izah yeteneğiyle bu konuda ümit veriyor.

Günümüzde hareketleri belli bir uzay zaman çatısı altında yaklaşımlarla formüllendirilmeye çalışılan sicim teorisi sağlam bir zemine oturtulabilirse, “uzay zaman”ın ne olduğu ve nasıl ortaya çıktığı, dolayısıyla “uzayın dokusu” “esir maddesi” nin yapı ve mahiyeti hakkında daha doyurucu bilgilere ulaşabileceğiz.

Süpersicim teorisi sadece esir konusunda değil, kâinatın yaratılış sırlarını da izah etmeye aday. Mevcut fizik teorilerine göre, kâinat “yalancı vakum”dan “gerçek vakum“ durumuna bir kuantum sıçramasıyla yaratıldı. Astrofizikçiler yaptıkları hesaplamalarla kâinatın toplam enerjisinin yaklaşık sıfır olduğu iddiasında. Bu gayet makul bir iddia. Çünkü gerçekten de kütle ve hareket enerjilerinden meydana gelen pozitif enerjinin, çekim gücünün oluşturduğu negatif enerji ile hemen hemen aynı büyüklüğü göstermesi gerekir. Bu keşfin ilginç bir yanı da, muazzam genişlikteki kâinatın “yoktan var edildiğini” farklı bir yönden ispat etmesidir.

Altyapı
Kuramsal fiziğin en temel problemi kütleçekimi tanımlayan ve onu büyük ölçekli yapılara (yıldızlar, galaksiler) uygulayan genel görelilik ile atomik ölçekte etki yapan diğer üç temel kuvveti tanımlayan kuantum mekaniği arasındaki uyumu sağlamaktır..

Bir kuvvetin kuantum alan kuramının gelişmesi değişmez bir şekilde sonsuz olasılıkla sonuçlanır. Fizikçiler bu sonsuzlukları bertaraf etmek için üç temel kuvvette (elektromanyetik, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet) işe yarayan ancak kütleçekimde yaramayan matematiksel teknikler (renormalizasyon) geliştirdiler. Bu yüzden kütleçekimin kuantum kuramının gelişmesi diğer kuvvetler için kullanılandan farklı bir yolla olmalıdır.

Temel düşünce
Kuramın esası rezonans frekansında titreşen Planck uzunluğundaki (yaklaşık 10-33 m) sicimlerdir. Kuramdaki her sicim eşit rezonansa veya harmoniğe sahiptir. Farklı harmonikler farklı kuvvetleri belirtir. Bir sicimdeki stres Planck kuvveti türündedir (1044 newton). Graviton (kütleçekim kuvvetinin henüz kuramsal olan ayar parçacığı) bu kuramla dalga genliği sıfır olan bir sicim olarak öngörülür.

Ekstra Boyutlar
Fiziksel uzay 3 boyutlu olarak gözlenir (zamanın da alınmasıyla 4 boyut), bir fiziksel kuram bunu göz önünde tutmalıdır. Yine de bir kuramın dörtten fazla boyut içermesini, yalnız başına, engelleyen hiçbir şey yoktur. Sicim kuramında tutarlılık uzay-zamanın 10, 11 ve 26 boyuttta olmasını gerektirir. Gözlem ve kuram arasındaki bu çatışma gözlenemeyen boyutların compactified (katılaştırılmış) yapılmasıyla çözümlenir.

Daha yüksek sayıda boyutların canlandırılması insan zihni için zordur, çünkü insan 3 uzaysal boyutta hareket edebilir. Bu sınırlandırma ile başedebilmenin yolu bu fazladan boyutları herhangi bir şekilde canlandırmaya çalışmak yerine bunları olayların işleyişini tanımlayan denklemlerdeki fazladan numaralar olarak düşünmekten geçer. ●