Söylentiye göre, Albert Einstein hayattaki son birkaç saatini, “Herşey’in Teorisi”ni formüle etmekle geçirdi. 60 yıl sonra, teorik fizikteki bir başka efsane isim Stephen Hawking son dakikalarına kadar; “M-Teorisi” adı verilen, evrenin tam teorisini geliştirmeye çalıştı.
Einstein’ın 1915’teki Genel Görelilik Kuramı’nın formülasyonundan bu yana; her teorik fizikçi sonsuz sayıda küçük atom ve parçacık dünyasını, kozmosun sonsuz büyük ölçeğindeki anlayışımızla uzlaştırmayı hayal ediyor.
Evren; Einstein’ın denklemleri tarafından etkili bir şekilde tarif edilirken, eski, temel etkileşimler; Standart Model olarak adlandırılan olağanüstü bir doğrulukla tahmin edilir. Şu andaki anlayışımız ise; fiziksel nesneler arasındaki etkileşimin dört temel güç tarafından tarif edilmiş olmasıdır. Bunlardan günümüzde makroskopik düzeyde sadece ikisiyle ilgileniyoruz: Yerçekimi ve Elektromanyetizma… Diğer ikisi ise; güçlü ve zayıf etkileşimler olarak adlandırılır, çok küçük bir ölçekte hareket eder ve yalnızca atom altı süreçlerle ilişkilidir.
Temel etkileşimlerin standart modeli; bu kuvvetlerin üçü için birleşik bir çerçeve sağlar. Ancak yer çekimi bu resme tutarlı bir şekilde dahil edilemez. Bir gezegenin yörüngesi veya galaksi dinamikleri gibi büyük ölçekli fenomenlerin doğru tanımlamasına rağmen; genel görelilik çok kısa mesafelerde bozulur. Standart modele göre; tüm kuvvetlere belirli parçacıklar aracılık eder. Yerçekimi için, graviton denilen bir parçacık, tüm görevi üstlenir. Fakat bu gravitonların nasıl etkileştiğini hesaplamaya çalışırken, saçma sapan sonsuzluklar ortaya çıkar.
Tutarlı bir yerçekimi teorisi her ölçekte geçerli olmalı ve temel parçacıkların kuantum doğasını da hesaba katmalıdır. Bu, diğer üç temel etkileşimle birlikte birleşik bir çerçevede yerçekimini barındıracak, böylece ünlü Herşey’in Teorisini de sağlayacaktır.
Albert Einstein’ın ölümünden bu yana çok fazla ilerleme kaydedildi. Bugün bu gelişmelerden en yeni ve en önemli adayımız ise; M-Teorisi…
String Theory (Sicim-Dize Teorisi)
M-Teorisi’nin temel fikrini anlamak için, 1970’lere dönmek gerek. Bilim adamları, evreni parçacıklar gibi bir noktaya dayalı olarak tanımlamaktan çok, onu küçük salınım yapan ipler (enerji tüpleri) açısından tanımlayabileceğini fark ettiler. Doğanın temel bileşenleri hakkında bu yeni düşünce tarzı birçok teorik problemini de çözmüştür. Her şeyden önce, dizgenin belirli bir salınımı bir graviton olarak yorumlanabilir. standart çekim teorilerinin aksine, String Theory, etkileşimlerini matematiksel olarak tuhaf sonsuzluklar almadan açıklayabilir. Böylece, yerçekimi nihayet birleşik bir çerçeveye dahil edilmiş olur.
Bu heyecan verici keşiften sonra, teorik fizikçiler bu seminal fikrin sonuçlarını anlamak için çok çaba harcadılar. Bununla birlikte, bilimsel araştırmalarda sıklıkla olduğu gibi, sicim teorisinin tarihi; iniş ve çıkışlarla karakterizedir. İlk başta bir “takyon” olarak adlandırılan ışık hızından daha hızlı hareket eden bir parçacığın varlığı tahmin ediliyordu. Bu tahmin, tüm deneysel gözlemlerin aksine; String Theory hakkında ciddi şüphe uyandırdı.
Bununla birlikte, bu konu 1980’lerin başlarında; String Theory’de “süpersimetri” denilen bir şeyin tanıtılmasıyla çözülmüştür. Bu, her parçacığın bir süper partneri olduğunu ve olağanüstü bir tesadüfle, aynı durumun aslında takyonu ortadan kaldırdığını öngörür. Bu ilk başarı genellikle “İlk Dize Devrimi” (First String Revolution) olarak bilinir.
Bir başka çarpıcı özellik ise, String Theory’nin “On Uzay-Zaman Boyutunun Varlığı” (The Existence of Ten Spacetime Dimensions)’nı gerektirmesidir. Şu anda sadece dört tane biliyoruz: Derinlik, Yükseklik, Genişlik ve Zaman. Bu büyük bir engel gibi görünse de, birkaç çözüm önerilmiş ve günümüzde bir problemden ziyade dikkate değer bir özellik olarak düşünülmektedir.
Örneğin, ekstra boyutlara erişim olmaksızın bir şekilde dört boyutlu bir dünyada yaşamaya zorlanabiliriz. Diğer bir yandan; ekstra boyutlar, böyle küçük bir ölçekte “kompaktlaştırılmış” (sıkıştırılmış) olabilir, biz onları fark etmiyor olabiliriz. Bununla birlikte, farklı kompaktlaşmalar, fiziksel sabitlerin farklı değerlerine ve dolayısıyla farklı fizik kanunlarına yol açacaktır. Olası bir çözüm; evrenimizin, farklı fizik yasaları tarafından yönetilen sonsuz bir “multiverse” (çok-evren)’de sadece bir tanesi olmasıdır.
M-Theory
Yalnız; tüm bu gelişmeler içinde String Theory’i savunan fizikçilerin akıllarına takılan bir sorun vardı. Tam bir sınıflandırma, beş farklı tutarlı dizgi kuramının varlığını gösterdi ve doğanın neden bu beş farklı dizgiden birini seçeceği de açık değildi.
M-Teorisi işte bu sorunda devreye giriyor: Second String Revolution (İkinci Dize Devrimi) sırasında; fizikçiler, beş tutarlı dizilim teorilerinin aslında “Eleven Spacetime Dimensions” (11 Boyutlu Uzay-Zaman)’da yaşayan ve M-Teorisi olarak bilinen eşsiz bir teorinin sadece farklı yüzleri olduğunu öne sürdüler. Farklı fiziksel bağlamlarda String Theory’lerinin her birini içerir; ancak yine de hepsi için geçerlidir. Bu son derece etkileyici tablo, çoğu teorik fizikçinin Herşey’in Teorisi olarak M-Teorisi’ne inanmalarını sağladı. Aynı zamanda diğer aday teorilerden daha matematiksel olarak görülüyordu.
Yine de, şimdiye kadar M-Teorisi, deneylerle test edilebilen tahminler üretmekte zorlandı. Supersymmetry (Süpersimetri) şu anda Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda test ediliyor. Bilim adamları, süper partilerin kanıtlarını bulabilirlerse; M-Teorisini de güçlendirecekler.
En büyük fizikçiler ve kozmologlar, dünyanın her şeyi açıklayabilecek güzel ve basit bir tasvirini bulmak için sabırsızlanıyor. Şu anda aramızda olmasalar da, Hawking gibi insanların keskin ve yaratıcı fikirleri olmadan da bu şansımız olmayacaktı.
