Sicim Teorisi Nedir?

Sicim Teorisi Nedir?

Sicim kuramı popüler bilimde sık bir şekilde ele alınan bir konudur.

Kimi zaman bir filmde Deus Ex Machina görevi görür,

kimi zaman bir dizide figüran misali arka planda bir görünür bir kaybolur.

Hakkında zaman zaman sosyal medyada yazılar görürsünüz ama

o yazılarda ne olduğu hakkında fazla bir şey söylemez.

Bu yazıda buna basit bir çözüm getirebilmek için olabildiğince

basit ve kısa bir şekilde Sicim kuramının ne olduğunu açıklamaya çalışacağız.

Deus Ex Machina, bir kurgu veya dramada karmaşık durumlarda aniden ortaya çıkarak her şeyin çözülmesine yardım eden unsurdur.

Öncelikle sicim kuramından önce biraz geriye gidip kuantum alan teorisinden bahsetmeliyiz.

Çünkü bu teori her parçacığın bir alanı olduğunu söyler ve basitçe de olsa alanları anlamak sicim kuramını anlamamıza yardımcı olacaktır.

Bu alanları matematik kullanmadan anlatabilmek için zihnimizi canlandırmamız gerekmektedir.

Bunun için ise alanları birbiri üzerine binmiş denizler olarak hayal edebiliriz.

Bu denizlerin her birinin farklı sıvılardan oluştuğunu ve uçsuz bucaksız olduklarını düşünelim.

Burada amaç bu dalgalı yüzeylerin birbiriyle nasıl etkileştiğine değinmektir.

Bu sıvılardan biri dalgalanınca eğer dalga yeterince güçlü ise diğer denizleri de etkileyerek o denizlerde de dalgalanmaları sebep olacaktır.

Eğer daha önce birbirinden farklı sıvıların yoğunluğu ile ilgili deneyleri seyrettiyseniz orada kullanılan deney düzenini düşünmeniz yardımcı olabilir.

İşte buna benzer bir durum kuantum alan teorisinde de söz konusudur.

Ancak örnekten farklı olarak bu dalgaların her biri kendi alanı içinde elektron ya da foton gibi bir parçacığı oluşturuyor.

Bu parçacıklar kendi alanlarında dalgalandıklarında bazen diğer alanları da etkileyip onların da dalgalanmasına sebep oluyor.

Parçacık ve dalga aynı şey olduğu için parçacıkta bu diğer alanda farklı bir parçacığın oluşmasına sebep oluyor.

Bu da parçacıkların etkileşimi olarak bildiğimiz durumdur.

Feynman diagramları ile ifade edilen bu etkileşimler her şeyin temelini oluşturmaktadır.

Yani kısaca madde dediğimiz şey ve onun başına gelen her olayın belli güç alanları içinde sıkışmış enerjinin etkileşiminin sonucu olduğunu söyleyebiliriz.

Buraya kadar anlattıklarımız enerjiye bağlı ama eğer bu enerjinin ne olduğunu açıklamazsak o zaman bu anlattıklarımızın hiçbir anlamı olmaz.

Bu aşamada da seçim kuramına adım atabiliriz.

Ama öncelikle seçim kuramının hala deneysel kanıtının olmadığını belirtmek gerekiyor.

Elimizdeki her şey büyük oranda matematiğe ve biraz da dolaylı çıkarımlara dayanıyor.

Ancak bu kesinlikle doğru olduğu anlamına gelmediği gibi boş bir tez olduğu anlamına da gelmemektedir.

Sicim kuramı herkesin bildiği gibi küçük iplik parçacıklarına benzer sicimlerden bahseder.

Peki ama bu sicimleri oluşturan şey nedir?

Önce sicim kuramının varoluş amacını anlamamız gerekiyor.

Bu tez kütle çekimi ile diğer kuvvetleri birbirine bağlamaya çalışmaktadır.

Kütle çekimi diğer kuvvetlerin aksine daha zayıftır.

Bu zayıflığın belli bir sebebi yok gibi görünse de böyle bir şey kabul edilebilir olmadığı için fizikçiler matematiğin bir garipliğinden faydalanarak fazladan boyutları ortaya atmışlardır.

Uzayda yayılan her tür enerji bir kaynaktan uzaklaştıkça güç kaybeder.

Daha uzaktan bir lambanın daha az parlak olması gibi.

Şöyle ki iki boyutlu bir cismin hacmi yoktur.

Sadece alanı vardır.

Merkezden herhangi bir uzaklıkta bu iki boyutlu düzlemde yayılan enerjinin yoğunluğunu ölçmek için ise

yapmamız gereken başta sahip olduğumuz enerjiyi o mesafede oluşacak hayali çemberin çevresine bölmektir.

Bunu sınırlı mürekkep ile giderek daha büyük çemberler çizmeye benzetebiliriz.

Küçük çemberi istediğiniz kadar kalın çizebilirsiniz ama çember büyüdükçe bu çemberi çizmeniz zorlaşacaktır.

Bu durumda daha büyük çemberleri mürekkep yetsin diye mecburen daha ince çizmeniz gerekir.

Aynı durum enerji için de söz konusudur.

İki boyutlu bir yüzeyden çıkan enerji de kaynaktan uzaklaştıkça mesafe ve dolayısıyla çemberin çevresiyle orantılı olarak azalır.

Şimdi de küre halinde her yöne yayılan enerjiyi düşünelim.

Buradaki oran ise yüzey alanı ile orantılı bir şekilde azalmalıdır.

Çünkü üç boyutlu cisimlerin çevresi her üç boyuta doğru genişlemiştir.

Daha önce bahsettiğimiz iki boyutlu evren ve onda yayılan enerji bu yeni üç boyutlu evrenin sadece küçük bir parçasıdır.

Üç boyutlu evrende gerçekleşen bu durum aynı zamanda ters kare kanunu olarak bilinen olgudur.

Theodor Kaluza isimli bir matematikçi 5 boyutlu bir evrende kütle çekimini incelerken bu evrendeki kütle çekiminin bizim evrenimizdekini çok benzediğini gördü.

Çünkü eğer evren aslında 5 boyutlu ise bizim evrenimizde kütle çekiminin neden daha güçsüz olduğu da anlaşılır.

3 boyutlu evrende yayılan bir enerjinin nasıl ki 2 boyutlu bir evrende sadece bir parça sesle edilebiliyorsa 5 boyutlu bir evrende yayılan kütle çekimi de 4 boyutta haliyle daha zayıf gözükecektir.

Bu fikir Sijim Kuramı'nın temelini oluşturmaktadır.

Ancak sözde var olan ama görülemeyen bu beşinci boyut, kulağa çok mantıklı gelmediği ve görünürde varlığına dair bir kanıt olmadığı için,

Oscar Klein isimli fizikçi bu boyutların kompakt, yani küçük, sıkışmış ve yoğun olması gerektiği fikrini ortaya atmıştır.

Ayrıca bu ekstra evrenin üç uzay ve bir zaman boyutu olan evrendeki ileri geri, sağ-sol kavramlarına benzer yeni bir yöne sahip olduğunda ileri sürmüştür.

Bu yön bir çember misali boyutun kendi üzerine katlanmasından ya da bir bakıma kendi etrafında hareket etmesinden oluşuyordu.

Kuantum fiziğinde ve parçacık fiziğinde sıklıkla kullanılan spin kavramı da bununla ilişkildir.

Buradan Kaluza Klan teorisi ortaya çıkmıştır.

Buraya kadar her şey güzel olsa da daha sonradan bu tezin güçlü nükleer kuvvet gibi diğer kuvvetleri açıklayamadığı görüldü.

Bu gibi açıkları kapatmak için gereken boyutları dekleyince kompakt halde toplam 11 boyut olması gerektiği bulundu.

Sicim kuramı, quark gibi parçacıkların oluşumunu bu şekilde açıklamaktadır.

Yani her parçacık sicim kuramına göre bir ekstra boyutlu tıraşımlar oluşmaktadır.