En başta bir konuda anlaşalım. Sicim teorisi, o bizim bildiğimiz cinli perili bilim dışı olayları açıklamaz. Aksine ikisi çok farklı şeyler. Birisi inançlar ile alakalı diğeri de bilim ve yaşam ile. Peki bu "sicim" yani her şeyin teorisi ne demek, nasıl ortaya çıktı?
Belirtmekte fayda var ki sicim teorisinin temeli, kuantum fiziğine dayanıyor. Yani bu yazıda biraz vakit geçirmeniz lazım. Ancak sicim teorisini anladığınızda hayata dair ufkunuz, bilim insanlarınınkine yakın oluyor. Her şeyin teorisi denilince işin içine, paralel evrenler teorisi dahil birçok teori giriyor.
Temelden başlayalım: Kuantum fiziği nedir?
İngilizcedeki adı "Quantum Mechanics" yani Kuantum Mekaniği olarak geçen ama fizikçiler arasında "kuantum fiziği" olarak adlandırılan bu alan, evrene dair birçok cevapsız soruya cevap olabilecek nitelik taşıyor. Özellikle fizik ile alakası olmayanların kafasını karıştıran kuantum fiziği, moleküler, atomik ve atom altı seviyedeki madde ve enerjilerin doğalarını araştıran bilim dalıdır.
Einstein dahil birçok ünlü fizikçi tarafından da incelenen kuantum fiziği, günümüzde bile maalesef tam olarak çözülebilmiş değil. Bilim insanlarına göre moleküler hareketleri de inceleyen kuantum teorisi şayet bir gün çözülürse evrenin başlangıcına dair önemli bilgiler elde edilebilir.
Her ne kadar 20. yüzyılın başlarında bu konu ile alakalı ciddi araştırmalar yapılsa da moleküllerin hareketleri gözlemlenememişti. Lakin 1900 yılında ünlü Alman fizikçi Max Planck, yaptığı bazı araştırmalar sonucunda ortaya kuantum fiziği teorisini atmış ve atom altı maddelerin bile hareket edilebildiğini öne sürmüştü. Max Planck bu teorisini kanıtlamak adına ise bazı matematiksel denklemlerle kurmuş ve bunların adına da ‘’kuanta denklemleri’’ adını vermiştir.
İlk olarak kuanta denklemleri olarak anılan kuantum fiziği teorisinin ismi daha sonra "kuantalaşmış denklemler" olarak değiştirildi. Max Planck yaptığı keşif ile 1918 yılında Nobel ödülü alarak, denklemlerine günümüzdeki ismini yani "kuantum fiziği" adını vermiştir.
Her şey tamam da "kuantum" ne demek?
Latince kökenli olan "kuantum" kelimesinin Türkçe karşılığı "ne kadar" olarak çevriliyor. Yani buradan da anlayacağınız üzere kuantum fiziği, uzay ve zaman ilişkisi kurarak, atom altı seviyedeki maddelerin dahi ne kadar olduklarını, ne kadar süreyle hareket ettiklerini, ne kadar hızda etkileşime geçtiklerini vs. inceliyor.
Her şeyin teorisine değinmeden önce son vuruş: Kuantum fiziğinin kısa tarihçesi
Her ne kadar kuantum fiziğinin babası Max Planck olsa da tabii ki sonraları birçok ünlü bilim insanı bu konuda ciddi çalışmalar yürüttüler ve günümüze kadar getirdiler. Tarih boyunca kuantum fiziği ile alakalı çalışmalar yapan bilim insanları ve çalışmaları şöyle;
- 1900 yılında Max Planck, enerjinin kesikli olduğunu keşfederek kuanta denklemlerini oluşturdu.
- 1905 yılında Albert Einstein, Max Planck’in denklemlerinin yanlış olduğunu söyleyerek kesik hareket edenlerin enerji değil, radyasyon olduğunu öne sürdü. Ayrıca Einstein’e göre radyasyon kendi kendine kuantizasyon oluyordu.
- 1924 yılında Louis de Broglie, Einstein’in teorisinin yanlış olduğunu savunan bir bildirge yayınladı. Yayınlanan bildirgeye göre atomik ve atom altı seviyedeki maddelerde hiçbir temel farklılık ve dalgalanma yoktu.
- 1927 yılında Warner Heisenberg ise yaptığı açıklamada bu tür moleküllerin eş zamanlı keşfinin imkansız olduğunu savundu. Heisenberg’e göre modern fiziğin kurallarına göre atomik ölçümlerin kesin doğru olması imkansızdı. Albert Einstein de bu açıklamaya yorumu, ‘Tanrı zar atmaz’ olmuştu.
Sicim teorisi yani her şeyin teorisi nedir?
Şimdi diyebilirsiniz yazı sicim teorisi ile alakalı iken kuantum fiziği teorisi de nereden çıktı diye lakin sicim teorisi de kuantum fiziği teorisinden ortaya çıkmış bir teori. Biraz kafanız karışmış olabilir ki gayet normal zira yazarken bizim de karıştı. Ama kısaca açıklayalım; sicim teorisi aslında iki teorinin birleşmesi ile ortaya çıkmış teori olarak geçiyor ki bundan dolayı da adı her şeyin teorisi olmuş.
Peki sicim teorisinin temelinde hangi teoriler var?
- Max Planck’ın kuantum mekaniği (fiziği) teorisi
- Albert Einstein’i izafiyet (genel görelilik) teorisi
Yani İngilizcede ‘String Theory’ olarak geçen sicim teorisi yukarıda verdiğimiz iki ünlü bilim insanının farklı teorilerinin birleşmesi sonucu ortaya çıktı. Bu iki teori nasıl oluyor da yeni teori ortaya çıkarabiliyor? Bu sorunun cevabı aslında çok basit. Albert Einstein tarafından ortaya atılan izafiyet teorisinin asıl amacı, evrenin oluşumuna dair önemli bilgiler elde edebilmekti.
Max Planck’in de ortaya attığı kuantum fiziği madde ve molekülleri incelediği için, iki teori aslında birbirlerini tamamlayarak eksiklerini gideriyorlardı. Bilim insanları da bu iki teoriyi birleştirerek tek teori haline getirdiler ve bu teoriye de sicim teorisi dediler.
Normalde izafiyet teorisi ilk ortaya çıktığında o kadar eksiği ve cevaplanmamış soru işareti vardı ki bu teori üzerine çalışan bilim insanları, yıllarca ter dökmelerine rağmen bu eksikleri gideremediler. Son çare olarak cevapları kuantum fiziği teorisinde aradılar. İzafiyet teorisindeki bazı önemli sorulara cevap verebilen kuantum fiziği teorisi, böylelikle bilim insanlarının işini kolaylaştırdı.
Sicim teorisine göre evren, enerji ipliklerinden oluşuyor:
Evreni inceleyen fizikçilere göre evrenin dört temel taşı vardır; elektromanyetizma, yerçekimi, güçlü nükleer kuvvetler ve zayıf nükleer kuvvetler. İlk iki temel taş zaten fizikçiler tarafından çözülmüş denklemlerdi. Lakin deyim yerindeyse yüzlerce yıl araştırmalar yapılmasına rağmen hem güçlü nükleer kuvvetler hem de zayıf nükleer kuvvetler çözülemedi. Artık fizikçilerin pes etme aşamasına geldiği bu iki temel taşı için bir çözüm üretildi; sicim teorisi.
1980’li yıllarda araştırmalar yapan fizikçiler, güçlü nükleer kuvvet, atomların çekirdeklerinin bir arada tutulmasından sorumlu idi. Zayıf nükleer kuvvet ise çürüyen çekirdeklerin dağılarak bozulmasından görev alıyordu. Artık elde iki tane kanıtlanmış ve iki tane de gözlemlenebilmiş temel taş vardı. Bilim insanları ise yaptıkları toplantılarda bu temel taşlarını tek bir çatı altında birleştirerek araştırmaya karar verdiler.
Birbirinden farklı öneriler gelse de sonunda 1984 yılında iki ünlü fizikçi Michael Green ve John Schwarz ikilisi ortaya sicim teorisini attılar. Her ne kadar en mantıklı teori olarak gözükse de sicim teorisi evrene çok farklı bakış açısı getirmeyi şart koşuyordu. Zira sicim teorisine göre evrendeki tüm parçacıklar, aslında ufak ve titreşimli tellerden oluşuyordu. Ayrıca yine sicim teorisine göre her titreşim, farklı ufak parçacıklara denk geliyordu.
Keman enstrümanını düşünün...
Tıpkı kemanın telleri doğadaki her parçacık gibi esneyip eğilebiliyor. Bu eğilip bükülmeler ile farklı farklı notalar çalınıyor, farklı farklı sesler üretiliyor. Sicim teorisinin açıkladığı madde iplikleri o kadar küçük ki boyları 10 ile 13 cm arasında değişiyor.
Ayrıca modern fiziğin kurallarını da yıkan sicim teorisi, evrenin sadece 4 boyutta değil, en az 11 boyutta incelenmesi gerektiğini de söylüyor. Zira modern fiziğe göre evren boyutsal olarak yukarı-aşağı, ileri-geri, sol-sağ, uzay-zaman olarak incelense de sicim teorisine göre en az 6 boyut daha dahil edilmeli ve evrenin boyutları 11 olarak incelenmeli. Lakin bu diğer 6 boyutun en az daha ne olduğu bilinmiyor. Zira bu da sicim teorisindeki en önemli soru işaretlerinden birisi.
Sicim teorisine Newton’un hız teorisi de eklenebilir:
Hani demiştik ya sicim teorisini aslında iki temel teori oluşturuyor diye, bazı bilim insanlarına göre her şeyin teorisini aslında üç temel teori oluşturuyor. Kabul edilen üçüncü teori ise Newton tarafından ortaya atılmış hız teorisi. 1995 yılında bir tür teori konferansı sırasında fizikçi Edward Witten, ortaya M-teorisi adını verdiği bir teori attı ve bilim insanlarının açıklayamadığı ekstra 6 boyutun, Newton’un hız teorisi sayesinde açıklanabileceğini söyledi.
Zira Witten’e göre maddelerin hızlı hareket etmesinden dolayı ekstra boyutlar meydana geliyor ki bu durum Einstein’in izafiyet teorisine de uyuyor. Ayrıca yine Edward Witten’e göre bu sayede süpersicim teorisi de incelenebilirdi.
Teoriler de Pokemon gibi arkadaş: Süpersicim teorisi nedir?
Sicim teorisi yetmezmiş gibi bir de süperi mi var diyebilirsiniz lakin evet, var. Süpersicim teorisi de aslında sicim teorisi ile aynı amacı taşıyor. Ancak isminin değişik olmasının asıl sebebi made, atom, elektron, proton, notron, quark ve atomun daha küçük seviyesindeki molekülleri incelemesi. Zira fizikçiler bu molekülleri sürekli titreyen, eğilip bükülen, hareket eden simcikler olarak nitelendiriyorlar. Bu "simciklerin" araştırılmasına ise süpersicim teorisi adı altında devam ediliyor.
Sicim teorisi gerçekten her şeyin teorisi mi?
Bu sorunun cevabı bazı bilim insanlarına göre evet, bazılarına göre hayır. Zira evet diyenlere göre bütün teoriler tek bir teori altında, ‘Birleşik Alan Teorisi’’ adı altında toplanmalı. Sicim teorisi de birleşik alan teorisinin en güçlü teorisi olduğu ve birçok şeyi açıkladığı için de her şeyin teorisi olarak kabul edilmeli.
Birleşik Alan Teorisi adı altında incelenmesi gereken teoriler şöyle;
- Sicim teorisi
- Süpersicim teorisi
- İzafiyet teorisi
- Kuantum fiziği teorisi
- Döngü kuantum yerçekimi teorisi
Bazı bilim insanlarına göre diğer bütün teorileri kapsayan sicim teorisinin özeti kısaca her şeyin teorisi. Ancak bu tartışmalar sürdüğü müddetçe her şeyin nasıl mümkün olduğuna dair derin sorular yanıt bulacak gibi görünüyor. Bilimsel düşünceler, sorgulama alışkanlığı devam ettikçe, bilimin inançlar ile çakıştığına dair tartışmalar ile vakit kaybetmedikçe evrene daha çok anlam vereceğiz, orası kesin.