Sicim (Tel) Kuramı Einstein'ın duşunu gercekleştirebilir: 20. yuzyıl fiziğinin iki karşıt goruşunu bir araya getiren "Buyuk Birleşik Kuramı" oluşturmak.

"Beni, yılların kor ve sağır hale getirdiği taş kesmiş bir nesne gibi goruyorlar" diye yakınıyordu Einstein, yaşamının son yıllarında. Ne yazık ki haklıydı. Einstein, yaşamının son otuz yılını "Birleşik Alan Kuramı " nı uretme hayaliyle gecirdi. Bu kuramın denklemleri, birbirleriyle ilişkisiz gibi gorunen elektromanyetizma ile kutlecekimi kuvvetleri arasında bir bağ kuracaktı.

Einstein, boylece iki karşıt evren goruşunu uzlaştırmayı umuyordu: "Genel Gorelilik İlkeleri" nin tanımladığı (uzerinde yıldızların ve gezegenlerin hukum surduğu) sorun cıkarmayan "surekli" bir zaman-mekÂn alanı ile parcacıkların egemenliğindeki, uzlaşmaya yanaşmayan olağanustu kucuk olcekli kuantum dunyası.

Einstein, bu konu uzerinde cok calıştı, ancak başarıya ulaşamadı. Fizikci meslektaşları hic de şaşırmıyordu. Cunku eskide kalmış bir bakış acısından yararlandığı icin onun zaten boşa kurek cektiğini duşunuyorlardı.

Einstein tum diğer fizikcilerin aksine, "Birleşik Alan Kuramı" nı oluşturmaktaki temel sorunu, Gorelilik İlkelerinin değil, Kuantum Mekaniği'nin yarattığına inanıyordu. 1954 yılında fikrini şoyle dile getiriyordu: "Kuantum belası ile karşılaşmamak icin başını gorelilik kumuna gomen bir devekuşu gibi gorunuyor olmalıyım".

Ne var ki bugun, asıl sorunun Einstein'ın kuramından kaynaklandığını biliyoruz. Olağanustu kucuk olceklerde, Einstein'ın zaman ile mekÂnı (dolayısıyla gerceklik) buyutecin altında sureksiz ve nokta nokta hale gelen, gazetedeki bir fotoğraf gibi oluyor.

Genel Gorelilik Denklemleri, nedensellik ilkesinin yokolduğu ve bir parcacığın A noktasından B noktasına mekÂnda (Uzay'da) yolalmaksızın ulaştığı boyle bir ortamda işe yaramıyor. Boyle bir dunyada, gelecekteki olay ancak belli bir olasılığa dayanıyor; Kuantum Kuramı da bu olgu uzerine kurulu.

Einstein, kozmosun temelindeki yasaların bir kumar oyunu gibi duzenlediğini asla kabul etmedi. Bu yuzden de Birleşik Alan Kuramı'na ilişkin yazdığı makaleler ilkel kalmaya mahkûmdu. Ancak makaleler, fiziğin en temel problemine cozum arıyordu. Bu problemin onemini kavramak konusunda Einstein, oylesine ileri goruşluydu ki, fizik bilimi ancak bugunlerde ona yetişmeye başladı.

Yeni nesil bir grup fizikci nihayet her şeyi (Einstein'ın deyişiyle "fiziksel gercekliğin tum oğelerini") acıklayabilecek "Buyuk Birleşik Kuramı" yaratma mucadelesine girdi. Bugun geldikleri noktaya bakılırsa, onumuzdeki yuzyılda, Einstein'ın 1900'lerin başlarında onderlik ettiğinden cok daha heyecan verici bir entelektuel devrime tanık olacağız.

Sicim Kuramı

Aslında bazı kuramsal fizikciler kutlecekimini doğanın diğer temel kuvvetleriyle butunleştirmeye yarayacak (en azından boyle gorunen) kuramsal cerceveyi oluşturmak konusunda ilk adımı attılar bile. Bu cerceve populer adıyla Sicim (Tel) Kuramı olarak biliniyor.

Sicim (Tel) Kuramı, Evren'i oluşturan en temel, bolunemeyecek kadar kucuk bileşenlerin nokta gibi parcacıklardan değil, titreşen minyatur keman tellerine benzeyen sonsuz kucuk (infinitezimal) dongulerden oluştuğunu one surer. "Sicim Kuramı " nın oncusu, İleri Araştırmalar Enstitusu'nden Edward Witten, bu kuram icin "20'inci yuzyılda tesadufen bulunan bir 21. yuzyıl yapıtı" diyor.

Ancak asıl dert (gelmiş gecmiş en zor bilmeceyi cozene kadar) daha kac tane farklı şeyle karşılaşacağımızı, ne Witten'in ne de bir başkasının bilememesi.

Columbia Universitesi'nden fizikci Brian Greene'e gore sorunun temel nedeni, kuram oluşturulurken sondan başa doğru bir yol izlenmek zorunda olunması: "Fizikciler coğu kuramı oluşturmak icin oncelikle her şeyi kapsayan genel bir duşunce yaratır, ardından bunu denklemlerle ifade eder" Greene, "Oysa biz hal neyin 'gercek'olduğunu anlamaya calışmakla meşguluz" diyor.

Kuantum Kopuğu

Sicim (Tel) Kuramı'na duyulan heves yıllar boyu surekli değişkenlik gosterdi. 1970'li yıllarda oldukca ilgi goruyordu, ancak daha sonra bircok fizikci Sicim Kuramı uzerinde calışmayı bıraktı. Oysa Caltech'ten kuramsal fizikci John Schwartzve Ecole Normale Superieure'deki meslektaşı Joel Scherkazimle calışmayı surdurup, 1974 yılında sabırlarının karşılığını aldılar.

Geliştirdikleri denklemlerin umdukları turden parcacıkları değil, titreşen telleri (sicimleri) temsil ettiğinin zaten bir suredir farkındaydılar. İlk başta bu matematiksel hayaletlerin bir sorundan kaynaklandığını duşunduler. Ancak daha yakından incelediklerinde bu hayaletlerin graviton adlı (kutlecekimini taşıyan ve hal kuramsal olan) parcacıklar olduğuna karar verdiler.

Parcacıkların yerine sicimleri (telleri) kullanmak, Genel Gorelilik İlkeleri'yle Kuantum Mekaniği'ni butunleştirmeye calışan bilim adamlarını bezdiren problemlerin en azından bir tanesini cozdu. İşin boylesine zor olması, atomaltı olceklerde Uzay'ın (mekÂnın) surekliliğini kaybetmesinden kaynaklanıyor.

Mesafeler inanılmaz olcude kısa olduğunda Uzay, surekliliğini yitirir ve fokurdamaya başlar (Bazıları bu olguya Kuantum Kopuğu adını verir). Nokta gibi parcacıklar (gravitonlar da dahil) Kuantum Kopuğu'nde (okyanuslardaki buyuk dalgalarla surekli sallanan bir sal gibi) gelişiguzel savrulur. Oysa sicimler, birkac dalgayı kaplayacak buyuklukleriyle bu tur rahatsızlıkları yaşamadan "okyanusta" yol alan minyatur gemiler gibidir.

Doğa, karşılığında bir bedel odetmeden bilim adamlarını neredeyse hicbir zaman odullendirmez. Bu odul icin odenecek bedel ise olağanustu karmaşık olan bir problemin ustesinden gelmek. SiciM Kuramı, bildiğimiz dort boyuta (yukseklik, genişlik, uzunluk ve zaman) yedi boyut daha eklemeyi zorunlu kılıyor.

Ayrıca tamamen yeni bir atomaltı parcacık sınıfına (supersimetrik parcacıklara) ihtiyacımız var. Ustelik bir değil, tam beş tane farklı Sicim Kuramı var. Bilim adamları bu kuramların hicbirinden vazgecemeseler de, hepsinin aynı anda doğru olması olanaksız gorunuyordu.

Ancak işin gercekten de boyle olduğu ortaya cıktı.1995 yılında (yaşayan belki de en buyuk fizikci olan) Witten, tum bu supersimetrik Sicim Kuramlarının cok daha genel bir kuramın farklı ongorulerine karşılık geldiğini acıkladı. Yeni, daha kapsamlı olan kurama M Kuramı adını verdi.

Bu farklı bakış acısı meslektaşlarına guc verdi ve bir suru araştırmaya esin kaynağı oldu; araştırmalar sayesinde bugun bircok bilim adamı Sicim Kuramı 'nın doğru iz uzerinde olduğuna inanıyor. Kara Delik ve Genel Gorelilik konularında uzman olan Caltech'ten Kip Thorne "Doğruluğun kokusunu alıyorum ve bunu hissediyorum" diyor ve ekliyor: "Bir kuramı geliştirmenin ilk aşamasında sezgilerinizi ve hislerinizi kullanmak zorundasınız"

M Kuramı : Buyuk Birleşik Kuramı mı?

Witten, M Kuramı'ndaki M harfinin cok şeyi ifade ettiğini soyluyor: Matrix ("kalıp", bir cisme şekil veren şey), mystery (gizem) ve magic (sihir).

Ancak şimdi listesine murky'i de (bulanık, anlaşılması guc) ekledi. Neden mi? Cunku Witten bile M Kuramı'nın tam anlamıyla ne olduğunu ifade eden tum matematiksel denklemleri oluşturamıyor.

Witten, M Kuramı'nın (ongoru yeteneğine sahip) tam bir kuram haline gelebilmesi icin onlarca yıl gecebileceğini duşunuyor. "Bu tıpkı dağlarda yuruyuş yapmak gibi birşey" diyor

Witten duşuncelere dalarak, "Bir gecidin zirvesine ulaştığınızda yepyeni bir manzarayla karşılaşıyorsunuz. Manzarının tadını cıkartıyorsunuz, ancak cok gecmeden acı gercek ortaya cıkıyor: Henuz asıl varmak istediğiniz noktadan cok uzaktasınız".

11 Boyutlu Bir Dunya

Einstein bir dahiydi elbet, ancak cok şanslıydı da. Genel Gorelilik Kuramı'nı geliştirirken, yalnızca uc uzaysal boyutu ve bir de zaman boyutu olan bir dunyada calışıyordu. Sonucta kendi denklemlerini uretmek ve cozmek icin aşırı karmaşık bir matematik kullanmak zorunda değildi.

M Kuramı ile uğraşanlar ise "zar (brane)" adı verilen tuhaf parcacıklarla dolu 11 boyutlu bir dunyada calışmak zorunda. Bu terminolojide sicim, tek boyutlu "zarlara (brane)", membranlar (membrane) ise iki boyutlu zarlara (brane) karşılık geliyor. Daha fazla boyutlu "zarlar" bulunsa da henuz Witten bile bunlarla nasıl başa cıkacağını bilemiyor. Bu "zarlar" bukulup katlanarak, uzerinde calışanları cileden cıkaran bir suru garip bicime burunuyor.

Gelecek Umut Dolu

Oyleyse bu garip şekillerden hangileri Evren'in temel yapılarını oluşturuyor? Sicim Kuramı'yla uğraşan teorisyenlerin bu konuda henuz hicbir ipucları yok. M Kuramı'nın dunyası oylesine alışılmadık ki, bilim adamları aynı anda hem fizik hem de matematik cephesinde savaşmak zorunda kalıyor.

Belki de Isaac Newton'ın hareket yasalarını oluşturabilmek icin diferansiyel ve integral hesabını geliştirdiği gibi, onlar da yeni hesap yontemleri geliştirmek zorunda kalacak. Ustelik Sicim Kuramı'nın, Kuantum Mekaniği'ndeki gibi deneysel kanıtları da yok.

Onumuzdeki 10 yıl icinde bu durum değişebilir. ABD ve Avrupa'daki dev parcacık carpıştırıcılarında yapılacak deneyler sonucunda supersimetriye ilişkin doğrudan kanıtlar ortaya cıkabilir. Bu deneyler, belki de farklı boyutların varlığını da kanıtlayacak. Acaba Einstein boyle cılgın fikirlerin olduğu bir cağda yaşasaydı ne duşunurdu?

Columbia Universitesi'nden Greene "Einstein buna bayılırdı" diyor. Greene'e gore, eğer genc Einstein, profesyonel kariyerine 1900'lu yıllarda değil de bugun başlasaydı, Kuantum Mekaniği'ne duyduğu guvensizliği yenerdi. Ayrıca zarları, supersimetrik parcacıkları ve supersicimleri benimserdi.

Hatta, geleneksel duşunme tarzını aşmak ve dunyayı hic alışılmadık yonleriyle algılamak konularında boyle insanustu bir yeteneği olduktan sonra, Buyuk Birleşik Kuramı yaratan kişi de o olabilirdi. Einstein'ın "bitmemiş entelektuel senfonisini" tamamlamak icin belki de bir "Einstein" daha gerekecek.
__________________