Evrende 7 Ekstra Boyut Var mı?

Evrende-7-ekstra-boyut-var-mıEvrende 7 ekstra boyut varsa süpersicim teorisi de kuantum kütleçekimi geliştirerek tüm fiziği tek denklemle açıklayabilir. Böylece nihai her şeyin teorisi olabilir. Peki evrende göremeyeceğimiz kadar küçük yedi ek uzay boyutu var mı? Varsa bunlar uzay-zamanı, gökcisimlerini ve bizi nasıl etkiliyor?

7 ek boyut ve süpersicim teorisi

Fizikçiler bu soruları yanıtlamak için 5 farklı sicim teorisi geliştirdiler ve 1995 yılında bunları M teorisi denilen bir süpersicim teorisi altında birleştirdiler. Dahası M teorisinin yine 10 uzay boyutlu olan, ama ayrıca geliştirilen süper kütleçekim teorisiyle aynı şey olduğunu gördüler.

Gerçekten de sicim teorisinin en büyük gücü, fiziği en temele ve basite indirgeyen matematiksel zarafetidir. Böylece parçacık fiziği ve kozmoloji gibi farklı alanları birleştirebiliyor. Oysa bunu yapması için 7 ek uzay boyutunun yanında, süpersimetrik sicimlerin de var olduğunu kabul etmemiz gerekiyor.

Öyle ki sicim teorisyenleri tüm evreni tek denklemle açıklamak isterken, birbirinden farklı ve hatta çelişkili 5-6 alt teori üretiyor. Gerçi bunları aynı madalyonun farklı yüzleri gibi görerek M teorisi çatısı altında birleştiriyoruz.

Oysa işte bu yüzden sicim teorisi matematiksel olarak eskisi kadar basit ve zarif değil. Sürekli eklenen yeni denklemlerle yamalı bohçaya dönüştü. Öyleyse sorumuz şu: Bir fizik teorisini sırf güzel, estetik ve zarif diye kabul etmeliyi miyiz? Yorsa çirkin de olsa salt gerçeğin peşinden mi koşmalıyız?

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

Matematikte üçten fazla uzay boyutu var. Solda 4B hiperküp tesarakt.

 

Sicim teorisi ve 7 ek boyut

Neyse ki süpersicim teorisi de çirkinleşerek gittikçe karmaşık bir hal alıyor ve belki de çirkinleştiği için doğru çıkacak. Biz de bu yazıda 1) sicim teorisindeki 7 ekstra uzay boyutunu, 2) bunların tüm evreni tek denklemle açıklamak için kuantum kütleçekim kuramı geliştirmek üzere tasarlanan süper kütleçekim teorisiyle alakasını ve 3) evrenin temeli olduğu söylenen tek boyutlu enerji sicimlerinin, 10 boyutlu uzayda gitar telleri gibi titreşerek varoluşu nasıl yarattığını göreceğiz.

Nitekim Alman matematikçi Hermann Weyl’in ünlü bir sözü var: “Güzellik ve gerçek arasında bir seçim yapmam gerekirse güzeli seçerim.” Tabii o bir matematikçi ve matematik ideal bilimdir, matematikçiler de idealist Platoncu olurlar diyebilirsiniz. Fiziğin deneysel olduğu ve sadece kanıtlara dayandığını söyleyebilirsiniz.

Fizik tabii ki deneyseldir; ama Weyl bunu derken aslında Einstein’a tepki gösteriyordu. Alman matematikçi, Einstein’ın yerçekimine yol açan kütleçekimi tanımlayan genel görelilik teorisine ilk ayar simetrisini; yani Weyl değişmezliğini ekleyerek elektromanyetik kuvveti kütleçekim kuvvetinden türetmeye çalışmıştı. Oysa gelecek bölümde göreceğimiz gibi Einstein’da sicim teorisinin temeli olan ek uzay boyutlarıyla ilgili çalışmalar yapmıştı:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

Evrende-7-ekstra-boyut-var-mı

Yerçekimi 4B uzayda elektromanyetizma gibi davranır.Bu durumda üçten fazla uzay boyutu olan evrenlerde tüm fizik kuvvetlerini tek kuvvet halinde birleştirebiliriz. Her şeyin teorisi?

 

Einstein ve sicim teorisi

Weyl simetrisi ve eşitsizliğinin önemini sicim teorisi neden doğru olabilir yazısında gördük. Öte yandan Einstein, Weyl simetrisini ilk başta reddetmişti. Bunu da simetrinin saçmaladığını ve saçmaladığı sürece de göze güzel görünmesinin yeterli olmayacağını göstererek yapmıştı.

Eh, sicim teorisi henüz kanıtlanmadı. Belki de bu teorinin zarif olmasına rağmen yanlış olduğu ortaya çıkacak. Biz de sicim teorisi dizimizin bu bölümünde süpersicimler ve ek uzay boyutlarını görerek bilim felsefesi yapmaya devam edeceğiz.

Bir yandan, sicim teorisi yerine hiç beklemediğimiz kuramların bizi evrenle ilgili asıl gerçeğe ulaştıracağını kabul ederken; diğer yandan, sicim teorisinin yanlışlarına rağmen matematiksel olarak bize doğru yola göstermeye nasıl devam ettiğini göreceğiz.

Ne de olsa ve Einstein’ın dediğinin tersine, Weyl simetrisi bir noktada doğru çıktı. Evrendeki tüm temel parçacıklar mikroskobik 7 ek uzay boyutunun etrafına sarılan veya bu boyutlar içinde tüy yumağı gibi kendi üzerine kıvrılan tek boyutlu enerji sicimlerinden oluşursa Weyl haklı çıkıyor. Özetle sicim teorisinin dolaylı yoldan önünü açan kişi Alman matematikçi Hermann Weyl’dir.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

7 ek boyut ve yapboz mantığı

Modern sicim teorisi, 3000 parçalık büyük bir yapbozun bileşenleri gibi farklı fikirlerle matematiksel araçların bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Ancak, sicim teorisinin yanlış olup olmadığını anlamak için 7 ek uzay boyutunu inceleyerek üç doğru bir yanlışı götürür mü diye sormamız gerekiyor:

Evrende ek uzay boyutları olacağı fikri 1919 yılında Alman matematikçi ve fizikçi Theodor Kaluza tarafından ortaya atıldı; yani Einstein genel göreliliği yayınladıktan sadece 4 yıl sonra… Kaluza, genel görelilik teorisiyle üç yerine dört boyutlu uzayda oynarken ilginç bir şey keşfetti.

Eğer zamanla birlikte doğru beş boyutlu uzay-zaman geometrisini kullanırsanız, 5B uzayda Eintein’ın denklemlerini bizim evrenimize karşılık gelen 4B uzay-zamanda izole edebiliyordunuz. Peki öyleyse uzay boyutlarını dörde çıkarıp 5B uzay-zaman üretmeye ne gerek var derseniz; 5B uzay-zamandaki yerçekimi 4B uzay-zamandaki elektromanyetik kuvvet gibi davranıyor diyebilirim!

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

Evrende-7-ekstra-boyut-var-mı

4B uzayda dördüncü boyut bildiğimiz üç boyutun çevresine silindir gibi sarılabilir. Bu durumda sicimler de 4B silindirin çevresine sarılır.

 

Peki bu ne demek?

Bu çok boyutlu uzayda yerçekimini elektromanyetik kuvvete ve elektromanyetizmayı da yerçekimine dönüştürebilmeniz demek; yani Weyl değişmezliğinden yararlanan Weyl simetrisi işe yarıyor demek. En önemlisi de ekstra uzay boyutları içeren uzay-zamanda elektromanyetik kuvvet ile kütleçekimi tek kuvvet altında birleştirebilmek demek.

Sözün özü, Weyl ile Kaluza, evrendeki bütün fizik yasalarını tek kuvvet altında birleştirmenin ve tüm evreni tek denklemle açıklayan her şeyin teorisi geliştirmenin bir yolunu bulmuştu. Bu da Weyl simetrisinin sicim teorisini doğurması ve sicim teorisinde geçerli olması kapsamında, yerçekimi ile kuantum fiziğini birleştiren ilk kuantum kütleçekim kuramlarının önünü açtı.

İşte genel görelilikten çok boyutlu uzaya, çok boyutlu uzaydan sicim teorisine ve oradan da süpersicim kuramı ile süper kütleçekim modeline uzanan ince uzun yol budur. Einstein da bu fikri çok sevdi ve Kaluza’ya Weyl gibi kızmadı.

Sonuç olarak Kaluza’nın 5 boyutlu uzay-zaman tasarımındaki matematiksel sorunları İsveçli fizikçi Oscar Klein çözdü. Klein 5B uzay-zamanı oluşturan dördüncü uzay boyutuna ayar verdi ve boyunu 10-30 metreye indirirsek teorinin çalıştığını gösterdi. Öyle ki 4. boyut uzunluk, genişlik ve yükseklikten oluşan bildiğimiz boyutların etrafına 10-30 metre çapındaki bir silindir gibi sarılıyordu.

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

Evrende-7-ekstra-boyut-var-mı

4B silindir çevresinde sicimlerin sarılma sayısı x 4B silindir çapı veya mod sayısı (frekans) / 4B silindir çapı, sicimin enerjisi & kütlesini verir.

 

Ek boyut ve elektromanyetizma

Şimdi diyeceksiniz ki “Hocam farklı fizik kuvvetlerini ek boyutlu uzay-zamanda nasıl birleştiririz?” Asıl formüller burada yazamayacağımız kadar karmaşık; ama işin mantığını anlamakta bir sakınca yok. Böylece sicim teorisi okumak isteyen fizik öğrencileri de nereden başlayacaklarını bilirler:

3B uzayın etrafına sarılan 4B silindirde momentum elektrik yükü gibi davranıyor. Evet, 3B uzayda momentum bir parçacığın hareket yönü ve hızını gösterir. 4B uzayda ise elektrik yükünü. Öyleyse elektronun kütlesi ve momentumunu 3B uzayda, elektrik yükünü ise 4B uzayda tanımlayabiliriz.

Dahası ek boyutu mikroskobik yaparsak deriz ki 3B uzayda titreşen bir enerji sicimi, elektronun kütlesini ve o sicimin mikroskobik 4. uzay boyutundaki titreşimi de elektrik yükünü verir.

İlgili yazı: Kara Delikler Yeni Evrenler Yaratıyor mu?

 

A, ne güzel!

O zaman elektromanyetizma ile yerçekimini birleştirdik. Öyleyse 7 ek boyut içeren ve toplamda 11 boyutlu olan uzay-zamanda çalışan bir süpersicim teorisi ile süper kütleçekim kuramına ne gerek var? Bunun birinci sebebi, 4B uzayda sadece kütleçekim kuvveti ile elektromanyetizmayı birleştirebiliyor olmamızdır. Oysa evrende güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler dahil toplam 4 temel fiziksel etkileşim var. Belli ki dördünü birden birleştirmek için dörtten fazla uzay boyutu gerekiyor.

Ayrıca 4B Kaluza-Klein uzayında, elektronun kütlesi 5 kg çıkıyor. Uh, oh! Elektron iri cüsselidir; ama o kadar da ağır değildir. Sadece 9,10938356 × 10-31 kg çeker. Öyleyse bu işi 5B uzay-zamanda var olan Kaluza-Klein teorisi ve şu ünlü Kaluza-Klein şişeleriyle çözemeyeceğimiz ortadır.

Tabii bu Kaluza-Klein teorisinin tek yanlış yeri değildi. Teori dilaton alanı denilen ve dilaton parçacıkları içeren ayrı bir kuantum enerji alanı da öngörüyordu. Bu alanın varlığını gösteren parçacıklar bulunamadı. Gerçi haksızlık etmeyelim: O zaman güçlü ve zayıf nükleer kuvvet henüz keşfedip formüle edilmemişti.

Sicim teorisyenleri işte bu yüzden 5 farklı sicim teorisi geliştirdiler ve nihayet bunları M teorisi altında birleştirdiler. Aslında Nasrettin Hocanın sazın sapında bulduğu yeri arıyorlardı. 🙂 Öyleyse biz de boyut sorunlarını çözmeye çalışan diğer sicim teorilerini görelim:

İlgili yazı: Periyodik Tabloda Keşfedecek Kaç Element Kaldı?

4B uzayda kendisini kesmeden kendine bağlanan Klein şişesi.

 

Kaluza-Klein teorileri ve sicim teorisi

Öncelikle etrafta birçok Kaluza-Klein teorisi var. Bunlar üçten fazla uzay boyutu içeren teoriler olup sicim teorisi içlerinden yalnızca biridir. Sonuç olarak bilim insanlar Kaluza-Klein teorisini aldılar ve boyut sayısı ile boyutların şeklini değiştirdiler. Böylece uzay-zamanın şeklini de değiştirmiş oldular.

Bununla da yetinmeyip ek boyutlarda titreşen sicimlerin şekli ve frekansını da değiştirdiler. Böylece bir sicim teorisi enflasyonu oluştu. Nitekim ek uzay boyutlu teoriler alıp bunların içine enerji sicimleri koyarsanız yeni bir sicim teorisi geliştirmiş olursunuz. Sicimler +3B uzayda nasıl davranıyor derseniz:

Ne yazık ki evrene ek boyut, enerji sicimleri, farklı boyut geometrileri ve farklı titreşim frekansları eklemek tüm evreni tek denklemle açıklayan bir süpersicim teorisi geliştirmeye yetmiyor. Bir de Weyl simetrisine ek olarak süpersimetri eklemeniz gerekiyor. O zaman da her parçacığın ondan daha ağır olan (ve henüz hızlandırıcılarda göremediğimiz) süpersimetrik bir gölge eşi olması gerekiyor.

İlgili yazı: DNA Testi Yaparsanız Neler Öğrenirsiniz?

 

Süpersimetri mantığı bu

Peki kendisi ne derseniz: Bu, her fermiyonun süpersimetrik bir bozon eşi olduğunu öne süren bir simetri türüdür. Ancak, tek başına süpersicim teorisi değildir. Ne zamanki ek boyutlu süpersimetrik bir Kaluza-Klein teorisi alır; ama bunu sadece bozonların süpersimetrik eşleri olduğunu söylerseniz, işte o zaman bir süpersicim teoriniz olur fakat önce ara bilgi:

Fermiyonlar Fermi-Dirac istatistiklerine uyan parçacıklardır. Bunlar proton ve nötronları oluşturan kuarkları, leptonları (güçlü nükleer etkileşime girmeyen elektron ve nötrino gibi yarım spinli parçacıklar) ve Fermi-Dirac istatistiklerine uyan diğer bileşik parçacıkları içerir. Bozonlar ise fiziksel etkileşimleri gerçekleştiren aracı parçacıklar; yani fizik kuvvetlerinin enerjisini taşıyan parçacıklardır. Örneğin ışığı oluşturan foton aynı zamanda elektromanyetik kuvvetin taşıyıcısı ve aracısıdır.

Özetle bozonik süpersimetri teorilerine süpercim teorisinin İngilizce kısaltması olarak SUSY deriz ki 1980’lerin ortalarında, bu yaklaşım birinci süpersicim devrimini başlattı. O beş farklı sicim teorisi de bu sırada geliştirildi. Evet, sicim teorisinin kökeni 1960’lara uzanıyor; ama tam kapsamlı sicim teorileri 1994 ve sonrasında Amerikalı fizikçi Brian Greene’in kuşağıyla ortaya çıktı.

Bunların detaylarına girmeyeceğiz ama kısaca sıralarsak Tip I, Tip IIA, Tip IIB, Heterotik SO(32) ve E8xE8 olmak üzere beş ayrı matematiksel model var. Ortak yanları ise 9 uzay boyutu içeren 10B uzay-zamanda işlemeleridir.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

Evrende-7-ekstra-boyut-var-mı

Süpersimetride her bozonun kendinden cüsseli süpersimetrik bir gölge eşi var.

 

Önce 6 ek boyut

Bu teoriler 6 ek uzay boyutu içeriyor; ama ileride M teorisi altında, elmas kesitli bir madalyonun farklı yüzleri gibi birleşecek olmalarına bakmayın. 10B uzay-zamanda bunlar birbirinden oldukça kopuk teorilerdir. Birbirine yakınsamak yerine iyice ayrıksar, hatta direkt çelişirler. Öyle ki bu kez de her zarif teori doğru değildir demek yerine, sırf çirkin oldukları için yanlış olduklarını düşünürsünüz.

Yine de kendi içlerinde ikilik dediğimiz matematiksel zarafetleri vardır. Tabii ikilik derken simetriyi kast ediyoruz. Mesela siz ve ayna görüntünüz de bir ikilik VE simetridir. Fizikte ise ikilik, iki farklı matematiksel teorinin aynı fiziksel olguyu göstermesidir.

Blogda bunun en çok okunan örneği kara deliğe düşen astronota ne olur yazım oldu. Yazı dizimizin dördüncü bölümü olan holografik ilkeye hazırlık yapmak için göz atmanızı tavsiye ederim. M teorisi de beş farklı süpersicim teorisini bu ikilikler sayesinde tek çatı altında birleştirdi. Öyleyse ikilikleri süpersicim teorilerinde nasıl kullanırız? Sicimleri bunlarla nasıl gösteririz?

İlgili yazı: Tekrarlayan Nova: Sürekli Patlayan Beyaz Cüce Yıldız

 

Ek boyut silindiri ve sicimler

En basitinden Kaluza-Klein teorisindeki 4B uzayı ele alalım. Bunda dördüncü boyutun 3B uzayın çevresine silindir gibi sarıldığını söyledik. Şimdi elinize ucu açık bir enerji sicimi alın. Evet, bildiğiniz kauçuk bant ya da lastik ipe benzesin. Sonra bunu hayalinizdeki silindirin çevresine sarın.

Sararken de iyice gerin. Öyle ki amortisörlerin helezon yayları gibi olsun. Şimdi bu sicim 4B uzayın geometrisine göre farklı şekillerde gerilecek, şekillenecek ve titreşecektir. Böylece elektrik yükü gibi farklı özelliklere sahip farklı parçacıklar üretecektir.

Örneğin, silindirin çevresine iki yönde ileri-geri defalarca sarılabilir. Hatta tükenmez kalemin tetik mekanizması yayı gibi iki ucundan birleşebilir. Sicim teorisi neden doğru yazısında, kütleçekim kuvvetini taşıdığı öne sürülen graviton parçacığının kapalı bir sicim halkası olduğunu söylemiştim hatırlarsanız… Ancak, halka yerine helezon yay gibi kapalı sicimler de olabilir.

Dahası, ek uzay boyutu silindirik değil de resimdeki gibi 7 boyutlu karmaşık bir şey olsaydı, sicimler 3B canlılar olarak gözümüzde asla canlandıramayacağımız boyutların çevresine farklı şekillerde sarılıp titreşecekti. Böylece fizikte bildiğimiz, bilmediğimiz yeni parçacıklar ortaya çıkacaktı. Öyleyse sicim teorisinin en güçlü olan yanı, parçacıkları uzayın şekli ve boyutlarından geometrik olarak türetmesidir.

İlgili yazı: Gelişmiş LIGO Kütleçekim Dalgalarını Kuantum Bilgisayarla Görecek

Sicim teorisindeki ek boyutlara ulaşmak ne kadar küçük olduğunuza bağlıdır. Bu durumda sadece sicimler ek boyutlarda yürüyebilir; çünkü bilinen hiçbir parçacığın üçten fazla boyutta hareket etmediğini biliyoruz.

 

Ek boyut, kütle ve enerji

M=E/c2 denkleminde gördüğümüz gibi kütle enerjiden türeyen bir özellik ve aslında enerjidir. Yerçekimine ait bu özelliği sicimlerle gösterebiliriz: Bir sicimin silindir şekilli dördüncü boyutun çevresine kaç kez sarıldığına sarılma sayısı diyoruz.

Özünde gergin bir lastik ip gibi davranan bu sicimin sahip olduğu enerji de sarılma sayısı x 4B silindirin çapına eşittir. Bu da mantıklı; çünkü bu formül aynı zamanda sicimin uzunluğunu veriyor.  

Dahası sicimlerin gitar telleri gibi gergin titrediğini söyledik. Dolayısıyla sicim enerjisi titreşim frekansına da bağlıdır. Frekans ise 4B silindir çevresine sarılan sicim üzerinde döngüsel dalgalanan dalgaların yoğunluğuna bağlıdır. Şimdi bu sicimi bir elektrik motoru bobini gibi düşünebilirsiniz. Bu durumda frekans her sargının çevresindeki dalga döngülerinin (mod sayısı) çapa bölümüdür.

Öyleyse sicimin enerjisi uzunluğu veya frekansına bağlıdır ve bunlar sicimin kütlesini verir. Demek ki yüksek enerjili bir sicim (yani parçacık) üretmenin iki yolu var: Ya uzun bir enerji sicimini 4B silindire defalarca sarın veya çok dar çapta kısa bir sicimi aşırı hızlı titreştirin. Her iki durumda da yüksek frekanslı titreşimler, yüksek enerji üretirsiniz. Şimdi gelelim farklı sicimleri birleştiren ikilik konusuna:

İlgili yazı: Evren Bilgisayar Olsa Ne Kadar Veri Depolayabilir?

Ek boyutlar göremeyeceğimiz şekilde ve küçüklükte kıvrılabilir. Örneğin cambaz sadece ileri geri gidebilir. Bir karınca ise ipin çevresinde dolanabilir. Ek boyutları görememizin nedeni onların içinde hareket edemeyecek kadar büyük olmamızdır.

 

Ek boyut ve M teorisi

Sicimin enerjisi bakımından boyu ve sarılma sayısı ile çapı ve titreşim frekansı aynı şeydir. M teorisi işte bu ikilikleri (simetrileri) kullanarak farklı teorileri birleştirmeyi başardı. Örneğin, 4B uzayda yavaş titreşen uzun sicimlerle 7B uzayda hızlı titreşen kısa sicimler arasında bağ kurdu. Bunların aynı şeyin farklı yazılışları olduğunu gösterdi.

Bu bağlamda, sicimlerin momentumu boyut sayısı arttıkça artar veya sicimin boyu uzadıkça azalır. Garip görünüyor; ama sicim teorisi gerçekse bu özellik teoriyi kanıtlamamızı sağlayabilir. Nitekim az önce size T ikiliğinden söz ettim. Buna hedef uzayı ikiliği de deriz ki evrenin iki ayrı mekanizmasını ortak bir çatı altında açıklamamıza sağlar:

En basitinden kuantum fiziğindeki parça ve dalga ikiliğini, yani bir fotonun hem parçacık hem dalga olmasını sicim teorisinde T ikiliği ile açıklarız. Bir de S ikiliği var tabii ve bu da güçlü nükleer kuvvet ile zayıf nükleer kuvveti birleştirmemizi sağlayan ikiliktir. M teorisi bağlamında bunu sonraki yazılarda ele alacağız. Her durumda Ed Witten 5 sicim teorisini M teorisi altında S ikiliği ile birleştirdi.

M harfi İngilizce [m]embrane (ince zar) sözcüğünden geliyor (bunu zar kozmolojisinden ayırmak için ince zar olarak çevirdim –mem[brane] cosmology). Ancak, M teorisi 6 ek boyutlu olup 10B uzay-zamanda geçen 5 sicim teorisini 7 ek boyut içeren 11B uzay-zamanda birleştirdi. Aslında ek boyutlarda titreşen sicimleri 10B uzay zarında titreşen şeritler olarak tanımladı.

İlgili yazı: Kara Delikler Yeni Evrenler Yaratıyor mu?

Evrende-7-ekstra-boyut-var-mı

Sağda +6B süpersivim teorileri (6B uzayda var). Solda bunları tek teoride birleştiren (+7B uzayda var) 11B uzay-zaman M teorisi.

 

Bunun süper kütleçekimle ilgisi var

İşin ilginci sicim teorisinden bağımsız olarak Kaluza-Klein teorisinden geliştirilen ve her şeyin teorisi adayı olan ayrı bir kuantum kütleçekim kuramı var. Süper kütleçekim olarak adlandırılan bu kuram da M teorisi adlı çatı süpersicim teorisine düşük enerji ve büyük ölçek sınırında eşlenebiliyor.

Düşük enerji ve büyük ölçek sınırı, kütleçekim kuvvetini negatif kütle, devridaim makinesi ve zamanda yolculuk gibi şeyleri yasaklayan geleneksel evrenimizde olduğu gibi sınırlar. Kısacası ancak bu iki sınıra uyan teoriler yaşadığımız evreni tanımlayabilir.

Sonuç olarak süpersicim teorilerinin M teorisi ve süper kütleçekim teorisiyle birleştirilmesi, sicim teorisine eski basitliği ile zarafetini geri kazandırdı. Öyleyse işler nerede ters gitti? Neden hâlâ M teorisini nihai kuantum kütleçekim kuramı ve her şeyin teorisi olarak kullanmıyoruz? Doğrusu işler başından beri yanlış gidiyor:

M teorisini perturbasyon teorisiyle sadeleştiremiyoruz (ileride anlatacağım); yani M teorisi denklemlerini kullanarak evrenimizdeki fizik yasalarını gösteren hesaplamaları yapamıyoruz (evrenimizdeki fizik kurallarını belirleyen evrensel sabitleri teorilere elle sonradan eklediğimizi defalarca söyledim). Bu da M teorisini test etmemizi engelliyor.

İlgili yazı: Nükleer Makarna Çelikten 10 Milyar Kat Sert

Evrende-7-ekstra-boyut-var-mı

 

Sicim teorisi yanlış mı?

Kaluza-Klein teorisinden farklı olarak süpersicim teorilerindeki sicimler ekstra boyutların çevresinde basit şekillerde kıvrılmazlar. Bunun yerine, Calabi-Yau manifoldları denilen 6-7 uzay boyutlu karmaşık uzay-zaman geometrilerinde titreşirler. Oysa biz bilinen parçacıkları sicimlerden ancak en idealize ve basit durumlarda üretebiliriz.

Sicim teorisinden bilinen evrenin fizik yasalarını türetemiyoruz derken kastımız bu. Sicim teorisine göre bu manifoldların en az 10500 ve muhtemelen çok daha fazla versiyonu var ki her biri de fizik yasaları farklı olan başka bir evrene karşılık geliyor. Bu kompleks görünüme sicim manzarası diyoruz.

Örneğin, temel parçacıkları tanımlayan standart modelin sicim manzarasında bir geometrisi olmalı; ama teorinin denklemlerini perturbasyon teorisiyle sadeleştiremediğimiz için bunun hangi geometri olduğunu bilmiyoruz. O zaman da sicim teorisini test edemiyoruz.

Yine de sicim teorisi yanlış olsa bile doğruyu bulmamıza yardımcı olabilir. Parçacık dalga ikiliği ve kuantum kütleçekimi açıklamak için geliştirilen iki doğru (M teorisi ve süper kütleçekim) bir yanlışı götürebilir (pertürbasyon teorisi eksikliği). Weyl’in kütleçekim ile elektromanyetizmayı birleştiren teorisi yanlış çıktı; ama kuantum elektrorenk dinamiğinin önünü açtı. Güçlü ve zayıf nükleer kuvvetle elektromanyetik kuvveti birleştirmemizi sağladı. Mantıken buna yerçekimini de ekleyebiliriz.

7 boyut için sonsöz

Kuantum kütleçekim kuramı geliştirebilir miyiz? M teorisi kanıtlanabilir mi, yoksa sadece daha temel bir teoriye ön ayak mı olur? Holografik evrenle ilgili yeni yazıda bunu göreceğiz. Peki 10B uzay varsa bu uzayı bükerek zamanda yolculuk etmek, büyükbaba paradoksunu çözmek ve solucandelikleri ile uzak yıldızlara yolculuk etmek mümkün mü? Bunları şimdi görebilir ve konunun temellerine uzayda dördüncü boyut var mı yazısında bakabilirsiniz. 2019’daki son hafta sonu muhteşem geçsin.

10 boyutlu uzayı nasıl hayal ederiz?


1Basics of M-Theory
2Kaluza-Klein Theory in Perspective
3Introduction to Superstring Theory

4 Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir