Her Şeyin Teorisi
Her şeyin teorisi, bilinen tüm fizik fenomenlerini bağlayan, onları tümüyle açıklayan ve yürütülen herhangi bir deneyin sonucunu prensipte tahmin edebilen teorik fizikte farazi bir teoridir. Kuram; kuvvetli etkileşim, elektromagnetik etkileşim, zayıf etkileşim ve kütle çekim etkileşimi olmak üzere dört temel etkileşimden hareket ederek bu etkileşimler için gerekli olan değiş tokuş bozonlarını da her bir etkileşim türü için farklı özellikleri ile söz konusu sınıflandırmaya dahil eden standart modelin aslında ortak bir çatı altında toplanabileceği fikrinden yola çıkmıştır. Elektromanyetik ve zayıf etkileşimin Abdus Salam, Sheldon Glashow ve Steven Weinberg tarafından kısmen birleştirilmesi bazı umutlar doğurduysa da, aradan geçen zamana rağmen deneyleri ve kuramları tatmin edecek nitelikte yeni birleştirimler henüz sağlanamamıştır.
Bu kuram, "son teori" olarak da adlandırılır. Yirminci yüzyıl boyunca teorik fizikçiler tarafından, evrendeki her şeyi açıklayabilecek bir çok kuram önerilmesine rağmen, bunların hiçbirisi şimdiye kadar deneylerle doğrulanmamıştır ya da doğrulanamamıştır. "Her şeyin teorisi"ni oluşturmakta başlıca sorun, fizikte çözülememiş problemlerden biri olan; genel görelilik ve kuantum mekaniğinin birleştirilmesindeki zorluktur.
Başlangıçta, "herşeyin teorisi" terimi değişik genelleştirilmiş teorileri ifade etmek için kullanılan alaycı bir anlam taşıyordu. Mesela, 1960'lı yıllarda Stanislaw Lem tarafından yazılan bilim kurgu hikayelerinin bir kısmında yer alan Ijon Tichy karakterinin büyük dedesi "Her şeyin genel teorisi" üzerinde çalışmış bir kişi olarak biliniyordu. İddiaya göre, bu terimin teknik literatüre girişi, fizikçi John Ellis [1] tarafından 1986 yılında Nature dergisinde yayınlanan makalesi [2] ile gerçekleşmiştir. Zamanla bu terim kuantum mekaniğinin popüler konuları arasına girmiş, tabiattaki temel tüm etkileşim ve parçacık teorilerini (yerçekimi için genel görelilik, elektromanyetizma için temel parçacık fiziğindeki standart model, iki çekirdek etkileşimi ve bilinen temel parçacıklar) birleştiren ve açıklayan tek bir teorisi tanımlamak için kullanılmıştır.[3]
Newton’dan beri “birleşme”, fizikte önemli rol oynuyor. Farklı olduğunu düşündüğümüz olaylar, çoğu zaman aynı yasanın farklı görünümleri çıkıyor. Örneğin 19. yüzyılda, James Clerk Maxwell’den önce,elektrik ve manyetizma yasaları arasında bir ilişki olmadığı düşünülüyordu. Maxwell geldi, bu ikisini birleştirip elektromanyetik kuramı oluşturdu. Bundan yaklaşık 100 yıl sonra bir sürpriz daha: Elektromanyetizma ile zayıf kuram birleşerek elektro-zayıf kurama dönüştü.
1980'lerden bu yana sicimleri ve zarları titreştirerek kütle çekimi ve diğer üç kuvveti birleştirmeye çalışan çok sayıda yaklaşım geliştirildi. Sicim kuramı (aslında kuramları demeli, çünkü çok sayıda sicim yaklaşımı söz konusu) maddenin en temelde titreşen küçücük sicimlerden ve zarlardan oluştuğunu, bunların bir araya gelerek daha büyük atomlara, moleküllere dönüştüğünü söylüyor. Başka birleştirme girişimleri de vardır. Bunlardan biri, Standart Modele yakın bir düzeyde çözüm arayan ilmek kuantum kütle-çekimi (ing: loop quantum gravity) kuramı. Bu modelden yola çıkan bir başka birleşme kuramı Lisi tarafından 2007'de önerildi: E8. Bu kurama göre, kütle-çekim yasası geometrik bir çerçeve içinde ele alınarak Büyük Birleşme Kuramı genişletilmelidir. E8 kuramına göre, bütün kuvvetler ve parçacıklar tek bir geometrik nesnenin bükümleridir.[4]
Stephen Hawking, "Kara Delikler ve Bebek Evrenler" adlı eserinde "her şeyin teorisi" hakkında şunları söyler:
"Evren'deki herşeyi belirleyen bir büyük birleşik teori olduğu fikri bazı güçlükler ortaya çıkarır. Her şeyden önce büyük birleşik teorinin matematiksel olarak toplu ve mükemmel olduğu varsayılmaktadır. Herşeyin teorisinin özel ve basit bir yönü olmalıdır. Yine de belli sayıda denklem çevremizde gördüğümüz karmaşıklık ve ince ayrıntıyı nasıl açıklayabilir? Sinead O'Connor'un bu hafta en çok satan plaklar listesinde liste başı olacağını ve Madonna'nın Cosmopolitan dergisinde kapak olacağını büyük birleşik teorinin belirlediğine gerçekten inanılabilir mi?
Herşeyin bir büyük birleşik teori tarafından belirlendiği fikrinde ikinci bir sorun söylediğimiz herşeyin de teori tarafından belirlenmesidir. Ve neden doğru olması belirlenmiş olsun? Yanlış olması daha olası değil mi, çünkü her doğru ifadeye karşılık pek çok olası yanlış ifade var. Her hafta posta kutumda insanların bana gönderdikleri bazı teoriler olur. Bunların hepsi farklıdır ve çoğu karşılıklı olarak tutarsızdır. Ama anlaşıldığına göre büyük birleşik teori, yazarların doğru görüşte olduklarını düşünmelerini belirlemiştir. O halde söylediğim herhangi bir şey neden daha fazla bir geçerliliğe sahip olsun? Ben de eşit şekilde büyük birleşik teori tarafından belirlenmiş değil miyim?
Herşeyin belirlenmiş olduğu fikriyle ilgili üçüncü bir problem bizim özgür irademiz, bir şeyi yapma veya yapmamayı seçme özgürlüğümüz olduğunu hissetmemizdir. Fakat eğer herşey bilimin yasaları tarafından belirlenmiş ise, o zaman özgür irade bir yanılsama olmalıdır. Ve eğer özgür irademiz yoksa, eylemlerimizle ilgili sorumluluğumuzun temeli nedir? Eğer deli iseler insanları suçlan için cezalandırmayız, çünkü ellerinden bir şey gelmediğini söyleriz." [5]
"Her Şeyin Teorisi"ne giden yolda başka bir sorun da, atomun standart modelinde yaşanıyordu. Parçacıklar, bazı matematiksel işlemlere tabi tutulduklarında, ortaya anlamsız ve sonsuz değerler çıkıyordu. Ayrıca standart model, ne parçacık kütlelerini ne de doğal kuvvetlerin şiddetini açıklıyordu. Bunlar formülde sabit değerler olarak yer alıyordu.[6]
Tarihçe
Archimedes, bazı ilkeler veya aksiyomlar ışığında doğayı tanımlayan ve bu ilkeleri kullanarak yeni sonuçlara ulaşan ilk bilim adamı sayılabilir. Bu şekilde, bir kaç aksiyomdan yola çıkarak "herşeyi" açıklamaya çalışmıştır. Bunun gibi, "her şeyin teorisi"nin da aksiyomlara dayalı olması ve bu aksiyomlarla tüm gözlemlenebilir olayları açıklaması beklenmektedir.
Democritus tarafından ortaya atılan atom kavramı de birleştirme fikrinin bir ürünüdür. Öyle ki, doğada gözlemlenebilir tüm olaylar atomun hareketinden kaynaklanmaktadır. Doğayı tanımlamak için kullanılan atomculuk modelinin bir parçası olarak, eski yunan felsefecileri doğada gözlemlenen olayların çeşitliliğini, atomların çarpışmasından ibaret olan tek bir çeşit etkileşime bağlamışlardır. 17. yüzyılda, atomculuktan sonra gelen mekanikçi felsefe ise kainattaki tüm kuvvetlerin atomlar arasındaki kuvvetlere indirgenebileceğini savunmuştur.
Tarihsel olarak ilk "birleştirme" diyebileceğimiz çalışma, Newton tarafından yapıldı. Kütle-çekim yasasıyla Newton, yeryüzünde dalından düşen bir elmanın hareketiyle gökyüzündeki yıldızların hareketinin aynı fizik yasasıyla açıklanabildiğini gösterdi. Newton’un yaşadığı çağda, bilinen tek bir kuvvet vardı: Kütle-çekim kuvveti.
19. yüzyılın başında Oersted, Weber, Ohm, Ampere ve Faraday, elektrik (kehribar kuvveti) ve mıknatıslarla yaptıkları çalışmalarla bu iki yeni kuvvetin doğasını bir miktar aydınlattılar. Elektrik ve manyetizma üzerine yaptığı çalışmalardan sonra Faraday, bir süre bu kuvvetleri tanımlayan denklemlerle mekanik yasalarının birleştirilip birleştirilemeyeceğini inceledi. Ancak bu araştırmasında başarısız oldu. Bu türden radikal bir kuram için henüz çok erkendi. Faraday’ın bu çalışmalarından kısa bir süre sonra bir başka İngiliz fizikçi, James Clerk Maxwell, farklı gibi görünen elektrik ve manyetik kuvvetlerin aslında aynı kuvvetin farklı görünümleri olduklarını gösterdi. Elektrik ve manyetik kuvvetleri birleştirerek elde edilen “elektromanyetizma” teorisi, modern anlamda ilk birleşik kuramdır: Elektromanyetik kuvvet
Newton'un yasaları, her gün karşılaştığımız olaylardaki hızlar için doğru sonuçlar veriyor; ancak ışık hızına yakın hızlarda, ışığın evrendeki en büyük hız olma ilkesiyle çelişiyordu. Einstein bunun üzerine Newton'un yasalarını genelleştirerek özel görelilik teorisini oluşturdu. Ardından kütle-çekim yasasına el atan Einstein bunu da genel görelilik teorisiyle açıkladı. Böylece genel görelilik teorisi özel görelilik teorisiyle birlikte, evrendeki büyük ölçekli yapıları en başarılı şekilde açıklayan kuram olarak kabul edildi.
1927 yılında Brüksel’de toplanan konferansta "kuantum mekaniğinin matematiksel temelleri atıldı. Bu konferansta Niels Bohr ve Werner Heisenberg“dalgaparçacık ikilemi” fikrini ve "belirsizlik ilkesini" ortaya attılar. Böylece 1930'lu yıllara gelindiğinde fizikte iki önemli kuram vardı: Genel görelilik teorisi evrendeki büyük ölçekli yapılarla, kuantum teorisiyse evrendeki küçük ölçekli yapılarla ilgiliydi. Bu iki kuram da birçok gözlem ve deneylerle desteklenmiş olmalarına karşın hâlâ tam olarak anlaşılamamış özelliklere sahiptiler. Karl Schwarzschild ve daha sonra birçokları, genel görelilik teorisinin fiziksel olarak kabul edilemez tekil çözümler içerdiğini göstermişlerdi. Kuantum teorisi da atom ölçeğinde çok başarılı olmasına karşın, daha büyük ölçeklerde, gözlemlerle çelişen sonuçlar veriyordu.
Paul Dirac, elektronun hareketini tanımlayan ünlü denklemini yazdı. Bu denklem aynı zamanda özel görelilik teorisinin kuantum mekaniğinde kullanıldığı ilk örnekti. Enrico Fermi ve çalışma arkadaşları, atomun çekirdeğinde proton ve nötronların birbirleriyle sadece kütle-çekimsel ve elektromanyetik kuvvetlerle değil, aynı zamanda "zayıf" ve “şiddetli” diye adlandırılan çekirdek kuvvetleriyle de etkileştiklerini öne sürdüler.
Ardından temel parçacıkların ortak özelliklerine göre sınıflandırılması çalışmaları oldu. Murray Gell-Mann şiddetli çekirdek kuvvetini bir kuantum alanı olarak tanımladı. Gell-Mann'ın bu teorisinden sonra kuantum alan teorisi olarak yazılmamış yalnızca iki kuvvet kalmıştı: zayıf çekirdek kuvveti ve kütle-çekim kuvveti. Zayıf çekirdek
kuvvetinin kuantum alan teorisi şeklinde ifadesi, 60’lı yılların sonunda Steven Weinberg
ve Abdus Salam tarafından yapıldı. Ardından kuvvet taşıyıcı parçacıklara kütle kazandıran mekanizma, Peter Higgs ve Thomas Kibble tarafından geliştirildi.
Higgs mekanizması Weinberg ve Salam tarafından kullanıldı. Weinberg ve Salam elektromanyetik ve zayıf çekirdek kuvvetlerinin kuantum ifadelerini aynı kuramda birleştirdiler. Bu nedenle bu kurama “elektrozayıf teorisi” ismi verildi. Elektrozayıf teorisi ve kuantum renk dinamiği teorisi beraberce doğada gözlenen üç kuvveti (kütle-çekim dışındakiler) ve maddeyi oluşturan temel parçacıkları başarıyla açıklar. Bu iki kurama birlikte "standart model” deniyor.
Standart model deneylerle başarıyla sınanmış ve Higgs parçacığı dışında teorisin öngördüğü bütün parçacıklar gözlenmiş durumda. Bu nedenle standart model, parçacık fiziğinde ve birleşik kuramlarda gelinen en başarılı nokta. Ancak, standart model kütle çekimi teorisini içermiyor. Bu durum fizikçileri yeni arayışlara ve süpersimetri, süper kütle-çekimi, süpersicim, süperzar ve M-teorisi gibi daha büyük simetriler içeren, -bazılarında— temel konusu parçacık olmayan kuramlar geliştirmeye itti.[3]
Kaynaklar
[1] John Ellis, "Physics gets physical (correspondence)", 2002, Nature 415:957.
[2] John Ellis, "The Superstring: Theory of Everything, or of Nothing?", 1986, Nature 323: 595–598.
[3] tr.wikipedia.org/wiki/Her_şeyin_teorisi
[4] web.itu.edu.tr/~kcankocak/docs/her-seyin-kurami-kerem-cankocak.pdf
[5] Stephen Hawking, "Karadelikler ve Bebek Evrenler", Çev. Nezihe Bahar, Sarmal Yayınevi, s.62.
[6] genbilim.com/content/view/397/36/
Her şeyin teorisi, bilinen tüm fizik fenomenlerini bağlayan, onları tümüyle açıklayan ve yürütülen herhangi bir deneyin sonucunu prensipte tahmin edebilen teorik fizikte farazi bir teoridir. Kuram; kuvvetli etkileşim, elektromagnetik etkileşim, zayıf etkileşim ve kütle çekim etkileşimi olmak üzere dört temel etkileşimden hareket ederek bu etkileşimler için gerekli olan değiş tokuş bozonlarını da her bir etkileşim türü için farklı özellikleri ile söz konusu sınıflandırmaya dahil eden standart modelin aslında ortak bir çatı altında toplanabileceği fikrinden yola çıkmıştır. Elektromanyetik ve zayıf etkileşimin Abdus Salam, Sheldon Glashow ve Steven Weinberg tarafından kısmen birleştirilmesi bazı umutlar doğurduysa da, aradan geçen zamana rağmen deneyleri ve kuramları tatmin edecek nitelikte yeni birleştirimler henüz sağlanamamıştır.
Bu kuram, "son teori" olarak da adlandırılır. Yirminci yüzyıl boyunca teorik fizikçiler tarafından, evrendeki her şeyi açıklayabilecek bir çok kuram önerilmesine rağmen, bunların hiçbirisi şimdiye kadar deneylerle doğrulanmamıştır ya da doğrulanamamıştır. "Her şeyin teorisi"ni oluşturmakta başlıca sorun, fizikte çözülememiş problemlerden biri olan; genel görelilik ve kuantum mekaniğinin birleştirilmesindeki zorluktur.
Başlangıçta, "herşeyin teorisi" terimi değişik genelleştirilmiş teorileri ifade etmek için kullanılan alaycı bir anlam taşıyordu. Mesela, 1960'lı yıllarda Stanislaw Lem tarafından yazılan bilim kurgu hikayelerinin bir kısmında yer alan Ijon Tichy karakterinin büyük dedesi "Her şeyin genel teorisi" üzerinde çalışmış bir kişi olarak biliniyordu. İddiaya göre, bu terimin teknik literatüre girişi, fizikçi John Ellis [1] tarafından 1986 yılında Nature dergisinde yayınlanan makalesi [2] ile gerçekleşmiştir. Zamanla bu terim kuantum mekaniğinin popüler konuları arasına girmiş, tabiattaki temel tüm etkileşim ve parçacık teorilerini (yerçekimi için genel görelilik, elektromanyetizma için temel parçacık fiziğindeki standart model, iki çekirdek etkileşimi ve bilinen temel parçacıklar) birleştiren ve açıklayan tek bir teorisi tanımlamak için kullanılmıştır.[3]
Newton’dan beri “birleşme”, fizikte önemli rol oynuyor. Farklı olduğunu düşündüğümüz olaylar, çoğu zaman aynı yasanın farklı görünümleri çıkıyor. Örneğin 19. yüzyılda, James Clerk Maxwell’den önce,elektrik ve manyetizma yasaları arasında bir ilişki olmadığı düşünülüyordu. Maxwell geldi, bu ikisini birleştirip elektromanyetik kuramı oluşturdu. Bundan yaklaşık 100 yıl sonra bir sürpriz daha: Elektromanyetizma ile zayıf kuram birleşerek elektro-zayıf kurama dönüştü.
1980'lerden bu yana sicimleri ve zarları titreştirerek kütle çekimi ve diğer üç kuvveti birleştirmeye çalışan çok sayıda yaklaşım geliştirildi. Sicim kuramı (aslında kuramları demeli, çünkü çok sayıda sicim yaklaşımı söz konusu) maddenin en temelde titreşen küçücük sicimlerden ve zarlardan oluştuğunu, bunların bir araya gelerek daha büyük atomlara, moleküllere dönüştüğünü söylüyor. Başka birleştirme girişimleri de vardır. Bunlardan biri, Standart Modele yakın bir düzeyde çözüm arayan ilmek kuantum kütle-çekimi (ing: loop quantum gravity) kuramı. Bu modelden yola çıkan bir başka birleşme kuramı Lisi tarafından 2007'de önerildi: E8. Bu kurama göre, kütle-çekim yasası geometrik bir çerçeve içinde ele alınarak Büyük Birleşme Kuramı genişletilmelidir. E8 kuramına göre, bütün kuvvetler ve parçacıklar tek bir geometrik nesnenin bükümleridir.[4]
Stephen Hawking, "Kara Delikler ve Bebek Evrenler" adlı eserinde "her şeyin teorisi" hakkında şunları söyler:
"Evren'deki herşeyi belirleyen bir büyük birleşik teori olduğu fikri bazı güçlükler ortaya çıkarır. Her şeyden önce büyük birleşik teorinin matematiksel olarak toplu ve mükemmel olduğu varsayılmaktadır. Herşeyin teorisinin özel ve basit bir yönü olmalıdır. Yine de belli sayıda denklem çevremizde gördüğümüz karmaşıklık ve ince ayrıntıyı nasıl açıklayabilir? Sinead O'Connor'un bu hafta en çok satan plaklar listesinde liste başı olacağını ve Madonna'nın Cosmopolitan dergisinde kapak olacağını büyük birleşik teorinin belirlediğine gerçekten inanılabilir mi?
Herşeyin bir büyük birleşik teori tarafından belirlendiği fikrinde ikinci bir sorun söylediğimiz herşeyin de teori tarafından belirlenmesidir. Ve neden doğru olması belirlenmiş olsun? Yanlış olması daha olası değil mi, çünkü her doğru ifadeye karşılık pek çok olası yanlış ifade var. Her hafta posta kutumda insanların bana gönderdikleri bazı teoriler olur. Bunların hepsi farklıdır ve çoğu karşılıklı olarak tutarsızdır. Ama anlaşıldığına göre büyük birleşik teori, yazarların doğru görüşte olduklarını düşünmelerini belirlemiştir. O halde söylediğim herhangi bir şey neden daha fazla bir geçerliliğe sahip olsun? Ben de eşit şekilde büyük birleşik teori tarafından belirlenmiş değil miyim?
Herşeyin belirlenmiş olduğu fikriyle ilgili üçüncü bir problem bizim özgür irademiz, bir şeyi yapma veya yapmamayı seçme özgürlüğümüz olduğunu hissetmemizdir. Fakat eğer herşey bilimin yasaları tarafından belirlenmiş ise, o zaman özgür irade bir yanılsama olmalıdır. Ve eğer özgür irademiz yoksa, eylemlerimizle ilgili sorumluluğumuzun temeli nedir? Eğer deli iseler insanları suçlan için cezalandırmayız, çünkü ellerinden bir şey gelmediğini söyleriz." [5]
"Her Şeyin Teorisi"ne giden yolda başka bir sorun da, atomun standart modelinde yaşanıyordu. Parçacıklar, bazı matematiksel işlemlere tabi tutulduklarında, ortaya anlamsız ve sonsuz değerler çıkıyordu. Ayrıca standart model, ne parçacık kütlelerini ne de doğal kuvvetlerin şiddetini açıklıyordu. Bunlar formülde sabit değerler olarak yer alıyordu.[6]
Tarihçe
Archimedes, bazı ilkeler veya aksiyomlar ışığında doğayı tanımlayan ve bu ilkeleri kullanarak yeni sonuçlara ulaşan ilk bilim adamı sayılabilir. Bu şekilde, bir kaç aksiyomdan yola çıkarak "herşeyi" açıklamaya çalışmıştır. Bunun gibi, "her şeyin teorisi"nin da aksiyomlara dayalı olması ve bu aksiyomlarla tüm gözlemlenebilir olayları açıklaması beklenmektedir.
Democritus tarafından ortaya atılan atom kavramı de birleştirme fikrinin bir ürünüdür. Öyle ki, doğada gözlemlenebilir tüm olaylar atomun hareketinden kaynaklanmaktadır. Doğayı tanımlamak için kullanılan atomculuk modelinin bir parçası olarak, eski yunan felsefecileri doğada gözlemlenen olayların çeşitliliğini, atomların çarpışmasından ibaret olan tek bir çeşit etkileşime bağlamışlardır. 17. yüzyılda, atomculuktan sonra gelen mekanikçi felsefe ise kainattaki tüm kuvvetlerin atomlar arasındaki kuvvetlere indirgenebileceğini savunmuştur.
Tarihsel olarak ilk "birleştirme" diyebileceğimiz çalışma, Newton tarafından yapıldı. Kütle-çekim yasasıyla Newton, yeryüzünde dalından düşen bir elmanın hareketiyle gökyüzündeki yıldızların hareketinin aynı fizik yasasıyla açıklanabildiğini gösterdi. Newton’un yaşadığı çağda, bilinen tek bir kuvvet vardı: Kütle-çekim kuvveti.
19. yüzyılın başında Oersted, Weber, Ohm, Ampere ve Faraday, elektrik (kehribar kuvveti) ve mıknatıslarla yaptıkları çalışmalarla bu iki yeni kuvvetin doğasını bir miktar aydınlattılar. Elektrik ve manyetizma üzerine yaptığı çalışmalardan sonra Faraday, bir süre bu kuvvetleri tanımlayan denklemlerle mekanik yasalarının birleştirilip birleştirilemeyeceğini inceledi. Ancak bu araştırmasında başarısız oldu. Bu türden radikal bir kuram için henüz çok erkendi. Faraday’ın bu çalışmalarından kısa bir süre sonra bir başka İngiliz fizikçi, James Clerk Maxwell, farklı gibi görünen elektrik ve manyetik kuvvetlerin aslında aynı kuvvetin farklı görünümleri olduklarını gösterdi. Elektrik ve manyetik kuvvetleri birleştirerek elde edilen “elektromanyetizma” teorisi, modern anlamda ilk birleşik kuramdır: Elektromanyetik kuvvet
Newton'un yasaları, her gün karşılaştığımız olaylardaki hızlar için doğru sonuçlar veriyor; ancak ışık hızına yakın hızlarda, ışığın evrendeki en büyük hız olma ilkesiyle çelişiyordu. Einstein bunun üzerine Newton'un yasalarını genelleştirerek özel görelilik teorisini oluşturdu. Ardından kütle-çekim yasasına el atan Einstein bunu da genel görelilik teorisiyle açıkladı. Böylece genel görelilik teorisi özel görelilik teorisiyle birlikte, evrendeki büyük ölçekli yapıları en başarılı şekilde açıklayan kuram olarak kabul edildi.
1927 yılında Brüksel’de toplanan konferansta "kuantum mekaniğinin matematiksel temelleri atıldı. Bu konferansta Niels Bohr ve Werner Heisenberg“dalgaparçacık ikilemi” fikrini ve "belirsizlik ilkesini" ortaya attılar. Böylece 1930'lu yıllara gelindiğinde fizikte iki önemli kuram vardı: Genel görelilik teorisi evrendeki büyük ölçekli yapılarla, kuantum teorisiyse evrendeki küçük ölçekli yapılarla ilgiliydi. Bu iki kuram da birçok gözlem ve deneylerle desteklenmiş olmalarına karşın hâlâ tam olarak anlaşılamamış özelliklere sahiptiler. Karl Schwarzschild ve daha sonra birçokları, genel görelilik teorisinin fiziksel olarak kabul edilemez tekil çözümler içerdiğini göstermişlerdi. Kuantum teorisi da atom ölçeğinde çok başarılı olmasına karşın, daha büyük ölçeklerde, gözlemlerle çelişen sonuçlar veriyordu.
Paul Dirac, elektronun hareketini tanımlayan ünlü denklemini yazdı. Bu denklem aynı zamanda özel görelilik teorisinin kuantum mekaniğinde kullanıldığı ilk örnekti. Enrico Fermi ve çalışma arkadaşları, atomun çekirdeğinde proton ve nötronların birbirleriyle sadece kütle-çekimsel ve elektromanyetik kuvvetlerle değil, aynı zamanda "zayıf" ve “şiddetli” diye adlandırılan çekirdek kuvvetleriyle de etkileştiklerini öne sürdüler.
Ardından temel parçacıkların ortak özelliklerine göre sınıflandırılması çalışmaları oldu. Murray Gell-Mann şiddetli çekirdek kuvvetini bir kuantum alanı olarak tanımladı. Gell-Mann'ın bu teorisinden sonra kuantum alan teorisi olarak yazılmamış yalnızca iki kuvvet kalmıştı: zayıf çekirdek kuvveti ve kütle-çekim kuvveti. Zayıf çekirdek
kuvvetinin kuantum alan teorisi şeklinde ifadesi, 60’lı yılların sonunda Steven Weinberg
ve Abdus Salam tarafından yapıldı. Ardından kuvvet taşıyıcı parçacıklara kütle kazandıran mekanizma, Peter Higgs ve Thomas Kibble tarafından geliştirildi.
Higgs mekanizması Weinberg ve Salam tarafından kullanıldı. Weinberg ve Salam elektromanyetik ve zayıf çekirdek kuvvetlerinin kuantum ifadelerini aynı kuramda birleştirdiler. Bu nedenle bu kurama “elektrozayıf teorisi” ismi verildi. Elektrozayıf teorisi ve kuantum renk dinamiği teorisi beraberce doğada gözlenen üç kuvveti (kütle-çekim dışındakiler) ve maddeyi oluşturan temel parçacıkları başarıyla açıklar. Bu iki kurama birlikte "standart model” deniyor.
Standart model deneylerle başarıyla sınanmış ve Higgs parçacığı dışında teorisin öngördüğü bütün parçacıklar gözlenmiş durumda. Bu nedenle standart model, parçacık fiziğinde ve birleşik kuramlarda gelinen en başarılı nokta. Ancak, standart model kütle çekimi teorisini içermiyor. Bu durum fizikçileri yeni arayışlara ve süpersimetri, süper kütle-çekimi, süpersicim, süperzar ve M-teorisi gibi daha büyük simetriler içeren, -bazılarında— temel konusu parçacık olmayan kuramlar geliştirmeye itti.[3]
Kaynaklar
[1] John Ellis, "Physics gets physical (correspondence)", 2002, Nature 415:957.
[2] John Ellis, "The Superstring: Theory of Everything, or of Nothing?", 1986, Nature 323: 595–598.
[3] tr.wikipedia.org/wiki/Her_şeyin_teorisi
[4] web.itu.edu.tr/~kcankocak/docs/her-seyin-kurami-kerem-cankocak.pdf
[5] Stephen Hawking, "Karadelikler ve Bebek Evrenler", Çev. Nezihe Bahar, Sarmal Yayınevi, s.62.
[6] genbilim.com/content/view/397/36/
Site Kurucusu
0Awesome Comments!