Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden (USC) iki bilimci, sicim alan kuramı ile kuantum mekaniği arasında bir bağlantı önerdi. Bu çalışma, tüm fiziğin temeli olarak sicim alan kuramının (veya onun daha geniş bir versiyonu olan M-kuramının) kullanılmasına kapı aralayabilir.

Araştırmacılar, sicim kuramını doğrulamak için kuantum mekaniğini kullanmak yerine, ters yönlü bir çalışma yaparak, kuantum mekaniğini doğrulamayı denemek için sicim kuramını kullandı. USC Dornsife Kolej'den Prof. Itzhak Bars, doktora öğrencisi Dmitry Rychkov ile gerçekleştirdikleri bu çalışmanın, kuantum mekaniğinin kökenine ilişkin gizemi çözebileceğini belirtiyor. Ekibin bulgularını paylaştığı makale, Physics Letters dergisinde yayımlandı.

Sicim kuramını daha açık bir dille yeniden formüle eden makalede, Bars ve Rychov, "komütasyon kuralları" olarak bilinen bir dizi temel kuantum mekaniksel ilkenin, birleşen ve ayrılan sicimlerin geometrisinden türetilebildiğini gösteriyor. "Argümanımız, aşırı derecede basitleştirilmiş bir matematiksel yapıda, en temel şekilde temsil edilebilir. İçerdiği esas öz, tüm maddenin sicimlerden oluştuğu varsayımı ve olası tek etkileşim de onların sicim alan kuramı versiyonunda belirtilen birleşme/ayrılma oluyor," diye açıklıyor Bars.

Fizikçiler, uzun süredir kuantum mekaniği ile genel göreliliği birleştirmenin ve neden bu iki kuramın kendi bölgelerinde işe yarar olduklarını açıklamanın peşindeler. İlk olarak 1970'lerde ileri sürülen sicim kuramı, kuantum kütleçekim uyumsuzluklarını gidermiş ve maddenin temel biriminin noktasal olmayıp, küçük bir sicim olduğunu önermişti. Maddenin olası tek etkileşimi de sicimlerin birleşmesi veya ayrılması oluyordu.

O günlerden 40 yıl sonra, fizikçiler hâlâ sicim kuramının yasaları üzerinde tartışmayı sürdürüyor. Görünüşe bakılırsa, kuramın işlemesi için bazı ilginç başlangıç koşulları gerekiyor; kuarların ve leptonların neden onları birbirlerinden farklı kılan elektrik yüküne, renge ve çeşniye sahip olduklarını açıklayabilecek olan ek boyutlar gibi.

Şu anda, gözlemlenebilir evrende gerçekleşen fiziksel etkileşimlerin tümünü açıklamak için kullanılabilecek herhangi tek bir yasa kümesi yok. Büyük ölçeklerde, bilimciler, kütleçekim kuvvetinin Ay'ı nasıl yörüngesinde tuttuğunu veya bir jet motorunun kuvvetinin jeti niçin ileri ittiğini tanımlamak için klasik Newton mekaniğini kullanıyor. Newton mekaniği sağduyu ile örtüşür ve çoğunlukla çıplak gözle gözlemlenebilir. Aşırı küçük (bir atomdan 100 milyon kat daha küçük gibi) ölçeklerde ise bilimciler, atomaltı parçacıkların etkileşimlerini ve protonların, nötronların, çekirdeklerin ve atomların içinde kuarklar ile leptonları bir arada tutan kuvvetleri tanımlamak için görelilikcil kuantum alan kuramını kullanıyor. Kuantum mekaniği genellikle sağduyu ile örtüşmez (yani günlük yaşamda tecrübe edilemeyen bazı yönleri vardır); parçacıkların aynı anda birden fazla yerde olmasına izin verir örneğin. Ama atomlar ve kuarklarla yapılan deneylerde, böyle yönleri tekrar tekrar doğrulanmıştır. Küçük ölçekte madde ve enerji etkileşimlerinin anlaşılması için paha biçilmez ve doğru bir çerçeve hâline gelmiştir.

Kuantum mekaniği küçük ölçeklerde son derece başarılı olmakla birlikte, büyük bir gizemi de içinde barındırır: Evrendeki her noktanın konum ve momentum belirsizliğini öngören temel kuantum komütasyon kuralları açıklanmış değildir. "Komütasyon kuralları, temel bir bakış açısından açıklamaya sahip değildir; ancak en güçlü hızlandırıcılar ile inilmiş en küçük mesafelerde, doğruluğu deneysel olarak kanıtlanmıştır. Kuralların doğru olduğu bellidir; ama daha da derin bazı fiziksel fenomenlerdeki kökenlerinin açıklanması gerekmektedir," diyor Bars.

Asıl güçlük ise konu ile ilgili herhangi bir deneysel veri bulunmaması. Çünkü o denli küçük ölçeklerdeki şeyleri sınamak, şu anda bilimcilerin teknolojik becerilerini aşıyor.

---

Kaynak: Science Bulletin, "String field theory could be the foundation of quantum mechanics: Connection could be huge boost to string theory"
< https://sciencebulletin.org/archives/17290.html >

İlgili Makale: Itzhak Bars, Dmitry Rychkov. Is string interaction the origin of quantum mechanics? Physics Letters B, 2014; DOI: 10.1016/j.physletb.2014.10.053

---