Sicim Teorisi ya da Fiziksel Gerçeklik mi Matematiksel Güzellik mi?

Doğanın temel yasalarını tek bir çerçevede birleştirmeyi amaçlayan teoriler üretme çabaları, modern anlamda yaklaşık yüz yılı aşkın bir süredir devam ediyor. Ancak, bu yönde farklı yaklaşımlar üretilmiş olmasına karşın, henüz esas amaca ulaşılamadığı gibi varolan teorilerin amaca uygunluğuna ilişkin şüpheler de gittikçe artıyor. Teorik fiziğin ‘herşeyin teorisi’ arayışındaki en popüler adaylar olan sicim teorilerine ilişkin eleştiriler son zamanlarda epey hissedilir hale gelmeye başladı. Sicim teorileri temel olarak maddesel parçacıkların noktasal değil bir boyutlu sicimler şeklinde olduğu ve farklı parçacık türlerinin de bu sicimlerin farklı titreşim modlarına karşılık geldiği varsayımından yola çıkıyor. Fakat bu teorilerin en önemli özelliği gözlemlediğimiz dört boyutta değil on uzay-zaman boyutunda tutarlı olarak tanımlanabiliyor olmaları. Geriye kalan altı boyut çok küçük ölçeklerde var olduğundan varlıklarını gözlemsel olarak doğrulayamıyoruz.

Seksenli ve doksanlı yıllarda yaşanan iki süpersicim devrimi sonucunda, süpersimetrinin dahil edilmesi ve beş farklı sicim teorisinin on bir boyutlu M-teorisi çerçevesinde birleştirilebilmesini sağlayan dualitelerin varlığının ortaya atılmasıyla, oldukça umut vaat edici gelişmeler yaşanmıştı. M-teorisinde, bir boyutlu sicimlerin yanı sıra daha yüksek boyutlu zarlar da temel parçacıklara karşılık gelebiliyor. Bunların yanı sıra holografi ve farklı teoriler arasındaki karşılıklılık (AdS/CFT) ilişkileri de oldukça ilginç gelişmelere yol açmaya devam ediyor. Ancak, sicim teorisinin bazı temel matematiksel varsayımlarının uzun yıllar sonucunda henüz ispatlanamamış olması, gözlemsel öngörülerde bulunabilme yönünden yetersiz olması ve tutarlı sicim teorisi arkaplanlarının büyük olasılıkla sonsuz sayıda olduğunun ortaya çıkması, fiziksel gerçekliğin doğru bir betimlemesi olabileceklerine ilişkin varsayımlara şüpheyle yaklaşılmasına yol açıyor.

Bütün bunlara rağmen, sicim teorileri teorik fizikçiler arasında ‘herşeyin teorisi’ adayı olarak en çok çalışılan alan olmayı sürdürüyor. Bunun ise fiziksel gerçeklikten çok matematiksel öngörülerle ilişkisi var. Sicim teorisindeki dualiteler kullanılarak matematikte daha önce çözülememiş problemlere çözümler önerilebilmesi, cebirsel eğrilerin sayımında çok daha etkin yöntemlerin ortaya konulabilmesi, farklı kompleks uzaylar arasında daha önce bilinmeyen ilişkilerin varlığının gösterilebilmesi mümkün olabiliyor. Bu da teorik fizikçiler ve matematikçiler arasında bu kadar matematiksel estetik ve güzelliğe sahip bir alanın gerçek doğayı betimlemesi gerektiği yönünde düşünceler oluşmasına neden oluyor.

Fakat gerçek şu ki, sicim teorilerinin herhangi bir şekilde deneysel doğrulamaları elde edilemediği gibi bunun tam aksi yönünde ipuçları son zamanlarda ortaya çıkmaya başladı. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC)’nda yüksek enerjilerde yapılan son gözlemler süpersimetri parçacıklarının izlerine rastlayamadı ve öyle görünüyor ki sicim teorisinin temel dayanaklarından birisi olan ve iki farklı tip parçacık türü olan bozonlar ve fermiyonlar arasındaki doğal bir simetrinin varlığını öngören süpersimetri, doğada var olan bir simetriye karşılık gelmiyor. Elbette, sicim teorisinin savunucuları süpersimetrinin daha yüksek enerjilerde var olabileceği, temel matematiksel varsayımların bir şekilde ispatlanacağı ve sonsuz sayıdaki arka planların sonsuz sayıda paralel evrenlere (multiverse) karşılık gelebileceği yönünde iyimser yaklaşımlar da sergiliyebiliyorlar. Ancak, bu düşüncelerin gerçeklikten çok teoriyi kurtarmaya yönelik çabalar olabileceği gittikçe daha fazla dillendirilmeye başlıyor.

Peter Woit’ın ‘Not Even Wrong’u ile başlayan, Lee Smolin’in ‘The Trouble with Physics’i ile devam eden sicim teorisine ilişkin şüpheler Roger Penrose’un geçen yıl basılan ‘Fashion, Faith and Fantasy’si ile sürüyor. Öyle görünüyor ki, gelecek yıllarda sicim teorisi yoluna fiziksel gerçekliği betimleyen bir teori olmaktan ziyade matematiğin bir alt dalına dönüşmüş bir alan olarak devam edecek. Doğanın temelindeki yasaları bulmaya yönelik çabaların gideceği yön ise epey muammalı görünüyor.