Baydırman
Moderator
Kuantum Kütleçekim Nedir?
Kuantum kütleçekim, Kuramsal fiziğin bir dalıdır. Doğanın temel kuvvetlerinden üçünü tanımlayan kuantum mekaniği ile dördüncü temel kuvveti kütleçekimin kuramı olan genel göreliliğini birleştireceği düşünülür.
Dört temel kuvveti birleştirmede karşılaşılan zorlukların çoğunu, evrenin işleyişi hakkındaki bu teorilerin birbirlerinden farklı kabul edilmeleri doğurmaktadır. Mesela kuantum mekaniğinde mutlak bir vakit varken genel görelilikte her gözlemcinin kendisine göre ayrı birer vakit mefhumu vardır. Kuantum kütleçekim yolunda karşılaşılan bir başka zorluk ise deneysel veri eksikliğidir. Kuantum kütleçekimini test etmek için gerekli enerji ve koşullar, hal-i hazırda bulunan günümüz teknolojisi için erişilemez bir durumdadır. Henüz hiçbir deneysel gözlem tarzına ilişkin bir veri sağlanamamıştır. Bu duruma tezat olabilecek bir duruma ateşten set paradoksunda karşılaşılmıştır. O tartışmalarda kuantum kütleçekim etkilerinin daha önce öngörülemeyen büyük bir ölçekte, kara deliğin olay ufku ölçeğinde, tezahür ettiği iddia edilmektedir.
Kuantum kütleçekim teorileri bildiğimiz uzay-zaman kavramlarının ortadan kalktığı kuantum dalgalanmalarını öngörür. Bu dalgalanmalar uzay-zamanın adeta köpük gibi kabardığını ifade eder.
Kütleçekiminin şimdiki hali, Albert Einstein'ın genel görelilik teorisi baz alınarak oluşturulmuştur. Genel görelilik teorisi de, klasik fiziğin yapısına göre şekillendirilmiştir. Diğer bir taraftan ise, kütleçekimsel olmayan kuvvetler, kuantum mekaniği baz alınarak açıklanabilir. Kuantum mekaniği, fiziksel fenomenleri tamamen farklı bir formda ele alır ve olasılık bazlı çalışır. Kütleçekiminin kuantum mekaniği ile açıklanması gerekliliği, iki klasik sistemin, tek bir kuantum sistemine dönüştürmesi sorununu ortaya çıkarmıştır.
Genel göreliliği, kuantum mekaniği yasaları ile birleştirmek için, kuantum kütleçekim teorisine ihtiyacımız olmasına rağmen, kuantum alan yönergeleri, yerçekimi kuvveti ile bağdaştırılırken çeşitli problemler ortaya çıkmıştır. Teknik bir noktadan bakılınca, teori, uygulandığı noktada çalıştığı şeyi tekrar normalleştiremiyor ve bu da teorinin anlamlı fiziksel tahminler yapmasını engelliyor. Sonuç olarak, kuramcılar kuantum kütleçekim için daha radikal yaklaşımlar oluşturdular. Bunlardan en popülerleri ''sicim kuramı'' ve ''ilmek kuantum kütleçekimi''dir. Son gelişmelerden Casual Fermion Systems adı verilen teori, kuantum mekaniği, genel görelilik ve kuantum alan teorisini kısıtlayarak oluşturulmuştur.
Kuantum kütleçekiminin yegâne amacı kütleçekimsel alanların kuantum davranışlarını açıklamaktır. Bu amaç geri kalan bütün etkileşimleri tek bir matematiksel çatı altına toplamaya çalışmak ile karıştırılmamalıdır. Yerçekiminin mevcut anlayışındaki herhangi bir gelişim, bütün etkileşimlerin birleştirilmesi için biraz daha çalışmaya ihtiyacımız olduğunu göstermektedir. Kuantum kütleçekim çalışması ise, içinde pek çok branş barındıran ve birleştirilme olayına çok farklı yaklaşımları olan bir çalışma alanıdır. Sicim teorisi gibi, yerçekimini diğer temel kuvetlerle açıklamaya çalışan kuantum kütleçekim teorilerine rağmen, ''loop kuantum kütleçekim'' gibi diğerleri ise kuantum yerçekimini diğer kuvvetlerden ayrı tutarken, kuantlar haline getirmeye çalışır. Kuantum kütleçekim teorisi veya diğer bir deyişle ''büyük birleşik kuram'' olarak bilinen bu olay, bazen de "her şeyin teorisi" olarak bilinir.
Kuantum kütleçekiminin bir diğer güçlüğüyse, bu kütleçekimsel etkilerin yalnızca Plank ölçeğine yakın değerlerde görünmesinin beklenmesidir. Bu ölçek, yüksek enerjili parçacık ivmelendiricilerin sınırlarında erişilebilir, ufak sınırlarda bir ölçektir. Sonuç olarak, her ne kadar kuantum kütleçekim genel anlamda teorik bir girişim gibi görünse de, hâlâ kuantum kütleçekim etkilerinin bazı deneylerde görüntülenebileceğine dair spekülasyonlar varlığını sürdürmektedir.
Dört temel kuvveti birleştirmede karşılaşılan zorlukların çoğunu, evrenin işleyişi hakkındaki bu teorilerin birbirlerinden farklı kabul edilmeleri doğurmaktadır. Mesela kuantum mekaniğinde mutlak bir vakit varken genel görelilikte her gözlemcinin kendisine göre ayrı birer vakit mefhumu vardır. Kuantum kütleçekim yolunda karşılaşılan bir başka zorluk ise deneysel veri eksikliğidir. Kuantum kütleçekimini test etmek için gerekli enerji ve koşullar, hal-i hazırda bulunan günümüz teknolojisi için erişilemez bir durumdadır. Henüz hiçbir deneysel gözlem tarzına ilişkin bir veri sağlanamamıştır. Bu duruma tezat olabilecek bir duruma ateşten set paradoksunda karşılaşılmıştır. O tartışmalarda kuantum kütleçekim etkilerinin daha önce öngörülemeyen büyük bir ölçekte, kara deliğin olay ufku ölçeğinde, tezahür ettiği iddia edilmektedir.
Kuantum kütleçekim teorileri bildiğimiz uzay-zaman kavramlarının ortadan kalktığı kuantum dalgalanmalarını öngörür. Bu dalgalanmalar uzay-zamanın adeta köpük gibi kabardığını ifade eder.
Kütleçekiminin şimdiki hali, Albert Einstein'ın genel görelilik teorisi baz alınarak oluşturulmuştur. Genel görelilik teorisi de, klasik fiziğin yapısına göre şekillendirilmiştir. Diğer bir taraftan ise, kütleçekimsel olmayan kuvvetler, kuantum mekaniği baz alınarak açıklanabilir. Kuantum mekaniği, fiziksel fenomenleri tamamen farklı bir formda ele alır ve olasılık bazlı çalışır. Kütleçekiminin kuantum mekaniği ile açıklanması gerekliliği, iki klasik sistemin, tek bir kuantum sistemine dönüştürmesi sorununu ortaya çıkarmıştır.
Genel göreliliği, kuantum mekaniği yasaları ile birleştirmek için, kuantum kütleçekim teorisine ihtiyacımız olmasına rağmen, kuantum alan yönergeleri, yerçekimi kuvveti ile bağdaştırılırken çeşitli problemler ortaya çıkmıştır. Teknik bir noktadan bakılınca, teori, uygulandığı noktada çalıştığı şeyi tekrar normalleştiremiyor ve bu da teorinin anlamlı fiziksel tahminler yapmasını engelliyor. Sonuç olarak, kuramcılar kuantum kütleçekim için daha radikal yaklaşımlar oluşturdular. Bunlardan en popülerleri ''sicim kuramı'' ve ''ilmek kuantum kütleçekimi''dir. Son gelişmelerden Casual Fermion Systems adı verilen teori, kuantum mekaniği, genel görelilik ve kuantum alan teorisini kısıtlayarak oluşturulmuştur.
Kuantum kütleçekiminin yegâne amacı kütleçekimsel alanların kuantum davranışlarını açıklamaktır. Bu amaç geri kalan bütün etkileşimleri tek bir matematiksel çatı altına toplamaya çalışmak ile karıştırılmamalıdır. Yerçekiminin mevcut anlayışındaki herhangi bir gelişim, bütün etkileşimlerin birleştirilmesi için biraz daha çalışmaya ihtiyacımız olduğunu göstermektedir. Kuantum kütleçekim çalışması ise, içinde pek çok branş barındıran ve birleştirilme olayına çok farklı yaklaşımları olan bir çalışma alanıdır. Sicim teorisi gibi, yerçekimini diğer temel kuvetlerle açıklamaya çalışan kuantum kütleçekim teorilerine rağmen, ''loop kuantum kütleçekim'' gibi diğerleri ise kuantum yerçekimini diğer kuvvetlerden ayrı tutarken, kuantlar haline getirmeye çalışır. Kuantum kütleçekim teorisi veya diğer bir deyişle ''büyük birleşik kuram'' olarak bilinen bu olay, bazen de "her şeyin teorisi" olarak bilinir.
Kuantum kütleçekiminin bir diğer güçlüğüyse, bu kütleçekimsel etkilerin yalnızca Plank ölçeğine yakın değerlerde görünmesinin beklenmesidir. Bu ölçek, yüksek enerjili parçacık ivmelendiricilerin sınırlarında erişilebilir, ufak sınırlarda bir ölçektir. Sonuç olarak, her ne kadar kuantum kütleçekim genel anlamda teorik bir girişim gibi görünse de, hâlâ kuantum kütleçekim etkilerinin bazı deneylerde görüntülenebileceğine dair spekülasyonlar varlığını sürdürmektedir.
