İngilizcedeki açılımı membrane theory yani zar kuramıdır. Ancak henüz tam bir kuram sayılmadığından başharfiyle hitap edilmektedir. Beş farklı sicim kuramını birleştirme çabasıdır ve her şeyin kuramı olmaya en muhtemel adaydır.

Tanım:

M-Kuramı Edward Witten (Princeton Ãœniversitesi) tarafından 1995 yılında, Güney Kaliforniya Ãœniversitesi’nde yaptığı konuÅŸmayla öne sürülmüştür. M-Kuramı, Süpersicim Kuramının yeni adı olarak kabul edilmiÅŸtir. “Ä°kinci Süpersicim Devrimi” olarak da bilinir. “Her ÅŸeyin Kuramı” (“The Theory of Everything”-TOE) na en yakın aday olarak görülmektedir.

Bu kuram 5 farklı Sicim Kuramı‘nı birleÅŸtirmiÅŸtir ve 10 yerine 11 boyutlu bir evren resmi ortaya koymuÅŸtur. Åžu an bilinen 3 boyutlu evrenimizi, çok daha büyük ölçülerde daha fazla boyuttan oluÅŸan bir uzay-zaman içinde dolaÅŸan üç boyutlu bir zar olarak tanımlar. İçinde yaÅŸadığımız evrenin 11 ya da daha küçük boyutta bir uzay-zamanda bir ada (bir D-zar) olabileceÄŸi ve bu uzay-zamanda benzeri birçok evren olabileceÄŸi bu teoremle ortaya konuluyor.

Temeller:

Bilim adamlarının, fiziÄŸin birleÅŸik kuramınını bulma umudu, 1970‘li yıllarda Süpersimetrik kuramların tanımlanmasından beri daha da arttı. Ancak Süper Simetri, zayıf çekirdek etkileÅŸimlerinde eÅŸitliÄŸin korunmaması gibi bazı deneysel sonuçlarla baÅŸa çıkamadı. Süpersicim Kuramı ise, 1984 yılından sonra bazı anomalilerden temizlendikten sonra ve Süpersimetriden farklı olarak, kütleçekim kuvvetini taşıyan parçacığı (graviton) da içerdiÄŸi için bu anlamda en iyi adaydı. Fakat en büyük problem, 5 tane Süpersicim kuramı olması ve hala kuramda bazı problemlerin (örn:pertürbasyon analizinden gelen sorunlar) olması. Tıpkı diÄŸer tüm parçacık teorileri gibi sicim teorisi de bir pertürbasyon teorisidir. Sicimlerin hareketlerinden doÄŸan etkileÅŸimler pertürbasyon olarak ele alınmalıdır aksi halde sicimler düzgün doÄŸrusal yörüngelerini izlerler. Gerçek hareketleri bulmak için sonsuz bir seri oluÅŸturan hesapların yapılması gerekmektedir. Fakat Sicim Kuramında bu seriler giderek zorlaÅŸmakla kalmıyor, aynı zamanda tek bir cevaba doÄŸru yakınsamıyorlarda. Bu da kuramda büyük bir soruna yol açmaktadır. Çünkü her zaman fazladan bir pertürbatif düzeltme hesabının öncekilerden daha kotü sonuçlar verdiÄŸi bir aÅŸama olacaktır.

Witten, “pertürbasyon yönteminin” ötesine nasıl geçilebileceÄŸine iliÅŸkin bir strateji buldu. Bu problemi dualite stratejisiyle aÅŸmaya çalışarak, farklı süpersicim kuramları üstünde çalışan fizikçileri, aslında deÄŸiÅŸik dillerde yazılan kuramları çalışan insanlar olduÄŸunu düşünmüştür. GeliÅŸtirdiÄŸi M-Kuramı ile, bu çok dilli sözlükteki kelimelerin karşılıkları araÅŸtırıldı ve beÅŸ süpersicim kuramıyla 11 boyutlu süperçekim kuramının, daha temel bir kuramın özel durumları olduÄŸunu gösterdi. BaÅŸka bir dualite de süpersicim kuramlarının zayıf ve ÅŸiddetli çiftlenim rejimleri arasındadır. Bu tip dualite ye S-dualitesi denir. Witten, S-dualitesi‘ni kullanarak, süpersicim kuramlarındaki pertürbasyon analizinden gelen sorunların nasıl çözülebileceÄŸini gösterdi.

Kuramdaki M harfinin anlamı, Edward Witten tarafından açıklanmamış ve “Kuramı daha iyi anladıkça “M” nin ne olduÄŸunu anlayacağız” demiÅŸtir. Fakat birçoklarına göre “M” nin anlamı “membrane” (yani zar) demek. Çünkü M-kuramının anlamlı olduÄŸu 11 boyuttaki temel cisim, Süpersicim kuramının aksine sicim deÄŸil, zardır.

GeliÅŸim:

Bu kuramdaki ilk geliÅŸme. Kaliforniya Ãœniversitesi’nden Joseph Polchinski tarafından gerçekleÅŸtirildi. Polchinski, beÅŸ süpersicim kuramının üçünde de (tip I,IIA,IIB) sicimlerden baÅŸka yüksek boyutlu cisimler olduÄŸunu gösterdi. D-zar olarak adlandırılan bu cisimler, her zaman açık sicimin bittiÄŸi yerde bulunur. Böylece M-kuramının, çeÅŸitli boyutlarda (0-zar=parçacık,1-zar=sicim,2-zar=zar,3-zar,….,9-zar) cisimleri içeren bir kuram olduÄŸu anlaşılmıştır. Bu yeni kuramın en büyük baÅŸarısı, kara deliklerin D-zar kullanarak modellenmesiyle elde edildi. Çünkü genel görelilik kuramındaki karadeliklerle ilgili problemlerin (“bilginin kaybolması” paradoksu dahil) M-kuramıyla çözülmesi ümidi doÄŸdu. Sonraki yıllarda D-zarlar, kuramsal yüksek enerji fiziÄŸinden ve diÄŸer birçok alanda da baÅŸarıyla kullanıldı.

Bilimadamlarının 11 boyutlu M-kuramından 4 boyutlu bilinen fiziÄŸi elde etme uÄŸraÅŸları sürerken, bu konuda yeni bir fikir son yıllara damgasını vurdu. Harvard Ãœniversitesi’nden Juan Maldacen , D-zar teknolojisini kullanarak yaÅŸadığımız evrenin, Hiperbolik uzay-zamanın (Antide Sitter (AdS) uzay zamanı) yüzeyi olabileceÄŸini ileri sürdü. Bu bakış açısına göre, M-kuramının 4 boyutta tanımlanabiliyor olması önemli ve gerekli deÄŸildir. M-kuramı 11 boyutta olabilir ve onun 4 boyutlu AdS yüzeyi üzerindeki izdüşümü (hologram) bize 4 boyutlu birleÅŸik fiziÄŸi verebilir. Benzeri bir baÅŸka düşünce Massachusetts Teknoloji Enstitüsü‘nden Lisa Randall ve Boston Ãœniversitesi‘nden Raman Sundrum‘dan geldi. Bu fizikçiler evrenimizin 5 boyutlu düz ya da hiperbolik bir uzay-zamandaki 4 boyutlu bir D-zar olabileceÄŸi düşüncesini ortaya attılar. 5 boyutlu uzayın sahip olduÄŸu temel nitelikler, 4 boyutlu fizikte halen cevabını bulamadığımız bazı temel sorulara çözüm getirebilir.

Ancak M-kuramının öngörüleri deneyler tarafından doÄŸrulanması ve bir fizik yasası konumuna gelmesi için daha çok zaman var gibi görünüyor. Bunun için adım adım bazı öngörüler denenmeye baÅŸlanıyor. ÖrneÄŸin ÅŸu an için M-kuramının olmazsa olmaz niteliÄŸi olan Süpersimetrinin olup olmadığı, planlara göre 2010 yılına kadar Ä°sviçre‘deki CERN laboratuvarında test edilecek. Halen süren baÅŸka bir deneyse, 4 uzay-zaman boyutundan baÅŸka milimetrik büyüklükte yüksek boyutların olup olmadığıyla ilgili.