Temel etkileşimler veya Temel kuvvetler, fiziksel sistemlerde daha temel etkileşimlere indirgenemeyen etkileşimlerdir. Bilinen dört temel etkileşim vardır. Bunlar uzun mesafelerde etkileri olabilen kütleçekimsel, elektromanyetik etkileşimler ve atomaltı mesafelerde etkili olan güçlü nükleer ve zayıf nükleer etkileşimlerdir. Her biri bir alan dinamiği olarak anlaşılmalıdır. Bu dört etkileşim de matematiksel açıdan bir alan olarak modellenebilir. Kütleçekim, Einstein'ın genel görelilik kuramı tarafından tanımlanan uzay-zamanın eğriliğe atfedilirken diğer üçü ayrı kuantum alanlar olarak nitelendirilir ve etkileşimlerine Parçacık fiziğinin Standart Modeli tarafından tanımlanan temel parçacıklar aracılık eder.
Sicim teorisi, parçacık fiziğinde, kuantum mekaniği ile Einstein'in genel görelilik kuramını birleştiren bir teori. "Sicim" adı, klasik yaklaşımda "sıfır boyutlu noktalar" şeklinde tarif edilen atomaltı parçacıkların, aslında "bir boyutlu ve ipliksi varlıklar" olabileceği varsayımına dayanır.
İngilizce'deki açılımı membrane theory yani zar kuramıdır. Güncel paradigmanın tanımlamalarına göre, bir kuram olmadığından baş harfi ile anılır. Beş farklı sicim kuramını birleştirme çabasıdır ve her şeyin kuramı olmaya en muhtemel adaydır.
Matematik ve Fizik'te, bir faz uzayı içinde bir sistemin tüm olası durumlarının temsil edildiği bir uzaydır, sistemin her olası durumuna karşılık faz uzayında bir tek nokta vardır. Mekanik sistemler için, faz uzayı genellikle konum ve momentum değişkenlerinin tüm olası değerlerinden oluşur. Konum ve momentum değişkenlerinin zamana göre değişiminin bir fonksiyonunun çizimi bazen bir faz diyagramı olarak adlandırılır. Bununla beraber, bu terim genellikle fiziki bilimlerde kimyasal bir sistemin termodinamik fazlarının dengesini ve birbirlerine dönüşümünü, basıncın, sıcaklığın ve kompozisyonun bir fonksiyonu olarak gösteren bir diyagram için kullanılır.
Süpersicim kuramı parçacıkları ve temel kuvvetleri çok küçük süpersimetrik sicimlerin titreşimleri şeklinde modelleyerek onları tek bir kuramda anlatmayı amaçlayan bir denemedir. Kuram, kuantum kütleçekim kuramları arasında en umut verici olanlardan biri olarak düşünülür. Süpersicim kuramı, süpersimetrik sicim kuramı için bir stenodur çünkü bozonik sicim kuramından farklı olarak o sicim kuramının fermiyonları ve süpersimetriyi birleştiren bir versiyonudur.
Kuantum kütleçekim kuramsal fiziğin bir dalı olup doğanın temel kuvvetlerinden üçünü tanımlayan kuantum mekaniği ile dördüncü temel kuvveti kütleçekimin kuramı olan genel göreliliğini birleştireceği düşünülen bir kuramdır.
Hiperuzay, bilimkurgu eserlerinde zaman zaman kullanılan daha hızlı uzay ulaşımı anlamına gelen bir terimdir. En iyi bilinen örnekleri ise Star Wars'da ve Isaac Asimov tarafından yazılan Foundation adlı eserde kullanılmıştır. Genellikle hiperuzaya erişebilmek için gemilerde Hiperuzay Cihazı bulunması gerekir. Gemiler hiperuzaya girdiklerinde kendi enerji kaynaklarını kullanmaktadır, yani hiper uzayda ilerlerken birden enerjisi tükenen bir gemi hiperuzaydan aniden çıkar ve uzayın derinliklerinde kaybolur ama yedek bir enerji kaynakları varsa bunu devreye sokarak yeniden hiperuzay sıçrayışı yapabilirler, tabii bunun için bulundukları konumun koordinatlarını bilmeleri gerekiyor.
Ayar teorisi veya ayar kuramı, kuramsal fizikte temel etileşmeleri açıklar. Türkçede bazen yerelleştirilmiş bakışım kuramı olarak da geçer.
Fizikte konuşlanma sistemi farklı zaman dilimlerinde nesnelerin konum ve yönelim gibi özelliklerini belirlemek ve ölçmek için kullanılan bir koordinat sistemini ifade etmektedir. Ayrıca bu özelliklerin temsilinde kullanılan kümelerini de içerebilmektedir. Daha zayıf bir anlamda, bir konuşlanma sistemi yalnızca koordinatları betimlememektedir, aynı zamanda bu sistemde hareket eden nesnelerin ayırt edilmesinde her zaman dilimi için aynı üç boyutlu alanları da tanımlamaktadır.
Kuramsal fizikte, süper kütleçekimi genel görelilik kuramı ve süpersimetriyi birleştiren bir alan kuramıdır. Süper kütleçekiminde, süper simetri bölgesel simetridir. Süper simetrinin üreteçleri Poincaré grubu ve süper-Poincaré cebiri ile sarılmıştır, süper kütleçekiminin süper simetriyi doğal olarak takip ettiği görülebilir.
Aslen Sir Isaac Newton tarafından Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri adlı kitabında tanıtılan mutlak zaman ve mekan kavramları Newton mekaniğini kolaylaştıran teorik bir temel sağlamıştır. Newton'a göre, mutlak zaman ve mekan sırasıyla nesnel gerçekliğin bağımsız yönleridir. Mutlak, gerçek ve matematiksel zaman, kendisi ve kendi doğası gereği değişmeyen ve değiştirilmeyen şekilde akar ve diğer bir deyişle ‘süre’ denir; göreceli, görünür ve genel zaman, hareketle ifade edilen sürenin makul ve dış ölçüsüdür ki bu da genellikle ‘gerçek zaman’ olarak adlandırılır.
Kuantum alan kuramındaki birçok ilke sicim kuramı ile açıklanır:
- Işıma ve emme: kuantum alan kuramının en temel olaylarından biri de parçacıkların diğer parçacıkları emme ve yansıtma özelliğidir. Bu sayede bir elektron kesin bir ihtimalle foton ve elektron olarak ayrılabilir. Bu sicim kuramında sicimlerin iki ayrılması olarak açıklanır bu yanlıştır. Bu süreç, kuramın tamamlayıcı bir kısmıdır. Orijinal sicimde bu biçimde ikiye ayrılabilir, bunun sonucunda iki sicim iki farklı parçacığı temsil eder.
- Bağlanma katsayısı: Bağlanma katsayısı, kuantum alan kuramında, kabaca, bir parçacığın, bir diğer parçacığı emme ya da yansıtma ihtimalidir, sonraki parçacık tipik olarak ayar bozonu olur. Sicim kuramında ise, bağlanma katsayısı, artık bir sabit değil, belirli bir biçimdeki dilaton isimli sicim sayısıdır. Bu biçimdeki sicimler sicimdeki uzay zamanının iki boyutlu olarak dallanmasıdır. Bu sicimlerin çokluğu uzay zamanın ile sicimlerin iki boyutta kazandığı eğri olarak ölçülür. Bu diğer sicimlerin ne kadar ayrılacağı ya da birleşeceği ihtimaline karar verir: uzay zamanında ne kadar iki boyutlu sicim eğrilirse o kadar tekrar birleşme ya da ayrılma ihtimali doğar.
- Dönüş: Kuantum alan kuramında, tüm parçacıkların kendine ait dönüşleri, s, içsel birer açısal momentumdur. Klasik olarak, bir parçacık ayarlanmış bir frekansta döner, ancak parçacıklar çok küçük bir boyutta ise bu anlaşılamaz. Sicim kuramında, dönüş sicimlerin dönme hareketiyle anlaşılır, örneğin; bir foton iyi tanımlanmış bileşenleri ile etrafında dönen ince düz bir çizgi gibi görünür.
- Ayar simetrisi: Kuantum alan kuramında, fiziksel alanların matematiksel tanımı fiziksel olmayan durumlar da içerir. Bu durumları, fiziksel süreçlerin tanımından ayırabilmek için ayar simetrisi adında bir mekanizma kullanılır. Bu, aynı zamanda sicim kuramı içinde geçerlidir, ancak sicim kuramında fiziksel olmayan durumları elden çıkarmak daha sezgisel bir süreçtir. En basit örnek fotondur: Foton vektörel bir parçacıktır. Matematiksel olarak, uzay zamanındaki her yönü işaret edebilir. Fotonun z yönünde hareket ettiğini varsayalım; daha sonra bu foton x, y, z uzaysal konumlarına ya da zamana yönelebilir.. Ancak, fiziksel olarak, foton zamanı ya da z yönünü işaret etmeyip .(boylamsal kutuplaşma), sadece x ve y yönlerini işaret edebilir.. Ayar simetrisi ise fiziksel olmayan durumları düzenlemek için kullanılır. Sicim kuramında, foton, kutuplaşma yönündeki küçük dalgalanan bir çizgi olarak tanımlanır. Eğer dünya levhasında bakarsak, foton z yönü ile açı yapan ve zaman yönünde genişleyen uzun bir şerit olarak görünecektir. ; bu yüzden de fotonun küçük boyutu x-y düzlemindedir. Bu levhanın kısa boyutu zamandaki kesin bir anın içerisinde tam olarak fotonun kutuplaşmasının yönündedir. Bu sayede, foton z ya da zaman yönlerini işaret edemez ve kutuplaşması enine doğru olur.
Sicim kuramı, diğer fiziksel bilimlerin tarihinin aksine çekirdek bilimi ile daha alakalı bir tarihe sahiptir. Sicim kuramı, aslında fiziksel olarak test edilemeyen bir bilim olduğundan, fizik olup olmadığı tartışmaya açıktır, ancak kuramın türev paralelleri test edilebilir fiziktir. Dolayısıyla, kuramın gelişimini anlamak için kendi içindeki disiplinini anlamak oldukça işe yarayacaktır. Sicim kuramı, parçacık fiziğindeki noktasal parçacıkların yerini tek boyutlu sicim adında nesnelerin aldığını iddia eder kuramsal bir sistemdir. Birbirini izleyen girişimler bu kuramın özlü tarihi olmaktadır.
Fiziksel cisim, fiziksel nesne veya fiziksel obje, 3 boyutlu uzayda dönme veya çevirme hareketiyle hareket etmek için daha fazla veya az sıkıştırılmış maddenin toplamı.
Fizikte, hayat çizgisi bir objenin 4 boyutlu uzayda işlediği yola denir. Objenin geçmiş mekanını her an takip etmeye de bu ad verilir. Hayat çizgisi yörüngeden ayrı bir kavramdır. Bu kavramlar zaman boyutuyla ayrılır. Ve genelde yörüngelerden daha geniş bir alanı temsil ederler, diğerlerine oranla özel göreliliğin gerçek doğasını ortaya çıkarırlar. Bu fikir Hermann Minkowski tarafından ortaya atılmıştır.Bu terim, genelde Görelilik Teorisinde kullanılır.
Teorik fizikte anti- de Sitter/ konformal alan teorisi yazışması iki çeşit fiziksel teori arasındaki tahmini ilişkidir. Bir tarafta kuantum yerçekimi teorilerinde kullanılan ve M- teorisi veya sicim teorisi ile formülize edilen anti-de Sitter uzayları (AdS) vardır. Yazışmanın diğer tarafında kuantum alan teorileri olan ve temel parçacıkları tanımlayan Yang-Mills teorilerine benzer teoriler içeren konformal alan teorileri vardır.
Tüy yumakları birtakım süpersicim teoristleri tarafından, kara delikleri kuantumsal açıdan doğru tanımlamak amacıyla ortaya atılmış bir teoridir. Bu teori, modern fiziğin kara deliklere bakışındaki iki inatçı problemi çözmektedir.
- Karadeliğe düşen maddeler ve enerjiler, tekilliğin içerisinde kaybolurlar, dolayısıyla karadelik içine ne düşerse düşsün hiçbir fiziksel değişim geçirmezler, buna bilgi paradoksu denir.
- Klasik karadelik teorisine göre, karadeliğin kalbi sonsuz uzay zaman eğrilikleriyle doludur, bunun sebebi sonsuz yer çekimi ve sıfır hacimdir. Modern fizik ise sıfır ve sonsuz gibi parametreler işin içine girdiğinde bozulmaktadır.
Uzay, nesnelerin ve olayların göreceli konuma ve yöne sahip olduğu sınırsız üç boyutlu bir boyuttur. Modern fizikçiler genellikle zamanla, uzay-zaman olarak bilinen sınırsız dört boyutlu bir sürekliliğin parçası olduğunu düşünmesine rağmen, fiziksel alan genellikle üç doğrusal boyutta düşünülür. Mekan kavramının fiziksel evrenin anlaşılması için temel öneme sahip olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, filozoflar arasında kendisinin bir varlık mı, varlıklar arasındaki ilişkinin mi yoksa kavramsal çerçevenin bir parçası mı olduğu konusunda anlaşmazlık devam eder.
Dört boyutlu uzay (4B), üç boyutlu veya 3 boyutlu uzay kavramının matematiksel bir uzantısıdır. Üç boyutlu uzay, gündelik yaşamdaki nesnelerin boyutlarını veya konumlarını tanımlamak için yalnızca boyut adı verilen üç sayıya ihtiyaç duyulduğu gözleminin mümkün olan en basit soyutlamasıdır. Örneğin, dikdörtgen bir kutunun hacmi, uzunluğu, genişliği ve yüksekliği ölçülerek ve çarpılarak bulunur.
