İçeriğe atla

Sicim kuramının tarihi

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.

1943–1958: S-Matrisi

Sicim kuramı, Werner Heisenberg tarafından 1943 yılında başlatılmış bir araştırma programının doğal bir sonucu olarak ortaya çıkmış ve birçok öncü kuramcı tarafından 1950’lerin sonunda ve 1960’ların başında sahip çıkılıp, araştırılmaya başlanmış, 1970’lerde önemsizleşip, 1980’lerde ortadan kaybolmuş bir kuramdır. Unutulmasının nedeni ise kuramdaki bazı fikirlerin yanlış olması, bazı matematiksel yöntemlerinin aşırı farklı olması ve kuantum kromodinamiğinin güçlü yaklaşımlarla kuramı yerinden etmesidir.

Bu programa S-Matris kuramı denmiştir ve S-Matris kuramı, fiziksel bir kanun buluşunun köklü bir biçimde yeniden düşünülmesidir. 1940'lı yıllarda, proton ve nötronun, elektron gibi noktasal parçacıklar olmadığı oldukça belirginleşmiştir. Proton ve nötronun manyetik momentumları -1/2 dönüşe sahip noktasal ve yüklü parçacıklardan oldukça farklıdır. Etkileşimleri, noktadan ziyade küre şeklinde dağılmalarına neden olacak kadar büyüktür.

Heisenberg, güçlü bir etkileşim içinde olan nesnelerin geniş çağlı olduğunu söylemiş ve bu yüzden göreceli olarak genişleyen parçacık prensibinde bazı zorluklar ortaya çıkmış, bu konuda da Heisenberg uzay-zaman noktaları kavramını ve bu kavramın çekirdeksel ölçümlerde bozulduğunu söylemiştir.

Uzay ve zaman olmadan fiziksel bir kuramı formülleştirmek oldukça zordur. Heisenberg, bu problemin çözümünün ise gözlemlenebilir, deneysel olarak ölçülebilir, niceliklere odaklanmakla çözülebileceğine inanmıştır. Eğer bir deney, deneysel alanı saran klasik aletlerle bir olaylar dizisinin içinden mikroskobik niceliklere aktarılırsa sonuç verebilir. Bu nesnelerden sonsuza gidenler farklı momentum durumlarının süperpozisyon kuantumundaki durağan parçacıklarıdır.

Heisenberg, deneysel hazneden uzak tanımlanan momentum durumu kavramının, uzay ve zaman güvenilmez olduğu durumlarda bile işe yaradığını söylemiştir. Heisenberg’in önemli olduğunu düşündüğü bu fiziksel niceliğin, gelen parçacık gruplarının ürün parçacık gruplarına dönüşmesinin kuantum mekaniksel genliği olduğunu söylemiş ve arada başka bir adım olabileceğini kabul etmemiştir.

S-Matris ise gelen parçacıkların süper pozisyonlarının, ürün parçacıklarınınkine nasıl dönüştüğünü açıklayan bir niceliktir. Heisenberg, S-matris niceliğini uzay-zaman yapısı üzerinde herhangi bir varsayımda bulunmadan doğrudan çalışmayı önermiştir. Ancak, ara adımlar olmadan, başlangıçtan bir sona geçiş yaparak hesaplama yapmaya çalışmak oldukça zor olmuştur. Kuantum alan kuramında, ara adımlar alanların dalgalanması ya da sanal parçacıkların eşit olarak dalgalanmasıdır.

Önerilmiş olan S-matris kuramında ise yerel hiçbir nicelik yoktur. Heisenberg, S-matrisini kararlaştırmak için birleştirme kullanımı önerisinde bulunmuştur. Hayal edilebilecek tüm durumlar içinde, genliklerinin karesinin toplamı 1’e eşit olmalıdır. Bu özellik, kuantum alan kuramına göre yörünge serilerini sıralamıştır; etkileşimler bir kere belirlendiğinde ve birçok kuantum alan kuramı genliği çok hızlı bir şekilde büyüdüğünde enerjileri S-matrisinde birleşme ortaya çıkarır. Ancak, yüksek enerji birleşimdeki fazladan tahminler olmadan saçılımı belirlemek yeterli değildir ve bu yüzden Heisenberg’in bu önerisi yıllarca dikkate alınmamıştır.

1950’li yılların sonunda, birkaç kuramcı Hendrik Kramers ve Ralph Kronig’in kavram nedensellik ilkesinin formülleştirilebileceğini ve geçmiş ve geleceğin mikroskobik kavramlarının tam olarak tanımlanamasalar da gelecekteki olayların geçmişi etkileyemeyeceğini keşfetmesi gibi saçılım ilişkilerini fark ettiğinde Heisenberg’in önerisi tekrar göz önüne alınmıştır. Bu dağılım ilişkileri, S-matrisinin çözümsel özellikleri olmakla birlikte, birleşmeyi takip eden diğer düşüncelerden daha katı durumları olan kavramlardır. Bu yaklaşımın öne çıkan savunucuları ise Stanley Mandelstam ve Geoffrey Chew. 1958 yılında, Mandelstam çift dağılım ilişkilerini ve güçlü bir çözümleme türü keşfetmiş ve bunların kolay kontrol edilemeyen güçlü etkilişimlerin gelişiminde önemli bir anahtar olduğunu düşünmüştür.

1958–1968: Regge Kuramı ve Öz-imkân Modelleri

Bu arada, daha yüksek dönüşlü birbiriyle etkileşen birçok parçacık da keşfedilmiş ancak daha sonra esas parçacıklar olmadıkları anlaşılmıştır. Japon fizikçi Shoichi Sakata bu parçacıkların, üç parçacığın –proton, nötron ve lambda bağ hali olduklarını söylemiştir ancak, Geoffrey Chew bu parçacıkların esas parçacıklar olmadığına inanmıştır. 1960’lı yıllarda, Sakata’nın yaklaşımı tekrar ele alınmış ve bunların gözlemlenebilen parçacıkları olduğu görüşü reddedilerek, varsayımsal kesirli bileşenlerinin yük meydana getirdiği düşünülmüş ve Murray Gell- Mann ve George Zweig kuark modeline dönüştürülmüştür. Chew’in yaklaşımı herhangi bir kesirli yük içermediğinden daha çok yaygınlaşmış ve sadece S-matris elementlerinin deneysel ölçülebilecek taraflarına odaklanılmış ve varsayımsal noktasal bileşenlere odaklanılmamıştır. 1958 yılında, genç İtalyan kuramsal fizikçi Tullio Regge, kuantum mekaniğindeki bağ hallerinin Regge yörüngeleri denen farklı açısal momentuma sahip gruplara ayrılarak düzenlenebileceğini keşfetmiştir. Bu düşünce, göreceli kuantum mekaniğine, yıllar önce Arnold Sommerfel ve Kenneth Marshall Watson tarafından keşfedilmiş matematiksel yöntemler kulanılarak, Mandelstam, Vladimir Gribov ve Marcel Froissart tarafından genellenmiştir. Geofreyy Chew ve Steven Frautschi mezonların doğrusal çizgilerde Regge yörüngeleri çizerek hareket ettiğini yani bu parçacıklarının dağılımının oldukça farklı bir davranış biçimi izleyeceğini; yüksek açılarla hızlı bir şekilde üssel olarak düşeceklerini fark etmişlerdir. Bu kavrayış ile, kuramcılar, Regge yörüngelerindeki, Regge kuramının gerektirdiği asimtotsal türlerin birleşmiş parçacıkların kuramının olaşabileceğini ummuşlardır. Etkileşimler büyük açılarla hızlıca düştüğünden, dağılım kuramı oldukça bütünsel olacaktır: Noktasal bileşenleri dağılımı, yüksek enerjilerde büyük açısal sapmalara neden olur.

1968–1974: İkili Salınım Modeli

Bu türdeki ilk kuram, ikili salınım modeli, 1968 yılında, Eular Beta fonksiyonunun 4-parçalı saçılım genlik bilgisinin Regge yörüngesinde kullanılabileceği düşüncesiyle Gabriele Veneziano tarafından düzenlenmiştir. Veneziano saçılım genliği, N-parçacık genliğine, Ziro Koba ve Holger Bech Nielsen tarafından çabukça genellenmiştir ve Miguel Virasoro ve Joel A. Shapiro tarafından kapalı sicimler olarak yaygınlaşmıştır. Güçlü etkileşimler için ikili salınım modelleri 1968-1974 yılları arasında oldukça ünlü olan konular olmuştur.

1974–1984: Süpersicim Kuramı

1970 yılında, Yoichiro Nambu, Bech Nielsen ve Leonard Susskind, Euler’in formlüne tek boyutlu sicimler, titreşimler gibi nükleer kuvvetleri temsil etmesi açısından fiziksel yorumlamalarda bulunmuşlardır. Ancak, sicim esaslı güçlü kuvvetin tanımı deneysel bulgulara ters düşen çok fazla öngörüde bulunmuştur. Bu yüzden, 1974 yılında kuantum kromodinamiği kuramsal araştırmaların öncelikli odak noktası olurken, güçlü etkileşimlerin kuramı olan sicim kuramına olan ilgi ise kaybedilmiştir. 1974 yılında, John H. Schwarz ve Joel Scherk ve bu iki isimden bağımsız olarak Tamiaki Yoneya, sicim titreşimlerinin bozonsal kalıbı üzerine çalışmalarda bulunmuş ve kütleçekimsel kuvvetin varsayımsal kurye parçacığı olarak düşünülen graviton ile aynı özelliklere sahip olduklarını fark etmişlerdir. Schwarz ve Scherk sicim kuramının ünlü olmamasının sebebinin fizikçilerin kuramın kapsamını küçümsemelerinden kaynaklandığını savunmuştur. Bu şu an birçok öğrenciye öğretilmekte olan bozonik sicim kuramının gelişmesini sağlamıştır. Sicim kuramı, uzay-zamanda sicimlerin hareketini tanımlayan Polyakov eylemine göre formülleştirilmiştir. Teller gibi, sicimler de potansiyel enerjilerini en düşük seviyeye çekmeye çalışırlar, ancak enerjinin korunumu sicimleri yok olmaktan korur ve bunun yerine sallanma hareketi yaparlar. Sicimlere kuantum mekaniğindeki düşünceleri uygulayarak, sicimlerin farklı şekillerde titreşim hareketlerini ortaya çıkarmak mümkündür, ayrıca her titreşim hali farklı bir parçacık olarak görünür. Her bir parçacığın kütlesi ve parçacığın etkileşebileceği biçim sicimlerin titreşim hareketlerine –özünde, sicimlerinin sesinin notası- göre belirlenir. Notaların her bir çizelgesi, farklı çeşit bir parçacığa karşılık gelir ve bu kuramdaki tayf olarak belirlenmiştir.

İlk modeller çok farklı ve tam bir döngü sağlamaya çalışan birbirine yakın uç noktaları olan iki açık sicimi de kapsar. Sicimlerin farklı tayflar üreten iki çeşidi belli belirsiz farklı davranabilirler. Tüm modern sicim kuramları bu iki tipi kullanmazlar; bazıları kapalı bir çeşitliliği kapsarlar.

İlk bulunan ve sadece bozonları kapsayan sicim modeli bazı sorunlara sahiptir. En önemli sorun, kuramın uzay-zaman bozulmasının sonucu olarak çok büyük bir düzensizliğe sahip olmasıdır. Ek olarak, isminden de anlaşılabileceği gibi, parçacıkların tayfları foton gibi parçacıkların hallerine benzer davranışlar gösteren, bozonları içerirler. Bozonlar Evren’in önemli unsurlarına olmasına rağmen, Evren’in tek bileşenleri değillerdir.Sicim kuramının fermiyon tayflarını nasıl içerdiğini araştırmak, bozonlar ve fermiyonlar arasındaki matematiksel ilişkiyi izleyen süpersicim kuramının bulunmasına vesile olmuştur. Fermiyonik titreşimleri içeren sicim kuramları, birçok çeşidi keşfedilmiş olan süpersicim kuramları olarak bilinirler.

1984–1989: ilk süper sicim devrimi

İlk süpersicim devrimi, 1984-1986 yılları arasındaki keşiflerden oluşan bir zaman çizelgesidir. Bu devrimle birlikte sicim kuramının tüm temel parçacıkları ve bu parçacıklar arasındaki etkileşimleri açıklayabilecek kadar kapsamlı bir kuram olduğu keşfedilmiştir. Yüzlerce fizikçi, fiziksel kuramların birleşimi olarak düşünülmeye başlanan sicim kuramı üzerinde çalışmaya başlamıştır. Bu yenilikler, 1984 yılında, Green-Schwarz mekanizması aracılığıyla tip I sicim kuramındaki bir anormallik iptalinin keşfi ile başlamıştır. 1985 yılında bulunan heterotik sicimlerde bazı çığır açan keşiflerden biridir. Ayrıca, 1985 yılında, Calabi-Yau dağıtıcısına N=1 süpersimetrisi uygulandığında altı fazladan boyutun da sıkıştırılması gerektiği fark edilmiştir. "Discover" Dergisi’nin 1986’daki Kasım sayısında ise, Gary Taubes sicim kuramını "Artık Her Şey Sicimlere Bağlı" adlı kapak konusu hikâyesi ile halka açıklamaya çalışmıştır.

1994–2000: İkinci süpersicim devrimi

1990’lı yılların başında, Edward Witten ve diğer bilim adamları 11-boyutun farklı sınırları olan M-kuramı adındaki farklı süpersicim kuramlarını keşfettiler. Bu keşifler 1994 ve 1997 yılları arasında gerçekleşen ikinci bir süpersicim devrimini tetikledi. Süpersicim kuramlarının yeni versiyonları umulduğu gibi yeni eşitliklerle birleştirildiler. Bunlar S-ikililiği, T-ikililiği, U-ikililiği, ayna simetrisi ve genel manifold geçişleridir. Aynı zamanda 11-boyutlu M-kuramına sicimlerin farklı kuramları da eklendi. 1990’lı yılların ortalarında, Joseph Polchinski daha fazla boyuta ihtiyaç duyan D-membranı adında bir kuram keşfetti. Bu gelişmeler süpersicim kuramına çok fazla matematiksel yapı eklemiş, aynı zamanda kurama gerçekçi kozmolojik model eklenmesi ihtimalini de arttırmıştır.

Bu çözümlemeler- özellikle özel membranlar olan D-membranlarının çözümlemeleri- AdS/CFT benzerliğinin yolunu açmış, kara deliklerin termodinamik ölçülerini mikroskobik anlama da yardımcı olmuş ve birçok farklı gelişme konusunda katkı sağlamıştır. 1997 yılında, Juan Maldacena sicim kuramı ve N=4 süpersimetrik Yang-Mills kuramı da denilen ölçüm kuramı arasında bir ilişki tahmin etmiştir. Bu tahmin, AdS/CFT uyumu olarak adlandırılmış ve kuramın alanında çok fazla ilgi uyandırmış ve kabul edilmiştir. Bu holografik prensip kara delikler hakkında oldukça fazla çıkarımlarda bulunabilmeyi sağlayan, kütleçekimsel etkileşimin doğası için ve fizikteki yerelsellik ve bilgi için oldukça önemli ve somut bir kavrayışıdır.

2000'li Yıllar

2000'li yıllarda sicim kuramının doğasının keşfiyle, sicim kuramında birçok sayıda eşitsiz vaka bulunduğu ve bu durumun sicim kuramının, sonunda evrenbilimini kapsayabileceği anlamına geldiği düşünülmüştür.

İlgili Araştırma Makaleleri

Parçacık fiziğinde, bozonlar Bose-Einstein yoğunlaşmasına uyan parçacıklardır; Satyendra Nath Bose ve Einstein'a atfen isimlendirilmişlerdir. Fermi-Dirac istatistiklerine uyan fermiyonların tersine, farklı bozonlar aynı kuantum konumunu işgal eder. Böylece, aynı enerjiye sahip bozonlar uzayda aynı mekânı işgal edebilirler. Bu nedenle her ne kadar parçacık fiziğinde her iki kavram arasındaki ayrım kesin belirgin değilse de, fermiyonlar genelde madde ile bileşikken, bozonlar sıklıkla güç taşıyıcı parçacıklardır.

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.

Belirsizlik ilkesi, Heisenberg belirsizlik ilkesi ya da Belirlenemezlik ilkesi olarak da bilinir.

<span class="mw-page-title-main">Parçacık fiziği</span>

Parçacık fiziği, maddeyi ve ışınımı oluşturan parçacıkların doğasını araştıran bir fizik dalıdır. Parçacık kelimesi birçok küçük nesneyi andırsa da, parçacık fiziği genellikle gözlemlenebilen, indirgenemez en küçük parçacıkları ve onların davranışlarını anlamak için gerekli temel etkileşimleri araştırır. Şu anki anlayışımıza göre bu temel parçacıklar, onların etkileşimlerini de açıklayan kuantum alanlarının uyarımlarıdırlar. Günümüzde, bu temel parçacıkları ve alanları dinamikleriyle birlikte açıklayan en etkin teori Standart Model olarak adlandırılmaktadır. Bu yüzden günümüz parçacık fiziği genellikle Standart Modeli ve onun olası uzantılarını inceler.

<span class="mw-page-title-main">Sicim teorisi</span> makro ve mikro kosmosun teorilerini birleştirmeye çalışan teori. (her şeyin teorisi)

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.

<span class="mw-page-title-main">M teorisi</span>

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.

Gluonlar kuarklar arasındaki güçlü etkileşimi sağlayan temel parçacıklardır. Bu etkileşim fotonların elektromanyetik etkileşmedeki rolüne benzer bir şekilde iki yüklü parçacık arasında momentum değişimini sağladığı düşüncesi ile benzerlik kurularak anlaşılabilir.

Her şeyin kuramı (HŞK), bilinen tüm fizik fenomenlerini bağlayan, onları tümüyle açıklayan ve yürütülen herhangi bir deneyin sonucunu prensipte tahmin edebilen kuramsal fizikte farazi bir kuramdır. Kuram; kuvvetli etkileşim, elektromanyetik etkileşim, zayıf etkileşim ve kütleçekim etkileşimi olmak üzere dört temel etkileşimden hareket ederek bu etkileşimler için gerekli olan değiş tokuş bozonlarını da her bir etkileşim türü için farklı özellikleri ile söz konusu sınıflandırmaya dahil eden standart modelin aslında ortak bir çatı altında toplanabileceği fikrinden yola çıkmıştır. Elektromanyetik ve zayıf etkileşimin Abdus Salam, Sheldon Glashow ve Steven Weinberg tarafından kısmen birleştirilmesi bazı umutlar doğurduysa da, aradan geçen zamana rağmen deneyleri ve kuramları tatmin edecek nitelikte yeni birleştirimler henüz sağlanamamıştır.

<span class="mw-page-title-main">Kuantum mekaniği</span> atom altı seviyede çalışmalar yapan bilim dalı

Kuantum mekaniği veya kuantum fiziği, atom altı parçacıkları inceleyen bir temel fizik dalıdır. Nicem mekaniği veya dalga mekaniği adlarıyla da anılır. Kuantum mekaniği, moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve ışık, x ışını, gama ışını gibi elektromanyetik ışınımlarla olan etkileşimlerini de kapsar.

Parçacık fiziğinde şu anda bilinen ve kuramsal olan temel parçacıkları ve bu parçacıklarla oluşturulabilen bileşik parçacıkları içeren listedir.

<span class="mw-page-title-main">Süpersicim teorisi</span>

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.

<span class="mw-page-title-main">Kuantum alan teorisi</span> hareketli parçacık sistemlerinin kuantizasyonuyla ilgilenen parçacık mekaniğiyle benzer olarak, alanların hareketli sistemlerine parçacık mekaniğinin uygulamasıdır

Kuantum Alan Teorisi (METATEORİ); Klasik Birleşik Alan (KAT) Teorilerini, Özel Görekliliği (SRT), Kuantum mekaniği (KM) teorilerini tek bir teorik çerçeve altında toplayan bir üst teoridir.

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.

<span class="mw-page-title-main">Temel parçacık</span> Başka parçacıklardan oluştuğu bilinmeyen parçacıklar.

Temel parçacıklar, bilinen hiçbir alt yapısı olmayan parçacıklardır. Bu parçacıklar evreni oluşturan maddelerin temel yapıtaşıdır. Standart Model'de kuarklar, leptonlar ve ayar bozonları temel taneciklerdir.

Standart Model ötesi fizik ile Standart modeldeki kütlenin kökeni, güçlü CP problemi, nötrino salınımı, baryon asimetrisi ve karanlık madde ve karanlık enerjinin doğası gibi kuramsal olarak geliştirilmiş olayların açıklanmaya çalışılması kastedilir.Standart model’in matematiksel taslağında bulunan başka problem de genel görelilik ile olan tutarsızlığı ve iki kuramında kesin koşullarda geçerli çökmesidir.. Standart model’in ötesinde süper simetri sayesinde en düşük süper simetrik standart model (MSSM) ve hemen hemen en düşük süper simetrik standart model (NMSSM), yapılan değişik açıklamalar sayesinde de sicim kuramı, M-kuramı ve fazladan boyutlar gibi çeşitli uzantılar bulunur. Kuramların hepsi güncel olayın bütünlüğünü tekrar üretmeye yatkın olduğundan, Her şeyin Kuramı’na adım atmaya ya da bunu bulmaya en yakın kuram sadece deneyler vasıtayla bulunabileceğinden kuramsal ve deneysel fizikteki en aktif konulardan biri standart modelin ötesindeki fiziktir.

Matematik ve kuramsal fizikte, ayna simetrisi Calabi-Yau dağıtımlar olarak adlandırılan geometrik cisimler arasındaki ilişkidir. Bu olay, şekilleri geometrik olarak farklı görünen altı boyutlu iki dağıtım için gerçekleşebilir ama yine de eğer bu boyutlar sicim kuramının gizli boyutları ise eşdeğerdirler. Bu durumda, altı boyutlu dağıtımlar için biri diğerinin aynası denir. Ayna simetrisi ilk olarak fizikçiler tarafından keşfedilmiştir. 1990'larda ne zaman ki Philip Candelas, Xenia de la Ossa, Paul Green ve Linda Parks ayna simetrisinin Calabi-Yau dağıtımında rasyonel dalgaların sayımında kullanılabileceğini, yani eskiden beri süre gelen problemlerin çözümünde kullanılabileceğini göstermiş; o zaman matematikçiler ayna simetrisiyle ilgilenmeye başlamışlardır. Ayna simetrisine orijinal yaklaşım kuramsal fizikteki kesin olmayan fikirlere dayansa da matematikçiler ayna simetrisindeki bazı matematiksel tahminlerde kesin ispat yapmışlardır. Bugün, ayna simetrisi soyut matematikte ana araştırma konusudur ve matematikçiler fizikçilerin görülerine dayanan ayna simetrisi için matematiksel bir anlayış geliştirmeye çalışmaktadırlar. Ayrıca, ayna simetrisi sicim kuramındaki hesaplamalar için temel bir araçtır. Ayna simetrisi için ana yaklaşımlar Maksim Kontseviç'in homolog ayna simetrisi programını ve Andrew Strominger, Shing-Tung Yau ve Eric Zaslow'un SYZ varsayımını içerir.

Kuantum alan kuramındaki birçok ilke sicim kuramı ile açıklanır:

<span class="mw-page-title-main">Soliton</span>

Matematikte ve fizikte, soliton sabit bir hızda yayılım gösterirken kendi şeklini koruyan ve kendi kendini güçlendiren tekil dalgalardır .Solitonlar, boşluktaki dağıtıcı ve doğrusal olmayan etkilerin birbirini iptal etmesiyle oluşmuştur. Solitonlar, fiziksel sistemleri tanımlamak için kullanılan doğrusal olmayan dağıtıcı kısmi ayrımsal eşitlilklerin yayılma sınıfının çözümleri olarak bulunmuuştur.

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.

  1. Karadeliğe düşen maddeler ve enerjiler, tekilliğin içerisinde kaybolurlar, dolayısıyla karadelik içine ne düşerse düşsün hiçbir fiziksel değişim geçirmezler, buna bilgi paradoksu denir.
  2. 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.

Matris mekaniği, 1925 yılında Werner Heisenberg, Max Born ve Pascual Jordan tarafından oluşturulan kuantum mekaniğinin bir formülasyonudur.