I 1940 talte to berømte teoretiske fysikere om elektronet og dets egenskaber, så de havde en idé om, at alle elektroner er en og samme elektron.
Fysikerne John Wheeler og Richard Feynman havde et ret ukonventionelt syn på virkeligheden. For eksempel teoretiserede de, at der kun er en elektron i hele universet, der skiftevis er placeret på alle punkter i rummet - fra Big Bang til slutningen af alt (hvad enten det er Big Rip, Big Compression, hetedød eller noget andet). Med andre ord taler vi om det faktum, at 10 ^ 80 elektroner, som vi beskæftiger os med på hvert tidspunkt er den samme elektron. En elektron, der gennemsyrer hvert atom og molekyle, uanset rum og tid.
Teorien om et enelektronunivers, foreslået af John Wheeler under en telefonsamtale med Richard Feynman, antager, at alle elektroner og positroner faktisk er manifestationer af et objekt, der bevæger sig frem og tilbage i tiden.
Wheeler blev presset til den konklusion, at en positron er et elektron, der bevæger sig bagud i tid ved kvanteforvikling. Feynman udtrykte senere den samme hypotese i sin artikel fra 1949, The Theory of Positrons, på Harvard.
Richard Feynman.
Ideen er baseret på verdenslinjer, der spores af hver elektron gennem rumtid. Wheeler foreslog, at i stedet for utallige sådanne linjer, kunne de alle være en del af en enkelt linje tegnet af en elektron, ligesom en enorm sammenfiltret knude. Hvert øjeblik af tid er en del af rum-tid og krydser verdenslinjen forbundet i en knude mange gange. Ved skæringspunkterne vil halvdelen af linierne blive rettet fremad i tiden og halvdelen rettet bagud. Wheeler foreslog, at disse modsatte sektioner repræsenterer elektronens antipartikel, positronen.
Angreb af klonerne
Salgsfremmende video:
Mængder findes uden for rumtid og indtager ikke tredimensionelle positioner. Du kan endda sige (men med stor omhu), at plads og tid i sig selv er skabt af kvantas interaktioner, nemlig ved hjælp af kvanteforvikling, som er blevet bekræftet eksperimentelt. Desuden kan tid i et "forvirret" univers være en illusion. Og dette bringer os til et andet vigtigt spørgsmål: hvad betyder sammenfiltring af alle partikler? Hvad betyder eksistens uden for rum og tid for et elektron?
Forestil dig en partikel, der bevæger sig utroligt hurtigt i tiden i de meget tidlige stadier af universet. Den rejser så langt ind i fremtiden, at den "styrter ned" i "væggen" (lad det være slutningen på udvidelsen af universet, hvor partiklen ikke længere kan "bevæge sig" i entropi) og hopper tilbage i tiden, hvor den "styrter ned" i Big Bang, hvorfra hun startede først. Gentagelse af denne proces igen og igen med en meget høj hastighed vil skabe kloner af den samme partikel - i vores tilfælde et elektron - og det vil se ud som om der er billioner af partikler, og de er overalt.
John Archibald Wheeler.
Hvis dette er for svært, lad os prøve et andet tankeeksperiment.
Hvis du mandag gik tilbage i tiden på søndag og vendte hjem, og derefter gentog denne proces hele ugen (op til fredag), ville du have fem eksemplarer af dig selv på den samme søndag! Forestil dig nu, at elektronet gør disse billioner af gange, og "søndag" er den moderne æra i universet.
Det handlede om dette begreb "positron" (antipartikel af en elektron), som Richard Feynman talte om. Lidt senere anvendte den teoretiske fysiker Yoichiro Nambu den på hele generationen og udslettelsen af partikel-antipartikelpar i sin artikel, der blev offentliggjort i 1950, hvor han sagde, at”den mulige oprettelse og udslettelse af par, der kan forekomme på et givet tidspunkt, ikke er skabelse og ikke udslettelse, men kun en ændring i retning af at bevæge partikler fra fortiden til fremtiden eller fra fremtiden til fortiden."
Dette kan også være grunden til, at det er umuligt at samtidigt finde ud af både elektronens momentum og dens position (i henhold til Heisenberg-usikkerhedsprincippet). For at forstå, hvorfor Wheeler tænkte på elektroner på denne måde, er vi nødt til at overveje deres egenskaber.
Enelektronunivers
Kvanta er ikke som de "objekter", som alle kender. Kvanteverdenen er generelt underlig, Richard Feynman sagde selv om den:”Jeg tror, at jeg med sikkerhed kan sige, at ingen forstår kvantemekanik”.
Elektroner har en bølge-partikeldualitet. Dette betyder, at de kan opføre sig både som partikler og som bølger, afhængigt af interaktionen. For at konceptualisere kvanta mere nøjagtigt, bør bølgetilstanden tænkes som et område med sandsynlighed, som vi skriver i form af et interferensmønster, og tilstanden af en partikel er selve sandsynligheden for at kollapsede til et interaktionspunkt.
Interferensmønster i eksperimentet med to spalter.
I henhold til General Relativity (GTR) er plads og tid en, men når det kommer til GTR med kvantemekanik, har teoretikere og kosmologer problemer. Men de ved, at universets oprindelse i den moderne kosmologiske model er singulariteten - en tidløs plads i rummet, og der er stadig ingen fuldstændig forståelse af dette faktum.
Det kan ikke sættes med sikkerhed, at der var en singularitet før Big Bang - det ville skabe en modsigelse ved at placere det tidløse i "tid." Desuden har den tidløse ikke et midlertidigt forhold, det kan ikke eksistere før eller efter noget. Den generelle relativitetsteori siger, at tid og rum er et stof, hvilket betyder, at rummet ikke kan have sin egen separate tid, og tiden ikke kan have sit eget separate rum.
Quantums har nogle ligheder med Big Bangs "singularitet": begge repræsenterer tidløs, rumløs energi. Da de både er tidløse og ekstradimensionelle, er de uadskillelige, fordi selve begrebet adskillelse findes i rum-tid kontinuummet.
Kvanterelativitet
Hvis kvanta og singularitet er uadskillelige, er de en og samme. Dette bringer os til et andet vigtigt punkt. Singulariteten forsvandt ikke i en eksplosion for milliarder af år siden. Quanta er en singularitet, der interagerer med sig selv. Så viser det sig bogstaveligt, at alt er ét. Dette er kvante relativitet.
Du spørger måske, hvad med tyngdekraften? Generel relativitet angiver, at tyngdekraften er en geometrisk egenskab ved rum og tid, og eksperimentelle bevis tyder på, at rum og tid er biprodukter af kvanteforvikling. Forskere har for nylig opdaget, at nogle geometriske modeller kan bruges til i høj grad at forenkle beregningerne af kvanteinteraktioner og kvanteforvikling. Du behøver ikke at gå langt for at antage, at den geometri, der skaber tyngdekraft, faktisk er en egenskab for kvanteområder med sandsynlighed.
Kvanteforviklinger i kunstnerens syn.
Kvanteforviklinger omgår de hastighedsgrænser, hvorpå information kan transmitteres. Interaktionerne mellem sammenfiltrede partikler forekommer øjeblikkeligt, uanset hvor langt væk de er fra hinanden. Topologisk set gør denne kendsgerning det muligt at antage, at der ikke er noget mellemrum mellem dem. Er tiden ægte, eller er det bare en illusion af opfattelse skabt af observatøren? Er rummet så illusorisk som tiden?
Den eneste mulighed, i hvilken elektronet samtidig kan være "her" og "der", er hvis adskillelsen af fortid, nutid og fremtid er illusorisk. Hvis der er noget primært stof, som alt sker på samme tid, kan en elektron ligne trådene i strikkede ting ved hjælp af stoffet vævet. Imidlertid har denne hypotese naturligvis sine egne alvorlige problemer og spørgsmål.
Kritik og kontrovers
Manglende antimaterie. I Wheelers univers skal vi have et lige antal positroner og elektroner, men i virkeligheden er dette ikke tilfældet. Der er umådeligt flere elektroner end positroner. Ifølge Feynman diskuterede han dette problem med Wheeler, og sidstnævnte antydede, at de manglende positroner kunne være skjult i protoner (ved hjælp af positronfangst).
Derudover er der sådan noget som andre egenskaber ved elektroner. Disse partikler udsættes for henfald. I tilfælde af en elektron ville antallet af reinkarnerede universer vokse mere og mere og blive mindre stabilt.
Resultat
Teorien om et enelektronunivers lyder spændende og interessant, men det er umuligt at bevise det. Til de teoriproblemer, der er beskrevet ovenfor, kan man tilføje spørgsmålet om, hvorfor antallet af elektroner i universet er begrænset og ikke omvendt? Disse enkle, men grafiske eksempler rejser tvivl om hele hypotesen.
Men hvis teorien er korrekt, hvad kunne det ellers betyde for os? Måske er enhver anden partikel - fra protoner til neutroner og endda eksotiske partikler som neutrinoer - også bare en partikel, der kører frem og tilbage i tiden. Dette vil igen betyde, at vi ikke kun består af de samme partikler, men faktisk består hver af os af en proton, en neutron og en elektron.
Feynman selv, som han indrømmede, tog aldrig Wheelers idé alvorligt, men det var hun, der gav ham ideen om, at en elektron og en positron er forbundet. Baseret på det faktum, at disse partikler kun adskiller sig med hinanden, beviste videnskabsmanden, at hvis du lancerer en elektron tilbage langs tidsaksen, vil den være helt identisk med en positron. Naturligvis er dette ikke sandt, men bare en fysisk fortolkning af fænomenet. 25 år efter spekulationer om et-elektronuniverset blev Feynman i 1965 tildelt Nobelprisen i fysik.
Den måske mest vigtige lektion i teorien om etelektronuniverset er, at uanset hvor bisarr og umulig en idé kan se ud, ved du aldrig, hvad den kan føre til, før du undersøger den.
Vladimir Guillen