valószínűleg emlékszel a természettudományi osztály elektronjaira. Stabil szubatomi részecskék, negatív elektromos töltéssel. Az atomokban találhatók, és a szilárd anyagokban az elektromosság elsődleges hordozói. De amit valószínűleg még nem hallottál, az az ötlet, hogy minden egyes elektron létezik… valójában pontosan ugyanaz az elektron.
ez az elmélet azt állítja, hogy az univerzumban minden elektron valójában egy részecske, amely folyamatosan halad előre és hátra az időben. Van egy csomó bonyolult matematikai részt, de ez nem oldja meg néhány kvantumfizika legnagyobb megválaszolatlan kérdés.
az elméletet először John Archibald Wheeler elméleti fizikus találta ki, aki a hidrogénbombán dolgozott Los Alamosban, majd Princetonban tanított. Nagyrészt arról ismert, hogy az 1940-es és 1950-es években felélesztette az általános relativitáselmélet iránti érdeklődést.
mint sok kvantumelmélet, az az elképzelés, hogy minden elektron ugyanaz az elektron, az egyetlen elektron elmélet néven ismert, inkább gondolatkísérlet, mint elmélet.
tehát bontsuk le.
az elektronok mind ugyanúgy néznek ki
a Wheeler által javasolt gondolatkísérlet egyik legnagyobb oka az, hogy minden elektron pontosan ugyanúgy néz ki. Mindegyiknek ugyanaz a tömege és ugyanaz az elektromos töltése.
ez végső soron azt jelenti, hogy lehetetlen megkülönböztetni az elektronokat. Tehát nem meglepő, hogy Wheeler kitalálta azt az elképzelést, hogy ha minden elektron ugyanúgy néz ki és ugyanúgy viselkedik, akkor talán ugyanaz az elektron.
kapcsolódó: A fizikusok éppen olyan elektronikát készítettek, amely fénysebességgel kapcsol be és kikapcsol
azt javasolva, hogy az egész univerzum csak egy elektront tartalmaz, nem tűnik annyira abszurdnak, ha figyelembe vesszük, hogy az egyetlen változás az elektron fogalmának elképzelése lenne. A gyakorlatiasságban minden ugyanúgy működne.
az egy elektron elmélet szerint ugyanúgy, ahogy egy elektron visszapattanhat a térben, amikor fénnyel eltalálják,az elektron is képes visszapattanni az időben. Ennek következménye, hogy az időben visszafelé mozgó elektronok pozitronok, az elektronok antianyag-összetevője. Tehát nem csak az összes elektron ugyanaz az elektron, hanem az összes pozitron is ugyanaz az elektron, amely visszafelé mozog.
Wheeler professzorként tanította a most híres fizikust Richard Feynman, amikor doktorandusz volt. Feynman híresen hozta fel Wheeler elméletét, amikor 1965-ben elfogadta Nobel-díját. Itt van, amit Feynman mondott:
egy nap kaptam egy telefonhívást a Princetoni graduate college-ban Wheeler professzortól, amelyben azt mondta: “Feynman, tudom, miért van minden elektronnak azonos töltése és tömege.””Miért?””Mert mind ugyanaz az elektron!”És aztán elmagyarázta a telefonban:” tegyük fel, hogy a világvonalak, amelyeket korábban az időben és a térben szoktunk figyelembe venni – ahelyett, hogy csak felfelé haladnánk az időben, egy hatalmas csomó, és akkor, amikor átvágjuk a csomót, a rögzített időnek megfelelő síkon, sok-sok világvonalat fogunk látni, és ez sok elektront képvisel, kivéve egy dolgot. Ha az egyik szakaszban ez egy közönséges elektronvilág-vonal, akkor abban a szakaszban, amelyben megfordult, és visszatér a jövőből, rossz jelet kapunk a megfelelő időre – a megfelelő négy sebességre -, és ez egyenértékű a töltés jelének megváltoztatásával, ezért az út ezen része pozitronként viselkedne.”
sok fizikus számára, amit Wheeler javasolt, valójában nem tűnt olyan abszurdnak. A fizikusok már dolgoztak az elektronok és a pozitronok ötletével, Wheeler csak egy módszert javasolt arra, hogy minden egyes létezőt egyszerre kössön össze, hogy megmagyarázza, miért nem tudta senki megkülönböztetni őket.
hogy nézne ki valójában ez az elmélet?
becslések szerint nagyjából 10 atom van 80 Atom erejéig az univerzumban. Ha figyelmen kívül hagyjuk azt a tényt, hogy sok atomnak egynél több elektronja van, egyszerűsíthetjük az elektronok számát az univerzumban, mint 10 körül a 80 erejéig.
bár az elektronokat elméleti szempontból stabilnak tekintik, az elektron átlagos élettartamának kísérleti alsó határát gyakran 6,6 6028 évként adják meg. Ennek segítségével képet kaphatunk arról, hogy ez az elmélet valójában hogyan működik.
az elmélet és ezek a számok azt sugallják, hogy az egyetlen létező elektron 1080-szor utazott át az univerzumon, minden alkalommal 460 szeptillion évet vett igénybe. Megduplázhatjuk ezeket a számokat minden alkalommal, amikor az elektronnak vissza kellett mennie az időben, ami megegyezik azzal, hogy az egy elektron elméletben az egyetlen elektron 10105 éves.
az adatok hibája az elméletben
mindez meglehetősen érdekes, hogy fontolja meg, de van egy kérdés a gyökere ez a gondolat kísérlet.
ha egyetlen elektron elektronként halad előre az időben, és pozitronként visszafelé, az azt jelentené, hogy egy adott ponton ugyanannyi pozitronnak kell lennie, mint az elektronok.
kapcsolódó: Egy új tanulmány több milliárd összefonódott elektront fedez fel egy fémben
tudjuk, hogy ez nem igaz, és mivel ez a helyzet, erős bizalommal következtethetünk arra, hogy az egy elektron elmélet nem képes megtartani.
valószínű, hogy Wheeler végig tudta, hogy ez a helyzet. Emlékiratában, írja:
” természetesen tudtam, hogy legalább az univerzum sarkában sokkal több elektron van, mint pozitron, de még mindig izgalmas ötletnek találtam a téridő pályáit, amelyek korlátlanul haladhatnak bármely irányba — előre az időben, hátra az időben, felfelé, lefelé, balra vagy jobbra.”
Wheeler majdnem biztos volt abban, hogy gondolatkísérlete nem tükrözi a tényleges kvantum valóságot, de megjegyezte, hogy az az elképzelés, hogy nincs ugyanannyi pozitron, mint az elektronok, csak a megfigyelhető univerzumunkra igaz. Lehetséges, hogy nem ez a helyzet az univerzum teljes összegére.
a nap végén az egy elektron elmélet meglehetősen érdekes gondolkodási kísérlet, még akkor is, ha a fizika nem a lekvár. Azt gondolni, hogy elméletileg lehetséges, bár nagyon valószínűtlen, hogy egy részecske, amely mindenütt létezik az univerzumban, valójában ugyanaz a részecske, utazik az időben – nos, ez nagyon klassz.