あなたはおそらく、科学のクラスから電子を覚えています。 彼らは負の電荷を持っている安定した亜原子粒子です。 それらは原子中に見出され、固体材料中の電気の主要なキャリアである。 しかし、あなたがおそらく聞いたことがないのは、存在するすべての電子が存在するという考えです。.. 実際にはまったく同じ電子です。
この理論は、宇宙のすべての電子は、実際には時間をかけて前後に絶えず移動する1つの粒子であると述べています。 複雑な数学がたくさんありますが、それは量子物理学の最大の未解決の質問のいくつかを解決します。
この理論は、ロスアラモスで水素爆弾を研究し、後にプリンストン大学で教えた理論物理学者、ジョン-アーチボルド-ウィーラーによって最初に考えられた。 彼は1940年代と1950年代に一般相対性理論への関心を復活させたことで知られている。
多くの量子論と同様に、すべての電子が同じ電子であるという考えは、一つの電子理論として知られているが、理論よりも思考実験の方が多い。
では、それを分解しましょう。
電子はすべて同じように見える
この思考実験がウィーラーによって提案された最大の理由の一つは、すべての電子がまったく同じように見える それらはすべて同じ質量と同じ電荷を持っています。
これは、最終的には電子をまったく区別することが不可能であることを意味します。 だから、Wheelerがすべての電子が同じように見えて同じように行動するならば、それらは同じ電子であるかもしれないという考えを考えたことは驚く
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宇宙全体がただ一つの電子を含んでいることを提案することは、電子が何であるかという考えへの唯一の変化であると考えると、それほどばかげているようには見えないかもしれません。 実用性では、すべてがまだ同じように機能します。
一電子理論によれば、光に当たったときに電子が空間内で跳ね返るのと同じように、電子も時間内に後方に跳ね返ることができるかもしれません。 この結果、時間内に後方に移動する電子は、電子の反物質成分である陽電子であるということである。 したがって、すべての電子が同じ電子であるだけでなく、すべての陽電子も同じ電子が後方に移動しています。
ウィーラーは教授として、博士課程の学生だったときに今有名な物理学者リチャード-ファインマンを教えました。 ファインマンは1965年にノーベル賞を受賞したときにウィーラーの理論を育てたことで有名である。 ファインマンが言ったことは次のとおりです:
ある日、プリンストン大学の大学院でウィーラー教授から電話を受け、”ファインマン、なぜすべての電子が同じ電荷と同じ質量を持つのか知っている。「なぜ？「だって、彼らはすべて同じ電子です！”そして、彼は電話で説明しました、”私たちが通常時間と空間で以前に検討していた世界線は、時間内に上がるのではなく、途方もない結び目であり、そして、私たちが結び目を切ったとき、一定の時間に対応する平面によって、私たちは多くの、多くの世界線を見て、それは一つのことを除いて多くの電子を表すだろうとします。 あるセクションでこれが普通の電子世界線であり、それが逆になって未来から戻ってくるセクションでは、適切な時間-適切な四つの速度-への間違った符号があり、それは電荷の符号を変えることに相当し、したがって、経路のその部分は陽電子のように作用する。”
多くの物理学者にとって、Wheelerが提案していたことは本当にばかげているようには見えませんでした。 物理学者はすでに電子と陽電子のアイデアで働いていましたが、Wheelerはなぜ誰もそれらの違いを見分けることができないのかを説明する方法として、
この理論は実際にはどのように見えるでしょうか？
宇宙にはおよそ10乗から80乗の原子があると推定されています。 多くの原子が複数の電子を持っているという事実を無視すると、宇宙の電子の数を約10の80乗に単純化することができます。
電子は理論的な目的では安定として扱われますが、電子の平均寿命の実験的下限はしばしば6.6×1028年として与えられます。 これを使用して、この理論が実際にどのように機能するかを知ることができます。
この理論とこれらの数は、存在する1つの電子が1080回、それぞれ460セプティリオン年を取って宇宙を旅したことを意味しています。 電子が時間を経て戻らなければならないたびにこれらの数を2倍にすることができます、これは1つの電子理論の1つの電子が10105歳であることに
理論のデータの欠陥
これはすべて考慮するのがかなり興味深いですが、この思考実験の根本に問題があります。
単一の電子が電子として時間を前進させ、陽電子として後退させる場合、それは任意の時点で、電子が存在するのと同じ数の陽電子が存在することを意
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に何十億ものもつれた電子が発見されましたが、これは真実ではないことがわかっており、その場合であるため、1電子理論が成り立たないという強い自信を持って推論することができます。
ウィーラーはこれが事実であることをずっと知っていた可能性が高い。 彼の回顧録では、彼は次のように書いています:
「私は、もちろん、少なくとも宇宙の隅には陽電子よりも多くの電子があることを知っていましたが、時空の軌道を考えると、時間の前方、時間の後方、上、下、左、右のいずれかの方向にも制限されないことを考えるのは刺激的な考えでした。”
ウィーラーは、彼の思考実験が実際の量子現実を反映したものではないことをほぼ確信していましたが、電子と同じ数の陽電子がないという考えは、私たちの観測可能な宇宙にのみ真実であることに注意しました。 それは宇宙の合計のためのケースではない可能性があります。
一日の終わりに、一電子理論は、物理学があなたのジャムではない場合でも、熟考するのはかなり興味深い思考実験です。 理論的には可能だと思うが、宇宙のいたるところに存在する粒子は実際には同じ粒子であり、時間を経て移動する–まあ、それはかなりクールです。