du husker sannsynligvis elektroner fra vitenskapsklassen. De er stabile subatomære partikler som har en negativ elektrisk ladning. De finnes i atomer og er den primære bæreren av elektrisitet i faste materialer. Men det du sannsynligvis ikke har hørt om, er ideen om at hver elektron eksisterer… er faktisk nøyaktig samme elektron.
denne teorien sier at hvert elektron i universet faktisk er en partikkel som kontinuerlig beveger seg bakover og fremover gjennom tiden. Det er mye komplisert matte involvert, men det løser noen av kvantefysikk største ubesvarte spørsmål.
teorien ble først oppfunnet Av John Archibald Wheeler, en teoretisk fysiker som jobbet med hydrogenbomben Ved Los Alamos og senere underviste Ved Princeton. Han er i stor grad kjent for å gjenopplive interessen for generell relativitet i 1940-og 1950-tallet.
som mange kvanteteorier er ideen om at hvert elektron er det samme elektron, kjent som Den Ene Elektronteorien, mer et tankeeksperiment enn en teori.
så la oss bryte det ned.
Elektroner ser alle like
En av de største grunnene til at Dette tankeeksperimentet ble foreslått Av Wheeler, er at hver elektron ser akkurat det samme ut. De har alle samme masse og samme elektriske ladning.
dette betyr til slutt at det er umulig å skille elektroner fra hverandre i det hele tatt. Så det er ikke overraskende At Wheeler tenkte på ideen om at hvis alle elektroner ser det samme ut og virker det samme, så er de kanskje det samme elektronen.
RELATERT: FYSIKERE LAGET BARE ELEKTRONIKK som SLÅR PÅ og AV MED LYSETS HASTIGHET
Foreslår at hele universet inneholder bare ett elektron, kan ikke virke så absurd, når vi vurderer at den eneste forandringen ville være ideen om hva et elektron er. I praksis vil alt fortsatt fungere det samme.
ifølge Den Ene Elektronteorien, på samme måte som et elektron kan sprettes rundt i rommet når det treffes med lys, kan elektronen også kunne sprette bakover i tid. Konsekvensen av dette er at elektroner som beveger seg bakover i tid er positroner, antimatterkomponenten av elektroner. Så ikke bare er alle elektroner den samme elektronen, men alle positroner er også den samme elektronen som beveger seg bakover.
Som professor lærte Wheeler Den nå berømte fysikeren Richard Feynman, da han var doktorgradsstudent. Feynman tok opp Wheelers teori da han mottok Nobelprisen i 1965. Her er Hva Feynman sa:
Jeg mottok en telefonsamtale en dag på graduate college Ved Princeton Fra Professor Wheeler, der han sa: «Feynman, jeg vet hvorfor alle elektroner har samme ladning og samme masse.»»Hvorfor?»»Fordi de er alle de samme elektronene!»Og så forklarte han på telefonen:» anta at verdenslinjene som vi vanligvis vurderte før i tid og rom – i stedet for bare å gå opp i tid var en enorm knute, og da, når vi kuttet gjennom knuten, ved flyet som tilsvarer en fast tid, ville vi se mange, mange verdenslinjer og det ville representere mange elektroner, bortsett fra en ting. Hvis i en seksjon dette er en vanlig elektronverdenslinje, i den delen der den reverserte seg og kommer tilbake fra fremtiden, har vi feil tegn til riktig tid – til de riktige fire hastighetene-og det tilsvarer å endre tegn på ladningen, og derfor vil den delen av en bane fungere som en positron.»
for mange fysikere virket Det Som Wheeler foreslo egentlig ikke så absurd. Fysikere jobbet allerede med ideen om elektroner og positrons, Wheeler foreslo bare en måte å koble hver eneste som eksisterer samtidig som en måte å forklare hvorfor ingen kunne fortelle forskjellen mellom dem.
hvordan ville denne teorien egentlig se ut?
det er anslått at det er omtrent 10 til kraften til 80 atomer i universet. Hvis vi ignorerer det faktum at mange atomer har mer enn ett elektron, kan vi forenkle antall elektroner i universet som rundt 10 til kraften til 80.
selv om elektroner behandles som stabile for teoretiske formål, er den eksperimentelle nedre grensen for elektronets gjennomsnittlige levetid ofte gitt som 6,6×1028 år. Ved å bruke dette kan vi få en ide om hvordan denne teorien faktisk spiller ut.
teorien og disse tallene antyder at den ene elektronen som eksisterer, har reist gjennom universet 1080 ganger, hver gang det tar 460 septillion år. Vi kan doble disse tallene for hver gang elektronen måtte gå tilbake i tid, noe som tilsvarer at den ene elektronen i Den Ene Elektronteorien er 10105 år gammel.
datafeilen i teorien
Alt dette er ganske interessant å vurdere, Men det er et problem ved roten til dette tankeeksperimentet.
Hvis et enkelt elektron beveger seg fremover gjennom tiden som et elektron og bakover gjennom som et positron, ville det bety at det på et gitt punkt bør være det samme antall positroner som det er elektroner.
RELATERT: NY STUDIE OPPDAGER MILLIARDER AV VIKLEDE ELEKTRONER i ET METALL
Vi vet at Dette ikke er sant, Og siden det er tilfelle, kan vi utlede med sterk tillit at Den Ene Elektronteorien ikke kan holde.
Det er sannsynlig At Wheeler visste at dette var tilfelle hele tiden. I sine memoarer skriver han:
» jeg visste selvfølgelig at i hvert fall i vårt hjørne av universet er det mange flere elektroner enn positroner, men jeg fant det likevel en spennende ide å tenke på baner i tidsrom som kunne gå ubegrenset i alle retninger — fremover i tid, bakover i tid, opp, ned, venstre eller høyre.»
Wheeler var nesten sikker på at hans tankeeksperiment ikke var en refleksjon av faktisk kvantevirkelighet, men han la merke til at ideen om at det ikke er det samme antall positroner som elektroner, bare gjelder for vårt observerbare univers. Det er mulig at det ikke er tilfelle for summen av universet.
På slutten av dagen Er Den Ene Elektronteorien et ganske interessant tankeeksperiment å tenke på, selv om fysikk ikke er din syltetøy. Å tro at det er teoretisk mulig, men svært usannsynlig, at en partikkel som eksisterer overalt i hele universet, faktisk er den samme partikkelen, som reiser gjennom tiden – vel, det er ganske kult.