você provavelmente se lembra de elétrons da classe científica. São partículas subatómicas estáveis que têm uma carga eléctrica negativa. Eles são encontrados em átomos e são o principal portador de eletricidade em materiais sólidos. Mas, o que você provavelmente não ouviu falar, é a idéia de que cada elétron existe… é exactamente o mesmo electrão. Esta teoria afirma que cada elétron no universo é na verdade uma partícula que viaja continuamente para trás e para a frente através do tempo. Há muita matemática complicada envolvida, mas resolve algumas das maiores questões sem resposta da física quântica.
a teoria foi primeiramente pensada por John Archibald Wheeler, um físico teórico que trabalhou na bomba de hidrogênio em Los Alamos e mais tarde ensinou em Princeton. Ele é amplamente conhecido por reviver o interesse na relatividade geral nos anos 1940 e 1950.
como muitas teorias quânticas, a ideia de que cada elétron é o mesmo elétron, conhecido como a teoria de um elétron, é mais uma experiência de pensamento do que uma teoria.Por isso, vamos dividi-la.
os electrões parecem todos iguais
uma das maiores razões que esta experiência de pensamento foi proposta por Wheeler é que cada electrão parece exactamente o mesmo. Todos eles têm a mesma massa e a mesma carga elétrica. Isto significa que é impossível distinguir os electrões. Então, não é surpreendente que Wheeler tenha pensado na idéia de que se todos os elétrons parecem iguais e agem da mesma forma, então talvez eles sejam o mesmo elétron.
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propondo que todo o universo contém apenas um electrão pode não parecer tão absurdo, quando consideramos que a única mudança seria a ideia do que é um electrão. Na prática, tudo ainda funcionaria da mesma forma.
de acordo com a teoria de um elétron, da mesma forma que um elétron pode ser balançado no espaço quando atingido com luz, o elétron também pode ser capaz de balançar para trás no tempo. A consequência disso é que elétrons se movendo para trás no tempo são positrões, o componente antimatéria dos elétrons. Assim, não só os elétrons são todos o mesmo elétron, mas todos os positrões são também o mesmo elétron se movendo para trás.Como professor, Wheeler ensinou o agora famoso físico Richard Feynman, quando ele era um estudante de doutorado. Feynman criou a teoria de Wheeler quando aceitou o Prêmio Nobel em 1965. Eis o que Feynman disse::
I received a telephone call one day at the graduate college at Princeton from Professor Wheeler, in which he said, “Feynman, I know why all electrons have the same charge and the same mass.”Porquê?””Porque, eles são todos o mesmo elétron!”E, em seguida, ele explicou, por telefone, “suponha que o mundo as linhas que estávamos, ordinariamente, considerando-se antes no tempo e no espaço – em vez de apenas ir com o tempo, foram um tremendo nó, e em seguida, quando cortamos através do nó, o avião correspondente a um determinado período de tempo, veríamos muitas, mundo, muitos linhas, e que representaria muitos elétrons, exceto por uma coisa. Se em uma seção esta é uma linha de mundo de elétrons ordinária, na seção em que ela se inverteu e está voltando do futuro temos o sinal errado para o tempo adequado – para as quatro velocidades adequadas – e isso é equivalente a mudar o sinal da carga, e, portanto, essa parte de um caminho agiria como um positrão.”
para muitos físicos, o que Wheeler estava a propor não parecia assim tão absurdo. Físicos já estavam trabalhando com a ideia de elétrons e positrões, Wheeler apenas propôs uma maneira de conectar cada um na existência simultaneamente como uma maneira de explicar por que ninguém poderia dizer a diferença entre eles.Como seria esta teoria?Estima-se que haja cerca de 10 a potência de 80 átomos no universo. Se ignorarmos o fato de que muitos átomos têm mais de um elétron, podemos simplificar o número de elétrons no universo em torno de 10 à potência de 80.Embora os elétrons sejam tratados como estáveis para fins teóricos, o limite inferior experimental para a vida média do elétron é muitas vezes dado como 6.6×1028 anos. Usando isto, podemos ter uma ideia de como esta teoria realmente se desenrola.
a teoria e estes números implicam que o único elétron existente viajou pelo universo 1080 vezes, cada uma levando 460 septiliões de anos. Nós podemos dobrar esses números para cada vez que o elétron teve que voltar através do tempo, o que equivale ao elétron de um elétron na teoria de um elétron sendo 10105 anos de idade.
the data flaw in the theory
All of this is rather interesting to consider, but there’s an issue at the root of this thought experiment.
se um único electrão viaja para a frente através do tempo como um electrão e para trás como um positrão, isso significaria que em qualquer ponto, deveria haver o mesmo número de positrões que existem electrões.
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sabemos que isso não é verdade, e como esse é o caso, podemos deduzir com forte confiança que a teoria de um elétron não pode manter.
é provável que Wheeler sempre soube que este era o caso. Em suas memórias, ele escreve:
“eu sabia, claro, que, pelo menos em nosso canto do universo, há muito mais elétrons do que positrões, mas eu ainda achei uma idéia excitante pensar em trajetórias no espaço-tempo que poderia ir sem restrições em qualquer direção — para frente, para trás no tempo, para cima, para baixo, para a esquerda ou para a direita.”
Wheeler estava quase certo de que sua experiência de pensamento não era um reflexo da realidade quântica real, mas ele notou que a ideia de que não há o mesmo número de positrões que os elétrons é apenas verdadeira para o nosso universo observável. É possível que não seja o caso da soma total do universo.No final do dia, a teoria de um elétron é uma experiência de pensamento interessante para ponderar, mesmo que a física não seja a sua onda. Pensar que é teoricamente possível, embora altamente improvável, que uma partícula que existe em todo o Universo seja na verdade a mesma partícula, viajando pelo tempo – bem, isso é muito legal.