1940-ben két híres elméleti fizikus beszélt az elektronról és annak tulajdonságairól, így azt hitték, hogy minden elektron egy és ugyanaz az elektron.
A fizikusok, John Wheeler és Richard Feynman meglehetősen szokatlanul látta a valóságot. Például elméletük szerint az egész univerzumban csak egy elektron található, amelyek felváltva helyezkednek el az űr minden pontján - a Nagyrobbanástól kezdve mindentől kezdve (legyen az a Nagy Rip, Nagy Kompresszió, hőhalál vagy valami más). Más szavakkal, arról a tényről beszélünk, hogy 10 ^ 80 elektron, amellyel minden egyes pillanatban foglalkozunk, azonos elektronok. Egy atom áthatol minden atomot és molekulát, tértől és időtől függetlenül.
Az egyelektronikus univerzum elmélete, amelyet John Wheeler Richard Feynmannel folytatott telefonbeszélgetés során javasolt, azt sugallja, hogy az összes elektron és pozitron valójában egy objektum egy időben előre-hátra mozgó manifesztációja.
Wheeler arra a következtetésre jutott, hogy a pozitron egy elektron, amely a kvantum összekapcsolódásával visszafelé halad az időben. Feynman később ugyanezt a hipotézist fejezte ki a pozitronok elmélete című 1949-es cikkében, a Harvardon.
Richard Feynman.
Az ötlet világvonalakon alapszik, amelyeket az elektronok az űrtartamon keresztül követnek el. Wheeler azt sugallta, hogy számtalan ilyen vonal helyett mindegyik egyetlen elektron részét képezheti, mint egy hatalmas kusza. Az idő minden egyes momentuma a tér-idő része, és többször keresztezi a csomópontban összekötött világvonalat. A kereszteződésnél a vonalak fele időben előre irányul, fele pedig hátrafelé. Wheeler azt állította, hogy ezek a fordított metszetek az elektron anti-részecskéjét, a pozitronot képviselik.
A klónok támadása
Promóciós videó:
A kvantumok a téridőn kívül léteznek és nem foglalnak el háromdimenziós pozíciókat. Még azt is elmondhatjuk (de nagyon óvatosan), hogy magukat a helyet és az időt a kvantumok kölcsönhatása hozza létre, nevezetesen a kvantum összefonódás útján, amelyet kísérletileg megerősítettek. Sőt, egy "zavaros" világegyetemben az idő csak illúzió lehet. És ez egy másik fontos kérdéshez vezet minket: mit jelent az összes részecske összefűzése? Mit jelent az elektronon a térben és időben kívüli létezés?
Képzelje el, hogy egy részecske hihetetlenül gyorsan mozog időben az univerzum nagyon korai szakaszában. Olyan messzire halad a jövőbe, hogy „összeomlik” a „falba” (legyen az a világegyetem tágulásának vége, ahol a részecske már nem képes „mozogni” az entrópiában), és visszapattan az idővel, ahol „összeomlik” a Nagyrobbanás felé, ahonnan kezdetben felszállt. Ha ezt a folyamatot ismételten megismételjük egy nagyon nagy sebességgel, ugyanazon részecskék klónjai alakulnak ki - a mi esetünkben egy elektron - és úgy fog kinézni, hogy billiónyi részecske van, és ott vannak mindenhol.
John Archibald Wheeler.
Ha ez túl nehéz, próbáljunk meg egy másik gondolati kísérletet.
Ha hétfőn visszatért az időben vasárnap és visszatért haza, és egész héten (péntekig) megismételte ezt a folyamatot, akkor ugyanazon vasárnap öt példány lenne magának! Most képzeld el, hogy az elektron ezt milliárdnyi alkalommal csinálja, és a "vasárnap" a modern korszak az univerzumban.
Richard Feynman a "pozitron" (egy elektron részecske) ezen koncepciójáról beszélt. Kicsit később, Yoichiro Nambu elméleti fizikus alkalmazta ezt a részecske-részecske-párok teljes generációjára és megsemmisítésére az 1950-ben megjelent cikkben, amelyben kijelenti, hogy „a párok lehetséges létrehozása és megsemmisítése, amely bármikor megtörténhet, nem teremtés és nem a megsemmisítés, hanem csak a részecskék mozgó irányának megváltoztatása a múltból a jövőbe vagy a jövőből a múltba."
Ez lehet az oka annak is, hogy lehetetlen egyszerre megtudni mind az elektron lendületét, mind annak helyzetét (a Heisenberg bizonytalanság elve szerint). Ahhoz, hogy megértsük, miért gondolta Wheeler ilyen módon az elektronokat, mérlegelnünk kell azok tulajdonságait.
Egy elektron elektron világegyetem
A kvanták nem olyanok, mint a mindenki számára ismert "tárgyak". A kvantumvilág általában furcsa, maga felelte Richard Feynman erről: „Azt hiszem, biztonságosan mondhatom, hogy senki sem érti a kvantummechanikát”.
Az elektronok hullám-részecske kettõsséggel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy viselkedhetnek részecskékként és hullámként is, az interakciótól függően. A kvantumok pontosabb megfogalmazása érdekében a hullámállapotot valószínűségi régiónak kell tekinteni, amelyet interferencia mintázat formájában írunk, és a részecske állapota az a valószínűség, amely az interakció egy pontjára esett össze.
Interferenciamintázat a két résen végzett kísérletben.
Az általános relativitáselmélet (GTR) szerint a tér és az idő egyek, de amikor a kvantummechanikával foglalkozik a GTR-vel, az elméleti szakembereknek és a kozmológusoknak problémák vannak. De tudják, hogy az univerzum eredete a modern kozmológiai modellben a szingularitás - a tér időtlen állapota - kezdetétől, és ennek a ténynek még nincs teljes megértése.
Nem mondhatjuk biztosan, hogy a Nagyrobbanás előtt létezett-e szingularitás - ez ellentmondást hozna létre az időtlen időbe való beillesztésével. Sőt, az időtlennek nincs ideiglenes kapcsolata, nem létezhet valami előtt vagy után. Az általános relativitáselmélet azt mondja, hogy az idő és a tér egy szövet, ami azt jelenti, hogy a térnek nem lehet saját külön ideje, és az időnek nem lehet saját külön térje.
A kvantumoknak van némi hasonlósága a Big Bang "szingularitásával": mindkettő időtlen, tér nélküli energiát képvisel. Mivel időtlen és extradimenzionálisak is, elválaszthatatlanok, mert az elválasztás fogalma létezik a tér-idő kontinuumban.
Kvantum relativitáselmélet
Ha a kvantum és a szingularitás elválaszthatatlanok, akkor azonosak. Ez egy másik fontos ponthoz vezet minket. A szingularitás nem eltűnt egy milliárd évvel ezelőtti robbanás során. A Quanta egy önmagában kölcsönhatásban lévő szingularitás. Akkor szó szerint kiderül, hogy minden egy. Ez a kvantitatív relativitáselmélet.
Megkérdezheti, mi a helyzet a gravitációval? Az általános relativitáselmélet azt állítja, hogy a gravitáció a tér és az idő geometriai tulajdonsága, és kísérleti bizonyítékok arra utalnak, hogy a tér és az idő a kvantum összefonódásának melléktermékei. A tudósok a közelmúltban felfedezték, hogy néhány geometriai modell felhasználható a kvantum kölcsönhatások és a kvantum összefonódás számításának nagymértékű egyszerűsítésére. Nem kell messzire mennie annak feltételezéséhez, hogy a gravitációt létrehozó geometria valójában a valószínűség kvantumterületeinek tulajdonsága.
A kvantum összefonódása a művész szerint.
A kvantumbeillesztés megkerüli az információ továbbításának sebességkorlátozásait. Az összefonódott részecskék kölcsönhatása azonnal megtörténik, függetlenül attól, hogy milyen messze vannak egymástól. Topológiai szempontból ez a tény lehetővé teszi annak feltételezését, hogy nincs közöttük tér. Valójában az idő, vagy csak a megfigyelő által létrehozott észlelés illúziója? A tér ugyanolyan illuzórikus, mint az idő?
Az egyetlen lehetőség, amelyben az elektron egyszerre lehet "itt" és "ott", ha a múlt, jelen és jövő elválasztása illuzórikus. Ha van olyan elsődleges szövet, amelyen minden egyszerre megtörténik, akkor egy elektron hasonlíthat olyan kötött darabok szálain, amelyekkel az anyag szövött. Természetesen ennek a hipotézisnek megvannak a maga komoly problémái és kérdései is.
Kritika és viták
Hiányzó antianyag. Wheeler univerzumában azonos számú pozitronnal és elektronmal kell rendelkeznünk, de a valóságban nem ez a helyzet. Mérhetetlenül több elektron van, mint a pozitronok. Feynman szerint megvitatta ezt a kérdést Wheelerrel, utóbbi javasolta, hogy a hiányzó pozitronokat el lehet rejteni a protonokban (pozitrongyűjtés segítségével).
Ezen kívül létezik olyan dolog, mint az elektronok egyéb tulajdonságai. Ezek a részecskék bomlásnak vannak kitéve. Egy elektron esetében a reinkarnált univerzumok száma egyre növekszik és kevésbé lesz stabil.
Eredmény
Az egyelektronikus univerzum elmélete érdekes és érdekes, de ezt nem lehet bebizonyítani. A fent leírt elméleti problémákhoz fel lehet vetni azt a kérdést, hogy miért az elektronok száma az univerzumban véges, és nem fordítva? Ezek az egyszerű, de grafikus példák megkérdőjelezik a teljes hipotézist.
Ha azonban az elmélet helyes, mit jelenthet ez még számunkra? Talán bármely más részecske - a protonoktól a neutronokig és akár egzotikus részecskékig, például a neutrinókig - szintén csak egy részecske, amely időben előre-hátra halad. Ez viszont azt jelentené, hogy nemcsak ugyanazon részecskékből állunk, hanem valójában mindegyikünk egy protonból, egy neutronból és egy elektronból áll.
Maga Feynman, amint beismerte, soha nem vette komolyan Wheeler ötletét, ám ő az ő gondolata, hogy az elektron és a pozitron összekapcsolódjon. Annak alapján, hogy ezek a részecskék csak a töltésben különböznek egymástól, a tudós bebizonyította, hogy ha egy elektronot az idõtengely mentén indít vissza, akkor teljesen azonos lesz a pozitronnal. Természetesen ez nem igaz, hanem csak a jelenség fizikai értelmezése. 25 évvel az egyelektronikus világegyetemről való spekuláció után 1965-ben Feynman elnyerte a fizika Nobel-díját.
Az egyelektronikus világegyetem elméletének talán a legfontosabb tanulsága, hogy bármennyire is furcsa és lehetetlennek tűnik egy ötlet, soha nem tudhatod, mihez vezethet, amíg azt nem kutatja.
Vladimir Guillen