1940. aastal rääkisid kaks kuulsat teoreetilist füüsikut elektronist ja selle omadustest, nii et neil oli idee, et kõik elektronid on üks ja sama elektron.
Füüsikutel John Wheeleril ja Richard Feynmanil oli üsna ebatraditsiooniline vaade reaalsusele. Näiteks teoretiseerisid nad, et kogu universumis on ainult üks elektron, mis paikneb vaheldumisi kõigis kosmose punktides - alates Suurest Paugust kuni kõige lõpuni (olgu see siis suur rebenemine, suur kokkusurumine, kuumasurm või midagi muud). Teisisõnu, me räägime tõsiasjast, et 10 ^ 80 elektronit, millega igal ajahetkel tegeleme, on samad elektronid. Üks elektron läbib igat aatomit ja molekuli, sõltumata ruumist ja ajast.
Üheelektronilise universumi teooria, mille pakkus välja John Wheeler telefonivestluse käigus Richard Feynmaniga, viitab sellele, et tegelikult on kõik elektronid ja positronid ühe objekti ajas edasi-tagasi liikumise ilmingud.
Wheeler lükati järeldusele, et positron on elektron, mis liigub kvantne takerdumisega ajas tagasi. Feynman esitas hiljem sama hüpoteesi oma 1949. aasta artiklis The Posorronite teooria Harvardis.
Richard Feynman.
Idee põhineb maailmaliinidel, mida iga elektron on kosmoseaja jooksul jälginud. Wheeler pakkus, et lugematute selliste joonte asemel võiksid nad kõik kuuluda ühe elektroni tõmmatud ühte joonesse nagu tohutu sassis sõlm. Iga ajamoment on osa ruumist-ajast ja ristub mitu korda sõlmes ühendatud maailmaliiniga. Ristmikupunktides suunatakse pooled joontest ajas ettepoole ja pooled tahapoole. Wheeler pakkus, et need tagurpidi lõigud tähistavad elektroni antiosakest, positronit.
Kloonide rünnak
Reklaamvideo:
Kvoodid eksisteerivad väljaspool ruumi-aega ega hõivata kolmemõõtmelisi positsioone. Võib isegi öelda (kuid väga hoolikalt), et ruum ja aeg luuakse kvantide interaktsioonide kaudu, nimelt kvantpöördumise teel, mida on eksperimentaalselt kinnitatud. Veelgi enam, "segaduses" universumis võib aeg olla lihtsalt illusioon. Ja see viib meid teise olulise küsimuseni: mida tähendab kõigi osakeste takerdumine? Mida tähendab elektronis eksisteerimine väljaspool ruumi ja aega?
Kujutage ette osakese, mis liigub universumi väga varases staadiumis uskumatult kiiresti. See rändab nii kaugele tulevikku, et “põrkub” “seina” (las see olla Universumi paisumise lõpp, kus osake ei saa enam entroopias “liikuda”) ja põrkub ajas tagasi, kus see “krahhi” suures paugus, kust ta startis esialgu. Selle protsessi väga suurel kiirusel kordamine loob sama osakese kloonid - meie puhul elektroni - ja tundub, et seal on triljoneid osakesi ja neid on igal pool.
John Archibald Wheeler.
Kui see on liiga keeruline, proovime veel ühte eksperimenti.
Kui esmaspäeval läheksite pühapäeval õigel ajal tagasi ja naasesite koju ning korraksite seda protsessi terve nädala (kuni reedeni), oleks teil samal pühapäeval viis eksemplari! Kujutage nüüd ette, et elektron teeb seda triljoneid kordi ja "pühapäev" on universumi uus ajastu.
Richard Feynman rääkis sellest "positroni" (elektroni osakeste vastane osa) kontseptsioonist. Veidi hiljem rakendas teoreetiline füüsik Yoichiro Nambu seda 1950. aastal avaldatud artiklis osakeste ja osakeste vastaste paaride kogu genereerimise ja hävitamise kohta, märkides, et “paaride võimalik loomine ja hävitamine, mis võib igal ajal tekkida, ei ole looming ja mitte hävitamine, vaid ainult osakeste liikumise suuna muutumine minevikust tulevikku või tulevikust minevikku."
See võib olla ka põhjus, miks on võimatu üheaegselt välja selgitada nii elektroni impulss kui ka selle asukoht (vastavalt Heisenbergi määramatuse põhimõttele). Et mõista, miks Wheeler mõtles sellisel viisil elektronidele, peame arvestama nende omadustega.
Üheelektroniline universum
Kvoodid pole nagu kõigile tuttavad "objektid". Kvantmaailm on üldiselt kummaline, ütles Richard Feynman ise selle kohta: "Ma arvan, et võin kindlalt öelda, et kvantmehaanikat ei mõista keegi".
Elektronidel on laine-osakese kahesus. See tähendab, et sõltuvalt interaktsioonist võivad nad käituda nii osakeste kui ka lainetena. Kvantide täpsemaks kontsepteerimiseks tuleks laine olekut mõelda tõenäosuspiirkonnana, mille kohta kirjutame interferentsimustri kujul, ja osakese olek on väga tõenäosus, mis varises kokku interaktsiooni ühte punkti.
Interferentsi muster kahe piluga katses.
Üldise relatiivsuse (GTR) järgi on ruum ja aeg üks, kuid kui rääkida kvantmehaanikaga GTR-ist, on teoreetikutel ja kosmoloogidel probleeme. Kuid nad teavad, et Universumi päritolu kaasaegses kosmoloogilises mudelis on singulaarsus - ajatu ruumi olek, ja sellest faktist pole siiani täielikku arusaamist.
Ei saa kindlalt öelda, et enne Suurt Pauku oli eripära - see tekitaks vastuolu, asetades ajatu aja sisse. Pealegi pole ajatul ajutist suhet, ta ei saa eksisteerida enne ega pärast midagi. Üldine relatiivsusteooria ütleb, et aeg ja ruum on üks kangas, mis tähendab, et ruumil ei saa olla oma eraldi aega ja aeg ei saa omada oma eraldi ruumi.
Kvantidel on teatavaid sarnasusi Suure Paugu "singulaarsusega": mõlemad tähistavad ajatut, ruumitu energiat. Kuna nad on nii ajatud kui ka dimensioonid, on nad lahutamatud, kuna just lahususe kontseptsioon eksisteerib ruumi-aja pidevuses.
Kvantrelatiivsus
Kui kvant ja singulaarsus on lahutamatud, siis on nad üks ja sama. See viib meid veel ühe olulise punktini. Ainsus ei kadunud miljardite aastate taguses plahvatuses. Quanta on iseenesest interakteeruv singulaarsus. Siis selgub sõna otseses mõttes, et kõik on üks. See on kvantrelatiivsus.
Võite küsida, kuidas on gravitatsiooniga? Üldrelatiivsusteooria väidab, et gravitatsioon on ruumi ja aja geomeetriline omadus ning eksperimentaalsed tõendid viitavad sellele, et ruum ja aeg on kvantpöördumise kõrvalsaadused. Teadlased avastasid hiljuti, et mõnda geomeetrilist mudelit saab kasutada kvant interaktsioonide ja kvantumiste arvutuste arvutamise lihtsustamiseks. Te ei pea kaugele minema, kui eeldada, et gravitatsiooni loov geomeetria on tegelikult tõenäosuse kvantpiirkondade omadus.
Kvantne takerdumine kunstniku arvates.
Kvantide takerdumine ületab kiirusepiiranguid, millega teavet saab edastada. Seotud osakeste omavaheline interaktsioon toimub koheselt, sõltumata sellest, kui kaugel nad üksteisest asuvad. Topoloogiliselt võib see asjaolu eeldada, et nende vahel pole ruumi. Kas aeg on reaalne või on see lihtsalt vaatleja loodud taju illusioon? Kas ruum on sama illusoorne kui aeg?
Ainus võimalus, milles elektron võiks samaaegselt olla siin ja seal, on see, kui mineviku, oleviku ja tuleviku eraldamine on illusoorne. Kui leidub mõni primaarne kangas, millel kõik juhtub korraga, siis võib üks elektron meenutada silmkoeliste asjade niite, mille abil kangas kootakse. Muidugi on sellel hüpoteesil omad tõsised probleemid ja küsimused.
Kriitika ja poleemika
Puuduv antimaterjal. Wheeleri universumis peaks meil olema võrdne arv positroone ja elektrone, kuid tegelikult see pole nii. Elektrone on mõõtmatult rohkem kui positroone. Feynmani sõnul arutas ta seda küsimust Wheeleriga ja viimane tegi ettepaneku, et puuduvad positronid võiksid olla peidetud prootonitesse (kasutades positronide püüdmist).
Pealegi on olemas selline asi nagu muud elektronide omadused. Need osakesed lagunevad. Ühe elektroni korral kasvaks ümberkehastunud universumite arv üha enam ja muutuks vähem stabiilseks.
Tulemus
Üheelektronilise universumi teooria kõlab intrigeerivalt ja huvitavalt, kuid seda on võimatu tõestada. Ülalkirjeldatud teooriaprobleemide juurde võib lisada küsimuse, miks on elektronide arv Universumis piiratud ja mitte vastupidi? Need lihtsad, kuid graafilised näited seavad kogu hüpoteesi kahtluse alla.
Kui teooria on õige, mida see veel meie jaoks tähendada võiks? Võib-olla on ka mõni muu osake - alates prootonitest kuni neutroniteni ja isegi eksootiliste osakesteni, näiteks neutrinodeni - vaid üks osake, mis rändab ajas edasi-tagasi. See omakorda tähendaks, et me ei koosne mitte ainult samadest osakestest, vaid tegelikult koosneb igaüks meist ühest prootonist, ühest neutronist ja ühest elektronist.
Feynman ise, nagu ta tunnistas, ei võtnud Wheeleri ideed kunagi tõsiselt, kuid just tema andis talle idee, et elektron ja positron on ühendatud. Tuginedes asjaolule, et need osakesed erinevad ainult laengu poolest, tõestas teadlane, et kui käivitate elektron piki ajatelge tagasi, on see täiesti identne positroniga. Muidugi ei ole see tõsi, vaid lihtsalt nähtuse füüsiline tõlgendamine. 25 aastat pärast üheelektronilise universumi üle spekuleerimist pälvis Feynman 1965. aastal Nobeli füüsikapreemia.
Võib-olla on kõige olulisem õppetund üheelektronilise universumi teooriast see, et ükskõik kui veider ja võimatu idee ka ei tundu, ei või kunagi teada, mis see võib viia, kuni olete seda uurinud.
Vladimir Guillen
