Pada tahun 1940, dua ahli fizik teori terkenal bercakap mengenai elektron dan sifatnya, jadi mereka mempunyai idea bahawa semua elektron adalah satu dan elektron yang sama.
Ahli fizik John Wheeler dan Richard Feynman mempunyai pandangan mengenai kenyataan yang agak tidak konvensional. Sebagai contoh, mereka berteori bahawa hanya ada satu elektron di seluruh alam semesta, yang terletak secara bergantian pada semua titik di angkasa - dari Big Bang hingga akhir semuanya (baik itu Big Rip, Big Compression, heat death, atau yang lain). Dengan kata lain, kita bercakap mengenai fakta bahawa 10 ^ 80 elektron yang kita berurusan pada setiap saat adalah elektron yang sama. Satu elektron meresap setiap atom dan molekul, tanpa mengira ruang dan masa.
Teori alam semesta satu-elektron, yang dikemukakan oleh John Wheeler semasa perbualan telefon dengan Richard Feynman, menganggap bahawa semua elektron dan positron, sebenarnya, merupakan manifestasi dari satu objek bergerak mundur dalam masa.
Wheeler didorong untuk membuat kesimpulan bahawa positron adalah elektron yang bergerak ke belakang dalam masa oleh keterlibatan kuantum. Feynman kemudian menyatakan hipotesis yang sama dalam artikelnya pada tahun 1949, Theory of Positrons, di Harvard.
Richard Feynman.
Ideanya didasarkan pada garis dunia yang dijejaki oleh setiap elektron melalui jarak masa. Wheeler mencadangkan bahawa daripada garis yang tidak terhitung jumlahnya, semuanya boleh menjadi bahagian satu garis yang dilukis oleh satu elektron, seperti simpul kusut besar. Setiap saat adalah bahagian ruang-waktu dan bersilang dengan garis dunia yang tersambung dalam nod berkali-kali. Di titik persimpangan, separuh garisan akan diarahkan ke hadapan dalam masa dan separuh lagi diarahkan ke belakang. Wheeler mencadangkan bahawa bahagian terbalik ini mewakili antipartikel elektron, positron.
Serangan klon
Video promosi:
Kuantum wujud di luar ruang-waktu dan tidak menempati kedudukan tiga dimensi. Seseorang boleh mengatakan (tetapi dengan sangat hati-hati) bahawa ruang dan waktu itu sendiri diciptakan oleh interaksi kuanta, iaitu dengan cara keterlibatan kuantum, yang telah disahkan secara eksperimen. Lebih-lebih lagi, dalam alam semesta yang "keliru", masa boleh menjadi ilusi. Dan ini membawa kita kepada satu lagi persoalan penting: apa maksud keterikatan semua zarah? Apakah maksud keberadaan di luar ruang dan masa bagi elektron?
Bayangkan zarah bergerak dengan sangat pantas dalam masa peringkat awal alam semesta. Ia bergerak jauh ke masa depan sehingga ia "jatuh" ke "dinding" (biarkan ia menjadi akhir pengembangan Alam Semesta, di mana zarah itu tidak lagi dapat "bergerak" dalam entropi) dan melantun kembali ke masa, di mana ia "jatuh" ke Big Bang, dari mana mulanya dia berlepas. Mengulangi proses ini berulang-ulang pada kelajuan yang sangat tinggi akan menghasilkan klon zarah yang sama - dalam kes kita sebuah elektron - dan akan kelihatan seperti ada trilion zarah dan mereka ada di mana-mana.
John Archibald Wheeler.
Sekiranya ini terlalu sukar, mari cuba percubaan pemikiran lain.
Sekiranya pada hari Isnin anda kembali tepat pada hari Ahad dan pulang ke rumah, dan kemudian mengulangi proses ini sepanjang minggu (sehingga Jumaat), anda akan berakhir dengan lima salinan sendiri pada hari Ahad yang sama! Sekarang bayangkan bahawa elektron melakukan triliunan kali ini, dan "Minggu" adalah era moden di alam semesta.
Ini mengenai konsep "positron" (antipartikel elektron) yang dibincangkan oleh Richard Feynman. Tidak lama kemudian, ahli fizik teori Yoichiro Nambu menerapkannya pada seluruh generasi dan pemusnahan pasangan zarah-antipartikel dalam artikelnya yang diterbitkan pada tahun 1950, yang menyatakan bahawa "kemungkinan penciptaan dan pemusnahan pasangan yang dapat terjadi pada waktu tertentu bukanlah penciptaan dan bukan pemusnahan, tetapi hanya perubahan arah pergerakan zarah dari masa lalu ke masa depan atau dari masa depan ke masa lalu."
Ini mungkin juga menjadi sebab mengapa mustahil untuk mengetahui momentum elektron dan kedudukannya secara serentak (menurut prinsip ketidakpastian Heisenberg). Untuk memahami mengapa Wheeler memikirkan elektron dengan cara ini, kita perlu mempertimbangkan sifatnya.
Alam semesta satu elektron
Kuantanya tidak seperti "objek" yang tidak asing bagi semua orang. Dunia kuantum umumnya aneh, Richard Feynman sendiri mengatakannya: "Saya rasa saya boleh mengatakan bahawa tidak ada yang memahami mekanik kuantum".
Elektron mempunyai dualitas partikel gelombang. Ini bermaksud bahawa mereka boleh bertindak seperti zarah dan gelombang, bergantung pada interaksi. Untuk mengkonseptualisasikan quanta dengan lebih tepat, keadaan gelombang harus dianggap sebagai wilayah kebarangkalian, yang kita tulis dalam bentuk pola gangguan, dan keadaan zarah adalah kemungkinan yang telah runtuh menjadi satu titik interaksi.
Corak gangguan dalam eksperimen dengan dua celah.
Menurut Relativiti Umum (GTR), ruang dan waktu adalah satu, tetapi ketika datang ke GTR dengan mekanik kuantum, ahli teori dan ahli kosmologi mempunyai masalah. Tetapi mereka tahu bahawa asal usul Alam Semesta dalam model kosmologi moden adalah keunikan - keadaan ruang yang abadi, dan masih belum ada pemahaman sepenuhnya mengenai fakta ini.
Tidak dapat dikatakan dengan pasti bahawa ada satu keunikan sebelum Big Bang - yang akan menimbulkan kontradiksi dengan meletakkan abadi dalam "waktu." Lebih-lebih lagi, abadi tidak mempunyai hubungan sementara, ia tidak dapat wujud sebelum atau sesudah sesuatu. Teori relativiti umum mengatakan bahawa masa dan ruang adalah satu kain, yang bermaksud bahawa ruang tidak dapat mempunyai waktu yang tersendiri, dan masa tidak dapat memiliki ruang yang tersendiri.
Quantum mempunyai beberapa persamaan dengan "singularity" dari Big Bang: kedua-duanya mewakili tenaga tanpa masa, tanpa jarak. Oleh kerana keduanya abadi dan ekstradimensi, mereka tidak dapat dipisahkan, kerana konsep pemisahan itu wujud dalam kontinum ruang-waktu.
Relativiti kuantum
Sekiranya quanta dan singularity tidak dapat dipisahkan, maka itu adalah satu dan sama. Ini membawa kita ke titik penting yang lain. Singularity tidak hilang dalam letupan berbilion tahun yang lalu. Quanta adalah keunikan yang berinteraksi dengan dirinya sendiri. Kemudian secara harfiah ternyata bahawa semuanya adalah satu. Ini adalah relativiti kuantum.
Anda mungkin bertanya, bagaimana dengan graviti? Relativiti umum menyatakan bahawa graviti adalah sifat geometri ruang dan masa, dan bukti eksperimen menunjukkan bahawa ruang dan masa adalah produk sampingan dari keterlibatan kuantum. Para saintis baru-baru ini mendapati bahawa beberapa model geometri dapat digunakan untuk mempermudah pengiraan interaksi kuantum dan keterlibatan kuantum. Anda tidak perlu pergi jauh untuk menganggap bahawa geometri yang membuat graviti sebenarnya adalah sifat kebarangkalian kuantum.
Penglibatan kuantum pada pandangan artis.
Penjeratan kuantum melewati had laju di mana maklumat dapat dihantar. Interaksi antara zarah-zarah yang terjerat berlaku serta-merta, tanpa menghiraukan jaraknya antara satu sama lain. Secara topologi, fakta ini memungkinkan untuk menganggap bahawa tidak ada ruang di antara mereka. Adakah masa nyata atau hanya ilusi persepsi yang diciptakan oleh pemerhati? Adakah ruang adalah ilusi seperti masa?
Satu-satunya pilihan di mana elektron secara serentak berada di "sini" dan "ada" adalah jika pemisahan masa lalu, masa kini dan masa depan adalah khayalan. Sekiranya terdapat beberapa kain utama yang semuanya berlaku pada masa yang sama, maka satu elektron dapat menyerupai benang dalam benda rajutan dengan bantuan kain itu ditenun. Namun, tentu saja, hipotesis ini mempunyai masalah dan persoalannya yang serius.
Kritikan dan kontroversi
Antimateri tiada. Di alam semesta Wheeler, kita seharusnya mempunyai bilangan positron dan elektron yang sama, tetapi sebenarnya ini tidak berlaku. Terdapat lebih banyak elektron daripada positron. Menurut Feynman, dia membincangkan masalah ini dengan Wheeler dan yang terakhir menyarankan agar positron yang hilang dapat disembunyikan dalam proton (menggunakan penangkapan positron).
Selain itu, terdapat perkara seperti sifat elektron lain. Zarah-zarah ini mengalami kerosakan. Dalam kes satu elektron, bilangan alam semesta reinkarnasi akan bertambah dan semakin stabil.
Hasil
Teori alam semesta satu elektron terdengar menarik dan menarik, tetapi mustahil untuk membuktikannya. Untuk masalah teori yang dijelaskan di atas, seseorang dapat menambahkan persoalan mengapa bilangan elektron di Alam Semesta adalah terbatas, dan bukan sebaliknya? Contoh ringkas tetapi grafik ini menimbulkan keraguan pada keseluruhan hipotesis.
Namun, jika teorinya betul, apa lagi yang boleh bagi kita? Mungkin zarah lain - dari proton hingga neutron dan bahkan zarah eksotik seperti neutrino - juga hanya satu zarah yang bergerak berulang-alik pada waktunya. Ini, pada gilirannya, bermaksud bahawa kita bukan sahaja terdiri daripada zarah yang sama, tetapi, pada hakikatnya, kita masing-masing terdiri daripada satu proton, satu neutron dan satu elektron.
Feynman sendiri, seperti yang dia akui, tidak pernah memandang serius idea Wheeler, tetapi dialah yang memberi idea bahawa elektron dan positron saling terhubung. Berdasarkan fakta bahawa zarah-zarah ini hanya berbeza bebanan, saintis membuktikan bahawa jika anda melancarkan elektron kembali sepanjang paksi masa, ia akan sama dengan positron. Sudah tentu, ini tidak benar, tetapi hanya tafsiran fizikal mengenai fenomena tersebut. 25 tahun setelah membuat spekulasi mengenai alam semesta satu elektron, pada tahun 1965 Feynman dianugerahkan Hadiah Nobel dalam bidang fizik.
Mungkin pelajaran yang paling penting dari teori alam semesta satu-elektron adalah bahawa tidak kira seberapa aneh dan mustahil idea itu kelihatan, anda tidak akan pernah tahu apa yang akan menyebabkannya sehingga anda menyelidikinya.
Vladimir Guillen
