1940. godine dva poznata teorijska fizičara razgovarala su o elektronu i njegovim svojstvima, pa su imali ideju da su svi elektroni jedan te isti elektron.
Fizičari John Wheeler i Richard Feynman imali su prilično nekonvencionalan pogled na stvarnost. Na primjer, teoretizirali su da postoji samo jedan elektron u cijelom svemiru, smješten naizmjenično na svim točkama u svemiru - od Velikog praska do kraja svega (bilo da se radi o Velikoj pukotini, Velikoj kompresiji, toplotnoj smrti ili nečem drugom). Drugim riječima, govorimo o činjenici da je 10 ^ 80 elektrona s kojima imamo posla u svakom trenutku istog elektrona. Jedan elektron prožima svaki atom i molekulu, bez obzira na prostor i vrijeme.
Teorija o jednoelektronskom svemiru, koju je predložio John Wheeler tijekom telefonskog razgovora s Richardom Feynmanom, sugerira da su svi elektroni i pozitroni u stvari manifestacija jednog predmeta koji se kreće naprijed-nazad.
Wheeler je gurnut do zaključka da je pozitron elektron koji se kreće unatrag u vremenu pomoću kvantnog upletanja. Kasnije je istu hipotezu Feynman izrazio i u svom članku iz 1949. godine "Theory of Positrons" na Harvardu.
Richard Feynman.
Ideja se temelji na svjetskim linijama koje svaki elektron prati u prostornom vremenu. Wheeler je sugerirao da bi umjesto bezbroj takvih linija mogle biti dio jedne crte koju nacrta jedan elektron, poput ogromnog zapetljanog čvora. Svaki vremenski trenutak dio je prostora-vremena i presijeca se svjetskom linijom koja je povezana čvorom više puta. Na točkama sjecišta polovica linija će biti usmjerena prema naprijed, a polovica prema naprijed. Wheeler je sugerirao da ovi obrnuti dijelovi predstavljaju elektronsku česticu, pozitron.
Napad klonova
Promotivni video:
Kvanti postoje izvan prostora-vremena i ne zauzimaju trodimenzionalne položaje. Moglo bi se čak reći (ali s velikom pažnjom) da su sam prostor i vrijeme stvoreni interakcijama kvanta, naime, kvantnim zapletom, što je eksperimentalno potvrđeno. Štoviše, u "zbunjenom" svemiru vrijeme može biti samo iluzija. A to nas dovodi do još jednog važnog pitanja: što znači zapletenost svih čestica? Što znači postojanje izvan prostora i vremena za jedan elektron?
Zamislite kako se čestica kreće nevjerojatno brzo u vremenu u vrlo ranim fazama svemira. To putuje tako daleko u budućnost da se "sruši" u "zid" (neka to bude kraj širenja Svemira, gdje se čestica više ne može "kretati" entropijom) i odbija se u vremenu, gdje se "sruši" u Veliki prasak, odakle skinula se u početku. Ponavljajući ovaj postupak iznova i iznova velikom brzinom stvorit će se klonovi iste čestice - u našem slučaju elektrona - i izgledat će kao da ima trilijuna čestica i oni su posvuda.
John Archibald Wheeler.
Ako je ovo previše teško, pokušajmo s drugim misaonim eksperimentom.
Da ste se u ponedjeljak vratili u vrijeme u nedjelju i vratili se kući, a zatim ponavljali ovaj postupak cijeli tjedan (do petka), imali biste pet primjeraka sebe iste nedjelje! Zamislite sada da elektron ovo napravi trilijune puta, a „nedjelja“je moderno doba u svemiru.
Richard Feynman je govorio o ovom konceptu "pozitrona" (antičestica elektrona). Nešto kasnije, teorijski fizičar Yoichiro Nambu primijenio je to na čitavu generaciju i uništavanje parova čestica-antičestica u svom članku objavljenom 1950. godine, navodeći da „moguće stvaranje i uništavanje parova koji se mogu dogoditi u bilo kojem trenutku nije stvaranje i ne uništavanje, već samo promjenu smjera kretanja čestica iz prošlosti u budućnost ili iz budućnosti u prošlost."
To je također razlog zašto je nemoguće istodobno saznati i moment elektrona i njegovu poziciju (prema Heisenbergovom principu nesigurnosti). Da bismo razumjeli zašto je Wheeler razmišljao o elektronima na ovaj način, moramo razmotriti njihova svojstva.
Svemir s jednim elektronom
Kvanta nije poput "predmeta" svima koji su poznati. Kvantni svijet je općenito čudan, sam Richard Feynman rekao je o tome: "Mislim da mogu sa sigurnošću reći da nitko ne razumije kvantnu mehaniku".
Elektroni imaju dualitet valova-čestica. To znači da se mogu ponašati i kao čestice i kao valovi, ovisno o interakciji. Da bismo preciznije zamislili kvante, valno stanje treba promatrati kao područje vjerojatnosti, koje pišemo u obliku interferencijskog uzorka, a stanje čestice je vrlo vjerojatnost koja se srušila na jednu točku interakcije.
Interferencijski uzorak u eksperimentu s dva proreza.
Prema Općoj relativnosti (GTR), prostor i vrijeme su jedno, ali kada je u pitanju GTR s kvantnom mehanikom, teoretičari i kozmolozi imaju problema. Ali oni znaju da je izvor Svemira u modernom kozmološkom modelu singularnost - bezvremeno stanje prostora, a još uvijek ne postoji potpuno razumijevanje te činjenice.
Ne može se sa sigurnošću reći da je postojala jedinstvenost prije Velikog praska - što bi stvorilo kontradikciju postavljanjem bezvremenskog u "vrijeme". Štoviše, bezvremenski nema privremenu vezu, ne može postojati prije ili poslije nečega. Opća teorija relativnosti kaže da su vrijeme i prostor jedna tkanina, što znači da prostor ne može imati svoje zasebno vrijeme, a vrijeme ne može imati svoj zasebni prostor.
Kvanti imaju neke sličnosti s "jedinstvenošću" Velikog praska: oba predstavljaju bezvremensku, svemirsku energiju. Budući da su i bezvremenski i ekstradimenzionalni, nerazdvojni su jer sam pojam razdvajanja postoji u prostorno-vremenskom kontinuumu.
Kvantna relativnost
Ako su kvant i singularnost nerazdvojni, tada su jedno te isto. To nas dovodi do druge važne točke. Singularnost nije nestala u eksploziji prije nekoliko milijardi godina. Quanta je pojedinačnost koja u sebi djeluje. Tada se doslovno ispostavi da je sve jedno. Ovo je kvantna relativnost.
Možete se pitati, što je s gravitacijom? Opća relativnost kaže da je gravitacija geometrijsko svojstvo prostora i vremena, a eksperimentalni dokazi sugeriraju da su prostor i vrijeme nusprodukti kvantnog zapletanja. Znanstvenici su nedavno otkrili da se neki geometrijski modeli mogu upotrijebiti za znatno pojednostavljenje izračuna kvantnih interakcija i kvantnog zapletanja. Ne morate daleko pretpostaviti da je geometrija koja stvara gravitaciju zapravo svojstvo kvantnih regija vjerojatnosti.
Kvantno zapletenost u umjetnikovom pogledu.
Kvantno zapletenost zaobilazi ograničenja brzine pri kojima se podaci mogu prenijeti. Interakcije između zapletenih čestica događaju se odmah, bez obzira koliko su udaljene jedna od druge. Topološki gledano, ta činjenica omogućava pretpostaviti da između njih nema prostora. Je li vrijeme stvarno ili je to samo iluzija percepcije koju stvara promatrač? Je li prostor toliko iluzoran kao vrijeme?
Jedina opcija u kojoj bi elektron mogao istovremeno biti „ovdje“i „tamo“jest ako je razdvajanje prošlosti, sadašnjosti i budućnosti iluzorno. Ako postoji neka primarna tkanina na kojoj se sve događa istovremeno, tada jedan elektron može nalikovati nitima u pletenim stvarima s kojima je tkanina tkana. Međutim, naravno da ova hipoteza ima svojih ozbiljnih problema i pitanja.
Kritika i polemika
Nedostaje antimaterija. U Wheelerovom svemiru trebali bismo imati jednak broj pozitrona i elektrona, ali u stvarnosti to nije slučaj. Neizmjerno je više elektrona od pozitrona. Prema Feynmanu, o ovom je pitanju razgovarao s Wheelerom, a ovaj potonji sugerirao je da se nedostajući pozitroni mogu sakriti u protonima (koristeći pozitronsko hvatanje).
Osim toga, postoji takva stvar kao i druga svojstva elektrona. Te čestice podliježu propadanju. U slučaju jednog elektrona, broj reinkarniranih svemira rastao bi sve više i više i postajao manje stabilan.
Ishod
Teorija jedno-elektronskog svemira zvuči intrigantno i zanimljivo, ali to je nemoguće dokazati. Gore opisanim teorijama može se dodati pitanje zašto je broj elektrona u Svemiru konačan, a ne obrnuto? Ovi jednostavni, ali grafički primjeri dovode u pitanje čitavu hipotezu.
Međutim, ako je teorija točna, što bi još moglo značiti za nas? Možda je svaka druga čestica - od protona do neutrona, pa čak i egzotičnih čestica poput neutrina - također samo jedna čestica koja putuje naprijed-nazad u vremenu. To bi, zauzvrat, značilo da se ne sastojimo samo od istih čestica, nego se, u stvari, svatko od nas sastoji od jednog protona, jednog neutrona i jednog elektrona.
Sam Feynman, kako je priznao, nikada nije ozbiljno shvaćao Wheelerovu ideju, ali upravo ona je dala ideju da su elektron i pozitron povezani. Na temelju činjenice da se te čestice razlikuju samo po nalogu, znanstvenik je dokazao da će, ako pokrenete elektron natrag duž vremenske osi, on biti potpuno identičan pozitronu. To, naravno, nije istina, već samo fizička interpretacija fenomena. 25 godina nakon špekuliranja o jednoelektronskom svemiru, 1965. Feynman je dobio Nobelovu nagradu za fiziku.
Možda je najvažnija lekcija iz teorije jednoelektronskog svemira ta da bez obzira koliko bi ideja izgledala bizarna i nemoguća, nikad ne znate čemu bi ona mogla voditi dok je ne istražite.
Vladimir Guillen