Zaktualizowano artykuł 10 listopada 2023
Elektrony we wszechświecie – Pewnie pamiętasz elektrony z zajęć z nauk ścisłych. Są stabilnymi cząstkami subatomowymi, które mają ujemny ładunek elektryczny. Znajdują się w atomach i są głównym nośnikiem elektryczności w materiałach stałych. Ale to, o czym prawdopodobnie nie słyszałeś, to pomysł, że każdy istniejący elektron … jest w rzeczywistości dokładnie tym samym elektronem.
Teoria ta mówi, że każdy Elektrony we wszechświecie jest w rzeczywistości jedną cząsteczką, która nieustannie podróżuje w przód i w tył w czasie. W grę wchodzi wiele skomplikowanej matematyki, ale rozwiązuje ona niektóre z największych pytań fizyki kwantowej, na które nie ma odpowiedzi.
Teoria ta została po raz pierwszy wymyślona przez Johna Archibalda Wheelera. Był bowiem fizykiem teoretycznym, który pracował nad bombą wodorową w Los Alamos, a później wykładał w Princeton. Jest w dużej mierze znany z ożywienia zainteresowania ogólną teorią względności w latach 40. i 50. XX wieku.
Podobnie jak wiele teorii kwantowych, idea, że każdy elektron jest tym samym elektronem. Znana jako Teoria Jednego Elektronu, jest bardziej eksperymentem myślowym niż teorią.
Teorie – elektrony we wszechświecie
Wszystkie elektrony we wszechświecie wyglądają tak samo
Jednym z największych powodów, dla których Wheeler zaproponował ten eksperyment myślowy, jest to, że każdy elektron wygląda dokładnie tak samo. Wszystkie mają tę samą masę i ten sam ładunek elektryczny.
To ostatecznie oznacza, że nie da się w ogóle odróżnić elektronów. Nic więc dziwnego, że Wheeler wpadł na pomysł, że jeśli wszystkie elektrony wyglądają tak samo i zachowują się tak samo. To może są tym samym elektronem.
Sugerowanie, że cały wszechświat zawiera tylko jeden elektron, może nie wydawać się aż tak absurdalne jeśli weźmiemy pod uwagę, że jedyną zmianą byłaby idea tego, czym jest elektron. W praktyce wszystko nadal działałoby tak samo.
Zgodnie z teorią jednego elektronu, w taki sam sposób, w jaki elektron może odbijać się w przestrzeni po uderzeniu światłem. Elektron może również być w stanie odbić się w czasie. Konsekwencją tego jest to, że elektrony poruszające się wstecz w czasie są pozytonami, składowymi antymaterii elektronów. Tak więc nie tylko wszystkie elektrony są tym samym elektronem, ale wszystkie pozytony są również tym samym elektronem poruszającym się wstecz.
Jako profesor Wheeler nauczał słynnego obecnie fizyka Richarda Feynmana, gdy był doktorantem. Feynman słynął z teorii Wheelera, gdy odebrał nagrodę Nobla w 1965 roku. Oto, co powiedział Feynman:
Pewnego dnia na studiach podyplomowych w Princeton otrzymałem telefon od profesora Wheelera, w którym powiedział: „Feynman, wiem, dlaczego wszystkie elektrony mają ten sam ładunek i taką samą masę”. „Dlaczego?” „Ponieważ wszystkie są tym samym elektronem!” A potem wyjaśnił przez telefon: „przypuśćmy, że linie świata, które zwykle rozważaliśmy wcześniej w czasie i przestrzeni . Zamiast tylko wznosić się w czasie, są ogromnym węzłem, a potem, kiedy go przecięliśmy, przez płaszczyzny odpowiadającej ustalonemu czasowi, zobaczylibyśmy wiele, wiele linii świata, które reprezentowałyby wiele elektronów, z wyjątkiem jednej rzeczy.Jeśli w jednej sekcji jest to zwykła linia świata elektronów,
Wielu fizykom to, co proponował Wheeler, nie wydawało się aż tak absurdalne. Fizycy pracowali już z ideą elektronów i pozytonów. Wheeler właśnie zaproponował sposób na połączenie wszystkich istniejących jednocześnie, aby wyjaśnić, dlaczego nikt nie jest w stanie odróżnić między nimi.
Jak właściwie wyglądałaby ta teoria?
Szacuje się, że we wszechświecie jest około 10 do potęgi 80 atomów. Jeśli zignorujemy fakt, że wiele atomów ma więcej niż jeden elektron, możemy uprościć liczbę elektronów we wszechświecie od około 10 do potęgi 80.
Chociaż elektrony są traktowane jako stabilne w celach teoretycznych. Eksperymentalna dolna granica średniego czasu życia elektronu jest często podawana jako 6,6 x 10 28 lat. Korzystając z tego , możemy zorientować się, jak ta teoria faktycznie się rozgrywa.
Teoria i te liczby sugerują, że jeden istniejący elektron przebył wszechświat 10 80 razy. Za każdym razem trwając 460 septylionów lat. Możemy podwoić te liczby za każdym razem, gdy elektron musiał cofnąć się w czasie. Co równa się jednemu elektronowi w teorii jednego elektronu, który ma 10 105 lat.
Błąd danych w teorii
Wszystko to jest dość interesujące do rozważenia, ale u podstaw tego eksperymentu myślowego tkwi problem.
Jeśli pojedynczy elektron przemieszcza się w czasie do przodu jako elektron i do tyłu jako pozyton, oznaczałoby to, że w dowolnym punkcie liczba pozytonów powinna być taka sama, jak liczba elektronów.
Wiemy, że to nieprawda. Ponieważ tak jest, możemy z dużą pewnością wywnioskować, że teoria jednego elektronu nie może się utrzymać.
Jest prawdopodobne, że Wheeler wiedział o tym przez cały czas. W swoim pamiętniku pisze:
„Wiedziałem oczywiście, że przynajmniej w naszym zakątku wszechświata jest o wiele więcej elektronów. Nadal uważałem, że to ekscytujący pomysł, aby myśleć o trajektoriach w czasoprzestrzeni, które mogłyby przebiegać bez ograniczeń w dowolnym kierunku – naprzód w czas, wstecz w czasie, w górę, w dół, w lewo lub w prawo.”
Wheeler był prawie pewien, że jego eksperyment myślowy nie był odzwierciedleniem rzeczywistej rzeczywistości kwantowej. Zauważył, że pomysł, że nie ma takiej samej liczby pozytonów jak elektronów, jest prawdziwy tylko dla naszego obserwowalnego wszechświata. Możliwe, że tak nie jest w przypadku sumy wszechświata.
Podsumowując zagadnienie elektrony we wszechświecie. Teoria jednego elektronu jest dość interesującym eksperymentem myślowym do rozważenia, nawet jeśli fizyka nie jest twoją przeszkodą. Pomyśleć, że jest teoretycznie możliwe, choć wysoce nieprawdopodobne. Fakt iż cząsteczka, która istnieje wszędzie we wszechświecie, jest w rzeczywistości tą samą cząsteczką podróżującą w czasie – cóż, to całkiem fajne.
