Sie erinnern sich wahrscheinlich an Elektronen aus dem naturwissenschaftlichen Unterricht. Es handelt sich um stabile subatomare Teilchen mit einer negativen elektrischen Ladung. Sie befinden sich in Atomen und sind der Hauptträger der Elektrizität in festen Materialien. Aber was Sie wahrscheinlich noch nicht gehört habenist die Idee, dass jeder Elektron vorhanden ... ist eigentlich genau das gleiche Elektron.
Diese Theorie besagt, dass jedes Elektron im Universum tatsächlich ein Teilchen ist, das sich kontinuierlich durch die Zeit vorwärts und rückwärts bewegt. Es ist eine Menge komplizierter Mathematik erforderlich, aber es löst einige der größten unbeantwortbaren Fragen der Quantenphysik.
Die Theorie wurde zuerst von John Archibald Wheeler entwickelt, einem theoretischen Physiker, der in Los Alamos an der Wasserstoffbombe arbeitete und später in Princeton lehrte. Er ist weitgehend dafür bekannt, das Interesse an der allgemeinen Relativitätstheorie in den 1940er und 1950er Jahren wiederzubeleben.
Wie bei vielen Quantentheorien ist die Vorstellung, dass jedes Elektron dasselbe Elektron ist, die als Einelektronentheorie bekannt ist, eher ein Gedankenexperiment als eine Theorie.
Also lasst es uns zusammenfassen.
Elektronen sehen alle gleich aus
Einer der Hauptgründe dafür Gedankenexperiment Wheeler schlug vor, dass jedes Elektron genau gleich aussieht. Sie haben alle die gleiche Masse und die gleiche elektrische Ladung.
Dies bedeutet letztendlich, dass es unmöglich ist, Elektronen überhaupt voneinander zu unterscheiden. Es ist also nicht verwunderlich, dass Wheeler sich die Idee ausgedacht hat, dass wenn alle Elektronen gleich aussehen und gleich wirken, sie vielleicht dasselbe Elektron sind.
VERBINDUNG: PHYSIKER HABEN NUR ELEKTRONIK GEMACHT, DIE MIT LICHTGESCHWINDIGKEIT EIN- UND AUSSCHALTET
Die Annahme, dass das gesamte Universum nur ein Elektron enthält, mag nicht allzu absurd erscheinen, wenn man bedenkt, dass die einzige Änderung die Vorstellung davon wäre, was ein Elektron ist. In der Praxis würde immer noch alles gleich funktionieren.
Nach der Einelektronentheorie kann das Elektron auf die gleiche Weise, wie ein Elektron im Raum herumprallen kann, wenn es mit Licht getroffen wird, auch zeitlich rückwärts springen. Dies hat zur Folge, dass sich Elektronen zeitlich rückwärts bewegensind Positronen, die Antimateriekomponente von Elektronen. Es sind also nicht nur alle Elektronen das gleiche Elektron, sondern alle Positronen sind auch das gleiche Elektron, das sich rückwärts bewegt.
Als Professor unterrichtete Wheeler den inzwischen berühmten Physiker Richard Feynman als Doktorand. Feynman hat Wheelers Theorie berühmt gemacht als er 1965 seinen Nobelpreis entgegennahm. Hier ist, was Feynman sagte :
Eines Tages erhielt ich am Graduiertenkolleg in Princeton einen Telefonanruf von Professor Wheeler, in dem er sagte: „Feynman, ich weiß, warum alle Elektronen die gleiche Ladung und Masse haben.“ „Warum?“ „Weil siesind alle das gleiche Elektron! "Und dann erklärte er am Telefon:" Nehmen wir an, dass die Weltlinien, die wir normalerweise vorher in Zeit und Raum betrachteten - anstatt nur in der Zeit zu steigen, ein enormer Knoten waren, und dann, als wirDurch den Knoten geschnitten, durch die Ebene, die einer festen Zeit entspricht, würden wir viele, viele Weltlinien sehen und das würde viele Elektronen darstellen, abgesehen von einer Sache. Wenn dies in einem Abschnitt eine gewöhnliche Elektronenweltlinie ist, in dem Abschnitt inwas es sich umkehrte und aus der Zukunft zurückkommt, haben wir das falsche Vorzeichen zur richtigen Zeit - zu den richtigen vier Geschwindigkeiten - und das ist gleichbedeutend mit dem Ändern des Vorzeichens der Ladung, und daher würde sich dieser Teil eines Pfades so verhaltenein Positron. "
Für viele Physiker schien das, was Wheeler vorschlug, wirklich nicht so absurd. Die Physiker arbeiteten bereits mit der Idee von Elektronen und Positronen. Wheeler schlug nur einen Weg vor, jeden einzelnen existierenden gleichzeitig zu verbinden, um zu erklären, warum neinman könnte den Unterschied zwischen ihnen erkennen.
Wie würde diese Theorie tatsächlich aussehen?
Es wird geschätzt, dass es im Universum ungefähr 10 hoch 80 Atome gibt. Wenn wir die Tatsache ignorieren, dass viele Atome haben mehr als ein Elektron, wir können die Anzahl der Elektronen im Universum um 10 auf die Potenz von 80 vereinfachen.
Obwohl Elektronen für theoretische Zwecke als stabil behandelt werden, ist das experimentelle Untergrenze für die Elektronen Mittelwert Lebensdauer wird oft als 6,6 × 10 angegeben 28 Jahre. Mit diesem Wir können uns ein Bild davon machen, wie sich diese Theorie tatsächlich auswirkt.
Die Theorie und diese Zahlen implizieren, dass das eine existierende Elektron durch das Universum 10 gereist ist. 80 Zeiten, die jedes Mal 460 Septillionen Jahre dauern. Wir können diese Zahlen für jedes Mal verdoppeln, wenn das Elektron die Zeit zurücklaufen musste, was dem einen Elektron in der Zeit entspricht. Einelektronentheorie 10 105 Jahre alt
Der Datenfehler in der Theorie
All dies ist ziemlich interessant zu betrachten, aber es gibt ein Problem an der Wurzel dieses Gedankenexperiments.
Wenn sich ein einzelnes Elektron als Elektron durch die Zeit vorwärts und als Positron rückwärts bewegt, würde dies bedeuten, dass es zu einem bestimmten Zeitpunkt dort ist. sollte sei die gleiche Anzahl von Positronen wie Elektronen.
VERBINDUNG: NEUE STUDIE ENTDECKT MILLIARDEN VERWANDTER ELEKTRONEN IN EINEM METALL
Wir wissen, dass dies nicht der Fall ist, und da dies der Fall ist, können wir mit großer Sicherheit schließen, dass die Einelektronentheorie nicht gelten kann.
Es ist wahrscheinlich, dass Wheeler die ganze Zeit wusste, dass dies der Fall ist. In seinen Memoiren schreibt er :
"Ich wusste natürlich, dass es zumindest in unserer Ecke des Universums viel mehr Elektronen als Positronen gibt, aber ich fand es immer noch eine aufregende Idee, an Flugbahnen in der Raumzeit zu denken, die in jede Richtung uneingeschränkt gehen könnten -zeitlich vorwärts, zeitlich rückwärts, oben, unten, links oder rechts. "
Wheeler war sich fast sicher, dass sein Gedankenexperiment nicht die tatsächliche Quantenrealität widerspiegelte, aber er bemerkte, dass die Idee, dass es nicht die gleiche Anzahl von Positronen wie Elektronen gibt, nur für unser beobachtbares Universum gilt. Es ist möglich, dasses ist nicht der Fall für die Gesamtsumme des Universums.
Letztendlich ist die Einelektronentheorie ein ziemlich interessantes Gedankenexperiment, über das man nachdenken sollte, auch wenn Physik ist nicht dein Stau. Zu denken, dass es theoretisch möglich, aber höchst unwahrscheinlich ist, dass ein Teilchen, das überall im Universum existiert, tatsächlich dasselbe Teilchen ist, das durch die Zeit reist - na ja, das ist ziemlich cool.