Pada tahun 1940, dua ahli fisika teoretis terkenal berbicara tentang elektron dan sifat-sifatnya, jadi mereka memiliki gagasan bahwa semua elektron adalah satu elektron dan sama.
Fisikawan John Wheeler dan Richard Feynman memiliki pandangan yang agak tidak konvensional tentang realitas. Misalnya, mereka berteori bahwa hanya ada satu elektron di seluruh alam semesta, yang terletak secara bergantian di semua titik di ruang angkasa - dari Big Bang hingga akhir segalanya (baik itu Big Rip, Kompresi Besar, heat death, atau yang lainnya). Dengan kata lain, kita berbicara tentang fakta bahwa 10 ^ 80 elektron yang kita hadapi pada setiap momen waktu adalah elektron yang sama. Satu elektron menembus setiap atom dan molekul, terlepas dari ruang dan waktu.
Teori alam semesta satu elektron, yang dikemukakan oleh John Wheeler selama percakapan telepon dengan Richard Feynman, mengasumsikan bahwa semua elektron dan positron, pada kenyataannya, adalah manifestasi dari satu objek yang bergerak maju mundur dalam waktu.
Wheeler didorong ke kesimpulan bahwa positron adalah elektron yang bergerak mundur dalam waktu oleh belitan kuantum. Feynman kemudian mengungkapkan hipotesis yang sama dalam artikelnya pada tahun 1949, The Theory of Positrons, di Harvard.
Richard Feynman.
Ide ini didasarkan pada garis dunia yang dilacak oleh setiap elektron melalui ruangwaktu. Wheeler menyarankan bahwa alih-alih garis yang tak terhitung jumlahnya, mereka semua bisa menjadi bagian dari satu garis yang ditarik oleh satu elektron, seperti simpul besar yang kusut. Setiap momen waktu merupakan bagian dari ruang-waktu dan berpotongan dengan garis dunia yang terhubung dalam sebuah simpul berkali-kali. Di titik-titik persimpangan, separuh garis akan diarahkan ke depan pada waktunya dan separuh lagi akan diarahkan ke belakang. Wheeler menyarankan bahwa bagian terbalik ini mewakili antipartikel elektron, positron.
Serangan klon
Video promosi:
Kuantum berada di luar ruang-waktu dan tidak menempati posisi tiga dimensi. Anda bahkan dapat mengatakan (tetapi dengan sangat hati-hati) bahwa ruang dan waktu itu sendiri diciptakan oleh interaksi kuanta, yaitu, melalui belitan kuantum, yang telah dikonfirmasi secara eksperimental. Selain itu, di alam semesta yang "bingung", waktu bisa jadi hanya ilusi. Dan ini membawa kita ke pertanyaan penting lainnya: apa arti belitan semua partikel? Apa arti keberadaan di luar ruang dan waktu bagi sebuah elektron?
Bayangkan sebuah partikel bergerak sangat cepat dalam waktu selama tahap paling awal alam semesta. Ia bergerak jauh ke masa depan sehingga "menabrak" ke "dinding" (biarlah itu menjadi akhir dari perluasan Alam Semesta, di mana partikel tidak bisa lagi "bergerak" dalam entropi) dan memantul kembali ke masa, di mana ia "menabrak" ke Big Bang, dari mana dia lepas landas awalnya. Mengulangi proses ini berulang-ulang dengan kecepatan yang sangat tinggi akan menciptakan klon dari partikel yang sama - dalam kasus ini elektron - dan akan terlihat seperti ada triliunan partikel dan ada di mana-mana.
John Archibald Wheeler.
Jika ini terlalu sulit, mari coba eksperimen pikiran lainnya.
Jika pada hari Senin Anda kembali ke masa lalu pada hari Minggu dan kembali ke rumah, dan kemudian mengulangi proses ini sepanjang minggu (hingga Jumat), Anda akan mendapatkan lima salinan diri Anda pada hari Minggu yang sama! Sekarang bayangkan elektron melakukan ini triliunan kali, dan "Minggu" adalah era modern di alam semesta.
Tentang konsep "positron" (antipartikel elektron) inilah yang dibicarakan oleh Richard Feynman. Beberapa saat kemudian, fisikawan teoretis Yoichiro Nambu menerapkannya pada seluruh generasi dan pemusnahan pasangan partikel-antipartikel dalam artikelnya yang diterbitkan pada tahun 1950, yang menyatakan bahwa “kemungkinan penciptaan dan pemusnahan pasangan yang dapat terjadi pada waktu tertentu bukanlah penciptaan dan bukan pemusnahan, tetapi hanya perubahan arah perpindahan partikel dari masa lalu ke masa depan atau dari masa depan ke masa lalu."
Ini mungkin juga menjadi alasan mengapa tidak mungkin untuk secara bersamaan mengetahui momentum elektron dan posisinya (menurut prinsip ketidakpastian Heisenberg). Untuk memahami mengapa Wheeler memikirkan elektron dengan cara ini, kita perlu mempertimbangkan propertinya.
Alam semesta satu elektron
Kuanta tidak seperti "objek" yang dikenal semua orang. Dunia kuantum pada umumnya aneh, Richard Feynman sendiri berkata tentangnya: "Saya pikir saya dapat dengan aman mengatakan bahwa tidak ada yang memahami mekanika kuantum".
Elektron memiliki dualitas gelombang-partikel. Ini berarti bahwa mereka dapat berperilaku sebagai partikel dan gelombang, bergantung pada interaksinya. Untuk mengkonseptualisasikan kuanta dengan lebih akurat, status gelombang harus dianggap sebagai wilayah probabilitas, yang kami tulis dalam bentuk pola interferensi, dan status partikel adalah probabilitas yang sangat besar yang runtuh menjadi satu titik interaksi.
Pola interferensi dalam percobaan dengan dua celah.
Menurut Relativitas Umum (GTR), ruang dan waktu adalah satu, tetapi ketika sampai pada GTR dengan mekanika kuantum, ahli teori dan kosmologi memiliki masalah. Tetapi mereka tahu bahwa asal mula Alam Semesta dalam model kosmologis modern adalah singularitas - keadaan ruang tanpa batas waktu, dan masih belum ada pemahaman lengkap tentang fakta ini.
Tidak dapat dikatakan dengan pasti bahwa ada singularitas sebelum Big Bang - yang akan menciptakan kontradiksi dengan menempatkan keabadian dalam "waktu". Selain itu, timeless tidak memiliki hubungan sementara, tidak bisa ada sebelum atau sesudah sesuatu. Teori relativitas umum mengatakan bahwa waktu dan ruang adalah satu tatanan, yang berarti bahwa ruang tidak dapat memiliki waktu sendiri-sendiri, dan waktu tidak dapat memiliki ruangnya sendiri-sendiri.
Kuantum memiliki beberapa kemiripan dengan "singularitas" Big Bang: keduanya merepresentasikan energi tak ber-ruang dan tak lekang oleh waktu. Karena keduanya abadi dan ekstradimensional, keduanya tidak dapat dipisahkan, karena konsep pemisahan itu sendiri ada dalam kontinum ruang-waktu.
Relativitas kuantum
Jika kuanta dan singularitas tidak dapat dipisahkan, maka keduanya adalah satu dan sama. Ini membawa kita ke poin penting lainnya. Singularitas tidak menghilang dalam ledakan miliaran tahun yang lalu. Quanta adalah singularitas yang berinteraksi dengan dirinya sendiri. Kemudian secara harfiah ternyata semuanya adalah satu. Ini adalah relativitas kuantum.
Anda mungkin bertanya, bagaimana dengan gravitasi? Relativitas umum menyatakan bahwa gravitasi adalah properti geometris ruang dan waktu, dan bukti eksperimental menunjukkan bahwa ruang dan waktu adalah produk sampingan dari belitan kuantum. Para ilmuwan baru-baru ini menemukan bahwa beberapa model geometris dapat digunakan untuk menyederhanakan penghitungan interaksi kuantum dan belitan kuantum. Anda tidak perlu melangkah jauh untuk berasumsi bahwa geometri yang menciptakan gravitasi sebenarnya adalah properti wilayah probabilitas kuantum.
Keterikatan kuantum dalam pandangan artis.
Keterikatan kuantum melewati batas kecepatan di mana informasi dapat ditransmisikan. Interaksi antara partikel yang terjerat terjadi secara instan, terlepas dari seberapa jauh mereka satu sama lain. Secara topologis, fakta ini memungkinkan untuk berasumsi bahwa tidak ada spasi di antara keduanya. Apakah waktu itu nyata atau hanya ilusi persepsi yang diciptakan oleh pengamat? Apakah ruang sama ilusi dengan waktu?
Satu-satunya pilihan di mana elektron bisa secara bersamaan "di sini" dan "di sana" adalah jika pemisahan masa lalu, sekarang, dan masa depan bersifat ilusi. Jika ada beberapa kain utama di mana semuanya terjadi pada saat yang sama, maka satu elektron dapat menyerupai benang rajutan dengan bantuan kain yang ditenun. Namun, tentu saja hipotesis ini memiliki masalah dan pertanyaan serius tersendiri.
Kritik dan kontroversi
Antimateri hilang. Di alam semesta Wheeler, kita seharusnya memiliki jumlah positron dan elektron yang sama, tetapi kenyataannya tidak demikian. Ada elektron yang jauh lebih banyak daripada positron. Menurut Feynman, dia membahas masalah ini dengan Wheeler dan yang terakhir menyarankan bahwa positron yang hilang dapat disembunyikan dalam proton (menggunakan penangkapan positron).
Selain itu, ada yang namanya sifat elektron lainnya. Partikel-partikel ini dapat membusuk. Dalam kasus satu elektron, jumlah alam semesta yang bereinkarnasi akan bertambah banyak dan menjadi kurang 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 pertanyaan mengapa jumlah elektron di alam semesta terbatas, dan bukan sebaliknya? Contoh sederhana namun grafis ini meragukan seluruh hipotesis.
Namun, jika teorinya benar, apa lagi artinya bagi kita? Mungkin partikel lain - dari proton hingga neutron dan bahkan partikel eksotis seperti neutrino - juga hanya satu partikel yang bergerak bolak-balik dalam waktu. Ini, pada gilirannya, berarti bahwa kita tidak hanya terdiri dari partikel yang sama, tetapi, pada kenyataannya, kita masing-masing terdiri dari satu proton, satu neutron, dan satu elektron.
Feynman sendiri, seperti yang dia akui, tidak pernah menganggap serius gagasan Wheeler, tetapi dialah yang memberinya gagasan bahwa elektron dan positron terhubung. Berdasarkan fakta bahwa partikel-partikel ini hanya berbeda muatannya, ilmuwan tersebut membuktikan bahwa jika Anda meluncurkan elektron kembali sepanjang sumbu waktu, ia akan sepenuhnya identik dengan positron. Tentu saja, ini tidak benar, tetapi hanya interpretasi fisik dari fenomena tersebut. 25 tahun setelah berspekulasi tentang alam semesta satu elektron, pada tahun 1965 Feynman dianugerahi Hadiah Nobel dalam bidang fisika.
Mungkin pelajaran paling penting dari teori alam semesta satu-elektron adalah bahwa tidak peduli betapa aneh dan mustahilnya sebuah ide, Anda tidak akan pernah tahu apa yang akan terjadi sebelum Anda menelitinya.
Vladimir Guillen
