Nel 1940, due famosi fisici teorici stavano parlando dell'elettrone e delle sue proprietà, quindi ebbero l'idea che tutti gli elettroni fossero uno e lo stesso elettrone.
I fisici John Wheeler e Richard Feynman avevano una visione della realtà piuttosto non convenzionale. Ad esempio, hanno teorizzato che esiste un solo elettrone nell'intero universo, situato alternativamente in tutti i punti dello spazio, dal Big Bang alla fine di tutto (che si tratti del Big Rip, Big Compression, morte termica o qualcos'altro). In altre parole, stiamo parlando del fatto che 10 ^ 80 elettroni con cui abbiamo a che fare in ogni momento del tempo sono lo stesso elettrone. Un elettrone permea ogni atomo e molecola, indipendentemente dallo spazio e dal tempo.
La teoria di un universo a un elettrone, proposta da John Wheeler durante una conversazione telefonica con Richard Feynman, suggerisce che tutti gli elettroni e i positroni sono, in effetti, manifestazioni di un oggetto che si muove avanti e indietro nel tempo.
Wheeler è stato spinto alla conclusione che un positrone è un elettrone che si muove indietro nel tempo per entanglement quantistico. Feynman in seguito espresse la stessa ipotesi nel suo articolo del 1949, The Theory of Positrons, ad Harvard.
Richard Feynman.
L'idea si basa sulle linee del mondo tracciate da ciascun elettrone attraverso lo spaziotempo. Wheeler ha suggerito che invece di innumerevoli linee simili, potrebbero essere tutte parte di una singola linea tracciata da un elettrone, come un enorme nodo aggrovigliato. Ogni momento del tempo è una parte dello spazio-tempo e si interseca con la linea del mondo connessa molte volte in un nodo. Nei punti di intersezione, metà delle linee sarà diretta in avanti nel tempo e metà sarà diretta all'indietro. Wheeler ha suggerito che queste sezioni inverse rappresentano l'antiparticella dell'elettrone, il positrone.
Attacco dei cloni
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I quantum esistono al di fuori dello spazio-tempo e non occupano posizioni tridimensionali. Si può anche dire (ma con grande cura) che lo spazio e il tempo stessi sono creati dalle interazioni dei quanti, cioè tramite l'entanglement quantistico, che è stato confermato sperimentalmente. Inoltre, in un universo "confuso", il tempo può essere solo un'illusione. E questo ci porta a un'altra domanda importante: cosa significa entanglement di tutte le particelle? Cosa significa per un elettrone l'esistenza al di fuori dello spazio e del tempo?
Immagina una particella che si muove incredibilmente velocemente nel tempo durante le primissime fasi dell'universo. Viaggia così lontano nel futuro che "si schianta" contro il "muro" (lascia che sia la fine dell'espansione dell'Universo, dove la particella non può più "muoversi" in entropia) e rimbalza indietro nel tempo, dove "si schianta" nel Big Bang, da dove inizialmente è decollata. Ripetere questo processo più e più volte ad altissima velocità creerà cloni della stessa particella - nel nostro caso un elettrone - e sembrerà che ci siano trilioni di particelle e sono ovunque.
John Archibald Wheeler.
Se questo è troppo difficile, proviamo con un altro esperimento mentale.
Se lunedì tornassi indietro nel tempo domenica e tornassi a casa, e poi ripetessi questo processo per tutta la settimana (fino a venerdì), ti ritroveresti con cinque copie di te stesso la stessa domenica! Ora immagina che l'elettrone faccia questo trilioni di volte, e "domenica" è l'era moderna dell'universo.
Richard Feynman ha parlato di questo concetto di "positrone" (antiparticella di un elettrone). Un po 'più tardi, il fisico teorico Yoichiro Nambu lo applicò all'intera generazione e all'annientamento delle coppie particella-antiparticella nel suo articolo pubblicato nel 1950, affermando che "la possibile creazione e annientamento di coppie che può avvenire in un dato momento non è creazione e non l'annientamento, ma solo un cambiamento nella direzione di spostamento delle particelle dal passato al futuro o dal futuro al passato ".
Questo potrebbe anche essere il motivo per cui è impossibile scoprire simultaneamente sia la quantità di moto dell'elettrone che la sua posizione (secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg). Per capire perché Wheeler pensava agli elettroni in questo modo, dobbiamo considerare le loro proprietà.
Universo a un elettrone
I quanti non sono come gli "oggetti" familiari a tutti. Il mondo quantistico è generalmente strano, lo stesso Richard Feynman ha detto al riguardo: "Penso di poter affermare con sicurezza che nessuno capisce la meccanica quantistica".
Gli elettroni hanno una dualità onda-particella. Ciò significa che possono comportarsi sia come particelle che come onde, a seconda dell'interazione. Per concettualizzare i quanti in modo più accurato, lo stato d'onda dovrebbe essere pensato come una regione di probabilità, che scriviamo sotto forma di un modello di interferenza, e lo stato di una particella è la stessa probabilità che collassa in un punto di interazione.
Schema di interferenza nell'esperimento con due fenditure.
Secondo la Relatività Generale (GTR), spazio e tempo sono una cosa sola, ma quando si tratta di GTR con la meccanica quantistica, teorici e cosmologi hanno problemi. Ma sanno che l'origine dell'Universo nel moderno modello cosmologico è la singolarità, uno stato senza tempo dello spazio, e non c'è ancora una comprensione completa di questo fatto.
Non si può dire con certezza che ci fosse una singolarità prima del Big Bang - che avrebbe creato una contraddizione collocando ciò che è senza tempo nel "tempo". Inoltre, il senza tempo non ha una relazione temporanea, non può esistere prima o dopo qualcosa. La teoria generale della relatività afferma che il tempo e lo spazio sono un tessuto, il che significa che lo spazio non può avere il proprio tempo separato e il tempo non può avere il proprio spazio separato.
I quantum hanno alcune somiglianze con la "singolarità" del Big Bang: entrambi rappresentano un'energia senza tempo e senza spazio. Dato che sono sia senza tempo che extradimensionali, sono inseparabili, perché il concetto stesso di separazione esiste nel continuum spazio-temporale.
Relatività quantistica
Se i quanti e la singolarità sono inseparabili, allora sono la stessa cosa. Questo ci porta a un altro punto importante. La Singolarità non è scomparsa in un'esplosione miliardi di anni fa. Quanta è una singolarità che interagisce con se stessa. Quindi si scopre letteralmente che tutto è uno. Questa è la relatività quantistica.
Potresti chiedere, che dire della gravità? La relatività generale afferma che la gravità è una proprietà geometrica dello spazio e del tempo e l'evidenza sperimentale suggerisce che lo spazio e il tempo sono sottoprodotti dell'entanglement quantistico. Gli scienziati hanno recentemente scoperto che alcuni modelli geometrici possono essere utilizzati per semplificare notevolmente i calcoli delle interazioni quantistiche e dell'entanglement quantistico. Non devi andare lontano per presumere che la geometria che crea la gravità sia in realtà una proprietà delle regioni quantistiche di probabilità.
Entanglement quantistico nella visione dell'artista.
L'entanglement quantistico bypassa i limiti di velocità a cui possono essere trasmesse le informazioni. Le interazioni tra particelle aggrovigliate avvengono istantaneamente, indipendentemente dalla loro distanza l'una dall'altra. Topologicamente parlando, questo fatto consente di presumere che non ci sia spazio tra di loro. Il tempo è reale o è solo un'illusione della percezione creata dall'osservatore? Lo spazio è illusorio come il tempo?
L'unica opzione in cui l'elettrone potrebbe essere simultaneamente "qui" e "lì" è se la separazione tra passato, presente e futuro è illusoria. Se c'è un tessuto primario su cui tutto accade allo stesso tempo, allora un elettrone può assomigliare ai fili nelle cose lavorate a maglia con l'aiuto di cui è tessuto il tessuto. Tuttavia, ovviamente, questa ipotesi ha i suoi seri problemi e domande.
Critiche e polemiche
Antimateria mancante. Nell'universo di Wheeler, dovremmo avere un numero uguale di positroni ed elettroni, ma in realtà non è così. Ci sono incommensurabilmente più elettroni che positroni. Secondo Feynman, ha discusso questo problema con Wheeler e quest'ultimo ha suggerito che i positroni mancanti potrebbero essere nascosti nei protoni (usando la cattura del positrone).
Inoltre, esistono altre proprietà degli elettroni. Queste particelle sono soggette a decadimento. Nel caso di un elettrone, il numero di universi reincarnati crescerebbe sempre di più e diventerebbe meno stabile.
Risultato
La teoria di un universo a un elettrone sembra intrigante e interessante, ma è impossibile dimostrarlo. Ai problemi di teoria sopra descritti, si può aggiungere la domanda: perché il numero di elettroni nell'Universo è finito e non viceversa? Questi esempi semplici ma grafici mettono in dubbio l'intera ipotesi.
Tuttavia, se la teoria è corretta, che altro potrebbe significare per noi? Forse qualsiasi altra particella - dai protoni ai neutroni e persino particelle esotiche come i neutrini - è anche solo una particella che viaggia avanti e indietro nel tempo. Questo, a sua volta, significherebbe che non solo siamo costituiti dalle stesse particelle, ma, in effetti, ognuno di noi è costituito da un protone, un neutrone e un elettrone.
Lo stesso Feynman, come ha ammesso, non ha mai preso sul serio l'idea di Wheeler, ma è stata lei a dargli l'idea che un elettrone e un positrone siano collegati. Basandosi sul fatto che queste particelle differiscono solo nella carica, lo scienziato ha dimostrato che se lanci un elettrone indietro lungo l'asse del tempo, sarà completamente identico a un positrone. Naturalmente, questo non è vero, ma solo un'interpretazione fisica del fenomeno. 25 anni dopo aver speculato sull'universo a un elettrone, nel 1965 Feynman ricevette il Premio Nobel per la fisica.
Forse la lezione più importante dalla teoria dell'universo a un elettrone è che non importa quanto un'idea possa sembrare bizzarra e impossibile, non sai mai a cosa potrebbe portare finché non la cerchi.
Vladimir Guillen
