Электроны есть везде. Но что, если это один и тот же электрон?
По оценкам, в наблюдаемой Вселенной насчитывается около 1082 атомов.
Поскольку каждый элемент в периодической таблице содержит как минимум один электрон, можно с уверенностью предположить, что в наблюдаемой Вселенной также имеется не менее 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 электронов.
Согласно теории, предложенной физиком-теоретиком Джоном Уилером, который изложил свои мысли в беседе с коллегой-физиком Ричардом Фейнманом, на самом деле существует только один электрон – просто кажется, что их гораздо больше, потому что он движется вперед и назад во времени.
Как бы странно это ни звучало, само по себе это является неплохим ответом на невероятную странность электронов. Электроны, как и другие элементарные частицы, неотличимы друг от друга. У них одинаковый отрицательный заряд, одинаковая масса и одинаковый спин. Поменяйте один электрон на другой, и вы не сможете их отличить.
Античастицы электронов – позитроны – тоже неотличимы друг от друга и тоже имеют одинаковый заряд, массу и спин. Как ни странно, они идентичны электронам, если не считать их положительного заряда. Именно эти факторы натолкнули Уилера на мысль, что электроны и позитроны на самом деле представляют собой одну частицу, отрицательно заряженную при движении вперед во времени и положительно заряженную при движении назад во времени.
“Однажды в аспирантуре Принстона мне позвонил профессор Уилер и сказал: “Фейнман, я знаю, почему все электроны имеют одинаковый заряд и одинаковую массу”, – рассказывал Фейнман в своей Нобелевской лекции 1965 года.
“Потому что все они – один и тот же электрон! А потом он объяснил по телефону: “Представь, что мировые линии, которые мы обычно рассматривали раньше во времени и пространстве, – вместо того, чтобы идти только вверх во времени, образуют огромный узел, и тогда, когда мы разрезаем этот узел плоскостью, соответствующей фиксированному моменту времени, мы увидим много много мировых линий, и это будет представлять собой множество электронов, за исключением одного нюанса. Если в одном сечении это обычная мировая линия электрона, то в том сечении, где она развернулась и идет обратно из будущего, у нас неверный знак для собственного времени – для собственных четырехмерных скоростей, – и это эквивалентно изменению знака заряда. Поэтому эта часть траектории будет вести себя как позитрон”.
Это предполагало бы существование исключительно древней частицы, бесчисленное количество раз проделавшей путь туда и обратно во времени. Хотя такое объяснение сходства свойств электронов и позитронов выглядит очень забавным, оно крайне маловероятно. Как отмечал Фейнман, в нашей Вселенной позитронов гораздо меньше, чем электронов, а вещества больше, чем антивещества. Если бы позитроны и электроны были одной и той же элементарной частицей, движущейся вперед и назад во времени, их количество должно было быть равным.
“Ну, возможно, недостающие позитроны спрятаны в протонах или чем-то подобном”, – предложил не слишком убедительное объяснение Уилер. Хотя это был всего лишь мысленный эксперимент, не претендующий на серьезность, телефонный разговор оказал на Фейнмана глубокое впечатление, вдохновив его написать работу, в которой позитроны описываются как электроны, движущиеся назад во времени.
“Я не воспринял всерьез саму идею о том, что все электроны – это один и тот же электрон, – вспоминал Фейнман. – Но я использовал предположение, что позитроны могут быть электронами, идущими из будущего в прошлое по обратному участку своих мировых линий. Вот это я присвоил себе!”
Читайте также: Доказательство существования субатомной частицы, предсказанной Ферми
