Em 1940, dois famosos físicos teóricos estavam falando sobre o elétron e suas propriedades, então eles tiveram a ideia de que todos os elétrons são um e o mesmo elétron.
Os físicos John Wheeler e Richard Feynman tinham uma visão bastante não convencional da realidade. Por exemplo, eles teorizaram que há apenas um elétron em todo o universo, localizado alternadamente em todos os pontos do espaço - do Big Bang ao fim de tudo (seja o Big Rip, Big Compression, morte por calor ou qualquer outra coisa). Em outras palavras, estamos falando sobre o fato de que 10 ^ 80 elétrons com os quais lidamos em cada momento do tempo são o mesmo elétron. Um elétron permeando cada átomo e molécula, independentemente do espaço e do tempo.
A teoria de um universo de um elétron, proposta por John Wheeler durante uma conversa telefônica com Richard Feynman, assume que todos os elétrons e pósitrons são, na verdade, manifestações de um único objeto movendo-se para frente e para trás no tempo.
Wheeler foi levado à conclusão de que um pósitron é um elétron que se move para trás no tempo por emaranhamento quântico. Feynman mais tarde expressou a mesma hipótese em seu artigo de 1949, The Theory of Positrons, em Harvard.
Richard Feynman.
A ideia é baseada em linhas de mundo traçadas por cada elétron ao longo do espaço-tempo. Wheeler sugeriu que, em vez de incontáveis linhas, todas elas poderiam fazer parte de uma única linha desenhada por um elétron, como um enorme nó emaranhado. Cada momento do tempo é uma parte do espaço-tempo e se cruza com a linha do mundo conectada em um nó muitas vezes. Nos pontos de interseção, metade das linhas será direcionada para a frente no tempo e a outra metade para trás. Wheeler sugeriu que essas seções reversas representam a antipartícula do elétron, o pósitron.
Ataque dos clones
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Quantums existem fora do espaço-tempo e não ocupam posições tridimensionais. Você pode até dizer (mas com muito cuidado) que o próprio espaço e o tempo são criados pelas interações dos quanta, ou seja, por meio do emaranhamento quântico, que foi confirmado experimentalmente. Além disso, em um universo "confuso", o tempo pode ser apenas uma ilusão. E isso nos leva a outra questão importante: o que significa o emaranhamento de todas as partículas? O que a existência fora do espaço e do tempo significa para um elétron?
Imagine uma partícula se movendo incrivelmente rápido no tempo durante os estágios iniciais do universo. Ele viaja tão longe no futuro que "bate" na "parede" (que seja o fim da expansão do Universo, onde a partícula não pode mais "se mover" em entropia) e salta de volta no tempo, onde "bate" no Big Bang, de onde ela decolou inicialmente. Repetir esse processo continuamente em uma velocidade muito alta criará clones da mesma partícula - em nosso caso, um elétron - e parecerá que existem trilhões de partículas e elas estão em toda parte.
John Archibald Wheeler.
Se isso for muito difícil, vamos tentar outro experimento mental.
Se na segunda-feira você voltasse no tempo no domingo e voltasse para casa, e depois repetisse esse processo durante toda a semana (até sexta-feira), você acabaria com cinco cópias de si mesmo no mesmo domingo! Agora imagine que o elétron faz isso trilhões de vezes, e "domingo" é a era moderna do universo.
Foi sobre esse conceito de "pósitron" (antipartícula de um elétron) que Richard Feynman falou. Um pouco mais tarde, o físico teórico Yoichiro Nambu aplicou-o a toda geração e aniquilação de pares partícula-antipartícula em seu artigo publicado em 1950, afirmando que “a possível criação e aniquilação de pares que podem ocorrer a qualquer momento não é criação e não aniquilação, mas apenas uma mudança na direção de mover as partículas do passado para o futuro ou do futuro para o passado."
Essa também pode ser a razão pela qual é impossível descobrir simultaneamente o momento do elétron e sua posição (de acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg). Para entender por que Wheeler pensava nos elétrons dessa maneira, precisamos considerar suas propriedades.
Universo de um elétron
Os quanta não são como os "objetos" familiares a todos. O mundo quântico é geralmente estranho, disse o próprio Richard Feynman: “Acho que posso dizer com segurança que ninguém entende de mecânica quântica”.
Os elétrons têm dualidade onda-partícula. Isso significa que eles podem se comportar tanto como partículas quanto como ondas, dependendo da interação. Para conceituar quanta com mais precisão, o estado de onda deve ser pensado como uma região de probabilidade, que escrevemos na forma de um padrão de interferência, e o estado de uma partícula é a própria probabilidade de colapsar em um ponto de interação.
Padrão de interferência no experimento com duas fendas.
De acordo com a Relatividade Geral (GTR), espaço e tempo são um, mas quando se trata de GTR com a mecânica quântica, teóricos e cosmologistas têm problemas. Mas eles sabem que a origem do Universo no modelo cosmológico moderno é a singularidade - um estado atemporal do espaço, e ainda não há um entendimento completo desse fato.
Não se pode dizer com certeza que havia uma singularidade antes do Big Bang - que criaria uma contradição ao colocar o atemporal no "tempo". Além disso, o atemporal não tem uma relação temporária, não pode existir antes ou depois de algo. A teoria geral da relatividade diz que o tempo e o espaço são um tecido, o que significa que o espaço não pode ter seu próprio tempo separado e o tempo não pode ter seu próprio espaço separado.
Os quânticos têm algumas semelhanças com a "singularidade" do Big Bang: ambos representam energia atemporal e sem espaço. Por serem atemporais e extradimensionais, são inseparáveis, porque o próprio conceito de separação existe no continuum espaço-tempo.
Relatividade quântica
Se quanta e singularidade são inseparáveis, então eles são um e o mesmo. Isso nos leva a outro ponto importante. A Singularidade não desapareceu em uma explosão bilhões de anos atrás. Quanta é uma singularidade interagindo consigo mesma. Então, literalmente, acontece que tudo é um. Esta é a relatividade quântica.
Você pode perguntar: e a gravidade? A relatividade geral afirma que a gravidade é uma propriedade geométrica do espaço e do tempo, e a evidência experimental sugere que o espaço e o tempo são subprodutos do emaranhamento quântico. Cientistas descobriram recentemente que alguns modelos geométricos podem ser usados para simplificar muito os cálculos das interações quânticas e do emaranhamento quântico. Você não precisa ir muito longe para assumir que a geometria que cria a gravidade é na verdade uma propriedade das regiões quânticas de probabilidade.
Emaranhamento quântico na visão do artista.
O emaranhamento quântico ignora os limites de velocidade em que as informações podem ser transmitidas. As interações entre partículas emaranhadas ocorrem instantaneamente, independentemente de quão distantes estejam umas das outras. Topologicamente falando, esse fato permite supor que não há espaço entre eles. O tempo é real ou é apenas uma ilusão de percepção criada pelo observador? O espaço é tão ilusório quanto o tempo?
A única opção em que o elétron poderia estar simultaneamente “aqui” e “lá” é se a separação do passado, presente e futuro for ilusória. Se houver algum tecido primário no qual tudo acontece ao mesmo tempo, então um elétron pode se parecer com os fios das coisas tricotadas com os quais o tecido é tecido. No entanto, é claro, essa hipótese tem seus próprios problemas e questões graves.
Críticas e polêmicas
Antimatéria ausente. No universo de Wheeler, deveríamos ter um número igual de pósitrons e elétrons, mas na realidade este não é o caso. Existem incomensuravelmente mais elétrons do que pósitrons. De acordo com Feynman, ele discutiu essa questão com Wheeler e este último sugeriu que os pósitrons ausentes poderiam estar escondidos nos prótons (usando a captura de pósitrons).
Além disso, existem outras propriedades dos elétrons. Essas partículas estão sujeitas à decomposição. No caso de um elétron, o número de universos reencarnados cresceria mais e mais e se tornaria menos estável.
Resultado
A teoria de um universo de um elétron parece intrigante e interessante, mas é impossível prová-la. Aos problemas de teoria descritos acima, pode-se adicionar a questão de por que o número de elétrons no Universo é finito, e não vice-versa? Esses exemplos simples, mas gráficos, lançam dúvidas sobre toda a hipótese.
No entanto, se a teoria estiver correta, o que mais isso poderia significar para nós? Talvez qualquer outra partícula - de prótons a nêutrons e até mesmo partículas exóticas como os neutrinos - também seja apenas uma partícula viajando para frente e para trás no tempo. Isso, por sua vez, significaria que não consistíamos apenas nas mesmas partículas, mas, na verdade, cada um de nós consistia em um próton, um nêutron e um elétron.
O próprio Feynman, como ele admitiu, nunca levou a sério a ideia de Wheeler, mas foi ela quem lhe deu a ideia de que um elétron e um pósitron estão conectados. Com base no fato de que essas partículas diferem apenas na carga, o cientista provou que, se você lançar um elétron de volta ao longo do eixo do tempo, ele será completamente idêntico a um pósitron. Claro, isso não é verdade, mas apenas uma interpretação física do fenômeno. 25 anos depois de especular sobre o universo de um elétron, em 1965 Feynman recebeu o Prêmio Nobel de Física.
Talvez a lição mais importante da teoria do universo de um elétron seja que não importa o quão bizarra e impossível uma ideia possa parecer, você nunca sabe a que pode levar até pesquisá-la.
Vladimir Guillen
