單電子宇宙理論，由約翰·惠勒在1940年春天打給理察·費曼的電話中提出，該理論聲稱，所有的電子和正電子實際上是唯一一個電子在時間中前行並回溯的結果。
基本介紹
- 中文名：單電子宇宙
- 外文名：One-electron Universe
- 提出者：理察·費曼，約翰·惠勒
- 提出時間：1940年
單電子宇宙理論，由約翰·惠勒在1940年春天打給理察·費曼的電話中提出，該理論聲稱，所有的電子和正電子實際上是唯一一個電子在時間中前行並回溯的結果。
費曼提到：
我在普林斯頓的研究生院時，有一天接到惠勒教授的電話，他說，
“費曼，我知道為什麼所有的電子都有相同的電荷與質量了！”
“為什麼？”
“因為它們是同一個電子！”
這個想法的實質基於電子在世界線中的時空軌跡。惠勒認為，所有的電子可能是唯一一個電子在其自身時間線中在整個時間線里複雜循環所形成，而非每個電子都有它們自身的世界線。截取整個宇宙時間線的任一時刻，這個電子會因為自身時間線在宇宙時間線中循環而被截取很多次，並且全都是這個電子。
在被截取的這個時刻，一半的世界線會在時間中向未來行進，另一半會在時間中向過去行進。惠勒說向過去行進的可能是電子的反物質，正電子。
實際觀測到的電子要遠遠多於正電子，理論上也是這么認為的。費曼提到，他和惠勒一起提出了這個看法。惠勒推測，可能有未被觀測到的正電子隱藏在質子中。
費曼被惠勒的想法所震驚，即反物質是物質在時間線中逆行，並將此歸功於惠勒，他在諾貝爾獎演講中說：
“我認為正電子是電子在時間線中從未來向過去行進，但沒有所有電子都是同一個電子的這個想法。那是我偷來的！”
費曼在1949年發表的論文《正電子理論》中正式提出，正電子是電子在時間中逆行。後來南部陽一郎把這個想法擴展到正反物質對的產生與湮滅，認為真空中不斷發生的正反物質對的創生與湮滅，實際上是粒子在時間這一維度上運動方向的改變。
在量子力學中，由海森堡不確定性原理推測，真空中存在著量子漲落，不斷地有成對的正反粒子憑空創生，又在極短的時間內湮滅。單電子宇宙理論可對此類正反物質的創生與湮滅做出如下解釋：
正負電子對（或正反物質對）的創生：從未來向過去行進的反物質改變在時間上的前進方向轉為從過去向未來行進，在改變方向的那一時刻之前，無論正反物質都是不存在的，而在那一時刻之後，正反物質同時存在，因而在我們（從過去向未來前進的正物質）看來，這一對正反物質是憑空產生的。實際上，如果我們是從未來向過去前進的反物質，那么在我們看來這一對正反物質是相遇而湮滅的。
正負電子對（或正反物質對）的湮滅：與創生正好相反。我們的感覺是正反物質相遇而湮滅，實際上只是正物質在“湮滅”的那一時刻調轉了時間的前進方向，從向未來前進改為向過去前進而已，因此在我們看來“湮滅”時刻之前同時有正反物質，“湮滅”之後什麼也沒有。
在宇宙大爆炸之初，無數的量子漲落產生了無數正負電子對，它們中的大多數都很快地又湮滅了，僅有極少數得以分開從而存在更長的時間，或許到宇宙的終結，或許到某個粒子加速器，或許到宇宙深處，它們真的是一個電子的無數旅程嗎？在無數次的循環中旅行到宇宙末日無數次，在無限的循環中旅行到宇宙的每一片空間，宇宙中真的只有一個電子嗎？
這就是單電子宇宙的圖景。
