یک ایده غیرممکن که شاید چندان هم غیرممکن نباشد
داستان از سال ۱۹۴۰ شروع شد؛ وقتی جان ویلر فیزیکدان بزرگ، در تماسی تلفنی با دانشمند جوانی به نام ریچارد فاینمن یک سؤال حیرتانگیز پرسید:
«اگر همه الکترونها، یک الکترون باشند چه؟»
از دید ریاضی و نظری، این فکر غیرمنطقی نبود.
اما چرا چنین حرفی؟
ویژگی عجیب الکترونها: همه کاملاً یکساناند
IFLScience توضیح میدهد که الکترونها برخلاف بسیاری از ذرات دیگر:
- هیچ تفاوتی با هم ندارند
- هیچ «شماره سریال» یا ویژگی شخصی ندارند
- از لحاظ بار، جرم، اسپین و رفتار کوانتومی کپی کامل یکدیگرند
یعنی شما نمیتوانید بگویید «این الکترون» با «آن یکی» فرق دارد.
این یکسانی کامل باعث شد ویلر بگوید:
شاید دلیلش این است که اصلاً فقط یک الکترون وجود دارد!
این الکترون دائماً در زمان سفر میکند و هر بار که در نقطهای از جهان ظاهر میشود، ما آن را بهعنوان الکترون «جدید» میبینیم.
الکترونی که به جلو و عقب در زمان میدود
طبق این نظریه:
- وقتی الکترون رو به جلو در زمان حرکت میکند → ما آن را «الکترون» میبینیم.
- وقتی به عقب در زمان حرکت میکند → ما آن را «پوزیترون» (پادذره الکترون) میبینیم.
این دقیقاً همان چیزی است که فاینمن بعدها در نمودارهای فاینمن و مکانیک کوانتومی به کار برد.
به عبارتی، پوزیترون از نگاه ریاضی:
الکترونی است که جهت زمانش معکوس شده.
این یکی از خیرهکنندهترین برداشتهای تاریخ فیزیک است.
اما یک مشکل بزرگ وجود داشت
فاینمن به سرعت متوجه شد که اگر فرضیه ویلر درست باشد، باید تعداد پوزیترونها = تعداد الکترونها باشد.
ولی در جهان واقعی:
- الکترونها بسیار فراواناند
- پوزیترونها بسیار کمیاب
فاینمن این ایراد را با ویلر مطرح کرد.
ویلر پاسخ داد:
«شاید آن بخشهایی از مسیر الکترون در زمان که پوزیترون میشود، بیشتر در نقاطی باشد که ما مشاهده نمیکنیم.»
اما با این حال، اختلافِ عظیم در تعداد، این فرضیه را از حالت فیزیکی به فلسفی–تخیلی نزدیک کرد.
چرا این ایده هنوز اهمیت دارد؟
IFLScience تأکید میکند:
گرچه خود «فرضیه یکالکترونی» پذیرفتهشده نیست، اما نتایج ریاضی آن بهطور مستقیم وارد فیزیک مدرن شد.
- مفهوم حرکت ذرات در زمان
- تفسیر پوزیترونها بهعنوان الکترونهای معکوس در زمان
- پایهگذاری نمودارهای فاینمن
- درک بهتر تقارنها و پادماده
- نقش زمان در نظریه میدان کوانتومی
حتی امروز هم برخی فیزیکدانان میگویند شاید نه یک الکترون، اما یک الکترون میدانمحور بنیادی وجود داشته باشد که تمام الکترونها حالتهای مختلف آن هستند.
آیا یک الکترون واحد میتواند توضیح دهد چرا جهان پایدار است؟
جالب اینجاست که اگر چنین چیزی درست باشد، برخی پدیدهها توضیح زیباتری پیدا میکنند:
- یکنواختی کامل الکترونها
- حفظ بار الکتریکی در کل جهان
- رفتار واحد در هر آزمایش
- تقارن ماده–پادماده
اما مشکل عددی پوزیترونها و پایداری جهان هنوز اجازه نمیدهد این فرضیه «واقعی» تلقی شود.
جمعبندی IFLScience
این نظریه بیشتر تفکر فلسفی–کوانتومی است؛
نه یک مدل فیزیکی قابل آزمون.
اما به شکل غیرمستقیم اولویتها و ابزارهای فیزیک مدرن را تغییر داد و بخشی از مسیر فکری فاینمن را ساخت—کسی که بعدها یکی از نقشهکشان اصلی الکترودینامیک کوانتومی شد.
در نهایت، سؤال اصلی همچنان به قوت خود باقی است: