John Archibald Wheeler (1911 – 2008) amerikai elméleti fizikus volt, a terület ismerői szerint briliáns, de eredményei ellenére sem megfelelő ismertséget szerzett elme. Pedig Wheeler élesztette újjá az érdeklődést az általános relativitáselmélet iránt a második világháborút követően, együtt dolgozott Niels Bohrral, és együtt dolgozták ki a nukleáris hasadás hátterében álló alapelveket, illetve Gregory Breittel közösen írták le a Breit–Wheeler folyamatot. Ezen kívül Wheeler használta először a fekete lyuk kifejezést a saját maguk gravitációjába omló testekre, valamint a féreglyuk (vagy féregjárat) szó is tőle származik. És ő alkotta meg eredetileg az Egy-elektron elméletet is.

Jellemzően az elméletet sem ő tette igazán ismerté, hanem a PhD hallgatója, a később Nobel-díjat nyert Richard Phillips Feynman. Feynman 1965-ben, a díj átvételekor beszélt egy telefonbeszélgetésről, amely során Wheeler előadta a magyarázatát arról, hogy miért lehetetlen egyik elektront a másiktól megkülönböztetni. Hogy ezt valamennyire megérthessük, először is tudnunk kell, hogy az elektronoknak megegyezik a tömegük, a töltésük, sőt a fordulatszámuk és rengeteg egyéb tulajdonságuk is. A fizikusok nagyobb része egyszerűen csak elfogadja, hogy ennek az az oka, hogy így épül fel és így működik az Univerzum: az elektronok teljesen egyformák, ez van. Akadnak ugyanakkor olyanok, mint Wheeler, akik igen komolyan elgondolkoznak ezen a tényen, és a válaszhoz bevetik a fantáziájukat is.

Wheeler tehát az említett telefonbeszélgetésben, amely 1940 tavaszán esett meg, azt mondta, hogy azért egyforma az összes elektron, mert valójában csak egyetlen elektron létezik. És ez az egy elektron képes mozogni az időben, így lehet jelen több atomban is. Wheeler úgy gondolta, hogy ahogy fény hatására az elektron mozgásra bírható a térben, akadhat olyan kölcsönhatás, ami miatt az elektron elkezd mozogni az időben. Az elmélet azonban nem torpan meg itt, hiszen ennek akad még egy következménye: az időben visszafelé haladó elektron a pozitron, amely mind tömegében, mind rengeteg más tulajdonságában megfeleltethető az elektronnak, a töltést kivéve. Magyarán nem csak ugyanaz az egy elektron az összes elektron, de ez az elektron az időben visszafelé haladva az összes pozitron is. Habár az egész elképzelés inkább gondolatkísérlet, mint kidolgozott teória, több tudóst is megihletett: Feynman például felhasználta a pozitron eredetét magyarázó elképzelést az 1949-es, The Theory of Positrons című munkájában.

Természetesen felmerül a kérdés, hogy miért csak az elektronokra igaz ez az elmélet, mikor a szubatomi részecskék nagy része megkülönböztethetetlen egymástól. Nanbu Jóicsiró elméleti fizikus pedig ezt alkalmazta is az összes részecske-antirészecske párra, melyek ezek szerint sem nem keletkeznek, sem nem tűnnek el, egyszerűen csak megváltozik a haladási irányuk az időben.

Visszatérve az egy-elektronhoz: mi ezzel kapcsolatban az igazság? Wheeler elmélete elegáns magyarázat egy olyan problémára, amit sokan nem is láttak problémának addig. Ráadásul csak egy új tulajdonsággal bővíti az eddig általunk ismert képet az elektronról: tehát, hogy nem csak a térben, de az időben is képes haladni. Persze akadnak problémák, melyek közül a legjelentősebb, hogy a teória alapján ahányszor ide-oda halad az elektron az időben, megjelenik egy pozitron is, tehát az elektronok és a pozitronok számának meg kellene egyeznie. Ez azonban nincs így, sokkal több az elektron, mint a pozitron. Feynman ezt állítólag felvetette Wheelernek, aki azt válaszolta, hogy a hiányzó pozitronok talán a protonokon belül találhatóak rejtve. De felmerülhet válaszként, hogy csak az általunk megfigyelhető Univerzum esetén igaz, hogy több az elektron, mint a pozitron, ám az egész Univerzumban már egyenlő ezen részecskék száma.

Véges vagy végtelen az univerzum? Akármi is legyen a válasz a kérdésre, az ebből fakadó következmények őrületesek az emberi elme számára.

Wheeler egyébként közel biztos volt abban, hogy a gondolatkísérlete nem tükrözi a tényleges kvantumrealitást, de tegyük fel, hogy mégis igaz. Sőt igaz ez az állítás az összes, egymástól megkülünböztethetlen szubatomi részecskére! Egy ilyen feltevés pedig ha mást nem, azt mindenképpen megmutatja, hogy milyen könnyű átcsordogálni a kvantumechanika őrült és abszurd világából a filozófia birodalmába. Hiszen ha ugyanaz az egy atom található meg minden emberben, sőt a kőben, a fában, a Napban, akkor mi árul ez el az egyénről? Ha ez az elektron (illetve egyéb részecskék), melyekből mind felépülünk, valójában ugyanaz az egyetlen részecske, akkor mit mond ez az elmúlásról, a halálról? És végső soron mit mond el az életről?

(Forrás: IE, Gizmodo, Popular Mechanics, Wiki_1, Wiki_2, Wiki_3, Fotó: flickr/Pietro Zuco)

További cikkek a témában:

Megmérték a gravitációt az eddigi legkisebb méretskálán A gravitáció a nagyok játéka, igazán hatalmas tömegű égitesteknél látványos az ereje, de ez nem jelenti azt, hogy kisebb méretskálán eltűnne ez az erő. Ott van az, csak sokkal nehezebb detektálni, és ez persze kihívás az arra éhes tudósok számára. Most újabb mikro-rekord született.

Laborban létrehozott, mesterséges fekete lyukak - mi baj történhetne? Stephen Hawking 1974-ben felvetette a fekete lyukakról, hogy talán nem teljesen azok az éjsötét gravitációs óriások, melyeknek addig a csillagászok elképzelték őket, és ennek tetejébe spontán fényt bocsátanak ki. Ma ezt a jelenséget nevezik Hawking-sugárzásnak.

A valóság leírásához szükség lehet képzeletbeli számokra is Az imaginárius egységek létét még Schrödinger is vitatta, pedig ő volt az, aki belevette őket a kvantumvilág leírásához szükséges egyenletbe. Két új kutatás szerint azonban a képzeletbeli számok valódiak lehetnek.