Вселенная из одного электрона

Вселенная из одного электрона?

Помните: чтобы быть верной, идея должна быть совсем уж сумасшедшей? Видимо, этой мыслью и руководствовался известный американский теоретик Ричард Фейнман, разрабатывая вот какую теорию…

В середине XIX века английский теоретик Джеймс Максвелл составил систему уравнений, позволившую описать поведение электромагнитного излучения. При этом неожиданно выяснилась одна деталь. Решение максвелловых уравнений для света дает не один, а два ответа. Один из них описывает «запаздывающую» волну, которая представляет собой обычное движение света из одной точки в другую. А вот второй — некую «опережающую» волну, которая, по идее, физически представляет собой луч света, уходящий назад во времени.
В течение сотни лет «опережающее» решение попросту отбрасывалось как не имеющее практической ценности, в то время как «нормальное» решение достаточно точно предсказывало поведение радиоволн всех диапазонов. А вот физикам-теоретикам опережающая волна все эти годы не дает спокойно спать. Уравнения Максвелла — один из столпов современной науки, поэтому к любому их решению следует отнестись очень серьезно, рассуждали ученые.

Интерес к опережающим волнам проявили и мистики; появились даже рассуждения о том, что эти волны могут нести послания из будущего. Конечно, опережающие волны не позволят нам лично посещать прошлое — это все же не машина времени, — зато, как считают не- которые исследователи, помогут организовать отправку в прошлое сообщений с предупреждениями о ключевых событиях, которые еще не произошли.

Так это или не так, решил выяснить американский теоретик Ричард Фейнман, которого всегда занимала идея вернуться в прошлое. И вот, анализируя работы английского теоретика Поля Дирака, согласно которым получалось, что у электрона обязательно должен быть брат-близнец, имеющий положительный заряд, Фейнман обнаружил нечто странное. Если изменить направление времени в уравнении Дирака на обратное и одновременно изменить знак заряда электрона, то вид уравнения остается прежним.

Другими словами, у Фейнмана получилось, что электрон, движущийся назад во времени, — это то же самое, что позитрон, который движется во времени вперед! Опять-таки, с точки зрения здравого смысла, такое математическое упражнение не имеет физического обоснования. И будь на месте Фейнмана кто-либо другой, он, вполне возможно, выбросил бы это решение в мусорную корзину. Но Ричард, будучи человеком, который всегда любил разного рода чудачества и загадки, решил пойти на поводу собственного любопытства.
Продолжая копаться в этом загадочном решении, Фейнман заметил нечто еще более странное. Обычно если электрон и позитрон сталкиваются, они оба аннигилируют с одновременным выделением гамма-кванта энергии.

Но если рассматривать позитрон как электрон, движущийся назад во времени, то реакцию аннигиляции можно представить себе и так. Летел себе электрон. Затем он неожиданно резко развернулся во времени и направился обратно, высвободив в момент разворота некоторое количество энергии. Другими словами, процесс аннигиляции электрона и позитрона — это просто момент разворота частицы во времени! Таким образом, Фейнману удалось заодно раскрыть тайну антивещества: это обычное вещество, движущееся назад во времени.
Теперь представим, что у нас есть некоторое количество антивещества, и мы сталкиваем его с обычным веществом, порождая сильнейший взрыв. В этот момент аннигилируют между собой триллионы электронов и триллионы позитронов. Но можно, по Фейнману, интерпретировать этот процесс и так, что один-единственный электрон выписывает зигзаги и мечется вперед-назад во времени триллионы раз подряд.

Обсуждая этот парадокс со своим научным руководителем Джоном Уилером, Фейнман даже высказал мнение, что во Вселенной, возможно, вообще имеется всего один электрон. И большего количества не надо…
В самом деле, представим себе, что некогда из хаоса Большого взрыва родился один-единственный электрон.

Когда-нибудь, через несколько триллионов лет, этот электрон доживет до катастрофы и гибели Вселенной; тогда он развернется и направится назад, к моменту Большого взрыва, где еще раз поменяет направление движения во времени.
Т
ак что, обладая большой фантазией, можно предположить, что этот электрон с огромной скоростью постоянно путешествует во времени туда-сюда. А тогда вся наша Вселенная XXI века — всего лишь временной срез путешествий этого электрона, который, словно карандаш на бумаге, рисует нам портрет Вселенной. Конечно, многим эта гипотеза может показаться очень странной, даже безумной, но она, между прочим, объясняет, почему все электроны, как показывает опыт, совершенно одинаковы.

Но если антивещество представляет собой обычную материю, движущуюся назад во времени, то нельзя ли с его помощью послать сообщение в прошлое? Ответ прост: нельзя. Если мы мысленно или на бумаге меняем направление оси времени для позитрона и отправляем его в прошлое, то это ничего не значит, мы всего лишь выполняем некую математическую операцию. Практически же антивещество очень трудно получить и еще труднее закодировать в античастице некую информацию.

…В общем, получается, что Фейнман занимался чисто умозрительными построениями?.. А вот и нет! Продолжая развивать свою безумную идею, он, в конце концов, построил полную квантовую теорию электрона — квантовую электродинамику. И в 1965 году эта работа принесла Фейнману и его коллегам Джулиану Швингеру и Синьитиро Томонаге Нобелевскую премию. А самой теорией физики пользуются и поныне, проводя исследования на ускорителях и предсказывая заранее, что должно получиться в итоге. И знаете, их предсказания зачастую оказываются точны.

— Юный техник, 2009 № 08