
如何理解费曼的单电子宇宙假说
单电子宇宙理论,由约翰惠勒在1940年春天打给理查德费曼的电话中提出,该理论声称,所有的电子和正电子实际上是唯一一个电子在时间中前行并回溯的结果。这个想法的实质基于电子在世界线中的时空轨迹。惠勒认为,所有的电子可能是唯一一个电子在其自身时间线中在整个时间线里复杂循环所形成,而非每个电子都有它们自身的世界线。截取整个宇宙时间线的任一时刻,这个电子会因为自身时间线在宇宙时间线中循环而被截取很多次,并且全都是这个电子。在被截取的这个时刻,一半的世界线会在时间中向未来行进,另一半会在时间中向过去行进。惠勒说向过去行进的可能是电子的反物质,正电子。实际观测到的电子要远远多于正电子,理论上也是这么认为的。费曼提到,他和惠勒一起提出了这个看法。惠勒推测,可能有未被观测到的正电子隐藏在质子中。
关于费曼的反物质猜想“整个宇宙是一个电子”,合理吗?
首先这个“无数分身”的想法不是费曼提出的,而是他的博士期间导师Wheeler。当然源于费曼对正电子逆时间运动的解释。Wheeler给费曼打电话说了这个疯狂的猜想,但随即就被俩人否了。想法太扯,完全违反了量子场论的框架。这段故事能在费曼的自传里找到。 简单点说,逆时间解释就是把狄拉克方程的“负能解”部分 那个负号写到时间上,这样就保证能量E始终是正的。在量子场论里,比如QED,正反粒子湮灭等效于正粒子在时空上拐个大弯扔出湮灭产物然后逆着原来时间方向传播。其实这和CPT对称性联系非常深,甚至可以认为是一回事。 不过逆时间解释在量子场论里不是必需的,因为场量子化之后,正能解和产生算符写在一起,负能解和湮灭算符写在一起,这样可以保证能量一直为正。当然你也可以把湮灭当成逆时间里的产生,保留逆时间解释。不过遇到时间反演不变性被破坏的过程(比如弱相互作用),那就会出bug了。