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如何理解费曼的“单电子宇宙”假说?

如何理解费曼的“单电子宇宙”假说?

首先要说明,这个假说不是费曼的,而是费曼的博士导师惠勒提出来的,他想到这个疯狂的idea之后,打电话给费曼,但费曼当场就认为他这个想法太扯淡了,于是两人就给否了。费曼的自传里有这段故事。

为什么惠勒会突然想到这个假说?是因为他和费曼发现正电子既然是狄拉克方程的负能解,但这个负号可以从能量前面放到时间前面,于是正电子等效于一个逆着时间运动的电子。想象一下,时空一个点上产生了一对正负电子,正电子运动一段就和另一个电子湮灭成光子了,这个过程就等效于一个电子发出两倍其能量的光子然后逆着时间运动,再吸收其两倍其能量的光子又变回了一个电子顺着时间运动,是不是很酷?如果宇宙中所有的电子和正电子都可以通过这种方式连接起来,那不就成了只有一个电子不断地在顺着时间运动和逆着时间运动之间切换吗?

我想费曼认为这个想法很扯淡,主要原因是他已经着手量子场论的工作了。在量子场论里,狄拉克方程需要再量子化一次,这样电子和正电子的能量都是正的,负能解就变成狄拉克场的湮灭算符,于是就不需要把正电子解释为电子“逆着时间运动”了,惠勒疯狂的想法也就没有了基础。

PS:问题里用的这个照片不是费曼,而是他的对手施温格。施温格、费曼、朝永振一郎因为建立了量子电动力学和量子场论的微扰方法而一起获得了1965年诺贝尔物理学奖。