Un seul électron dans l'univers ?

[invite6754323456711]

Bonjour,

En suivant cette présentation du Professor Robbert Dijkgraaf "The End of Space and Time ?" il est mentionné une anecdote entre John Wheeler et Richard Feynman : There is only one electron in the universe!

So, if you learn about elementary particles or molecules, you are told what the property, for instance, of an electron is. So how come that every electron has exactly the same properties? If there is a machine making this, a sort of factory, then actually it is a perfect factory - it makes these individual particles exactly the same.

Now, there is a good answer to this, and this answer was actually given by John Wheeler in a telephone conversation to his then graduate student, Richard Feynman, and Feynman describes this in his Nobel lecture. Feynman would win the Nobel Prize because of this idea. Wheeler calls him up in the middle of the night and asks him this question, “I know the answer, because there is only one electron in whole the universe.” Now, I always feel that if your thesis advisor is calling you in the middle of the night, you have to be wondering what he is drinking, but actually, this is typically Wheeler. This is a crazy idea that is crazy enough to be true.

Wheeler was saying suppose this particle not could only go up in time, like we are now doing, but could also go back in time. If I could go back in time, I could re-enter this room, stand next to myself, and would be an exact copy of myself, exact really to the last digit, and I could do it another time. So Wheeler was saying suppose this particle could go up and down in space and time and basically make a big knot, what would it signify?

Well, if you think of this as a stack of pictures, on the bottom, you would have a single particle, but in the middle, you would have many, many particles going up and going down, which have exactly the same property because basically it is the same particle. So I think it is a very clever idea.

Feynman immediately said, “Well, then you would have as many particles as anti-particles,”
But now these pictures are known as Feynman Diagrams, so Feynman really took full advantage of this so-called space-time picture of particles, which is how he described it.

Je pensais qu'ils parlaient de la classe "particule" tel que l’électron et de la propriété d’indiscernabilité, mais cela ne semble pas être le cas ils parlent bien de l'instance, l'objet "électron".


Patrick
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[Deedee81]

Bonjour,

En suivant cette présentation du Professor Robbert Dijkgraaf il est mentionné une anecdote entre John Wheeler et Richard Feynman : There is only one electron in the universe!
Je pensais qu'ils parlaient de la classe "particule" tel que l’électron et de la propriété d’indiscernabilité, mais cela ne semble pas être le cas ils parlent bien de l'instance, l'objet "électron".

Oui, en effet, c'est une idée quelque peu bizarre qu'ils avaient envisagé. Ca refait d'ailleurs surface régulièrement dans les forums. C'est normal, cette idée est forcément intrigante et amusante, donc elle plait.

Mais quelle est la question ?

[invite6754323456711]

Mais quelle est la question ?

Je ne connaissez pas. La question est bien "Un seul électron dans l'univers ?" afin d'avoir des réactions comme la tienne. C'est une interprétation dixit Wiki http://en.wikipedia.org/wiki/One-electron_universe parmi d'autre.

Cet article mentionne que cette hypothèse a été féconde pour la carrière de Feynman

The suggestion that a positron could be interpreted as an electron moving temporarily backwards in time caught Feynman's fancy, and he found that the interpretation could be handled mathematically in a way that was entirely consistent with logic and all the laws of quantum theory. It became a cornerstone in his famous "space-time view" of quantum mechanics, which he completed eight years later and for which he shared his Nobel prize. The theory is equivalent to traditional views, but the zigzag dance of Feynman's particles provided a new way of handling certain calculations and greatly simplifying them.

Does this mean that the positron is "really" an electron moving backward in time? No, that is only one physical interpretation of the "Feynman graphs"; other interpretations, just as valid, do not speak of time reversals. With the new experiments suggesting a mysterious unlocking of charge, parity, and time direction, however, the zigzag dance of Feynman's electron, as it traces its world line through space-time, no longer seems as bizarre a physical interpretation as it once did.



It's entirely possible that, without Wheeler's bizarre idea of a single electron universe and his 1940 phone call to his doctoral student, Richard Feynman doesn't win the Nobel Prize 25 years later.

Patrick

[Deedee81]

cette hypothèse a été féconde pour la carrière de Feynman

Ah tiens, ça je ne savais pas. Merci,

Comme quoi, l'inspiration et le génie, ça reste un peu mystérieux (pensons à Poincaré trouvant la solution d'un problème en "théorie du chaos" (*) en descendant le marche-pied d'un tram)

(*) avec des guillemets, ça ne s'appelait pas encore comme ça.

[A voir en vidéo sur Futura]

[0577]

Bonjour,

La conséquence la plus importante de l'idée de Wheeler, développée par Feynman, n'est pas tant d'expliquer pourquoi tous les électrons
seraient identiques mais d'expliquer comment se propage un unique électron.

L'image qui résume la situation est un électron, partant d'un instant t_1 <<0,
puis qui décrit une trajectoire zigzagant dans l'espace-temps, avançant et remontant le temps, jusqu'à arriver quelque part à un instant t_2>>0 . Ici, la phrase "trajectoire zigzagant dans l'espace-temps, avançant et remontant le temps" a un sens mathématique précis, c'est
juste une courbe orientée en zizgag dans l'espace-temps. En particulier, à un instant donné, on voit l'intersection de cette courbe avec un hyperplan t=constante, qui est une union de points. Comme la courbe est orientée, en certain de ces point, la courbe avance dans le temps: ce qui correspond à un électron, et en les autres points, la courbe remonte le temps, ce qui correspond à un positron. Il est facile de voir que le nombre d'électron est supérieur d'une unité au nombre de positrons: on peut donc penser à une telle configuration comme à un électron plus une paire d'électrons-positrons. Pour une courbe en zizag arbitraire, on peut obtenir comme état intermédiaire à un instant t=constante un configuration contenant un nombre arbitraire d'électrons, en particulier, autant que d'électrons dans l'univers.

La question naturelle qui se pose est: l'image du paragraphe précédent a-t-elle un sens physique, si oui, est-elle correcte, si oui, quelles en sont les conséquences physiques. Dans la description originale, heuristique, de Wheeler, la conséquence physique de l'image est l'explication de la similarité des électrons. Dans la description qui suit, due essentiellement à Feynman, la conséquence physique est une formulation de l'électrodynamique quantique, ce pourquoi Feynman a reçu son prix Nobel.

Déjà, de quel électron parle-t-on ? On parle d'un électron qui a une trajectoire dans l'espace-temps. Or il n'y a pas de notion de trajectoire pour un électron quantique, on parle donc d'un électron classique. Un électron classique libre se propage en ligne droite dans l'espace-temps. La question à se poser est: que faut-il modifier à cette description pour tenir compte des effets quantiques? En physique quantique, un état intermédiaire, localisé temporellement, n'a pas une énergie bien définie (). En particulier, on peut imaginer le vide quantique plein de paires électrons-positrons ayant une courte durée de vie ("particules virtuelles"). Puisque pour l'instant je ne sais décrire que des particules classiques, supposons que les paires d'électrons-positrons résultant des fluctuations quantiques du vide soient des particules classiques, en particulier avec des trajectoires. Dans le vide, en absence d'électron réel, les paires d'électrons-positrons apparaissent et disparaissent: les trajectoires associées décrivent une boucle dans l'espace-temps. Supposons maintenant qu'on ait un électron réel partant de t_1<<0. Si cet électron était purement classique, il décrirait une ligne droite dans l'espace-temps. Mais comme il est en fait quantique, il est couplé aux fluctuations quantiques du vide. En particulier, on peut imaginer la situation suivante: mon électron classique commence en ligne droite, mais quelque part, une paire électron-positron se crée, puis le positron annihile le premier électron alors que l'électron de la paire poursuit sa route. Si on recolle les trajectoires des trois particules, on obtient un zizag dans le temps. Autrement dit, on peut remplacer le phénomène physique d'interaction avec une fluctuation du vide par la condition que la trajectoire de l'électron ne soit pas une droite, mais une sorte de zigzag. Mais bien sûr, il peut y avoir un nombre arbitraire de fluctuations, et on doit donc considérer un nombres arbitraires de zigzag: on retrouve l'image de Wheeler. Comme les fluctuations quantiques du vide sont des phénomènes quantiques, elles apparaissent avec une certaine amplitude de probabilité et pour décrire la propagation complète de notre électron de t_1<<0 à t_2>>0, il faut sommer sur toutes les configurations possibles, i.e.
sur toutes les trajectoires en zigzag possibles, avec un poids donné par une amplitude de probabilité: on obtient donc la description de la mécanique quantique par l'intégrale de chemins, i.e. la propagation d'une particule quantique est déterminée en termes d'une somme sur toutes les trajectoires possibles d'une particule classique.

Il est facile d'ajouter des photons dans les diagrammes précédents et les diagrammes de Feynman ne sont qu'une simple réorganisation de ces diagrammes.

Pour une remise en contexte, il peut être utile de lire la totalité de la conférence Nobel de Feynman d'où l'histoire de la conversation entre
Wheeler et Feynman est extraite.

[invite6754323456711]

Bonjour,

Merci pour ces précisions.

Pour une remise en contexte, il peut être utile de lire la totalité de la conférence Nobel de Feynman d'où l'histoire de la conversation entre
Wheeler et Feynman est extraite.

OK. C'est ceci la conférence ?

Patrick

[0577]

C'est ceci la conférence ?

oui.

......

[Garion]

Mais qu'est-ce qui nous prouve que l'électron est réellement unique ? Si ça se trouve, il y a des phénomènes qui les distinguent, mais nous n'avons pas encore la précision nécessaire pour le mesurer.

Bon, sinon pour la question initiale, je me sers du rasoir dOckham, si on en observe plusieurs, doit y en avoir plusieurs, jusqu’à preuve du contraire.

[stefjm]

En suivant cette présentation du Professor Robbert Dijkgraaf "The End of Space and Time ?" il est mentionné une anecdote entre John Wheeler et Richard Feynman : There is only one electron in the universe!
Je pensais qu'ils parlaient de la classe "particule" tel que l’électron et de la propriété d’indiscernabilité, mais cela ne semble pas être le cas ils parlent bien de l'instance, l'objet "électron".

Bonjour,
C'est bien une seule instance dont il est question ici et l'holographie à balayage donne des pistes de compréhension du truc.

Pour le rasoir de Garion, c'est bien plus simple de ne considérer qu'une seule instance d'un électron plutôt que de chercher pourquoi ils sont tous pareil.
Au passage, cela explique aussi la charge du proton...

Cordialement.

[invite6754323456711]

l'holographie à balayage donne des pistes de compréhension du truc.

Si tu as plus d'info sur le sujet je suis preneur.

Patrick

[stefjm]

Towards a synthesis of two cosmologies: the steady-state flickering Universe

[invite6754323456711]

Towards a synthesis of two cosmologies: the steady-state flickering Universe

Merci. je savais bien que tu avais dans tes cartons un article non conforme à une croyance orthodoxe

Patrick