好像各位答主理解的都是“原子内部有宇宙一样的嵌套结构”,为什么只有我第一反应是“宇宙是由1个原子组成的”?
没错,我说的就是惠勒的单电子宇宙猜想。
费曼在他的诺贝尔奖演讲中提到:
有一天,我在普林斯顿研究生院接到了惠勒教授的电话,他说:“费曼,我知道为什么所有的电子都有相同的电荷和相同的质量,因为他们都是同一个电子!随后做了一番解释……
惠勒的核心思想是:当电子逆时间而行,它的表现就像一个带正电的电子(正电子)。同一个电子在过去与未来之间反复穿梭,就凭空多出了无数个电子。
这就是单电子宇宙猜想:“一个电子就是一个宇宙”。
费曼当年就是惠勒的研究生。他听了老板脑洞大开之后,是什么反应呢?
有趣的是,费曼既没有嗤之以鼻,也没有照单全收:
我对惠勒教授说道:“照此说法,正电子与负电子应该一样多,但是并没有发现那么多正电子呀!”,他回答:“或许正电子藏在质子里。”我并没有把单电子假说当一回事,我只是把所有的正电子简单理解为是在它们的世界线上从未来穿梭到过去。这一点,是我从惠勒这里偷来的。
费曼并不把“单电子宇宙”当回事,但他相信正电子就是逆时而行的普通电子。因为把狄拉克方程中的电荷和时间同时加个负号,等号仍然成立。
所以,至少在数学上,正电子可以等价为逆时电子。
这一点从费曼图中也能看出来:
正常的视角是(时间轴从下往上走):
正负电子相遇湮灭,释放出光子(gamma射线)。
但是,如果按照图中的箭头走:
负电子(左边)先顺时走,然后逆时而行返回过去,变成了正电子。那个和负电子相遇湮灭的正电子,就是负电子自己。
我的量子科普新书《猫、爱因斯坦和密码学》,已在全网发售:
这不是量子力学“史话”,也不是科学家故事会,这是一本让普通人在会心一笑中理解量子通信原理的硬核科普。105张原创手绘全彩漫画,图解十大量子实验。
不会。这种“朴素的哲学思考”严重偏离现实。
在宏观上:
可观测宇宙的总信息量是有限的。在它里面不能嵌套信息量太大的构造。目前用来描述可观测宇宙的总信息量上限的是贝肯斯坦上限(正比于可观测宇宙的表面积,等于和可观测宇宙同等规模的黑洞的黑洞熵)。可观测宇宙的半径约470亿光年,体积约1E183普朗克体积,表面积约1E124普朗克面积。
虽然可观测宇宙的信息量上限十分巨大,但各种无限嵌套的幻想模型都会在任一粒子上耗尽信息量的冗余。可观测宇宙中的信息量一旦显著地超过贝肯斯坦上限,会导致整个可观测宇宙变成黑洞,这和观测到的宇宙曲率不符合。
在微观上:
人类已经让能量十分高的重离子及其周围的电磁场相撞过,结果是炸出了大量的已知粒子。夸克和轻子“内部”没有“更基本的”微观粒子,没有次级结构。
估算一个上界。思路是每一轮都寻求一条最短线段,将当前包含天使的多边形,按面积等分成两个新的子多边形。再假设天使的运气足够好,每次都瞬移到等分效率较低的子多边形。
直观看出,取平行于正三角形一条边的线段来等分其面积,等分效率最高。令此线段长度 ,三角形边长 ,则:
这样,初始正三角形被分成一个新的小正三角形和一个等腰梯形,易见等腰梯形的等分效率远高于新的小正三角形,于是根据假设,天使将瞬移到新的小正三角形当中。如此循环,至于无穷,天使将被锁定在初始正三角形的一个顶点。计算魔鬼走过的耗时路程:
记魔鬼速度 ,则捉住天使的时间:
这个题目如此离散,不借助于数值离散优化不易得到全局最优解,建议大家来改进这个上界吧。
按照 @yyx 说的圆弧线等分正三角形以及后续的扇形,上界可以改进为:
估算一个上界。思路是每一轮都寻求一条最短线段,将当前包含天使的多边形,按面积等分成两个新的子多边形。再假设天使的运气足够好,每次都瞬移到等分效率较低的子多边形。
直观看出,取平行于正三角形一条边的线段来等分其面积,等分效率最高。令此线段长度 ,三角形边长 ,则:
这样,初始正三角形被分成一个新的小正三角形和一个等腰梯形,易见等腰梯形的等分效率远高于新的小正三角形,于是根据假设,天使将瞬移到新的小正三角形当中。如此循环,至于无穷,天使将被锁定在初始正三角形的一个顶点。计算魔鬼走过的耗时路程:
记魔鬼速度 ,则捉住天使的时间:
这个题目如此离散,不借助于数值离散优化不易得到全局最优解,建议大家来改进这个上界吧。
按照 @yyx 说的圆弧线等分正三角形以及后续的扇形,上界可以改进为: