Hogyan lehet megmagyarázni azt a tényt, hogy a világon (legjobb tudomásunk szerint) minden elektron ugyanolyan, bármilyen tulajdonság szempontjából vizsgáljuk őket? Ez a furcsa jellemző méghozzá nem csak az elektronra érvényes, hanem az összes többi szubatomi részecskére is. Ahogy azt Domino Valdano elméleti fizikus írja:

“Az elektronok csak a legegyszerűbb, jól ismert példák, ezért gyakran választják őket az egyforma részecskék elvének illusztrálására. Az igazság az, hogy minden, egy fajtához tartozó szubatomi részecske azonos egymással.

Tehát minden elektron ugyanolyan, mint a többi, minden proton ugyanolyan, mint a többi, minden neutron egyforma.” Ez az egyformaság vonatkozik a részecskék töltésére, a tömegére, vagyis alapvető tulajdonságaikra - az azonosságuk pedig 85 évvel ezelőtt ihletet adott egy különös ötlet megszületéséhez: az egy-elektron elmélethez.

Az egy-elektron elmélet nem egy különösebben jól ismert vagy gyakorta használt teória az univerzum magyarázatára, hiszen megalkotója, John Wheeler - aki egy telefonos beszélgetés során vetette fel a koncepciót - kétségkívül rendhagyó képet nyújtott vele a világmindenség valódi természetéről, de mégis tovább élt az emléke részben a mai fizikusok munkájában, részben egy Nobel-díjas tudós eredményeiben. John Archibald Wheeler amerikai fizikus a Princeton Egyetemen dolgozott, mikor egyik hallgatójával, az akkor 22 éves Richard Feynmannel megosztotta új elképzelését az elektronokról. Feynman visszaemlékezése szerint a beszélgetés a következőképpen zajlott:

“Feynman, tudom miért van minden elektronnak ugyanolyan töltése és ugyanolyan tömege.”

- mondta Wheeler. “Miért?” - kérdezett rá Feynman. “Mert mindegyik ugyanaz az elektron!” - válaszolta a professzor.

Az ezután következő magyarázat rávilágított, hogyan is lehetséges az elsőre szokatlanul hangzó megoldás: “Tegyük fel, hogy a világvonalak, amelyeket az időben és térben már korábban is szokás szerint figyelembe vettünk - ahelyett, hogy csak fölfelé haladnak az időben, inkább egy óriási csomót alkotnak, és ha ezt a csomót átvágnánk, egy olyan síkban, ami fix időpontnak felel meg, sok-sok világvonalat látnánk, és ezek sok elektront reprezentálnának, egy kivétellel. Amennyiben egy szakaszon ez egy szokásos elektron világvonal, abban a szakaszban, amiben megfordul és visszatér a jövőből, rossz jelet kapnánk a megfelelő időhöz, és ez egyenlő a töltés megváltoztatásával, ennélfogva ez a része az útvonalnak úgy viselkedne, mint egy pozitron.”

Vagyis az elektronok által bejárt világvonalak (ami egy objektumnak a téridőben megtett útját jelenti) valójában egyetlen, hosszú, bonyolult világvonal részei, amelyeket mindössze egyetlen elektron hoz létre, és ez a világvonal sok helyen keresztezi saját magát. Az elektron visszafelé is tud haladni az időben (“visszatér a jövőből”), és ezek a hátrafelé irányuló szakaszok az elektron antirészecskéjét, a pozitront jelzik, ami mindenben egyezik az elektronnal, kivéve a töltését, ami ellentétes vele.

“De professzor, nincs ugyanannyi pozitron, mint elektron.”

- reagált Feynman Wheeler fejtegetésére a fizikus visszaemlékezése szerint. “Hát lehetséges, hogy a protonokban vannak elrejtve.” - válaszolta a professzor. Feynman szkeptikus volt ugyan az egy-elektron elmélettel kapcsolatban, és nem vette annyira komolyan az ötletet, mint maga Wheeler, de ez az utolsó részlet megragadta a fantáziáját, és - saját szavaival élve - egyszerűen ellopta. Kilenc évvel később publikált tanulmányában, a Pozitronok elméletében használta fel a koncepciót, majd a további munkáját követően, amit az elemi részecskék működésének terén végzett, 1965-ben elnyerte a Nobel-díjat megosztva Tomonaga Sinicsiró és Julian Schwinger fizikusokkal. A díj átvételekor mondott beszédében idézte fel a Wheelerrel folytatott beszélgetését az egy-elektron univerzumról, és más, a munkáját nagyban segítő eszmecserékről is mesélt, amelyeket a professzorral folytatott annak idején.

Az egy-elektron elmélet egyes megállapításait az elkövetkező években több szakértő is vizsgálta, és a következtetéseit a világegyetem működésével kapcsolatosan fontolóra vették, de Wheeler alapvetően nem erről, hanem számtalan más eredményéről híresült el, amelyeket a kvantumfizika vagy éppen a fekete lyukak kutatásának terén ért el. Az ő nevéhez kapcsolódik a féreglyuk elnevezés megalkotása is, és nagy szerepet játszott a Manhattan-terv munkálataiban.

Az egy-elektron elméletet legutóbb egy elméleti kémikus és fizikus, Bezverkhniy Volodymyr Dmytrovych vizsgálta felül egy tanulmányában, aminek összegzése alapján:

“az alapvető kvantumvilág és az univerzum megamérete összemosódik, mintha egyetlen egy-dimenziós világ lenne. Egy elektron. Egy univerzum.”

- írja a kutató. Egy 2025-ös tanulmányban pedig Shashank Mallik, a KIIT Egyetem mérnöke bővítette ki a teóriát: eszerint minden kozmikus jelenség ennek az egyetlen elektronnak az instabilitásából és a világvonal kiterjedésének káoszából származik.

(Fotó: Bing/ChatGPT 4o)