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公元前6世纪，古希腊哲学家泰勒斯宣称万物由水构成。这句话的确切含义是什么呢？他真的认为万物由水构成，还是只是用了比喻的说法？直到今天，我们都无法确定这句话确切的含义，因为没有任何泰勒斯的手稿被保留至今。就连我们所知道泰勒斯曾说的这句话，也仅仅因为约二百五十年之后，亚里士多德在文稿中简短地提到了他的这番话。然而，这段含义隐晦的论断仍然为泰勒斯赢得了声誉，使他成了有史以来提出具有科学性观点的第一人，因为他看起来是在试图以反映自然的方式解释世界，而没有像他之前的大多数人那样，诉诸神话。同时，泰勒斯还暗示了自然的复杂性，包括多样得令人目眩的各种形式，可能都是由某种更为基本的物质所构成的。
这种观念恰恰处于科学实践意义的核心。科学家日夜奋斗，正是要发现自然外在的复杂性下蕴藏的更简单的模式和结构，以理解自然。而这种由泰勒斯首次清晰表述的科学追求，已收获了惊人的结果。生物学家发现，地球上千姿百态的生物体的那些令人震惊的多样的形态竟都得自写在基因编码中的细胞指令，而这些基因编码仅由四个字母组成：A、C、G和T。根据这四个字母，自然界产生出了千差万别的物种。如细菌、真菌、橡树、北极熊、蓝鲸等。
在更宽广的视角下，物理学家已证明宇宙中所有不同的物质：钻石、花岗岩、铁、空气等都由原子构成，而原子则由不多的几种亚原子粒子构成，它们包括电子、质子和中子。如果泰勒斯看到这一研究结果，也会深受感动的。
那么，是否可以再进一步追寻自然界暗藏的构成要素呢？科学家或许已找出构成万物的几种基本粒子类型，但若从万物的基本材料以及数量上讲，万物的构成只有一个呢？如果一切存在物都是由唯一一个亚原子粒子构成呢？
这就是单电子宇宙假说的前提。该假说想象：宇宙中并非有无限数量的粒子，事实上只有一个粒子。这个粒子同时出现在无限多个位置中。它通过不断地穿越时间，向过去和未来运动来实现这一点。
“单电子宇宙假说”是普林斯顿大学教授约翰·惠勒
想象的产物。惠勒教授是20世纪最受人尊敬的物理学家之一。1940年的一个晚上，他坐在家中沉思刚被发现的反物质的谜题时，想出了这个点子。
反物质就像物质奇怪而又邪恶的孪生兄弟一样。虽然它看起来或许与物质别无二致——没人确信这一点，因为从来没有人见过它——但它有相反的电荷。这意味着，物质与反物质一旦相互接触，会瞬间湮灭，从而转化成纯能量。事实上，物质与反物质的相互消灭是已知自然界存在的从物质释放能量最高效的方式。这显然引起了美国军方的兴趣。有一个流传了很久的传言：据说，美国国防部的研究人员，一直试图弄清如何制造出反物质炸弹，据称这种炸弹的威力会令所有核弹相形见绌。
反物质的存在首度被人预言是在1928年，由英国物理学家保罗·狄拉克
提出。此前，他一直试图找到一个公式来描述电子的行为，但他的计算却反复得到两个结果，一个正值和一个负值，这令他深感奇怪。大多数物理学家很可能会忽略负值，认为在真实世界中它没法代表任何事物，但狄拉克却相信数学为更深层的真相开启了一扇窗，即使在它给出不合理答案时亦如此。因此，他最终得出结论，电子肯定拥有某种镜像的亚原子“分身”。
看来他是对的。1932年，物理学家卡尔·大卫·安德森
通过实验证实了这一点，他在一次云室实验中找到的正是这样的反物质粒子存在的证据。安德森发现的粒子在大多数方面与电子毫无二致，它的质量和自旋与电子相同。然而，它带的是正电荷，而电子带的是负电荷。出于这个原因，安德森将这种粒子称为“正电子”。
安德森证实了反物质的存在，但它是因为什么才出现的，或者它在更广阔的亚原子世界中处于何种位置并不清楚。这些正是1940年那个晚上，约翰·惠勒在想到他奇怪的点子之前思索的问题。他突然想到或许正电子不过是穿越到过去时点的电子。毕竟，正电子和电子除了携带相反的电荷，看起来在各个方面都一致，而穿越时间向过去运动可以反转电子的电荷。
惠勒想象出一个正在向未来运动的电子，随后调转路线，作为正电子返回。这使他意识到：从一个身处特定时刻的人，诸如我们自身的视角来看，电子和正电子像两个不同的粒子，然而事实上，它们是同一个粒子在时间旅行不同阶段的分身而已。
随后，惠勒想象这一过程是如何持续进行的。电子会向未来运动，直到抵达时间的终点，然后反转路线，以正电子的形态向过去运动，直到抵达宇宙的开端，随后再次反转路线。如果这种前后反复的时间旅行无限继续下去，在时间的起点和终点之间不断往返交错，可以想象，这单个电子会变成宇宙中的每一个电子。我们现在认为存在的巨量电子，或许是反复穿过我们这一特定时刻的同一个电子。
惠勒想到，如果这是真的，它能够解答另一个谜题：为何电子与电子之间无法区分开来。因为它们的确都全然相似。没有可能将任何两个电子区分开来。
接下来的故事是这样的，在这顿悟的一刻，惠勒兴奋地给他聪慧过人的年轻研究生理查德·费曼
打电话，分享他的这一发现。
“费曼，”他得意扬扬地宣布道，“我知道为什么所有的电子都有同样的电荷和质量了。”
“为什么？”费曼回应道。
“因为它们都是同一个电子！”
尽管惠勒想象出了单个穿越时间旅行的电子，但宇宙不可能只由电子构成。所有其他粒子又怎样呢？比如说，质子和中子？宇宙中是有许多质子和中子，但只有一个电子吗？
答案是：惠勒的假说的确可以扩展，以囊括其他所有粒子。惠勒专注于电子只是历史的巧合罢了。因为在1940年，正电子是唯一被确认存在的反物质形式。直到20世纪50年代，研究者们才证明其他粒子同样具有其相对应的反物质。
然而，惠勒在与费曼分享了他的怪想法之后，并没有试图进一步完善他的理念。他认为这不过是胡思乱想罢了，单电子宇宙假说本可能就此沉寂，但费曼使它维持了生机。
费曼整体上对该假说持怀疑态度。他不认为整个宇宙真的只有一个电子，但他对惠勒提出的穿越时间的电子之说极为感兴趣。他进一步发展了这一概念，在此过程中他为将来的工作打下了基础，这些工作最终使他成为20世纪最著名的物理学家之一。
到了20世纪40年代末，费曼能够证明的是：把反物质看作时间上反向的物质一点也不离谱。事实上，这一理论提供了一种理解亚原子粒子行为的强大手段。如果你以这种方式想象亚原子世界，那么，当一个物质粒子与反物质粒子相撞，它们并未以释放能量的方式相互毁灭。相反，表面上的相撞实际代表着粒子改变它时间上运动方向的时刻。
这现在被称为“反粒子的费曼-斯蒂克尔堡诠释”，它被看作一个完全合理且被广泛使用的将反物质概念化的方式。这倒不是说物理学家相信反物质真的是时间反转的物质，只是说这是一种为其行为建模的有用方法。从数学的角度，一个正电子与一个时间反转的电子是一回事。
这给惠勒的单电子宇宙假说增添了一些可靠性，因为这意味着其核心存在合理的观念。把反物质想成时间反转的物质并非荒诞的点子：这是物理学家很认真对待的一个概念。
1965年，费曼获得了诺贝尔奖，在发表获奖感言时，他讲述了1940年惠勒深夜给他打电话的故事。正是由于这番演讲，单电子宇宙假说最终被更多人所了解。
如果费曼这么喜欢惠勒穿越时间的电子概念，那为什么他没有接受单电子宇宙假说的其余部分呢？这是因为他即刻就意识到，这种单一电子在时间起点和终点间往返运动的概念中有个大问题。如果这是真的，半个宇宙应该都由反物质构成，因为这个粒子必须花去一半的时间（作为反物质）向过去运动。但是，据研究者们所知，在宇宙中几乎没有反物质。每次反物质被制造出来，不管是在自然界还是在实验室，它几乎即刻就会与物质相撞而湮灭。
从我们的角度来看，在我们周围没有更多的反物质存在是件好事，因为这意味着我们不必担忧会随机撞上它们，而瞬间被消灭。但是缺少反物质是科学最大的谜题之一，因为物理学家相信：在宇宙大爆炸过程中，应当创造出等量的物质和反物质。但如果这是真的，所有的反物质都去哪儿了？科学家并不确定。目前的想法是，由于种种原因，在宇宙大爆炸的最初时刻，创造出的物质肯定比反物质稍微多一点。随后，一切都在一个被称为“大湮灭”的灾难性事件中相撞。在尘埃落定（一种比喻）之后，所有反物质都消失了，但因为起初的一点点不平衡，一些物质保留了下来，而保留下来的这部分就代表了现在宇宙中存在的一切物质。
然而，这个解释对单电子宇宙假说不适用，因为该假说暗示物质和反物质的量应在所有时间中等量分布。回到1940年，在惠勒给费曼打的那通讲述该假说的电话中，费曼指出了反物质缺失的问题，这促使惠勒提出了一种可能的解答：也许所有缺失的反物质都藏在了质子之中。毕竟，质子与正电子一样带有正电荷。但惠勒很快意识到质子大约比电子大两千倍，而放弃了这个想法。大小如此地不匹配是不可能的。而且，如果质子真是电子的反物质形式，那么原子会在其质子和电子相撞时，陷入持续不断的自我毁灭中。
该假说的支持者后来尝试拿出对反物质缺失谜题的其他解释。例如：如果它不在质子里，或许藏在了其他什么地方，比如在宇宙遥远的角落。或许遥远的恒星和星系实际上就由反物质构成。
这种认为宇宙大片区域可能由反物质构成的观点，令许多科学家很感兴趣，天文学家也一直关注着是否有任何表明事实的确如此的证据，诸如反物质区域与充斥着物质的区域相撞时产生的宇宙“焰火”。至今，他们还未曾见过此类迹象。
但是反物质藏匿的方式可能更为奇特。如果惠勒的单个粒子并没循原路返回呢？20世纪50年代，物理学家莫里斯·戈尔达贝提出，或许在我们以物质为基础的宇宙旁，形成了一个反物质宇宙。毕竟，如果亚原子粒子以物质或反物质成对出现的话，为什么整个宇宙就不会同样成对出现呢？如果有这样的反宇宙存在，也许粒子是通过这个路径返回到时间起点的，或者也许时间是首尾相接的，也许电子无须沿原路返回，当它抵达时间的尽头时，它会即刻返回到时间的起点。
惠勒的这一假说的批评者们抱怨说，这类猜测已经脱离了任何一种可检验的证据，走进了纯粹异想天开的领域。他们还提出问题：“那又怎样？就算假说是真的，我们又能获得什么新知呢？它能使人们开启什么新研究，或者领悟什么新概念？”似乎不能，因为不管宇宙是充斥着无数粒子，还是只有一个同时位于无限多位置的粒子，其实两者是一回事。其物理特性是一样的。
不过，或许这能带来一种收获——它实现了泰勒斯古时的科学梦想，弄清了构成自然界的终极要素。而且也别小看它令人惊讶的本事。作为一个谈论宇宙的假说，能令人惊讶显然赋予了它全新的意义。