1940春天，物理學家約翰·惠勒靈光一現，他給理查德·費曼打了電話：“我知道為什麼所有電子都具有相同的電荷和相同的質量了，因為它們都是同一個電子。”惠勒描述的這種方法是單電子宇宙的想法：宇宙只存在一個電子，並且電子在時間的兩個方向來回移動，最終在兩個方向上穿越宇宙的整個過去和未來，並且每次透過時都與自己進行無數次互動。利用這種方式，它以無數個電子的表觀充滿了整個宇宙。當電子逆著時間方向流動時，它是一個正電子，這是電子的反物質對應物。

我們是否應該認真對待惠勒的想法值得商榷。然而，費曼確實非常認真地對待了至少一個方面：反物質作為時間反轉物質的數學等價性。事實上，這個觀點正是瑞士物理學家厄恩斯特·斯蒂克爾堡在1930年代首次提出的。但是惠勒的“單電子宇宙”的想法啟發了費曼將反物質表示構建到他的路徑積分和隨後的量子力學時空解釋中，這為他贏得了1965年的諾貝爾物理學獎。

單電子假設

單電子宇宙的靈感來自於一個困擾惠勒的關於電子的奇怪事實：它們都是相同的，完全相同的電荷、完全相同的質量、完全相同的一切，對此沒有令人滿意的解釋。惠勒的觀點是，如果電子錶現得好像它們是相同的，那麼它們也許達到了相同實體的程度。

讓我們將電子視為它的世界線，它作為一條穿越時空的線而存在，而不是作為一個點狀粒子在某一瞬間存在，點狀粒子只是這條世界線的一部分。當電子被光子散射時，電子世界線的方向可能會發生改變。如果一個

電子

可以在時間上改變它的路線，那麼它的世界線看起來就像許多“之”字形。在這一點上，同一個電子就可以擁有許多例項。如果一個電子的世界線來回彎折10^80次，那麼宇宙看起來就像有那麼多電子一樣。

移動的帶電粒子也會產生電流，該電流的方向或符號取決於帶電粒子的運動方向和電荷。例如，如果一個電子向左移動，它會產生電流Ⅰ，而它的向右移動則會產生相同強度的電流，但符號相反-Ⅰ。同樣，向左移動的正電子也會產生電流-Ⅰ。因此，無論是反轉電子的運動方向，還是透過將其變成正電子來賦予它相反的電荷，都會得到相同的效果。實際上，反轉粒子的運動方向可以看成是時間座標的“倒放”，因此物質

反轉

時間與反物質的效果是相同的。

對稱性變換

然而，實際情況更為複雜。在與狹義相對論相一致的量子場論中，所有粒子必須在我們所謂的CPT變換下對稱。C是電荷共軛，T是時間反轉，P是奇偶反轉。所以，如果你同時做出

所有

這些改變，一個粒子最終會回到它開始的地方。但是，如果你只做CP變換，你必須再次反轉時間T才能回到開始的地方。因此，這意味著CP變換會使物件時間T反轉，所以這相當於做了一個T變換。

電荷反轉將一個粒子變成了它的反物質對應物，奇偶性反轉仍然使它成為反物質，CP變換將物質變成鏡面對稱的反物質，所以T變換必須做同樣的事情。在這些基本對稱性的意義上，反物質是時間反轉的物質。我們已經看到將反物質表示為時間反轉物質對於簡化量子場論非常有用，它可以大大減少費曼圖的數量。

惠勒的單電子假設存在一個大問題，那就是它預測會有等量的電子和正電子。畢竟，當一個電子到達時間的盡頭時，它需要作為正電子再次折回才能再擁有更多的電子。但很明顯，電子比正電子多得多。