Этот правый левый мир
K [музыка] водород, кислород, углерод, фосфор, кальций, азот — сравнительно просто обратить нормального человека в коллекцию химических элементов. Обратно гораздо трудней. Но если вникнуть в ту гениальную схему, по которой нашего тела собраны в белковые молекулы, если эти молекулы собрать надлежащим образом, словом, если научиться синтезировать то, что мы из себя представляем, я возник бы сейчас перед вами в своём обычном виде.
Простите, ошибка. Ну вот теперь как будто всё правильно. Да, это я. Ну а это, как вы очевидно догадались, уже моё отражение в зеркале. Тут вам, конечно, всё понятно, зеркалом ведь нормального человека не удивишь. Ну а сейчас, кого видите, сейчас на самом деле меня или моё отражение? Пиджак и часы я нарочно снял, чтобы не было улик. Меня выдает только одна деталь — причёска, иначе были бессильны любые детективы. До конца меня может разоблачить только наш оператор.
Ну вот, сейчас вы видите, что я ю к вам спиной, отражение лица в зеркале как бы развернуло меня. Так что моя правая сторона, оставаясь на самом деле справа от вас, в зеркале стала выглядеть как левая, а левая наоборот стала правой. Ну а теперь подумаем: справа-лева, что это собственно значит? Ведь сами по себе эти слова лишены всякого смысла. Здесь всё зависит от нас, от нашей точки зрения.
Ну скажем, сейчас вот этот стол справа от меня, кресло слева. Ну сейчас наоборот. Вот этой вещи, например, безразлично в зеркале она или нет, потому что правые и левые стороны её абсолютно одинаковы. Так отражаются в зеркале все симметричные вещи. Весь наш опыт, все эксперименты, просто здравый смысл говорят нам: мир, в котором мы живём, зеркально симметричен. Природа не в чём не отдаёт предпочтение правому или левому, если во Вселенной что-либо происходит вправо, с таким же успехом это может происходить влево.
Когда в природе что-либо остаётся неизменным, физики любят выражать это постоянство в форме законов сохранения. Ну помните, наверно, из школы, скажем, закон сохранения массы или энергии. Зеркальная симметрия, то есть полная равнозначность правого и левого тоже выражается в форме такого закона сохранения. Не важно, это долго объяснять. Вот в согласии с этим законом можно объяснить сохранение чётности следующим образом: если бы мой зеркальный двойник вдруг каким-либо образом ожил, я никак не мог бы толковать ему, что он-то в зеркале, а я на самом деле. Что он живёт в нём мире, а я же в настоящем. Он тоже самое с таким же основанием мог утверждать обо мне. Но поскольку оживание зеркальных двойников нам пока ещё не угрожает, физикам жилось в этом смысле спокойно.
Всё-таки приятно сознавать симметрию и гармонию Вселенной, приятно думать, что в этом трудном противоречивом мире хоть что-то сохраняется в равновесии. Так было, и вдруг всё рухнуло. Именно здесь разразилась катастрофа, которая потрясла самую основу физики.
Сейчас вы узнаете, что такое фантазия. И не думайте, будто вы представляете себе, что это такое. Ничего подобного! Вы об этом узнаете от меня, когда мы с вами отправимся в мир элементарных частиц. Вещество мы называем их элементарными просто потому, что не придумали ничего лучше. 100 лет тому назад мы сказали бы, что элементарные частицы — это атомы, потому что считали их тогда неделимыми. 40 лет назад назвали бы электроны и протоны. Через 5 лет к ним прибавили бы нейтроны, потом пионы, мюоны, каоны, гипероны. Сейчас их уже около 100. А через год, если бы кто-нибудь знал, что будет через год, во всяком случае легче не будет.
Мы ведь изображаем частицы в виде шариков тоже потому, что просто не можем придумать ничего лучшего. На самом деле шариков нет, потому что частицы, как поручи те же, не имеют облика. В физике микромира есть такое понятие — спин. Грубо говоря, это вращение частицы вокруг своей оси. Частицы вращаются как этот волчок. Вот теперь представьте себе то же самое, только без волчка. Уловили? Прощение, есть его даже можно измерить, а волчка нет.
Если это вам всё ещё трудно, вспомните Чеширского кота из «Алисы в Стране Чудес». Этот кот, как известно, умел улыбаться, причём сначала появлялась его улыбка, а затем уж сам кот. Так вот, спин — это улыбка кота, а самого кота нет. Не появится.
Странность этого мира уже теперь не просто литературный образ. Странность стали вычислять как физическую величину. Есть частицы, странность которых единица, но есть частицы, странность которых отлично от нуля стали называть странными, как будто другие не странные. Вот числу таких странных частиц относится открытые лет 15 назад к-зоны.
Теперь мне придётся для наглядности опять вернуться к несуществующим шарикам — ками зонам. Нестабильные частицы. Они мгновенно распадаются на более лёгкие мезоны. И вот выяснили, что одни ками зоны распадаются на два [аплодисменты] мезона, а другие точно такие же — на три [аплодисменты].
Можно, конечно, спросить: «Ну и что, три, какая разница?». Но физики забеспокоились. Они заметили, что этот загадочный распад противоречит закону сохранения и нарушает симметрию природы. Но никто этого не решался сказать вслух, потому что всё, что противоречит фундаментальным законам природы, в серьёзной науке не обсуждается. Как скажем, телепатия или идея вечного двигателя. Загадка ками зон долго не давала физикам покоя. Они заговорили в крупнейших научных центрах мира [музыка].
Запрещенные слова были всё-таки сказаны. В 1956 году на конференции в Нью-Йорке известный физик Ричард Фейнман спросил: «А всегда ли выполняется закон сохранения чётности?» На этой конференции присутствовали два молодых американских физика Ян и Ли. Один из них поднялся на трибуну и сказал, что, вероятно, не всегда. Это было неслыханной дерзостью. Примерно в то же время на международной конференции в Киеве о сохранении чётности спорили американский физик Гейман и выдающиеся советские учёные Ландау, но яли не ума.
Вскоре появилась их статья, в которой предлагалось прямым экспериментом проверить: а не различаются ли правые и левые при слабых взаимодействиях? Да, тут надо сказать, что слабые — в чём так толком этого всё равно никто не знает. Известно только, что слабые взаимодействия наверняка слабее сильных, то есть тех, которые удерживают в ядре протоны и нейтроны. Но зато они же во много тысяч раз сильнее гравитационных взаимодействий, то есть тех, которые удерживают на орбитах планеты и звёзды.
Однако нарушение симметрии мира казалось столь невероятным, что большинство физиков думало про себя: «Пусть этими проверками занимается кто-нибудь другой». Вызов Яна принял их соотечественник из Бийского университета. Идея эксперимента заключалась в следующем: известно, что ядро радиоактивного Кобальта в обычных условиях испускает электроны беспорядочно во всех направлениях.
Однако если охладить Кобальт почти до абсолютного нуля и поместить в сильное магнитное поле, то электроны будут вылетать уже преимущественно в направлениях магнитных полюсов. Теперь поставим счётчики и сосчитаем, вылетающие электроны. Если количество электронов, вылетающих в обоих направлениях, будет абсолютно одинаковым, закон сохранения чётности действует, и природа микромира симметрична. Если нет, один из основных законов физики рухнет.
В Швейцарии результатов этого опыта с нетерпением ожидал известный физик-теоретик Вольфганг Паули. «Я не верю, — говорил он, — что Бог является левшой в управлениях слабыми взаимодействиями и готов побить об заклад на любую сумму, что эксперимент даст симметричный результат». Не знаю, заключил Паули такой Пари или нет, но если заключил, то он его проиграл.
Электроны в эксперименте испускались несимметрично. Большинство из них испускалось в левом южном направлении. Это открытие не только взбудоражило научный мир, но и стало газетной сенсацией. Газеты писали, например, что «почти полностью завершённое здание теории врезалось в самой своей основе». Воедино его куски, чтобы спасти идею всеобщей симметрии Вселенной, физики стали строить самые невероятные гипотезы.
Одну из них предложил всё тот же Паули. Вот тогда-то великий физик Нильс Бор сказал свои знаменитые слова: «Все мы сосредоточены на том, что теория безумна. Она безумна, чтобы иметь шансы быть верной. По-моему, она недостаточно безумна для этого». Достаточно безумной оказалась гипотеза, предложенная Львом Давыдовичем Ландау.
Зеркальная симметрия Вселенной сохраняется, если электрон себя видит в зеркале как позитрон. Вот, всё, ничего не понятно. Да что поделаешь! Наука становится трудной. Один остроумный физик сказал, что большинство статей, посылаемых в физические журналы, отклоняются не потому, что их нельзя понять, а именно потому, что их можно понять. Вот как раз те, которые нельзя понять, как правило, печатаются.
40 лет назад вот такой же непонятный и безумный казалась теория английского физика Пола Дирака. Он утверждал, что в природе кроме электрона должен существовать его двойник — антиэлектрон. Эти частицы во всём абсолютно одинаковы и отличаются они только знаком заряда: электрона — отрицательный, а антиэлектрон — его потом назвали позитроном — положительный.
Говорят, что Дирак и сам не очень верил в реальность своей теории. Через несколько лет позитрон действительно был обнаружен. Мало того, оказалось, что у каждой элементарной частицы есть своя античастица с противоположным по знаку зарядом. И момент, журналисты и писатели-фантасты ликовали. Ведь если есть античастицы, значит, есть и антивещество, и могут быть целые антимиры, в которых живут антипредставители.
Представляете, я и антия, и вот мы встретились. Произойдёт, как говорят, аннигиляция, то есть полное уничтожение вещества с переходом его в свет. Теоретически ничто не опровергает идею существования антимира, как, впрочем, ни не подтверждает. Беспорно, а в самое последнее время, буквально в этом году, на гигантском серпуховском ускорителе профессор Юрий Прокон и его сотрудники получили первую ядро антигелия, частицы — это настоящее антивещество.
Ну так вот, идея Ландау заключается в том, что частицы и античастицы — это не просто двойники, а зеркальные двойники. Значит, различие между отрицательным и положительным зарядом каким-то пока ещё не вполне для нас понятным образом сводится к различию между правым и левым. А поскольку зеркало меняет местами право и лево, значит, электрон себя видит в зеркале как позитрон. Таким образом, по Ландау, ось симметрии Вселенной как бы проходит не внутри вещества, а между веществом и антивеществом или, если хотите, между миром и антимиром.
Если бы наш фильм снимался лет 6 назад, он так и вышел с благополучным концом. Но в 1964 году, в Дубне, на конференции физиков-ядерщиков вновь прозвучал сигнал бедствия. Оказалось, что ками зоны — те же проклятые ками зоны — иногда распадаются самым неожиданным образом, нарушая уже не только обычную, но и комбинированную Ландау. Каждый раз на месте одной отрубленной головы вырастают две новых, и последней головы не будет никогда.