Мартин Гарднер - Этот правый, левый мир

Нейтрино и антинейтрино — настоящие зеркальные копии друг друга. Может быть, и любая частица вследствие неизвестных нам свойств пространства и времени, не проявляющихся на макроскопическом уровне, является зеркальным отображением своей античастицы? Не является ли антивещество вплоть до мельчайших деталей своего строения не чем иным, как обычным веществом, но зеркально обращенным, подобно изображению предмета в зеркале?

Ни один из физиков не пожелает сказать твердое «да» в ответ на эти вопросы. Однако аргументы в пользу такого предложения существуют. После 1957 года в ряде работ по нарушению четности было установлено, что при изменении знака всех зарядов выделенное направление меняется на обратное. Представим себе, что в помещении, где проводился эксперимент мадам By, на стене было укреплено большое зеркало. Выделенное направление, обнаруженное в эксперименте, обращалось зеркалом (в самом опыте By электроны вылетают из «южной» половины ядра кобальта, а в «за-зеркальном» варианте — из «северной»), картина эксперимента не совпадает с ее зеркальным изображением. Но если мы вообразим, что в «Зазеркалье» госпожа Антиву ставит такой же эксперимент с оборудованием из антивещества, то в этом эксперименте антиэлектроны (позитроны) будут вылетать иначе (снова из «южной» половины ядра). Симметричность основных законов природы восстанавливается.

Ян объясняет все это следующим образом. Если под отображением в зеркале понимать изменение правого на левое (и наоборот) плюс изменение знака заряда , то симметричность сохраняется. Это сохранение симметричности при двойной инверсии (пространственной и зарядовой) отмечалось также Евгением Вигнером в Принстоне и Л. Д. Ландау в СССР. Безусловно, как отмечает Ян, такое объяснение ничего не говорит нам о том, почему добавление зарядовой инверсии к пространственной инверсии восстанавливает симметрию.

Если — и это гигантское «если» — все различие между положительным и отрицательным зарядом сведется в некотором роде просто к различию левого и правого, как предполагал Хинтон, то новый тип отображения, предложенный Яном, окажется общеизвестным обычным зеркальным отображением. «Легко видеть, — пишет Ландау, — что взаимодействия, инвариантные относительно комбинированной инверсии, оставляют пространство совершенно симметричным, и лишь электрические заряды будут асимметричными. Эта асимметрия влияет на структуру пространства не в большей мере, чем химическая стереоизомерия».

Если антивещество — это обычное вещество, но «отображенное в зеркале», то на вопрос Алисы: «Годится ли зазеркальное молоко для питья?» — мы должны поспешно ответить: «Нет!». Такое молоко при одном прикосновении к нему вызовет взрыв, превосходящий взрыв водородной бомбы. Несчастный мистер Платтнер X. Г. Уэллса, перевернувшийся в 4-пространстве, при своем появлении в этом мире немедленно погиб бы. Астронавтам в моей повести, упоминавшейся выше, не понадобилось бы никакой проверки четности, чтобы определить, подверглись ли они зеркальному преобразованию: если бы это было так, они немедленно взорвались бы при попытке высадиться на планете.

Здесь мне хочется предостеречь интересующегося читателя от почти неизбежного соблазна «открытия» новых теорий «зеркально отображенной» антиматерии. Такие наивные теории создать очень несложно. Скажем, стоит вам только представить себе прецессию оси вращения сферической частицы, как вы получаете схему, в которой различаются четыре типа вращения: первый — направление прецессии совпадает с направлением вращения, второй — они противоположны и третий и четвертый — зеркальные изображения этих картин. Соответствуют ли эти случаи четырем типам нейтрино? Ответ состоит в безоговорочном «нет». Квантовая механика здесь отвергает аналогию с вращающейся сферой, и в данном случае ломать голову над тем, перед чем отступили опытные теоретики, означает попусту тратить время.

Как обрадовался бы Пастер, если бы узнал о ниспровержении закона четности! Как мы видели в гл. 16, он интуитивно чувствовал, что фундаментальная асимметрия пронизывает всю структуру Вселенной, и потратил много лет на попытки доказать это. Современные биохимики считают, что асимметрия органических молекул может быть объяснена гораздо проще. Такие простые, более правдоподобные объяснения существуют, и они обходятся без ссылок на асимметричность элементарных частиц или закрученность самого пространства. Тем не менее нельзя совсем сбрасывать со счетов возможность того, что причины, обусловливающие асимметричность слабых взаимодействий, могут играть определенную роль и в образовании простейших органических соединений. Может быть, освоение в недалеком будущем других планет поможет решению этого вопроса. Если, например, космонавты обнаружат на Марсе правые аминокислоты (а не левые, как на Земле), то будет трудно поверить в то, что асимметричность элементарных частиц определяет структуру органических молекул.