Мартин Гарднер - Этот правый, левый мир

При обсуждении двух возможных объяснений неравноправности левого и правого в слабых взаимодействиях — гипотезы закрученного пространства и предположения о «закрученности» частиц — могло сложиться впечатление, что эти возможности взаимоисключающие. Это не обязательно так. Пространство может быть анизотропным, а это в свою очередь может обусловливать асимметричное строение частиц и определять природу положительного и отрицательного зарядов. Если это так и если «спиральность» пространства во всей Вселенной одинакова, то, быть может, античастицы движутся, так сказать, «против микроструктуры» пространства, поэтому их существование затруднено. В таком закрученном пространстве-времени антиматерия совершенно нестабильна. Поэтому существование антигалактик исключено. Повсюду во Вселенной материя имеет одну и ту же спиральность.

Большинство физиков, возможно, лишь вследствие привычки к симметрии на макроскопическом уровне считают гипотезу строения Вселенной, в которой все одинаково закручено, неудовлетворительной и неизящной. Одним из наиболее притягательных аспектов изотропности пространства является возможность Существования антигалактик. Отметим: изотропность только допускает , но не гарантирует существование антигалактик. По каким-то не известным нам эволюционным причинам галактики могут оказаться, как аминокислоты на Земле, все одной природы, хотя теоретически возможны два вида.

Здесь вопрос об антигалактиках тесно соприкасается с космологическими теориями происхождения Вселенной. Обе конкурирующие теории — «Большой взрыв» и «Стационарная Вселенная» — допускают любую точку зрения на существование антигалактик: они могут существовать, а могут и отсутствовать.

Для сохранения идеи общей симметрии Вселенной делаются самые невероятные предположения. Морис Гольдгабер, директор Брукхейвенской национальной лаборатории, еще в 1956 году (до открытия несохранения четности) выдвинул гипотезу о том, что некогда, в начале всех времен, существовал некий первобытный «универсон», который затем расщепился, подобно мистеру Сплиту Фрэнка Баума на «космон» и «антикосмон», разлетевшиеся с огромной скоростью [61].

Мы живем в космоне. Где-то очень далеко, быть может, за пределами наших возможностей наблюдения, существует обширный антикосмон, где все иначе. И весь мир — это огромный, невообразимый, никогда не воссоединимый мистер Сплит!

Независимо от того, является ли антивещество действительно «зазеркальным веществом» или «зазеркальное вещество» есть просто название зеркального отображения плюс зарядовая инверсия, читателю должно быть ясно, что Озма-проблема — определение «правого» и «левого» — остается по-прежнему неразрешенной. Она действительно решена в пределах нашей Галактики, но остается проблемой в общении с планетой X другой галактики. Мы не сможем объяснить, что мы подразумеваем под словом «левый», до тех пор пока не узнаем, находится ли эта планета в галактике или антигалактике. Но такая проверка невозможна в свою очередь без предварительного понимания смысла «левого» и «правого»!

Подведем итоги положению с лево-правой симметрией в сегодняшней физике. Мы знаем, что четность не сохраняется и что в нашей Галактике имеются силы, ответственные за лево-правую винтовую асимметрию во взаимодействиях определенного типа. Имеются сильные аргументы в пользу того, что в галактике, состоящей из антивещества, винтовая ориентация будет обратной. Нам известно, что по крайней мере один тип частиц, антинейтрино, в каждой из своих четырех необъяснимых модификаций обладает асимметричным строением. Вот и все.

Никто не знает, почему изменение заряда на обратный должно сопровождаться заменой правого на левое и наоборот. Картина асимметричного пространства вызывает серьезные возражения. Точно так же трудно объяснить знак электрического заряда правой или левой ориентацией некой стабильной асимметричной структуры. Мысль о том, что зеркальное отображение материи (в смысле обычной право-левой инверсии пространства) каким-то образом влечет за собой обращение знака зарядов, пока является лишь благой надеждой.

Ян в своей великолепной брошюре «Элементарные частицы» [62]напоминает нам, как был поражен Мах, когда он впервые обнаружил асимметричное поведение магнитной стрелки в поле, окружающем проводник с током. Ян отмечает, что когда строение материи было лучше понято, то все стало на свое место и симметрия была восстановлена в правах. И в наши дни физики верят в то, что загадка винтовой ориентации, так же как и тайна электрического заряда, будет понята на еще более глубоком уровне проникновения в структуру вещества. В своей речи в 1957 году Теллер заявил: «Строение вещества обладает многими сложными взаимосвязями, однако окончательная структура после многих промежуточных этапов совершенно неожиданным образом окажется чрезвычайно простой».