Шон Кэрролл - Вечность. В поисках окончательной теории времени

Вернуться

122

«Проще всего» означает, что этот способ позволяет сделать самую легкую частицу. Чем тяжелее частица, тем больше энергии требуется для ее создания; к тому же тяжелые частицы распадаются быстрее. Самые легкие типы кварков – это верхний (с зарядом, равным +2/3) и нижний (с зарядом, равным –1/3). Однако соединив верхний кварк с нижним антикварком, мы не получим нейтральную частицу; следовательно, придется воспользоваться более тяжелыми кварками. Следующий по массе – странный кварк, обладающий зарядом –1/3, и мы можем получить каон, если объединим его с нижним антикварком.

Вернуться

123

Angelopoulos, A. et al . (CPLEAR Collaboration). First Direct Observation of Time Reversal Noninvariance in the Neutral Kaon System // Physics Letters , 1998, B 444, p. 43–51. Группа KTeV из лаборатории Fermilab под Чикаго провела похожий эксперимент. Его целью также была оценка с помощью нейтральных каонов инвариантности относительно обращения времени, но выполнен он был немного другим способом ( Alavi-Harati, A. et al . (KTeV Collaboration). Observation of CP Violation in KL – > π+π-e+e- Decays // Physical Review Letters , 2000, 84, p. 408–411).

Вернуться

124

Процитировано из работы Maglich, B . Adventures in Experimental Physics, Gamma Volume. – Princeton, NJ: World Science Communications, 1973. Первоначальные публикации: Lee, T. D., Yang, C. N. Question of Parity Conservation in Weak Interactions, // Physical Review , 1956, 104, p. 254–258; Wu, C. S., Ambler, E., Hayward, R. W., Hoppes, D. D., Hudson, R. P. Experimental Test of Parity Nonconservation in Beta Decay // Physical Review , 1957, 105, p. 1413–1415. В полном соответствии с опасениями Ву другие физики сумели очень быстро воспроизвести достигнутый ею результат. Действительно, еще одна группа ученых Колумбийского университета поспешно провела эксперимент, подтвердивший правильность первоначальных выводов, и их статья была опубликована немедленно после выхода работы Ву и др. ( Garwin, R. L., Lederman, L. L., Weinrich, M . Observation of the Failure of Conservation of Parity and Charge Conjugation in Meson Decays: The Magnetic Moment of the Free Muon // Physical Review , 1957, 105, p. 1415–1417).

Вернуться

125

Christenson, J. H., Cronin, J. W., Fitch, V. L., Turlay, R. Evidence for the 2π Decay of the K20 Meson // Physical Review Letters , 1964, 13, p. 138–140. В стандартной модели физики элементарных частиц существует общепринятый способ учета нарушения CP-инвариантности, разработанный Макото Кобаяси и Тосихидэ Масукава ( Kobayashi, M., and Maskawa, T. CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction // Progress of Theoretical Physics 49 (1973): 652–57), которые обобщили идею Николы Кабиббо. Кобаяси и Масукава удостоились Нобелевской премии в 2008 году.

Вернуться

126

Здесь мы также делаем пару предположений: во-первых, мы считаем, что физические законы инвариантны относительно сдвига по времени (то есть не меняются от одного момента к другому), а во-вторых, что они детерминированы (будущее можно предсказать абсолютно точно, а не просто с какой-то вероятностью). Если любое из этих предположений оказывается неверным, то определение, является ли интересующий нас набор законов инвариантным относительно направления времени, становится несколько сложнее.

Вернуться

127

Почти такой же пример рассматривается Уилером в Wheeler, J. A. Time Today / In: Physical Origins of Time Asymmetry / J. J. Halliwell, J. Pérez-Mercader, W. H. Zurek, eds. – Cambridge: Cambridge University Press, 1994, p. 1–29. В этой книге авторство эксперимента приписывается Паулю Эренфесту. В сосуде, который Уилер называет «урной Эренфеста», на каждом шаге ровно одна частица перелетает на противоположную сторону, тогда как в нашем обсуждении у каждой частицы есть небольшой шанс пролететь сквозь отверстие в перегородке.

Вернуться

128

Когда справа находятся две молекулы, первой из них может быть любая из 2000, а второй – любая из оставшихся 1999. Таким образом, логично предположить, что существует 1999 × 2000 = 3 998 000 подобных комбинаций. Однако здесь кроется ошибка, так как две молекулы справа не должны там появиться в каком-то определенном порядке (заявление о том, что «справа находятся молекулы под номерами 723 и 1198» эквивалентно заявлению, что «справа находятся молекулы 1198 и 723»). Следовательно, первоначальный результат нужно поделить на два, и тогда мы получим правильный ответ: существует 1 999 000 способов перенести две молекулы в правую часть, оставив в левой 1998. Если мы перемещаем в правую половину три молекулы, то порядок вычислений следующий: 1998 × 1999 × 2000 необходимо разделить на 3 × 2 различных последовательностей. Вы уже видите закономерность: для четырех частиц произведение 1997 × 1998 × 1999 × 2000 следует разделить на 4 × 3 × 2 и т. д. У величин, которые мы получаем в результате, есть особое название: «биномиальный коэффициент». Они представляют собой число способов, которыми можно выбрать определенное количество объектов из более крупного набора.