Этот правый, левый мир - [62]

Теоретические соображения (такие, как лево-правая симметрия самого пространства), как и эксперименты с атомными и субатомными частицами, указывают на то, что в любой изолированной системе четность всегда сохраняется. Пусть, например, частица с положительной (+1) четностью распадается на две частицы. Эти две новые частицы могут иметь либо обе положительную, либо обе отрицательную четность. В обоих случаях сумма четностей положительна, поскольку и сумма двух четных чисел, и сумма двух нечетных чисел всегда четны. То же утверждение можно выразить иначе: произведение четностей равно +1 [(+1)×(+1) = (−1)×(−1) = +1]. Конечное состояние системы имеет четность +1. Четность сохраняется. В случае распада четной частицы на две — одну тоже четную, другую нечетную — полная четность конечного состояния была бы отрицательной, то есть четность не сохранялась бы.

Не следует забывать, что мы имеем дело уже не с простыми геометрическими фигурами в трехмерном пространстве, а со сложными абстрактными формулами квантовой механики. Здесь не представляется возможным вдаваться в детали точного смысла сохранения четности в квантовой теории и рассматривать множество причин, по которым это утверждение оказывается ценной концепцией. К счастью, смысл этой идеи легко доступен пониманию. В 1927 году Е. Вигнер, венгерский физик, работающий в Принстонском университете, смог показать, что сохранение четности целиком покоится на том факте, что все силы, участвующие во взаимодействии элементарных частиц, свободны от какой-либо лево-правой несимметрии[42]. Иными словами, любое нарушение четности было бы эквивалентно нарушению зеркальной симметрии в основных законах, описывающих структуру и взаимодействие частиц. Физики давно уже знали, что зеркальная симметрия господствует в макромире вращающихся планет и соударяющихся бильярдных шаров. Сохранение четности предполагает, что эта зеркальная симметрия распространяется и до атомного и субатомного уровней. Природа, по-видимому, нигде не дает предпочтения одной из сторон (правой или левой).

Это не означает, что в природе нет асимметрии вообще, а говорит лишь за то, что все, что в природе почему-либо происходит влево, с таким же успехом может осуществляться и вправо. Например, наша Земля при вращении вокруг движущегося относительно звезд Солнца совершает движение по определенным образом ориентированной спирали. Здесь мы имеем конкретный пример асимметрии в астрономии. Но эта асимметрия не более, чем случайность в развитии Галактики. Другие планеты при вращении вокруг своих солнц, безусловно, имеют орбиты, закрученные в противоположную сторону.

Наше сердце расположено в левой стороне тела. Опять-таки это вовсе не предполагает фундаментальной асимметрии в основных законах: левое положение сердца человека с точки зрения развития жизни на нашей планете просто случайно. Можно представить себе организм, имеющий сердце справа; как мы уже говорили, такие случаи отмечались в действительности. Здесь мы имеем пример асимметричной структуры, которая может существовать в двух формах — левой и правой, но одна из них (правая) встречается крайне редко. Закон сохранения четности не утверждает, что зеркальные изображения асимметричных структур или движущихся систем должны встречаться столь же часто, как оригиналы. Он лишь указывает, что в законах природы не содержится ничего, что препятствовало бы существованию обоих типов асимметричных форм — правых и левых.

Физики иногда поясняют зеркальную симметрию Вселенной следующим образом. Вообразим такую ситуацию: некое явление природы снято на кинопленку и спроектировано на экран таким образом, что мы видим не истинную картину того, что происходило на самом деле, а ее зеркальное изображение. Можно ли, наблюдая движение фигур на экране, установить, что мы имеем дело с зеркальным изображением, а не с оригиналом? Десять лет назад физик ответил бы вам: нет, невозможно. Конечно, мы сразу ответили бы на вопрос, если бы увидели в фильме любые изготовленные людьми асимметрические структуры — напечатанные буквы или числа, циферблат часов и т. п. Однако в действительности мы имеем дело лишь с фундаментальными процессами природы, в которых отсутствует какая-либо искусственная асимметрия, внесенная живыми существами. Например, мы засняли на кинопленку течение химической реакции или падение капель масла на поверхность воды. Мы не имеем возможности, сказал бы физик десять лет назад, установить, что картина зеркально обращена.

Зеркальное изображение фильма о росте левостороннего кристалла из левостороннего расплава точно воспроизводит картину формирования правостороннего кристалла. Но, не располагая предварительной информацией, мы не сможем отличить наш случай от того, когда наблюдается необращенная картина роста правостороннего кристалла из правостороннего расплава. Окрасим в синий цвет конец магнитной стрелки и снимем на цветную пленку эксперимент со стрелкой и проволокой, произведший такое сильное впечатление на Маха. В «Зеркальном» фильме синий конец стрелки будет показывать ложное направление. Но если бы мы увидели эту картину, не зная, как она получена, то наверняка решили бы, что кто-то выкрасил в синий цвет