Александр Волков - Тайны открытий XX века

• Название: Тайны открытий XX века
• Автор: Александр Волков
• Издательство: Вече
• Жанр: Научпоп
• Год: 2006
• ISBN: 5-9533-1146-Х

С каждым новым открытием ученые сталкиваются с очередными загадками и феноменами, которые не поддаются объяснению. В конце XIX века ученые верили, что в науке почти все уже открыто. Но… Прежние проблемы разрешились, и появились десятки других. Тайны подстерегают нас и в космической дали, и в глубинах материи, и даже в повседневной жизни. Сколько еще предстоит открыть! Похоже, что XXI век вновь станет «веком великих научных открытий».

---

Какому же сценарию отдать предпочтение? Возможно, некоторую ясность удастся внести уже в ближайшие 10 лет, поскольку на 2009 год намечен запуск нового зонда — SNAP (Supernova / Acceleration Probe).

Какие еще откровения нас ожидают? Что за тайны времени и пространства проступят на карте SNAP? Чему позавидуют историки?

2.7. ЗЕРКАЛЬНЫЕ МИРЫ

В начале наступившего века нет-нет да и появятся сообщения о том, что «внутри Солнечной системы существует параллельный, невидимый, неосязаемый мир, который состоит из скрытого вещества и является нашим зеркальным отражением». Что кроется за этой сенсацией? Попробуем разобраться. И если подобный мир впрямь существует, где именно он находится? И чем может обернуться для нас его таинственное бытие?

Из такого же
Мы матерьяла созданы, как сны.
Жизнь сном окружена.

Уильям Шекспир. «Буря» (пер. М.А. Кузмина)

Льюис Колумб

Вначале этот мир существовал там, где ему и следовало находиться, — на страницах фантастических сочинений. Их авторы, конструируя несбыточную картину, тщательно выписали ее детали. Те стали достоянием публики задолго до того, как ученые впервые заговорили о реальности «зеркальных миров». Поэтому, прежде чем направиться по маршруту, проторенному наукой, заглянем в «черный ход», обустроенный фантастами.

Вот вдали брезжит «Планета спящих», открытая Джоном Макдональдом. Все ее население предается странному занятию — созерцает сны, навеянные с помощью специальных «машин сновидений». Разоспавшиеся сновидцы по своей прихоти ворочают судьбами людей, явившихся им в грезах: в одних влюбляются с головой; других посреди сна приканчивают — игрушка, развлечение, любимое занятие лентяев. Вот только в один прекрасный день поклонники этой изощренной моды обнаруживают, что за все, творимое ими в снах, кому-то приходится платить по счетам сполна. Все, что грезится во сне, для кого-то свершается наяву. А они сами, ткущие сны из вещества памяти, превращаются в настоящих богов. Ведь где-то их сны оживают, и все, что происходит в этих оживших мирах, творится по воле сновидцев.

Вот «Сетевой мир» Даниэля Ф. Галуйе. Его обитатели внезапно догадываются, что они — персонажи громадной компьютерной программы. Они лишь воплощают чьи-то замыслы — мысли людей, сидящих за клавишами своих ПК. Нечто подобное происходит в фильме «Матрица», где почти все люди — это марионетки, подчиненные незримой чужой воле.

Наконец, «Страна чудес», открытая девочкой Алисой и заодно с ней английским математиком Льюисом Кэрроллом, великим «колумбом Зазеркалья». Среди чудес, узнанных ею, — тайна шахматного Черного Короля. Стоит его пробудить неосторожным вскриком, и весь окружающий мир исчезнет. «Ведь мы живем потому, что нас видит во сне Черный Король».

Подобные истории роднит одно: в них сны обретают власть над людьми. По большому счету, это даже не фантастика — фантазия… Значит, нечто — по своей сути — непредсказуемое, непрогнозируемое, нарушающее законы природы. Одним словом, выдумка, которую опровергнет точный математический расчет. А что как нет?

Физик Роберт Фут из Мельбурнского университета показал недавно, что теория суперсимметрии «допускает существование зеркальных миров». В таком случае нематериальное может превращаться в материальное и наоборот: материя — перетекать в мысль, а мысль — в материю. На первый взгляд, полный «эмпириокретинизм»!

Из расчетов Фута явствует, что рядом с нами постоянно существует незримый, неосязаемый мир, этакое «вещество наших снов», разлитое всюду. Расстояние между двумя мирами, быть может, меньше длины атома! Как ни фантастична эта идея, она опирается исключительно на формулы и факты, собранные Футом в его книге «Shadowlands» («Призрачные миры»).

У австралийского ученого были авторитетные предшественники. Все они пытались расширить горизонты нашего познания, повинуясь одному лишь желанию — придать составленным им формулам симметричный вид. Поначалу их выводы были фантастичны. Со временем экспериментаторы признали правоту их догадок. Поэтому, прежде чем говорить о Футе, также фантазировавшем одной симметрии ради, посмотрим, каким заблуждениям предавались некоторые его предтечи.

Джеймс Предтеча

Крупнейшие физики XIX и XX веков питали необъяснимую склонность к понятию симметрии, а, следовательно, к понятию зеркального отражения. Ведь все симметричное словно составлено из двух частей — объекта и его отражения, неразрывно связанных осью (или плоскостью) симметрии.

Первым творцом «зеркального мира» может быть назван, например, Джеймс Клерк Максвелл, в чьих уравнениях электричество и магнетизм оказались так же непреложно связаны, как сон и жизнь в представлениях некоторых фантастов и Роберта Фута.

Уравнения Максвелла получились поразительно симметричными, однако ученый добился этого хитрым трюком. Он ввел так называемый ток смещения — величину, пропорциональную скорости изменения электрического поля в вакууме. Это вакуумное поле, согласно Максвеллу, порождает вихревое магнитное поле. Но ведь в вакууме — в полной пустоте — быть не должно электрического тока, то есть направленного движения электронов, ионов и так далее. Между тем немецкий физик Генрих Герц именно на основании уравнений Максвелла доказал тождественность электромагнитных и световых волн.

Максвелл неслучайно стремился придать своим формулам симметричный вид. Асимметрия давно пугает ученых. Они почти с обидой говорят о «нарушении симметрии», словно боясь потрясения основ мироздания.

Вот другой творец «зеркального мира» — английский физик Поль Дирак. Ему не понравилось основное уравнение квантовой физики — уравнение Шредингера, в котором время и пространство оказались неравноправными категориями: пространство присутствовало в квадрате, а время — в первой степени. Поэтому Дирак решил привести уравнение к тому виду, который вполне бы удовлетворил сторонников симметрии: время и пространство должны содержаться в уравнении в одной и той же — первой — степени. В конце концов подобный трюк удался Дираку. Правда, формула заметно усложнилась. Вдобавок из нее следовали неожиданные выводы.

«Зеркальные миры» пророчат нам судьбу?

Сперва — приятный. Теперь уравнение Шредингера — Дирака стало описывать еще и «спин» электрона, момент количества его движения. Другой вывод озадачивал: из новой формулы явствовало, что может существовать отрицательная кинетическая энергия, то есть энергия, чье значение меньше нуля. Как это так? Если объект движется, его кинетическая энергия положительна; если пребывает в покое, равна нулю, а если она отрицательна, что тогда?

На первый взгляд, это не поддавалось никакому объяснению. Однако Дирак был заворожен красотой получившейся формулы и уверен в ее правильности. В течение двух лет он пытался найти объяснение «отрицательной энергии». В конце концов он убедился, что вернуть миру утраченную стабильность можно, лишь допустив существование зеркальных двойников у каждой элементарной частицы, двойников, имеющих ту же массу и противоположный заряд. Так возникла идея антивещества. Через несколько лет она нашла блестящее подтверждение.

В 1932 году американский физик Карл Андерсон случайно обнаружил в космическом излучении позитрон, то есть положительно заряженный электрон, первую из предсказанных Дираком античастиц (кстати, сам Андерсон ничего не знал об этой гипотезе). Открытие античастиц явилось одним из крупнейших достижений физики XX века. Андерсон и Дирак в ближайшие годы были удостоены Нобелевских премий. Они стали творцами нового «зеркального мира», мира антивещества.

Сказочники Шварц и Грин

Еще один «зеркальный мир» родился из математических экзерсисов Майкла Грина и Джона Шварца — творцов «теории струн», подменивших элементарные частицы крохотными «струнами». Соединив эти «сказочные» идеи Грина и Шварца с положениями квантовой физики, Стивен Хоукинг создал свою теорию «параллельных миров». Согласно ей, имеется бесконечное множество вселенных, являющихся двойниками нашей Вселенной.

Впрочем, сами Грин и Шварц пришли к не менее любопытным выводам, попытавшись втиснуть в свои расчеты силу тяжести. Оказалось, что в этом случае у каждой элементарной частицы, снующей в подлунном мире, появляется свой двойник в мире зеркальном, или мнимом. У этого двойника те же свойства, что у настоящей частицы, та же масса, тот же заряд. Вот только ее вещество превратилось в энергию зеркального двойника, а ее энергия — в его вещество. Туманно? Как изображение на запотевшем стекле, но попробуем все же разобраться.