Мартин Гарднер - Этот правый, левый мир

В мае 1962 года в статье «Проблема четности», опубликованной журналом «Нью-Йоркер», физик Джереми Бернстейн сообщил интересные исторические подробности падения закона сохранения четности. Оказывается, еще в 1928 году три физика из Нью-йоркского университета обнаружили несохранение четности при распаде радиоактивного изотопа радия! Эксперимент был повторен с улучшенной аппаратурой в 1930 году. Эффект проявлялся «не только в каждом цикле измерений, — сообщал экспериментатор, — но и почти в каждом отдельном измерении». Но, как отмечает Бернстейн, в то время не было теоретической схемы интерпретации этих результатов, и они были вскоре забыты. Вокруг таких сообщений как бы образуется пустота. «Потребовалось почти тридцать лет интенсивных исследований во всех областях теоретической и экспериментальной физики — и наконец должна была появиться работа Ли и Яна, чтобы физики осознали смысл результатов, полученных в этих ранних экспериментах».

В 1957 году за свои работы Ли и Ян получили Нобелевскую премию. Ли тогда было 30 лет, Яну — 34. Присуждение Нобелевской премии этим ученым не было ни для кого неожиданным. 1957 год был для физики элементарных частиц годом, полным волнующих событий, и Ли и Ян были в самой их гуще.

Следует отметить, что ниспровержение четности, как и многие другие «революции» в физике, произошло в результате появления довольно абстрактной теоретической, даже математической работы. Ни один из трех экспериментов по проверке сохранения четности так и не был бы поставлен, если бы Ли и Ян не указали экспериментаторам, что именно нужно делать. Ли никогда не работал в экспериментальной лаборатории; Ян некоторое время работал в лаборатории Чикагского университета под руководством великого итальянского физика Энрико Ферми, но больших успехов в экспериментальной работе не достиг. Его коллеги даже сочинили про него небольшой стишок, который приводит Бернстейн:

Там, где трудится наш Ян,

Вечно взрыв или изъян.

Взрывы в лабораторном исследовании стали теперь привычным делом: от взрывающихся проволочек до взрыва водородной бомбы. Но поистине «Великие Взрывы» (Big Bangs) происходят в головах теоретиков, когда они пытаются воссоздать единую картину на основе отрывочной экспериментальной информации.

На Востоке существует знаменитая религиозная эмблема — круг, асимметрично разделенный, как показано на рис. 62. Темные и светлые участки его называются Йинь и Янь. Йинь и Янь — это символ всех противоположностей жизни: добра и зла, красоты и безобразия, правды и лжи, мужчины и женщины, дня и ночи, луны и солнца, небес и земли, наслаждения и страданий, четного и нечетного, левого и правого, положительного и отрицательного — перечень бесконечен.

На нашем рисунке эмблема выдержана в черно-белом цвете, но на цветных рисунках Янь изображается не белым, а красным. Маленькие кружки противоположного цвета, нанесенные на оба участка, символизируют ту мысль, что даже в самом полюсе любого данного качества имеются элементы другого качества, ему противоположного. Каждое доброе дело содержит крупицу зла, в каждом злодействе есть что-то добропорядочное; любое уродливое явление хоть чем-нибудь да привлекательно, и любое в целом красивое явление или существо может чем-то отталкивать. Ученым эти кружки на эмблеме напоминают о том, что любая правильная теория содержит ошибочные элементы. «Ничто не совершенно, — говорит Философ в „Кувшине золота“ Джеймса Стефанса. — Во всем трещинки, изъяны».

Упражнение 17.Эмблема Йинь — Янь имеет трехмерный аналог, причем он настолько известен, что большинство из вас наверняка хоть раз держало его в руках. Что это такое? Является ли этот предмет лево-правосимметричным?

История науки может рассматриваться как непрерывный, возможно, бесконечный процесс обнаружения все новых и новых «изъянов» в наших представлениях. Некогда считалось, что планеты вращаются по идеально круговым орбитам. Даже Галилей, который решился поместить Солнце, а не Землю в центре вращения своей планетной системы, не мог согласиться с точкой зрения Кеплера, считавшего орбиты планет эллиптическими. С течением времени выяснилось, что Кеплер был прав: орбиты планет оказались почти эллиптическими, но не совсем. Теория тяготения Ньютона дала объяснение эллиптичности планетных орбит. Небольшие отклонения от ньютоновских орбит были в свою очередь объяснены поправками теории относительности Эйнштейна к уравнениям Ньютона.

«Истинная сложность нашего мира, — замечает Честертон в своей „Ортодоксалии“, — состоит не в том, что он неразумен или как-то уж слишком разумен. Обычная трудность заключается в том, что мир понятен не до конца... Он кажется чуть-чуть более упорядоченным, чем есть на самом деле. Порядок в нем очевиден; беспорядочность таится под спудом».

В качестве примера Честертон приводит строение человеческого тела, каким оно представляется глазам инопланетных исследователей. Поначалу кажется, что в человеческом теле все правое в точности повторяет левое: две руки, две ноги, два глаза, два уха, две ноздри, даже два полушария мозга. При дальнейшем изучении пришелец обнаружит в левой половине туловища сердце. Обнаружив его, он тут же сделает вывод, что должно быть еще одно сердце — справа. Тут-то он и наталкивается на элемент Йинь — Яня. «Именно это небольшое отклонение от точности, — продолжает Честертон, — является каким-то сверхъестественным элементом во всем, что нас окружает. Оно выглядит каким-то предательством со стороны природы. Элемент чего-то неуловимого и не поддающегося расчету присутствует везде, во всех явлениях».

Фейнман с не меньшим чувством, чем Честертон, высказывает те же мысли в завершение своей лекции о симметрии в законах физики [53], «Почему природа столь близка к симметрии? По этому вопросу ни у кого нет никакой разумной мысли. Единственное, что я могу предложить вам, — это старое японское предание. В японском городе Никко есть ворота, которые японцы называют самыми красивыми воротами страны. Они были построены в период большого влияния китайского искусства. Это необычайно сложные ворота, со множеством фронтонов, изумительной резьбой и большим количеством колонн, на основании которых вырезаны драконьи головы, божества и т. п. Но, приглядевшись, можно заметить, что в сложном и искусном рисунке на одной из колонн некоторые из его мелких деталей вырезаны вверх ногами. В остальном рисунок полностью симметричен. Спрашивается, для чего это было нужно? Как говорит предание, это было сделано для того, чтобы боги не заподозрили человека в совершенстве. Ошибка была сделана намеренно, дабы не вызвать зависти и гнева богов.