Андрей Сахаров. Наука и свобода
Шрифт:
Если бы у людей правая и левая руки были одинаковы, то делать перчатки было бы в два раза проще. Однако вряд ли можно понять человеческий мир, если игнорировать различие правого и левого полушарий мозга — образного и логического. Простота, говорят, бывает хуже воровства. Переупрощение мира крадет у него глубину.
Беда в том, что нет точных инструкций, как избежать переупрощения. Надежный инструктор — только один, это эксперимент, или умный вопрос, умело заданный самой природе.
Зеркальная кособокость микромира, подтвержденная в экспериментах, побуждала теоретиков строить воздушные замки, в которых асимметричный флигель был бы лишь частью симметричного мироздания. И уже через год такой замок был построен. Ландау обнаружил, что все известные тогда P-асимметричные явления подчиняются комбинированной CP-симметрии, и провозгласил эту симметрию новым законом природы: одновременный взмах C и P палочками
366
Ландау Л.Д. О законах сохранения при слабых взаимодействиях (ЖЭТФ, Sov. Phys. JETP, Nucl. Phys., 1957) // Собр. тр., т. 2. М.: Наука, 1969, с. 349.
CP-симметричная бабочка.
Эта работа Ландау на самом переднем крае науки привлекла большое внимание. То была его первая работа, посланная в журнал Nuclear Physics, и, по воспоминаниям Окубо, ее опубликовали немедленно безо всякого рецензирования. [367]
Важность работы в науке можно измерять тем, насколько она помогает задавать новые вопросы природе и, значит, помогает опровергнуть себя — если природа ответит отрицательно.
367
Susumu Okubo, Letter of Dec 4, 1996.
Работа Ландау помогла Окубо задать вопрос: а что, если и CP-симметрия не всемогуща в микромире? И он придумал, как этот вопрос можно задать природе. В своей (двухстраничной) статье 1958 года он обратил внимание коллег, что если CP-симметрия не соблюдается, то частица и античастица, имея одинаковые времена жизни, могут по-разному свои жизни кончать — по-разному распадаться на другие частицы. [368]
Это оставалось чисто теоретической возможностью до 1964 года, когда экспериментаторы обнаружили, что CP-симметрия действительно не абсолютна. Оказалось, что и она нарушается, хотя и очень мало.
368
Okubo S. Decay of the +hyperon and its anti-particle // Phys. Rev., 1958, v. 109, p. 984—985.
Как ни удивительно, главный советский теоретик термоядерного оружия следил за этими тонкими перипетиями, не имевшими отношения к его служебной спецфизике. Об этом свидетельствует отзыв Сахарова о CP-работах Ландау, направленный в комитет по Ленинским премиям в области науки 18 декабря 1958 года. Отзыв он подытожил: «По своему влиянию на развитие науки в нашей ране и во всем мире Ландау стоит на одном из первых мест». [369]
Ленинскую премию, однако, Ландау тогда не дали. И, скорей всего, не потому, что в ЦК иначе смотрели на проблему CP-симметрии. Они там, в ЦК, уже целый год смотрели на пространный отзыв из КГБ, согласно которому у Ландау повернулся язык сказать, что «Ленин был первым фашистом». [370] И этому давать Ленинскую премию??!!
369
Сахаров А.Д. Отзыв о работах Ландау «О законах сохранения при слабых взаимодействиях», «Об одной возможности для поляризационных свойств нейтрино», направленный в комитет по Ленинским премиям в области науки 18 декабря 1958 года. [Московский архив Сахарова.]
370
Кривоносов Ю.И. Ландау и Сахаров в «разработках» КГБ.
При всем тогдашнем несогласии Сахарова с антиленинской формулировкой Ландау, он вряд ли бы счел это относящимся к делу — к оценке научной работы Ландау. Не относилось к делу и то, что гипотеза Ландау 1957 года о комбинированной CP-симметрии
В 1966 году настала очередь Сахарова продвинуть этот поиск дальше. Эксперименты о нарушении CP-симметрии и эффект Окубо в микромире соединились в его размышлениях с фактом барионной асимметрии Вселенной. И у него родилась идея о микрофизическом происхождении этой асимметрии — «кривой фигуры» Вселенной.
CPT-симметричная бабочка.
Он исходил из того, что в микромире действует лишь самая общая CPT-симметрия, что бабочка микромира не изменится, только если сделать сразу при перестановки: правое и левое, частицу и ее античастицу, прошлое и будущее (перевернуть букву T).
Рядом с этой бабочкой микромира Сахаров поставил бабочку расширяющейся горячей Вселенной.
Бабочка расширяющейся Вселенной.
Он использовал CPT-симметрию микрофизики для объяснения асимметрии Вселенной. В эпоху Большого взрыва, когда вещество было так сжато, что элементарные частицы чувствовали друг друга, Вселенная непосредственно чувствовала законы микромира. Именно тогда асимметрия Вселенной — по идее Сахарова — складывалась в процессах, бурлящих в каждой микроточке космического пространства. T-асимметрия позволила породить наблюдаемую сейчас С-асимметрию — разное содержание частиц и античастиц.
Помимо того крылышка вселенской бабочки, которое видно астрономам, физик-теоретик Сахаров увидел мысленно и другое крылышко, раскрывшееся до Большого взрыва. Космологическая бабочка CPT-симметрична, но увидеть ее целиком не дает краткость человеческой жизни по сравнению с возрастом Вселенной.
Механизм, порождающий избыток барионов из первоначально симметричного состояния, Сахаров собрал из трех составляющих:
1) «из эффекта С. Окубо…» — различие распадов частицы и античастицы;
2) «при большой температуре для Вселенной…» — это различие производит нужный космологический эффект за ультракороткое время, пока Вселенная достаточно горяча, и затем результат «застывает»;
3) «сшита шуба…» — иглой, которая была совершенно новым инструментом в физике. Сахаров предположил, что барионный заряд не сохраняется. В частности, это означало, что протон — «кирпич мироздания», считавшийся совершенно стабильным, должен самопроизвольно распадаться.
В конце статьи Сахаров благодарит «за обсуждение и советы» шестерых физиков, начиная с Зельдовича. [371] Зельдович привел Сахарова в Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), к ученикам Померанчука — Б.Л. Иоффе, И.Ю. Кобзареву и Л.Б. Окуню.
371
Сахаров А.Д. Нарушение CP-инвариантности, C-асимметрия и барионная асимметрия Вселенной (Письма в ЖЭТФ 1967) // Сахаров А.Д. Научные труды (М.: Центрком, 1995), с. 219.
Сахаров писал, что «только с некоторой натяжкой может считать себя специалистом по физике элементарных частиц». [372] Итэфовцы могли считать себя специалистами без всяких натяжек, они все знали о C, P, T и обо всем таком. Из дискуссии с ними у Ландау возникла его CP-идея.
И все же Лев Окунь, помогавший Сахарову советами, считает его статью о барионной асимметрии Вселенной «одной из самых глубоких и смелых статей XX века». [373]
372
Сахаров А.Д. Существует ли элементарная длина? (Физика в школе, 1968) // Научные труды, с. 384.
373
Окунь Л.Б. Комментарий // Сахаров А.Д. Научные труды, 1995, с. 150. По свидетельству Л.Б. Окуня, Сахаров пришел в ИТЭФ с вполне уже созревшей идеей и получил там только техническую помощь (Л.Б. Окунь, беседа 24.4.98).