Чтение онлайн

– Тут можно спросить: почему же перевелись позитроны, a не электроны...

– Это очень интересный вопрос, это один из самых жгучих вопросов современной теоретической физики. Существуют десятки и сотни работ на эту тему. И в основе всех этих работ лежит классическая работа Андрея Дмитриевича Сахарова.

– Но где гарантия, что Вселенная абсолютно однородна по этому принципу? Что в любом уголке Вселенной, где бы мы ни произвели пробу, всюду будет одна и та же степень асимметрии, всюду будут преобладать электроны? Может, где-то - не так, как у нас, а как раз наоборот...

– Это - третий вопрос. Вы задаете вопросы в очень правильном, мне кажется, порядке. Ответа на этот третий вопрос нет. В крохотном уголке Вселенной, который мы обследовали, мы действительно видим одни электроны и никаких позитронов. Но вопрос о том, что в других частях Вселенной всё может быть наоборот, в конце концов, открыт. В связи с этим я вспоминаю вот что. Я проработал всю первую часть своей жизни в Физико-техническом институте в Ленинграде, и этот ваш вопрос поднял тогдашний его директор Борис Павлович Константинов. Помню, однажды он собрал ведущих сотрудников института и начал со стихов:

Господа! если к правде святой

Мир дороги найти не умеет, -

Честь безумцу, который навеет

Человечеству сон золотой!

– Это Беранже в переводе Курочкина, если я не ошибаюcь?..

– Совершенно верно... И после этого он спросил: откуда мы, собственно, знаем, что даже довольно близкие космические объекты не состоят из антивещества? Вопрос был поднят и стал изучаться. В Физико-техническом институте был открыт огромный астрофизический отдел, и хотя антивещества этот отдел не открыл, но сделал много полезного и открыл много разных других интересных вещей. На сегодня во всех тех случаях, где есть хоть какая-то возможность проверить, имеем мы дело с веществом или антивеществом, каждый раз мы убеждаемся в том, что это вещество, а никакое не антивещество. Конечно, если бы природа просто подарила нам кусочек антивещества, как этого хотел Борис Павлович Константинов, то возможности для исследования открылись бы большие. Тогда тотчас встал бы вопрос о том, как держать это антивещество, чтобы оно тут же не проаннигилировало с окружающим миром.

– Наверное, в магнитной ловушке?

– Конечно, в магнитной ловушке, и Борис Павлович этих магнитных ловушек сразу предложил штук десять... это, как говорится, не бог весть какая трудная вещь. Техническая проблема на сегодня состоит в том, чтобы сделать антивещество, а не в том, чтобы его потом хранить. Сделать же его очень трудно, конструируют антивещество буквально частица за частицей. Несколько атомов уже сделано, но это - именно считанные атомы, и прикладного, технического значения они в таком виде не имеют. Дойдет ли когда-нибудь дело до технических приложений антивещества, сказать трудно, - но в любом случае, мне кажется, это дело очень далекого будущего. Но, разумеется, если бы антивещество удалось создать, то, так сказать, по топливной калорийности ничего лучшего нельзя было бы вообразить. Судите сами. В ходе цепной ядерной реакции, в реакторе или при взрыве бомбы, только доли процента массы превращаются в энергию, а при аннигиляции - все сто процентов! Тут просто ничего не остается...

– КПД - единица?

– Да! Большего КПД не бывает. Это - страшно. Вообразите, что появился кусочек антивещества. Вы его помещаете в магнитную ловушку и кладете в портфель. Представляете себе, какая находка этот портфель для террористов! Ужас... К счастью, этого кусочка антивещества нет и в ближайшее время не предвидится.

(10 сентября 1996)

Общая теория относительности утверждает, что время течет по-разному в разных системах отсчета, движущихся относительно друг друга с ускорением. Чем больше ускорение, тем больше сокращается время. Иллюстрацией этому служит знамeнumый парадокс близнецов. Два генетически нeoтлuчuмыx близнеца расстаются: один отправляется в космос, а другой остается на Земле. Когда первый возвращается, он еще молод, в то время как его брат - старик. Время объективно текло для них по-разному. Ускорение способствовало молодости.

Недавно это положение, хотя его никто не оспаривает, решили зачем-то экспериментально проверить сотрудники телевизионной программы Би-Би-Си "Горизонт". Для этого они слетали за океан и обратно с невероятно точным хронометром в руках, который отсчитывает время на основе длины волны, испускаемой атомом цезия. С ними были ученые из Британской Национальной физической лаборатории. Целью телевизионщиков было преодолеть общественное недоверие к теории относительности. Ученые ставили себе более скромную, но практическую задачу: опытным путем уточнить запаздывание навигационных сигналов со спутников. Как и следовалo ожидать, теория оказалась верна: полетавший хронометр отстал на 40 наносекунд сравнительно с оставшимся на земле. Прокомментировать эту экспедицию мы попросили профессора Алексея Андреевича Ансельма.

– Я думаю, здесь присутствует элемент популяризации чего-то другого... Летать с хронометром в Канаду, право же, не стоило. Это явление ежедневно наблюдается в сотнях лабораторий мира. Состоит оно вот в чем. Имеются элементарные частицы с определенным временем жизни. Скажем, какой-нибудь мю-мезон, живущий ровно одну микросекунду. Столько они живут, если неподвижны. Срок жизни мю-мезона предсказан теоретически. А на практике мы обычно получаем эти мю-мезоны быстро двигающимися. И тут выясняется, что идентичные мю-мезоны, более похожие друг на друга, чем любые близнецы, живут разное время жизни: тот, который двигается быстрее, живет дольше. Количественно это удлинение времени жизни совершенно точно описывается формулой Эйнштейна, которую он вывел много десятилетий тому назад. И то, что время жизни у частиц оказывается разным, это и есть экспериментальная проверка положения Эйнштейна об удлинении времени в движущейся системе координат.

– И, как я вижу, проверка совершенно рутинная...

– Она совершенно рутинная, да. Поэтому вряд ли нужно было проверять это вместо мю-мезонов на каких-то макроскопических часах. Ничего нового в фундаментальную науку это не привносит. Таков один уровень понимания вопроса, и мне кажется, что никакого парадокса здесь еще нет: что предсказывает теория, то подтверждает эксперимент. Теперь возьмем двух генетически совершенно идентичных близнецов. Один из них отправился в космос, летал очень долго, прилетел, и вдруг обнаруживает, что для его брата, который оставался на Земле, прошло, скажем, тридцать лет, в то время как для него - год. Парадокс здесь вот в чем. Летавший близнец может сказать: "Я летал по отношению к брату не в большей мере, чем он - по отношению ко мне. Движение относительно. Ничего неподвижного в пространстве нет. Вот я и говорю: он, мой близнец, улетел от меня вместе со всей Землей, а потом прилетел обратно, - почему же состарился он, а не я?" Чтобы разрешить парадокс, необходимо точно указать, где асимметрия в этой задаче: почему летавший - действительно летал. Асимметрия вот в чем: летавший близнец, чтобы эту задачу замкнуть, должен был в какой-то момент времени развернуться и полететь обратно. Все то время, что он летел туда, любое сколь угодно длинное время, - если, конечно, он летел со скоростью близкой к постоянной, - он старел совершенно так же, как его брат, оставшийся на Земле. Две инерциальные системы координат абсолютно равноправны. Но вот когда он поворачивал, ему пришлось включить ускорение.

– Вы, очевидно, говорите об отрицательном ускорении? Ускорение ведь есть изменение скорости не только по величине, но и по направлению...

– Совершенно верно, я именно это самое и имел в виду, конечно... Так вот, он меняет направление скорости на обратное. Если он летел с большой скоростью, то в момент разворота, в момент замедления (отрицательного ускорения), которое у него могло отнять часы, его брат на Земле постарел на месяцы или годы. Ускорение - вот что существенно с точки зрения общей теории относительности. Тот, кто движется с ускорением, покидает инерциальную систему отсчета... Когда он замедлялся и ускорялся, в пространстве словно бы включалось некоторое гравитационное поле, поле тяготения. И оно тем больше, чем дальше друг от друга точки, одна из которых ускоряется.

– То есть расстояние все-таки играет роль?

– Да. Потенциал этого гравитационного поля пропорционален расстоянию. Если близнец улетел далеко, эффект, который теперь испытывает его оставшийся на Земле брат, весьма велик. Он пропорционален расстоянию, а если большую часть пути космонавт летел с постоянной скоростью - то и времени. В момент ускорения время для космонавта текло медленнее. И когда он возвращается, то вынужден признать абсолютно объективный факт: оставшийся на Земле брат прожил дольше.

(4 ноября 1997)

Человек с древности разрабатывает модель мира как целого: связную систему представлений, описывающую окружающую действительность. Для древних греков, которые изобрели науку (отделили ее от культа), моделью мира на раннем этапе был Олимпийский пантеон богов в совокупности с божествами служебными - всякими там фавнами, дриадами и нереидами. В этой модели молния была стрелой громовержца Зевса. Спустя два с половиной тысячелетия она стала электрическим разрядом. Возникает вопрос: в глазах наших отдаленных потомков, через тысячи лет, не станет такой же стрелой громовержца, скажем, электрон? Не окажется ли, что наша физика была всего лишь наивной мифологией, фиксирующей начальный момент становления человеческого разума? Известный физик-ядерщик профессор Алексей Ансельм из Петербурга убежден, что такого не случится. Наука, полагает он, добыла объективную истину, которую можно совершенствовать, но нельзя отменить. Как же добывается эта истина? Каким предстает изнутри процесс научного творчества и чем он отличается от псевдонаучных домыслов дилетанта?