Андрей Сахаров

В той статье Сахаров исходил из предположения Зельдовича о «холодной» Вселенной. Открытие реликтового излучения доказало, однако, что ранняя Вселенная была горячей. И поэтому первая работа Сахарова по космологии пошла в архив «безработных идей» теоретической физики (считается, что до 95 процентов новых теоретических идей идут в этот архив).

Тем не менее эта работа стала поворотной для Сахарова, и он даже запомнил день, когда ему удалось найти решение одного трудного вопроса, — 22 апреля 1964 года: «…я вновь уверовал в свои силы физика-теоретика. Это был некий психологический «разбег», сделавший возможными мои последующие работы тех лет».

Его новую уверенность в своих силах запечатлела «программа на 16 лет», которую он составил для себя, на одном листке бумаги, в 1966 году. Почему 16? Быть может, потому что 16 предыдущих лет он провел на Объекте, в отрыве от большой науки. Видимо, по той же причине программа включила в себя 16 тем, начиная с солидной «Фотон + Гравитация» и кончая таинственным «Мегабиттрон».

Особого внимания заслуживает пункт 14 в этой программе. Похоже, поставив себе цель набрать 16 задач, он задумался в этом месте, поставил вопросительный знак и, вспомнив, как трудно наука поддается планированию, дописал:

«14) «?» Именно это я и буду, наверно, делать».

Он оказался прав — «именно этим», незапланированным, он и занялся очень скоро и даже уместил в этот пункт две самые яркие свои теоретические работы.

Во-первых, он придумал объяснение, почему во Вселенной частиц гораздо больше, чем античастиц, или, на языке физики, предложил путь к объяснению барионной асимметрии Вселенной. То была самая успешная из его чисто физических идей.

А по красоте с ней может конкурировать выдвинутый им новый подход к гравитации. В старом всемирном тяготении он увидел проявление ультрамикроскопических свойств самого пространства-времени.

Эти сахаровские идеи 1966–1967 годов заслуживают более подробного рассказа.

Симметрия в асимметричной Вселенной

Неблагодарное дело — искать точное определение слову «красота». Среди его синонимов — таких как гармония, соразмерность — к миру точных наук ближе всего слово «симметрия». Это понятие математически точное и, кроме того, очень наглядное. Симметрия крыльев бабочки — самый простой (и симпатичный) пример. Всякая симметрия — это закономерность формы, в силу которой эта форма не меняется при каких-то переменах. Если правое крыло бабочки отразить в зеркале и поставить на место левого, никакой энтомолог разницы не заметит.

Простое свойство из обыденного мира, получив математически точное определение, стало инструментом теоретической физики в изучении глубинного устройства природы. Физика прошла долгий путь, прежде чем в своих законах разглядела проявления глубинных симметрий мироздания. Все знали, что вертикально поставленный и закрученный волчок стоит на одной точке и не падает. Но почему? Потому что не знает, куда упасть: все направления, поперечные его оси, равноправны — все направления в пространстве симметричны относительно этой оси. Такая симметрия определяет закон сохранения момента импульса — главный закон волчка.

Понятие симметрии — одно из самых работящих в физике. Поведение не только волчка, но и отдельного атома и, не будь рядом помянут, термоядерного заряда — определяется симметрией. Физик-теоретик всегда начинает с максимально симметричного упрощения своей задачи. А всякий фундаментальный физический закон раскрывает некую симметрию природы. Если же в явлениях природы обнаруживается какая-то асимметрия, то физик-теоретик получает трудную, но захватывающе интересную задачу — найти место этой асимметрии в гармонии мироздания.

«…Электродинамика Максвелла — как ее обычно понимают в настоящее время — будучи приложена к движущимся телам, ведет к асимметриям, которые не кажутся присущими самим явлениям» — так начинается первая статья Эйнштейна по теории относительности. Созданием этой теории он преодолел асимметрию, не присущую самим явлениям, — построил описание, в котором эта асимметрия оказалась лишь одной гранью глубинной симметрии природы.

Другой триумф симметрии в физике связан с именем Поля Дирака. В конце 1920-х годов он взялся за чисто теоретическую проблему. К тому времени в физике жили и работали две фундаментально общие теории: теория относительности и квантовая механика. Первая давала возможность понимать явления, в которых скорости могли достигать скорости света. Вторая описывала поведение микроскопических частиц. Но природа не держит свои явления в отдельных ящиках, и Дирак хотел узнать, какой закон управляет электроном, когда необходимы сразу обе теории. Он нашел возможность объединить теорию относительности и квантовую механику в одном элегантном, хотя и необычно выглядящем уравнении для электрона.