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 анти вещества. 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. Вот только где его было искать?
Нигде во Вселенной не оказалось и следа его существования. По общепринятой теории, уже через тысячную долю секунды после Большого Взрыва почти все антикварки — основа антивещества — погибли, встретившись со своими двойниками. Остались лишь некоторые кварки, которым «не хватило» своих антиподов, поскольку изначально вещества было на миллиардную долю больше, чем антивещества.
Впрочем, так ли хорошо мы знаем космос? По мнению некоторых исследователей, таинственные гамма- вспышки, наблюдаемые сейчас на окраине Вселенной, объясняются столкновением вещества и антивещества. Предполагается, что Вселенная почти на треть составлена из неизвестных нам частиц — аксионов и нейтралино, образующих «темную материю». Впрочем, это лишь гипотеза.
Странно звучат и планы НАСА использовать антивещество в качестве топлива для космических кораблей (предлагалось это еще до катастрофы корабля «Колумбия»). Однако подобное горючее обойдется слишком дорого; хранить его очень трудно, а контролировать выработку энергии нельзя. Впрочем, в НАСА уже спроектировал и двигатель, работающий на антивеществе, детально предусмотрев его производство, хранение и использование. А недавно на ускорителе ЦЕРН в Женеве сумели получить и накопить в магнитной ловушке 50 тысяч атомов антиводорода.
Еще один «зеркальный мир» родился из математических экзерсисов британского физика Майкла Грина и Джона Шварца из Калифорнийского технологического института, творцов «теории струны», подменивших элементарные частицы крохотными «струнами» (strings). В их теории все мироздание сводится к бесконечным вибрациям незримых тончайших нитей («Знание — сила», 2003, N° 4).
Соединив эти «сказочные» идеи Грина и Шварца с положениями квантовой физики, английский ученый Стивен Хоукинг создал свою теорию «параллельных миров». Согласно ей, имеется бесконечное множество вселенных. являющихся двойниками нашей Вселенной («Знание — сила», 2003, No 2).
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 материя превратилась в энергию зеркального двойника, а ее энергия — в его материю. Туманно? Как изображение на запотевшем стекле, но попробуем все же разобраться.
Физики выделяют две принципиально разные категории элементарных частиц: фермионы и бозоны. Первые — вещественные частицы. Они занимают определенное место в пространстве, и ни одна другая вещественная частица не может оказаться на месте фермиона. Оно занято. Точно так же ни один человек не может побывать, образно говоря, «в вашей шкуре». Вас могут оттеснить, но никак не слиться с вами. Вот и между фермионами всегда имеется какая-то дистанция. Им не совпасть друг с другом. Подобное свойство вещественных частиц обусловливает стабильность всей материи. Самые известные из них — электроны, протоны, нейтроны.
А вот бозоны — это силовые частицы, или «кванты возбуждений, распространяющиеся в системе». Их можно назвать также частицами (квантами) энергии. У них нет массы, как нет и ограничения на число бозонов, способных находиться в данной точке пространства. Они могут скапливаться на одном месте, образуя поток частиц, не отличимых друг от друга. Пример подобной частицы — фотон (квант света). Любая точка пространства может быть слегка освещена световым бликом, нормально освещена дневным светом, озарена яркой вспышкой лучей.
Долгое время ученые принципиально отделяли вещественные частицы от силовых, фермионы от бозонов. Однако в теории Шварца и Грина — она получила название «суперсимметрии» — возникает особый зеркальный мир. В нем вещественные частицы запросто превращаются в силовые и наоборот: например, вещество превращается в свет, а свет конденсируется в вещество. Туттолько одна загвоздка: если бы «селектрон» (суперсимметричный двойник электрона) существовал, то, наверное, его давно бы уже заметили во время экспериментов, проводимых на ускорителях, но этого пока нет («Знание — сила», 2002, № 8).
Впрочем, и в античастицы Дирака тоже поначалу не верили, принимая их за ловкий математический трюк, не имеющий под собой никакой реальной основы. Никто не мог найти антиэлектрон, пока его случайно не заметили в потоке космического излучения. Может, и суперсимметричные частицы мы не там ищем?
Вот тут-то, как Бог из машины или черт из табакерки, и материализовался австралийский физик Роберт Фут, принесший благую весть о мире ином. Он собрал в своей книге множество более или менее убедительных примеров, показывающих, где следует искать зеркальный (суперсимметричный) мир. Его теория оказывается одинаково верна и в мире бесконечно малых величин — в вотчине физиков- ядерщиков, и в мире бесконечно больших величин — в царстве астрономов.
К таким примерам мы и обратимся сейчас.
Астрономы давно задавались вопросом: почему галактики не разлетаются в стороны под действием центробежных сил? В конце концов они предположили, что большую часть материи, из которой сложена Вселенная, мы не видим. По их оценкам, зримая нами материя составляетлишь около четырех процентов материи Вселенной («Знание — сила», 2002, № 6). Все остальное незримо, неосязаемо и, очевидно, сложено из не открытых пока элементарных частиц. Все остальное, вмешивается Роберт Фут, состоит из «зеркальных» частиц, а мы не можем их увидеть. Земная жизнь кругом объята «зеркальным» веществом. Оно удерживает галактики, скрепляет Солнечную систему. Без него все мироздание распалось бы. Оно, словно скелет, скрепляет внешнюю ткань Вселенной — светящиеся крупинки звезд.
Опыты с антиводородом показали, что это вещество распадается быстрее, чем следует из расчетов ученых. Фут полагает, что часть антиводорода превращается в невидимое зеркальное вещество — буквально тает в воздухе, перечеркивая расчеты. Вот с какой стороны Зазеркалья вкрадывается ошибка!
Недавно было сделано странное открытие. Оказалось, что есть планеты, не обращающиеся вокруг звезд. Они бороздят космическую даль в полном одиночестве. Их поведение опровергает привычную теорию происхождения небесных тел. Считалось, что планеты могут зародиться лишь возле звезды и будут верны ей навек. Роберт Фут не отказывается от этого правила, лишь добавляет: они зародились возле звезды, состоящей из зеркальной материи; теперь они движутся вокруг нее, а нам она не видна.