Для доказательства этой гипотезы Пастер вырастил в искусственной кислоте колонию микробов, которые пожирают виннокаменную кислоту. Пастер рассуждал так: микробы приучены к поглощению той кислоты, которая есть в природе, поэтому оставшаяся часть искусственной кислоты будет представлять форму зеркально симметричную естественной кислоте.
Что же обнаружилось? По мере того как микробы размножались в искусственной кислоте, направление плоскости поляризации проходящего света все более и более поворачивалось. Если естественная кислота поворачивала плоскость поляризации направо, то синтезированная кислота после размножения микробов стала поворачивать плоскость поляризации налево. Можно представить себе волнение и радость Пастера, когда его догадка подтвердилась таким удивительным и неожиданным способом. Это, наверное, единственный случай в истории физики, когда физическое открытие было сделано с помощью микробов.
Таким образом, Пастер блестяще доказал свою гипотезу и, кроме того, показал, что уже низшие организмы имеют приспособления, отличающие предмет от его зеркального отражения. Тот факт, что при любом способе искусственного получения вещества обе зеркальные формы появляются в одинаковом количестве, лишний раз подтверждает симметрию законов природы относительно зеркального отражения.
Зеркальную асимметрию в живой природе следует объяснять не нарушением зеркальной симметрии законов природы, а историческими причинами (одна из возможных причин асимметрии — вращение Земли — дает некоторое преимущество одной из зеркальных форм по сравнению с другой, но это преимущество совершенно недостаточно для объяснения наблюдаемого различия).
В той части земли, где впервые возникла жизнь, случайно оказалось больше, скажем, «правого строительного материала», чем «левого», и поэтому возникла одна из зеркальных форм, которая затем наследовалась. Что же касается различия в распространенности правых и левых минералов, то это различие можно объяснить тем, что во время их образования в окружающем веществе были сильные скручивающие напряжения или если это была жидкость, то сильные вихревые движения.
Физики пришли к убеждению, что все законы природы в нашем мире и в мире, зеркально отраженном, будут одинаковы.
Примерно десять лет тому назад начались первые неувязки с этим законом. Была обнаружена частица (К-мезон), которая может распадаться либо на две, либо на три других частицы (пи-мезоны). Анализ этих опытов привел физиков к заключению, что здесь нарушается зеркальная симметрия. Она запрещает К-мезону распадаться обоими способами.
Но самый решительный удар по закону зеркальной симметрии был нанесен блестящим опытом американской исследовательницы By. Она наблюдала радиоактивный распад ядер, помещенных в магнитное поле. При этом из ядер вылетают электроны и антинейтрино или позитроны и нейтрино (позитрон отличается от электрона только знаком заряда. Нейтрино и антинейтрино — нейтральные частицы с массой, равной нулю). Обнаружилось, что электроны вылетают преимущественно под тупыми углами к направлению магнитного поля. Между тем по закону зеркальной симметрии острые и тупые углы должны были бы встречаться одинаково часто. Действительно, посмотрим на отражение этой установки в зеркале. Магнитное поле изменит свое направление на обратное, как винт, который из правого при отражении превращается в левый. Ведь направление магнитного поля определяется из направления тока в катушке, создающей поле как раз по правилу винта. Поэтому тупые углы к направлению магнитного поля в зеркале превратятся в острые. Следовательно, зеркальное изображение опыта выглядит не так, как сам опыт, что прямо противоречит закону зеркальной симметрии. Наступил период смятения. Казалось, что следует отказаться и от других свойств симметрии нашего пространства. Выход из тупика нашли советский физик Ландау и американские физики Ли и Янг. Идея была следующая: при радиоактивном распаде вылетающее одновременно с электроном антинейтрино представляет собой зеркально несимметричную частицу (она летит, вращаясь направо). Теперь при отражении в зеркале вся картина изменится — не только острые углы перейдут в тупые, но и антинейтрино из правого винта превратится в левый. Поскольку в зеркальной картине испускается другая частица, опыт By уже не противоречит зеркальной симметрии пространства.
Дальнейшие опыты подтвердили эту догадку — нейтрино действительно оказалась зеркально несимметричной частицей, — при зеркальном отражении она не переходит сама в себя, подобно тому как шуруп с правой резьбой при зеркальном отражении превращается в шуруп с левой резьбой или как правая рука превращается в левую.