На фоне всех этих ужасов, к которым ведут перечисленные попытки сохранить закон сохранения информации, позиция Торна и Хокинга кажется просто-таки беспечно-оптимистической: они убеждены, что информация, попавшая в черную дыру, попросту там исчезает, как говорится, «с концами», и все. И больше не о чем говорить. Такое исчезновение информации действительно весьма упрощало бы ситуацию с теорией тяготения, но зато, нельзя не отметить, немедленно усложнило бы ситуацию с квантовой теорией, которую следовало бы в этом случае переделать так, чтобы информация в ней все-таки могла исчезать. Говорят, что еще один известнейший физик, лауреат Нобелевской премии Мюррей Гелл-Манн из института Санта-Фе, уже занялся таким пересмотром, но что из этого выйдет, какая новая теория, науке пока не известно. Во всяком случае, доктор Торн надеется, что эта новая квантовая теория принесет ему выигрыш пари.
Мы тоже будем напряженно ждать. Все-таки интересно действительно узнать, что будет, если уронить в черную дыру какой-нибудь том Британской энциклопедии. А вдруг каких-нибудь знаний и в самом деле станет поменьше?! Так хочется порой не все знать…
Во время экспериментов на линейном ускорителе Stanford Linear Accelerator Center в Калифорнии, а также в лаборатории Кек в окрестностях Токио выяснилось, что нестабильные В-мезоны при распаде ведут себя несколько иначе, чем их античастицы. Таким образом, В-мезоны нарушают основополагающую симметрию в природе – СР-симметрию.
В последние десятилетия тема «симметрии» и ее нарушений стала одной из главных тем, изучаемых физикой элементарных частиц. Все началось еще в середине пятидесятых годов, когда было открыто нарушение простейшего вида симметрии – четности (Р). Такую возможность предсказали в 1956 году китайские физики Ли Цзундао и Янг Чженьнин, а подтвердили год спустя две группы американских ученых (одну из них возглавляла By Цзяньсюн, а другой руководил Л. Ледерман). До этого ученые были уверены, что все законы физики – от простой механики макрокосма до квантовой механики микрокосма – остаются неизменными при пространственной инверсии (при зеркальном отражении, проще говоря). Так, например, при распаде атомного ядра вроде бы ничего не должно измениться, если повернуть в обратную сторону (то бишь допустить инверсию) направление вращения элементарных частиц, составляющих атомное ядро. By Цзяньсюн и ее коллеги из Колумбийского университета, наблюдая за интенсивностью излучения электронов бета-распада радиоактивного изотопа кобальта- 60, убедились, что это не так. Четность была нарушена наяву.
Вскоре ученые убедились, что это нарушение было лишь «верхушкой айсберга». за сим последовали другие опровержения привычных истин. Симметрия заряда, то есть зарядовая четность (С), тоже могла быть нарушена. В слабом взаимодействии (оно, например, обусловливает большинство распадов частиц) такая симметрия отсутствует. Поэтому продукты распада частицы отлетают в одну сторону, а античастицы – в другую сторону. Итак, материя и антиматерия оказались вовсе не так симметричны, как принято было считать. Поборники симметрии могли утешиться лишь тем, комбинация двух инверсий, или комбинированная инверсия, а именно зарядового сопряжения (перехода от частицы к античастице) и пространственной инверсии (замены координат частицы г на -г), восстанавливала симметрию. Сия сложная процедура – СР- симметрия – Природой вроде бы уважалась.
Однако и эта радость длилась недолго. В 1964 году американские физики Джеймс Кронин и Вал Фитч во время сенсационного эксперимента доказали, что при распаде К-мезонов CP-симметрия нарушается.
И вот теперь В-мезон… Его строение схоже со строением К-мезона – лишь вместо «странного»-кварка он содержит более тяжелый Bottom- кварк. Все остальные элементарные частицы «соблюдают» СР-симметрию.
Согласно космологической теории академика А.Д. Сахарова, именно незначительное нарушение СР-симмметрии привело к тому, что наша Вселенная составлена почти исключительно из материи. Не будь этого нарушения, вся наша Вселенная через считанные миллисекунды после Большого Взрыва мота бы аннигилировать. Этот дефект симметрии защитил материю от антиматерии. Однако до сих гор идея А.Д. Сахарова не вполне укладывалась в стандартную модель элементарных частиц. Поэтому исследование процессов, все-таки нарушающих привычную симметрию, вызывает большой интерес.
К концу прошлого века квантовая механика позволила разработать устройства, манипулирующие объектами в миллиардную долю метра
Еще лет пятнадцать назад американский физик Роберт Логлин предсказывал один любопытный эффект. По его предположению, электроны, запертые в тонком слое полупроводника, оказавшись внутри сильного магнитного поля, должны вести себя так, словно их заряд меньше элементарного заряда электрона. Его догадка подтвердилась лишь недавно – в эксперименте, проведенном физиками из Института Вейцмана (Реховот, Израиль).
Объектом их наблюдения был «двухмерный электронный газ» – тончайшая прослойка, разделявшая два различных полупроводниковых материала. Они поместили эту конструкцию в магнитное поле и охладили всего до нескольких градусов выше абсолютного нуля, дабы температура никак не влияла на результаты эксперимента. После этого с помощью очень чувствительной аппаратуры они принялись изучать так называемый дробовой шум, что возникает из-за случайных изменений количества электронов и характера их движения.
Проанализировав величину электрического тока, ученые пришли к выводу, что в данном случае заряд частиц равен… всего одной трети элементарного заряда электрона.
Еще одно достижение квинтовой механики – сканирующий туннельный микроскоп, с помощью которого можно наблюдать перемещение молекул на поверхности металла, иначе говоря, работать с «атомными счетами»
Нобелевский лауреат Э. Фермы и фрагмент его лекций по квантовой механике
Механика
Материальная точка
Траектория
Скорость (V)
Простой аналогии нет
Потенциальная энергия – функция координат: U=U(x)
Энергия Е
Оптика
Волновой пакет
Луч
Групповая скорость (V)
Фазовая скорость (u)
Показатель преломления (или фазовая скорость u) как функция координат
Частота v [В диспергирующей среде u = u (v, x)]
В оптике
E=E(v).
Разберем прежде всего следующее сопоставление:
Рафаил Нудельман
Четвертинка электрона
На состоявшейся недавно в американском городе Миннеаполисе конференции по квантовым жидкостям и твердым телам произошла небольшая сенсация. Сообщение молодого британского физика Хэмфри Мариса настолько заинтересовало участников и вызвано такую бурную дискуссию, что организаторы посвятили его обсуждению дополнительную сессию, в которой приняли участие свыше ста человек. В течение двух часов они пытались найти ошибку в рассуждениях Мариса и, не найдя ее, разошлись в твердом убеждении, что она непременно должна где-то таиться, ибо безумная идея докладчика никак не может быть верна. «Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда», – как говаривали в старину. «Этим» было высказанное Марисом утверждение о возможности расщепления электрона.