Сахаровский сборник

В основе современной космологии лежит общая теория относительности Эйнштейна, то есть теория гравитационного поля. Структура гравитационного поля выражается в терминах геометрии четырехмерного пространства — времени или, как говорят, Мира. Такой геометрический подход отражает весьма глубокие свойства гравитационного поля. Хорошо известно, что все тела в поле тяжести Земли движутся по одинаковым траекториям, независимо от их массы. Отсюда видно, что движение в поле тяжести имеет геометрический характер. Теория относительности является далеко идущим обобщением этого факта. Из этой теории следует, что, пока гравитационное поле слабое (например, поле Земли в этом смысле весьма слабое), геометрия пространства мало отличается от геометрии Евклида. Когда же поле становится сильным, геометрия пространства-времени кардинально меняется. Одним из выводов теории относительности является то, что весь мир как целое возник в результате "Большого взрыва" примерно 10 миллиардов лет тому назад. В момент "Большого взрыва" и сразу после него геометрия пространства была весьма непохожа на то, что мы сегодня видим вокруг. Физические условия в то время тоже весьма отличались от земных — плотность вещества и температура были огромными (теоретически — бесконечными). Могли идти такие физические процессы, которые абсолютно невозможны в земных условиях и даже в недрах Солнца или обычных звезд.

Весьма примечательной особенностью современной картины мира является то, что проблема микромира (теории элементарных частиц) и проблема космологии (теории Мира как целого) пересекаются друг с другом. Как раз в моменты сразу за "Большим взрывом" физические процессы, управляющие эволюцией вселенной, существенно определяются законами, установленными в физике элементарных частиц. На стыке этих двух полюсов науки возникают исключительно интересные научные проблемы и результаты.

Некоторые из этих проблем интересовали Андрея Дмитриевича Сахарова. Решая их, Андрей Дмитриевич старался опираться на самые общие принципы в данной области науки. Такой метод чрезвычайно труден, но зато результаты являются несравненно более важными. Подход Андрея Дмитриевича Сахарова весьма физичен. Андрей Дмитриевич всегда пытается увязать между собой несколько разнообразных (иногда, казалось бы, далеких) физических аспектов рассматриваемого круга явлений и получать максимальное число результатов, проверяемых на опыте.

2. Барионная асимметрия Вселенной. Барионы образуют большое семейство "элементарных частиц, обладающих некоторым характеристическим свойством — наличием барионного заряда". Наиболее известными представителями барионов являются протон и нейтрон, из которых строятся все атомные ядра. Протону и нейтрону приписываются значения барионного заряда равные единице. При взаимодействии барионы могут превращаться друг в друга, однако эти превращения ограничены тем условием, что барионный заряд начальных продуктов реакции равняется барионному заряду конечных продуктов. Это условие можно сформулировать как закон сохранения барионного заряда. До сих пор ни в одном эксперименте не было наблюдено нарушение этого закона. Для каждого бариона существует свой антибарион. Антибарион также принадлежит барионному семейству. Свойства антибариона аналогичны свойствам бариона, но в то же время в некотором смысле им противоположны. Барионный заряд антибариона противоположен по знаку барионному заряду соответствующего бариона.

Следует особо подчеркнуть, что нет какого-либо внутреннего свойства, позволяющего отличить частицу от античастицы. Отношение частица — античастица взаимно. Так, например, протон и антипротон являются античастицами друг относительно друга. Если бы все частицы мира заменить на античастицы, то возникший в результате мир мало бы отличался от того, в котором мы живем. Иными словами, антимир, состоящий из "антивещества", был бы устроен точно так же, как и наш мир, построенный из "вещества".