Воспоминания о Л. Д. Ландау

Суть его состоит в следующем. Вспомним, что, кроме электронов, существуют такие же частицы, как электроны, но с противоположным электрическим зарядом — позитроны. Каждой частице соответствует своя античастица. Несколько лет назад были открыты антипротоны, антинейтроны и другие античастицы. В обычном веществе атомы состоят из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов. Вообще же законы природы симметричны относительно знака заряда. Можно представить себе такой мир, в котором все наоборот, т. е. атомы состоят из отрицательно заряженных ядер и положительно заряженных электронов. Ни один из известных нам фактов не противоречит этому. Когда мы искусственно создаем частицы, то они возникают и положительными и отрицательными, и частицами и античастицами.

Ландау скомбинировал принцип зеркальной симметрии с этим принципом зарядовой симметрии.

Можем ли мы дать разумному существу из других миров объективное определение того, что отличает «правое» от «левого»? Используя описанный выше опыт, можно сказать ему так: «Возьмите ядра кобальта 60, поместите их при соответствующих условиях в магнитное поле и посмотрите, куда летят электроны. Это направление вместе с направлением вращения электронов в проводах электромагнита образует то, что мы называем правым винтом». Но, может быть, это существо живет в антимире, состоит из античастиц, возьмет антикобальт и будет наблюдать не электроны, а антиэлектроны, и они будут лететь в другую сторону. И это существо не может знать, живем ли мы в мире или антимире. И тогда что мы назовем частицами, а что античастицами?..

Так что симметрия правого с левым существует не сама по себе, а лишь объединенная с симметрией между частицами и античастицами.

Проблема несохранения четности возникла из явлений, которые привели к мысли, что четность, может быть, не сохраняется. Физики Ли и Янг, выдвинувшие эту идею, были награждены Нобелевской премией. Но их подход к вопросу был чисто эмпирическим. Для Ландау же характерен иной подход. Пока он не понял, что нарушение четности не нарушает законов симметрии, он не хотел верить в возможность таких эффектов. А когда поверил, то сформулировал обобщенный закон симметрии и указал на ряд новых эффектов. Часть из них была обнаружена экспериментально на основе работ Ли и Янга, часть — на основе работ Ландау.

Взаимодействие элементарных частиц очень сложно. Как показала теория относительности, число частиц не должно сохраняться и одни частицы могут превращаться в другие, лишь бы соблюдался закон сохранения энергии. Это и делает картину взаимодействия элементарных частиц сложной. Ведь нет такой задачи: столкнулись две частицы и можно спокойно изучать, какие силы действуют между ними. Здесь могут возникнуть десятки частиц одновременно, это новый огромный мир.

Найти закономерность таких процессов очень трудно. Поэтому в течение долгого времени у физиков существовало мнение, что для понимания взаимодействия элементарных частиц потребуются еще более фундаментальные изменения основных понятий, чем те, которые потребовались при построении теории относительности и квантовой механики. Может быть, это так и будет. Но в последнее время появились надежды найти более простые пути.

Еще в 1943 г. Гейзенберг высказал мысль, которая тогда не могла найти конкретного воплощения, а теперь стала играть большую роль, — это мысль о том, что, может быть, мы ищем слишком подробного объяснения процессам. Взаимодействие происходит в очень маленьких областях пространства, а мы хотим их детально описывать. На самом деле, может быть, этого и не нужно делать. На эксперименте смогут проявиться лишь те свойства частиц, которые имеют место, когда они находятся на больших расстояниях друг от друга.

Эта идея напоминает ту перестройку, которая произошла на первом этапе развития квантовой механики. Сначала хотели узнать детально, по какой траектории движется электрон в атоме, а потом выяснилось, что электрон вообще траектории не имеет.

Вот эту идею, только уже в современном виде, через 15 с лишним лет после Гейзенберга возродил Ландау. В 1959 г. он выступил на международной конференции по физике элементарных частиц в Киеве с докладом; который произвел на всех физиков мира огромное впечатление. Речь идет не о какой-то завершенной теории, но о новом подходе, направлении, которое сейчас быстро развивается, но далеко еще не завершено. Под влиянием идей Ландау этому направлению во всем мире уделяется много внимания.

Раньше всегда искали уравнения движения типа ньютоновских. Теперь задача формулируется на совершенно другом математическом языке. Ландау внес большой вклад в развитие соответствующего математического аппарата.