Этот правый, левый мир

Что именно имеет в виду физик, говоря, что если вы охватите проволоку левой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление магнитного поля тока? Эти слова означают, что если вы поместите рядом с проволокой магнитную стрелку, то северный ее конец всегда будет указывать в направлении против часовой стрелки вокруг проволоки, если смотреть по току.

Рис. 45. Правило левой руки для определения направления магнитного поля, окружающего провод, по которому электроны движутся вверх.

Рис. 45 иллюстрирует поведение магнитной стрелки вблизи проводника, по которому течет ток в направлении, указанном стрелкой.

Перед нами простой четкий пример асимметрии. Мы можем точно объяснить жителям планеты X, как именно нужно соорудить батарею, смешивая различные химикалии и погружая в жидкость металлические стержни, которые будут служить положительным н отрицательным полюсами. Не сможем ли мы сказать, как только договоримся с ними о направлении тока в проволоке (а об этом договориться нетрудно): «Поместите над проволокой магнитную стрелку, встаньте лицом по току, тогда северный конец стрелки покажет вам направление, которое мы на Земле называем левым»?

Это, конечно, простой эксперимент, который дает ясное однозначное операционное определение правого и левого. Не так ли?

Не так. Эксперимент выполнит свою роль, только если у нас будет однозначный способ сообщить жителям планеты X, какой конец магнитной стрелки мы называем северным. Увы, не существует способа сообщить эту важную информацию, не установив сперва смысл терминов «правый» и «левый»! Чтобы понять, почему это так, нам необходимо сперва разобраться в основах современной теории магнетизма. Это мы сделаем в следующей главе.

Глава 19.

Чему удивлялся Мах

Представьте себе проволоку, натянутую с севера на юг и проходящую под стрелкой компаса (рис. 46, слева). Стрелка компаса параллельна проволоке и указывает на север. Теперь пропустим по проволоке электрический ток в направлении с юга на север. Стрелка немедленно повернется против часовой стрелки и покажет на запад (рис. 46, справа). Если изменить направление тока на обратное, стрелка выполнит поворот «кругом» и покажет на восток.

Рис. 46. Эксперимент, который «потряс» Маха. (Слева — ток выключен, справа — включен.)

Физики XIX столетия считали, что это указывает на какую-то таинственную асимметрию в законах природы. Этот эксперимент нельзя было наложить на его зеркальное изображение, поскольку в зеркально сопряженном эксперименте северный конец стрелки компаса указывал бы в неправильном направлении. Эрнст Мах в своей «Механике» обратил внимание на «интеллектуальный шок», создаваемый этим простым экспериментом. «Такой опыт, — говорил он, — преподает нам важный урок: всегда нужно с должной осторожностью пользоваться своими интуитивными представлениями, когда мы пытаемся предсказывать поведение природы».

Стефен Крейн в своей книге «Добрая война и другие строчки» писал:

Человек сказал миру:

«Сэр, я существую!»

«Подумаешь, — ответил мир, —

Это ни к чему меня

        не обязывает!»

Природа не обязана идти навстречу предсказаниям ученых и нашим интуитивным представлениям. В опыте со стрелкой интуиция заставляет нас ожидать, что электрическое и магнитное поля, подобно симметричным полям других физических сил, не отдают предпочтения правому или левому. Но какая-то винтовая асимметрия является, по-видимому, существенной чертой эксперимента с проводником и компасной стрелкой.

Не может ли такой «буравчик» послужить простой основой для определения правого и левого и решить тем самым проблему Озма? Нам стоит только попросить наших друзей с планеты X поставить этот эксперимент, а потом мы условимся называть левой стороной ту сторону, в которую показывает стрелка, когда ток под ней течет от нас. В чем порок такой процедуры?