Кстати, идея о том, что тела движутся в искривленном пространстве, которую обычно приписывают Общей теории относительности, использовалась еще в механике. Первыми к мысли о том, что искривленным может быть не только вещество, но и само пустое пространство, пришли математики. В середине прошлого века ее развивал казанский геометр НИ Лобачевский, а в общем виде сформулировал в Геттингене Бернхард Риман. По воспоминаниям очевидцев, прослушав доклад Римана, тогдашний «король математиков» Карл Гаусс не мог найти слов, «пребывая в состоянии наивысшего изумления». Пустое, но искривленное — с этим действительно трудно примириться!
Немецкий физик Генрих Герц пришел к этой идее из других соображений.
Он изучал механику системы, состоящей из большого числа взаимодействующих между собой частиц. Вместо того чтобы отмечать величины, относящиеся к некоторой N-й частице, индексом N, как это было общепринято, Герц ввел сплошную нумерацию — от единицы до максимальной, равной числу рассматриваемых частиц. И тогда его уравнения приобрели такой вид, как будто система состояла всего из одной-единственной частицы, но движущейся в многомерном искривленном пространстве. Оказалось, что силы можно заменить искривлением ландшафта! Частица катится там по ложбинкам и спускам, обходя вершины и горки, — как в созданной позднее Общей теории относительности. В то же время картина многомерного пространства подготовила почву для рождения современных идей о том, что микропространство действительно имеет значительно больше «сторон света», чем окружающий нас крупномасштабный Космос.
В который раз подтвердилась истина, что уравнения бывают умнее своих создателей и часто таят в себе сюрпризы! Правда, время в механике Герца по- прежнему оставалось «плоским» — одинаковым во всех пространственных точках. Введение единого искривленного пространства-времени — это уже заслуга Эйнштейна.
Симметрия и законы сохранения
Одно из основных занятий физиков, изучающих элементарные частицы, — поиск различных типов симметрий. Между различными свойствами одной и той же частицы — например, между ее зарядовыми или спиновыми состояниями, ее положениями в пространстве. И между свойствами различных семейств частиц — их массами, изотопическими спинами, значениями «странности», «прелести» и других трудно объяснимых непосвященному читателю величин. С помощью симметрий предсказываются и открываются в опытах новые частицы. Именно так были открыты кварки. Симметрии устанавливают строгие правила запрета для некоторых типов реакций. А главное — каждому типу симметрии соответствует свой инвариант или, говоря по-другому, специфический закон сохранения. При этом чем универсальнее, шире по своей применимости симметрия, тем более общим оказывается такой закон. Этому физиков тоже научила механика.
