Вопрос головоломный. Хотя проблема эта старая, собственного названия она не имеет[39]. Я предлагаю назвать ее «Проблема Озма». Вот ее точная формулировка: существует ли способ передать значение слова «левый» языком кодированных импульсных сигналов? По условиям задачи мы можем говорить нашим слушателям что угодно и просить их выполнить любые эксперименты с одним непременным условием: не должно быть никакого асимметричного объекта или структуры, на которую они и мы могли бы посмотреть вместе.

Без этого условия нет никакой проблемы. Пусть, например, мы послали на планету X ракету с изображением человека, на котором есть пометки «верх», «низ», «право», «лево». Из картинки сразу станет ясно, что такое «лево». Или мы можем послать им поляризованный по кругу (то есть имеющий спиральную структуру) радиолуч. Жители планеты X построят антенны, позволяющие отличить поляризацию по часовой стрелке от поляризации против часовой стрелки, и общепринятое значение термина «левый» будет тотчас установлено. Наконец, мы можем попросить их направить телескоп на какое-нибудь асимметричное созвездие и использовать конфигурацию звезд для определения правого и левого. Все эти методы, однако, нарушают запрет на совместное наблюдение заведомо асимметричных объектов или структур.

Может ли инструкция по вычерчиванию какого-нибудь специального геометрического узора или графика, переданная на планету X, разъяснить ее обитателям земной смысл понятия «левая сторона»? Подумав немного, вы легко убедитесь, что ответ один: нет. Каждое асимметричное изображение имеет левую и правую формы. Пока мы и планета X не понимаем правое и левое одинаково, нет способов объяснить им, какую из двух картинок мы имеем в виду. Мы можем, например, попросить их нарисовать знак гаммадион, а потом сказать, что левая сторона та, в которую смотрит нижний конец знака. К несчастью, у нас нет способа растолковать им, какой именно знак мы подразумевали. Ведь он может быть закручен в ту или другую сторону. Пока мы не пришли к соглашению относительно правого и левого, мы не можем дать однозначных инструкций, как правильно нарисовать гаммадион.

Может быть, химия даст способ отличить правое от левого? Можем ли мы объяснить планете X, как различить те кристаллы кварца или киновари, которые вращают плоскость поляризации в определенную сторону? Да, но не по образцам таких кристаллов, даже если они будут найдены на планете. Как мы узнали из гл. 11, кристаллы могут иметь оптическую активность любого знака. Без предварительно согласованного понятия о правом и левом мы не сможем узнать, какой именно тип кристаллических образцов они сумеют вырастить в своих лабораториях.

Подобная двусмысленность возникает при использовании любых оптически активных стереоизомеров. Каждое химическое соединение, способное вращать плоскость поляризации, то есть соединение, атомы которого образуют асимметричную молекулу, также может существовать как в левой, так и в правой формах. Мы быстро можем достичь взаимопонимания с планетой X по вопросу о том, что такое асимметричная винная кислота, но, если они преуспеют в ее обнаружении или синтезе, как мы узнаем, правую или левую форму они получили?

А как с асимметрией углеродных соединений в живых тканях? Из предыдущих глав мы узнали, что все аминокислоты в живых организмах на Земле имеют левые молекулы, а все спирали белков и нуклеиновых кислот — правые. Если обитатели планеты X состоят из углеродных соединений, может быть, в их тканях содержатся также и спирали нуклеиновых кислот, а если да, то, конечно, налицо и аминокислоты. Можем ли мы дать определение левому и правому через структуру таких асимметричных углеродных соединений? Нет, не можем. Как мы видели, именно это, а не противоположная асимметричная форма «наших» углеродных соединений является чистой случайностью. Пойди эволюция по-другому, ничто (насколько нам известно) не помешало бы углеродным соединениям всех живых существ Земли образоваться с противоположной асимметрией. Не определив предварительно правого и левого, мы не сможем узнать, какие у них аминокислоты — правые или левые.

Предположим, что их планета, как и Земля, вращается вокруг своей оси. Можно ли, взяв направление этого вращения за основу, определить правое и левое? Направление вращения Земли можно установить с помощью тяжелого груза, подвешенного на длинной тонкой проволоке. Такое устройство известно как маятник Фуко и названо так в честь Жана Бернара Леона Фуко, французского физика, который впервые продемонстрировал его в Париже в 1851 году. Инерция качающегося маятника сохраняет направление плоскости колебаний постоянным по отношению к звездам, в то время как планета под маятником вращается. Поэтому наблюдатель в северном полушарии будет замечать, что плоскость колебаний маятника Фуко перемещается против часовой стрелки, в южном — наоборот. Но как объяснить планете X, что мы подразумеваем под северным и южным полушариями? Мы не можем сказать: «Встаньте на экваторе лицом в сторону вращения вашей планеты н тогда северное полушарие будет у вас слева». Сначала они должны понять, что такое «слева». Пока мы четко не растолкуем им полярность полушарий, маятник Фуко не поможет. То же относится к всевозможным асимметричным явлениям, обусловленным силой Кориолиса на вращающейся планете. Мы не можем сказать: «Пустите ракету от экватора к вашему Северному полюсу и вы увидите, что она будет отклоняться в сторону, которую мы называем правой». Подобное утверждение будет неопределенным, пока мы заранее не договоримся, какой полюс Северный. А этого мы не можем сделать, пока не договоримся о том, что такое левое и правое.

Возможно, у планеты X есть магнитное поле, Северный и Южный полюса которого расположены вблизи полюсов оси вращения планеты. Поможет ли это? Нет. Во-первых, мы еще не знаем причины существования у планет магнитного поля. Скорее всего оно каким-то образом связано с вращением планеты, но мы не можем сказать с уверенностью, что то, что мы называем северным магнитным полюсом, всегда связано с тем концом оси вращения, который находится слева, если встать лицом по направлению вращения. Он может оказаться и справа. Солнце всегда вращается в одну сторону, однако, как мы узнали из гл. 6, время от времени магнитные полюса Солнца совершают странный скачок: северный полюс становится южным, и наоборот. Луна, которая вращается медленно (один оборот в месяц) , очевидно, не имеет магнитного поля. В настоящее время мы не имеем никаких причин предполагать, каким именно способом будут расположены магнитные полюса планеты X относительно оси ее вращения. Даже если бы мы и знали, как они расположены, это не помогло бы нам определить левую и правую стороны, как будет видно из следующей главы.

Остается одна возможность: асимметричные явления, связанные с электрическими и магнитными силами. Возьмем самый известный пример: магнитные силовые линии, окружающие проводник с током, направлены против часовой стрелки, если смотреть навстречу току. В XIX столетии, когда думали, что ток течет по проволоке от положительного полюса батареи к отрицательному, эта асимметрия описывалась законом, который физики тогда называли «правилом правой руки». Если вы зажмете проволоку в правой руке, направив большой палец от положительного полюса к отрицательному, ваши пальцы будут обвиваться вокруг провода в том же направлении, что и силовые линии. Теперь-то мы знаем, что на самом деле ток течет в обратном направлении. Движение свободных электронов, которое мы называем электрическим током, происходит от отрицательного полюса батареи к положительному. Сегодня физики запоминают направление магнитных силовых линий с помощью «правила левой руки»[40].

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.