Этот правый, левый мир полностью

Он заключается в нашей забавной неспособности сообщить на планету X, который из полюсов магнитной стрелки называется северным. Если бы у всех магнитов северные полюса были синего цвета, а южные — красного, то трудности никакой не было бы. Мы могли бы сказать планете X, что синий полюс — северный. К несчастью, никакой осмотр или испытание магнита не обнаруживает ни малейшей разницы между его полюсами. Их «сила» совершенно одинакова. Магнитная стрелка, плавающая в воде, не обнаруживает стремления «дрейфовать» к северу или югу. Если поверхность стержневого магнита тщательно отполировать и окунуть в жидкость, содержащую порошок железа, то частицы железа образуют на поверхности магнита узор, ячейки которого — «домены» (мы сейчас объясним, что это такое) — можно увидеть в микроскоп. Но этот узор одинаков на обоих концах магнита, он не позволяет отличить один полюс от другого. Время от времени в течение последних пятидесяти лет то одному, то другому физику казалось, что он обнаружил какие-то внутренние черты, позволяющие отличить один полюс магнита от другого без помощи внешнего магнитного поля. Иногда статьи с сообщениями о таких «открытиях» печатались в научных журналах. И всегда оказывалось, что эти физики ошибались.

Северный конец стрелки компаса обычно окрашивается в синий цвет в отличие от южного конца. Откуда знает тот, кто делает компас, какой конец закрашивать синим? Он узнает это при помощи других магнитов. Северный конец стрелки отталкивается их северными полюсами. А как определить северный полюс у других магнитов? Они отталкиваются северными полюсами от других, дополнительных магнитов. Окончательной основой для первичного определения «северного полюса» является магнитное поле самой Земли. Северный магнитный полюс стрелки притягивается северным магнитным полюсом Земли.

Это вносит некоторую путаницу: ведь одноименные полюса отталкиваются. Строго говоря, северный магнитный полюс Земли является ее «южным» полюсом. Существенно то обстоятельство, что мы не можем рассказать обитателям планеты X, какой конец намагниченной стрелки мы называем северным, поскольку у нас нет способа сообщить им, который из концов земной оси вращения называется северным.

Если намотать проволоку на железный или стальной сердечник и пропустить по ней ток, сердечник превращается в электромагнит. Намотку можно производить по-разному, так что северным полюсом магнита может стать любой из его концов. Нельзя ли послать на планету X инструкции по изготовлению такого электромагнита, который затем можно будет использовать для однозначного определения северного полюса других магнитов?

Читатель, знакомый с элементарной физикой, сразу покачает головой. Проволока, намотанная на сердечник электромагнита, может образовывать как правую, так и левую спирали. Если электроны движутся вокруг сердечника по правой спирали, то он будет направляться к южному полюсу (рис. 47). Даже без сердечника токонесущая проволочная спираль создает магнитное поле с северным и южным полюсами. Какой полюс где помещается, можно определить с помощью правила левой руки. Если вы положите руку на спираль пальцами по направлению течения тока, большой палец будет указывать на северный полюс магнитного поля спирали. Ясно, что мы не сумеем объяснить, какой конец электромагнита северный, если не сможем растолковать, что такое правая спираль. А этого мы сделать не в состоянии, не договорившись предварительно о правом и левом.

В научно-фантастическом рассказе Джорджа Смита «Дилетант в тупике» основой сюжета служит трудность, возникающая при попытке объяснить жителю Венеры наше понимание правого и левого. Один из персонажей предлагает следующую процедуру: «Давайте намотаем электромагнит таким способом. Установим перед собой горизонтально стальной стержень. Укрепим проволоку в начальной точке и протянем ее от себя через стержень сверху, а потом за стержень, под ним, затем вверх по ближайшей к нам стороне и будем повторять этот процесс, пока не закончим намотку».

Эту инструкцию можно выполнить двумя способами. Если наматывать проволоку правой рукой, она образует вокруг стержня левую спираль. Если намотка производится левой рукой, спираль получится правая. Однако, если мы пускаем ток из начальной точки, применение правила левой руки покажет в обоих случаях, что северный полюс у магнита справа. Направление тока передать можно.

Упражнение 13. Поясните, почему эта процедура не поможет объяснить, что такое правая и левая стороны.