Кроличья нора, или Что мы знаем о себе и Вселенной

Вернер Гейзенберг, один из пионеров квантовой физики, сформулировал принцип неопределенности. Суть его в следующем: как ни бейся, одновременно невозможно получить точные значения координат и скорости квантового объекта. Чем большей точности мы добиваемся в измерении одного параметра, тем более неопределенным становится другой.

Меня занимает не то, «почему квантовая физика настолько интересна?», а вопрос «Почему ТАК МНОГО ЛЮДЕЙ интересуется квантовой физикой?» Эта наука бросает вызов общепринятому представлению о мире; она говорит, что самые очевидные вещи, которые мы ЗНАЕМ, таковыми не являются. И все же она очаровывает миллионы людей – даже тех, кто совсем не связан с наукой.

– Уилл —

Потрясение № 5 – нелокальность, ЭПР-парадокс и теорема Белла

Альберт Эйнштейн недолюбливал квантовую физику (и это еще мягко сказано!). Оценивая изложенную в квантовой физике вероятностную природу субатомных процессов, он говорил: «Бог не играет в кости с Вселенной». А вот Нильс Бор ему отвечал: «Перестаньте учить Бога, что ему делать!»

Я, должно быть, свела Марка и Уилла с ума, потому что миллион раз на дню спрашивала: «Какое это имеет отношение ко мне? Зачем мне заниматься этим идиотским квантовым миром – в моем мире и так достаточно идиотизма!» И я до сих пор не уверена, что хотя бы кое-как разобралась в квантовой механике. Фред Алан Вольф мне сказал: «Если ты считаешь, что поняла эти вещи, – значит, вообще не представляешь, о чем идет речь!» Но все-таки во всем этом квантовом безобразии я пришла к твердому убеждению: надо наслаждаться хаосом микромира и восхищаться неведомым – ибо оно дарит великие переживания, преобразующие твое сознание.

– Бетси —

В 1935 году Эйнштейн и его коллеги Подольский и Розен (ЭПР) попытались нанести поражение квантовой теории. Ученые на основании положений квантовой механики провели мысленный эксперимент и пришли к парадоксальному выводу. (Он должен был показать ущербность квантовой теории.) Суть их размышлений такова. Если мы имеем две одновременно возникшие частицы, то это означает, что они взаимосвязаны или находятся в состоянии суперпозиции. Отправим их в разные концы Вселенной. Затем изменим состояние одной из частиц. Тогда, согласно квантовой теории, другая частица мгновенно приходит в то же состояние. Мгновенно! На другом краю мироздания!

Подобная идея была настолько смехотворна, что Эйнштейн саркастически отозвался о ней как о «сверхъестественном дальнодействии». Согласно его теории относительности, ничто не может двигаться быстрее света. А в ЭПР-эксперименте выходило, что скорость обмена информацией между частицами бесконечна! Кроме того, сама мысль, что электрон может «отслеживать» состояние другого электрона на противоположном краю Вселенной, полностью противоречила общепринятым представлениям о реальности, да и вообще здравому смыслу.

Но вот в 1964 году ирландский физик-теоретик Джон Белл сформулировал и доказал теорему, из которой следовало: «смехотворные» выводы из мысленного эксперимента ЭПР – истинны! Частицы тесно связаны на определенном уровне, выходящем за рамки времени и пространства. Поэтому способны мгновенно обмениваться информацией. Представление о том, что любой объект Вселенной локален – т. е. существует в каком-то одном месте (точке) пространства – не верно. Все в этом мире нелокально.

Каков звук схлопывания одного электрона?

С той поры, как Белл опубликовал свою теорему, ее теоретическое доказательство снова и снова экспериментально подтверждалось в лабораториях. Но задумайтесь о ее сути хотя бы на минуту. Время и пространство – фундаментальные свойства привычной нам реальности – в квантовом мире неожиданно вытесняются существованием постоянной взаимосвязи между объектами. Неудивительно, что Эйнштейн полагал: вывод об этом – смертельный выстрел по квантовой теории. Ведь это бессмыслица…