Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью

В квантовой физике ситуация несколько более сложная, так как мы не можем одновременно измерить и импульс, и положение частицы. Когда частицы A и B находятся далеко друг от друга, мы можем либо измерить импульс частицы A, что мгновенно снабдит нас и знанием импульса частицы B, либо вместо этого измерить положение частицы A, что опять-таки мгновенно расскажет нам о том, где находится частица B. Согласно копенгагенской интерпретации, у частиц нет таких характеристик, как положение или импульс (как нет и никаких других), до тех пор, пока мы эти характеристики не измерили. Но, говорится в ЭПР, измерения, выполненные для одной из частиц, не могут мгновенно повлиять на находящуюся на большом расстоянии от нее другую частицу. Следовательно, чтобы обеспечить соответствие своих характеристик результатам измерения, которое мы производим с удаленной частицей A, частица B должна изначально обладать определенным положением и импульсом. Но квантовая физика не позволяет нам одновременно предсказывать и положение, и импульс одиночной частицы! Итак, заключает ЭПР, квантово-механическое описание является неполным – существуют характеристики, которых оно не отражает. Статья ЭПР заканчивается выражением надежды на то, что усовершенствованная теория сможет описать недостающие характеристики: «Хотя мы, таким образом, показали, что волновая функция не обеспечивает полного описания физической реальности, мы оставляем открытым вопрос о том, существует ли такое описание вообще. Однако мы верим, что данная теория возможна».

«Нападение» самого знаменитого ученого в мире на хорошо всем известную (хоть и не всем понятную) теорию, да еще в таких резких выражениях, конечно, вызвало шумиху в газетах, особенно после того, как Подольский преждевременно «слил» эту историю репортерам. «Эйнштейн атакует квантовую теорию», – раструбила New York Times 4 мая 1935 года, за несколько дней до публикации статьи ЭПР. «Ученый и Двое Его Коллег Обнаружили Что Она “Неполна” Хоть И “Верна”!»[117] Разъяренный Эйнштейн немедленно послал в редакцию опровержение: «Информация, на которой основывается заметка “Эйнштейн атакует квантовую теорию”[118], предоставлена вам без моего разрешения. Я неизменно придерживаюсь правила обсуждать научные вопросы только на соответствующих дискуссионных площадках и решительно возражаю против преждевременных публикаций сообщений по этим вопросам в непрофессиональных изданиях»[119].

Допущенная Подольским «утечка информации» стала не единственной причиной плохого настроения Эйнштейна. Несмотря на то что он поставил свое имя под статьей ЭПР, сам он ее не писал – более того, он был ею недоволен. Вскоре после ее публикации он сказал Шрёдингеру, что статью ЭПР «после долгих споров написал Подольский. И она все-таки не получилась такой, как мне изначально хотелось: самое, пожалуй, существенное в ней оказалось, так сказать, задушено [математикой]». Далее в том же письме Эйнштейн говорит, что ему «наплевать»[120] на принцип неопределенности: настоящие трудности, которые он встречает в квантовой физике, не имеют к этому принципу никакого отношения.

Для Эйнштейна главным пунктом мысленного эксперимента ЭПР опять-таки были трудности с локальностью. Если вы измеряете импульс частицы A, то вы знаете и импульс частицы B. Но так как частица B находится на большом расстоянии от A, то согласно принципу близкодействия невозможно, выполняя измерение частицы A, мгновенно воздействовать на частицу B. Следовательно, свой импульс частица B должна была приобрести в момент столкновения частиц A и B, как это было с бильярдными шарами.

Но квантовая физика не позволяет нам вычислить импульсы частиц A и B в момент их столкновения. Квантовая волновая функция соединяет частицы A и B некоторым странным образом. Вследствие своего столкновения частицы A и B приобретают единую волновую функцию вместо индивидуальных волновых функций для каждой частицы. Но эта объединенная волновая функция ничего не говорит нам о том, каковы были импульсы частиц до измерения. Она просто гарантирует, что если измерить импульс частицы A, то импульс частицы B всегда будет равным по величине и противоположно направленным.

Согласно копенгагенской интерпретации, до измерения у частиц не существует определенных характеристик. Получается, что если у частиц A и B до того, как мы произвели измерения, имеются определенные импульсы, то копенгагенская интерпретация ошибочна и квантовая физика дает неполное описание природы. Но если у частиц A и B до измерения не имеется определенных импульсов, то выходит, что для того, чтобы обеспечить равенство и противоположную направленность импульсов частиц, акт измерения импульса частицы A должен мгновенно воздействовать на частицу B, – даже если частица A находится в Нью-Йорке, а B – на Луне. А это нарушает принцип локальности. Короче говоря, квантовая физика либо неполна, либо нелокальна. Вот этот вынужденный выбор и был, по словам Эйнштейна, «задушен» в статье ЭПР[121].