В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность

Даже в принципе это вовсе не легко и требует измерения спинов множества случайных пар фотонов, после чего необходимо отбросить те случаи, когда измеренным оказался один и тот же спин-вектор для обоих протонов в паре. Однако это может быть сделано, и это в принципе дает экспериментатору набор результатов, в которых пары спинов идентифицированы для пары фотонов - можно записать эти комбинации как ХУ, XZ и YZ. В 1964 году в своей ставшей классической статье Белл показал, что если провести такой эксперимент, то, согласно локальным реалистическим взглядам на мир, число пар, для которых X- и Y-компоненты оба имеют положительный спин (Х+ Y+), всегда должно быть меньше совокупного числа пар, для которых измерения XZ и YZ показывают положительное значение спина (X+Z++Y+Z+). Расчет получается прямо на основании очевидного факта, что если измерение показывает, что конкретный протон имеет спин, например Х+ и Y-, то общее состояние спина должно быть либо X+Y-Z+, либо X+Y-Z-. Остальное основывается на математически простом аргументе, вытекающем из теории множеств. Но в квантовой механике действуют иные математические законы, и, если правильно применить их, они приведут нас к противоположному предсказанию о том, что число пар X+

Y+больше,

а не меньше общего числа пар X+Z+ и Y+Z+.

Так как расчеты, как было изначально заявлено, отталкивались от локального реалистического взгляда на мир, обычно говорится, что первое неравенство называется «неравенством Белла» и что если неравенство

Белла нарушено, то локальный реалистический взгляд на мир является ложным, но квантовая теория прошла еще одну проверку.

Доказательство

Этот эксперимент одинаково хорошо применим и для весьма трудного измерения спина материальных частиц, и для измерения поляризации фотонов, провести которое легче, но все же довольно трудно. Поскольку фотоны имеют нулевую массу покоя, движутся со скоростью света и не различают время, некоторые физики с трудом подходят к экспериментам с фотонами. Не вполне ясно, что именно подразумевается под локальностью в случае фотона. Поэтому, хотя большая часть проведенных к настоящему времени экспериментов по неравенству Белла включала в себя измерение поляризации фотонов, крайне важно, что единственный проведенный к настоящему времени эксперимент с измерением спина протонов дал результаты, нарушающие неравенство Белла и тем самым подтверждающие квантовый взгляд на мир.