В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность

Подробнее об этом и других мысленных экспериментах, задействованных в споре Эйнштейна и Бора, можно прочитать в книге Абрахама Пайса «Неуловимый Бог». Пайс подчеркивает, что нет ничего странного в требовании Бора описывать мифические эксперименты полно и в малейших деталях: в этом случае требовалось описание тяжелых болтов, которые закрепляют установку на месте, пружины, которая и позволяет измерить массу, и дает коробке возможность двигаться, маленькой гири, которую необходимо подвесить к коробке, и так далее. Результаты экспериментов необходимо было трактовать с позиции классического языка, языка повседневной реальности. Мы можем неподвижно подвесить коробку, зафиксировав ее на месте, таким образом избавившись от неопределенности в ее положении, но тогда невозможно будет измерить изменение массы. Дилемма квантовой неопределенности встает перед нами из-за того, что мы пытаемся выразить квантовые идеи обычным языком, и именно поэтому Бор требовал описания всех деталей эксперимента.

Парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена

Эйнштейн согласился с критикой Бора относительно этого и других мысленных экспериментов и к началу 1930-х годов обратился к новому воображаемому тесту для проверки квантовых законов. В основе этого нового подхода лежала идея использовать экспериментальные данные об одной частице, чтобы определить свойства, включая положение и импульс, второй частицы. Этот аспект спора так и не разрешился при жизни Эйнштейна, но теперь состоялся успешный эксперимент – и не мысленный, а настоящий, проведенный в лаборатории. И снова выиграл Борн, а Эйнштейн проиграл.

В начале 1930-х годов в личной жизни Эйнштейна царила неразбериха. Ему пришлось покинуть Германию из-за угрозы преследования нацистским режимом. К 1935 году он обосновался в Принстоне, а в декабре 1936 года его вторая жена Эльза скончалась после долгой болезни. Во всей этой сумятице он продолжал ломать голову над интерпретацией квантовой теории, сраженный доводами Бора, но в глубине души не убежденный в том, что Копенгагенская интерпретация с ее неотъемлемой неопределенностью и отсутствием четкой причинности являлась последним словом в качестве работающего описания реального мира. В книге «Философия квантовой механики» Макс Джаммер в мельчайших деталях описал все метания Эйнштейна, связанные с этой темой. Несколько линий сошлись воедино в 1934 и 1935 годах, когда Эйнштейн вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном работал в Принстоне над статьей, в которой вводилось то, что теперь известно под названием «парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена», хотя сам парадокс в ней вовсе не описывался[47]

.

Суть аргумента заключалась в том, что, по словам Эйнштейна и его коллег, Копенгагенская интерпретация не могла быть полной – что на самом деле существует некий глубинный механизм, который движет Вселенную и который только создает впечатление

неопределенности и непредсказуемости на квантовом уровне посредством статистических вариаций.

Представьте две частицы, сказали Эйнштейн, Подольский и Розен, которые вступают во взаимодействие друг с другом, а затем разлетаются в разные стороны, ни с чем не вступая во взаимодействие, пока экспериментатор не решит изучить одну из них. Каждая частица обладает своим импульсом, каждая занимает какое-то положение в пространстве. Даже в соответствии с законами квантовой теории мы можем точно измерить сумму импульсов двух частиц, соединенных вместе, и расстояние между ними в тот момент, когда они находятся рядом. Когда гораздо позже мы решим измерить импульс одной из частиц, мы автоматически будем знать, каким должен быть импульс второй частицы, так как сумма их импульсов должна остаться неизменной. Или же мы можем измерить точное положение первой частицы и таким же образом вычислить положение второй. Но одно дело утверждать, что физическое измерение импульса частицы А разрушает знание о ее собственном

положении, а потому лишает нас возможности определить ее точное положение, и таким же образом физическое измерение положения частицы А оказывает влияние на ее импульс, который остается неизвестным. Но совершенно другое дело, как показалось Эйнштейну и его коллегам, сказать, что состояние частицы В зависит от того, какие два измерения мы решим провести в отношении частицы А. Как частица В может «знать», должна она обладать точно определенным импульсом или точно определенным положением?

Казалось, будто бы в квантовом мире измерения, которые мы проводим на частице здесь, оказывают влияние на вторую частицу там, в нарушение причинности мгновенно передавая «информацию» в пространстве, что получило название «действия на расстоянии».