Завтрак с Эйнштейном. Экзотическая физика повседневных предметов

Как указали Эйнштейн, Подольский и Розен, частицы не могут заранее знать, какого измерения ожидать, разделяющего лево-право или верх-низ, и нет ограничений на время измерения, которые позволили бы посланию дойти от А до Б, чтобы сообщить другой частице, какой результат выбрать. И все же связь между измерениями должна как-то поддерживаться. Для Эйнштейна это обозначало, что все возможные результаты измерений должны быть предопределены заранее, каждая частица несет с собой набор инструкций, какой результат показать после любого конкретного измерения, но такой список результатов идет против идеи квантовой неопределенности: каждая отдельная частица должна иметь определенное состояние все время, при этом результаты измерений определяются некоторой скрытой переменной, еще не описанной в квантовой механике, но потенциально ее было бы можно описать с помощью другой, более глубокой и полной теории.

Единственной альтернативой было бы то, что Эйнштейн насмешливо назвал «spukhafte fernwirkung», «жутким дальнодействием», предполагающим передачу результатов измерений Алисы частице Боба со скоростью, существенно превосходящей скорость света. Такая связь между разделенными большим расстоянием частицами нарушала бы базовые интуитивные представления о пространстве, времени и информации, как описано в теории относительности. Такой вид «нелокальных» взаимодействий создал бы большие проблемы для классической физики: если вы можете посылать информацию быстрее света, то можете даже создать парадоксальную ситуацию, где результат появляется перед его причиной, и Эйнштейн отверг эту идею.

От Эйнштейна к Беллу<a l:href="#n_272" type="note">[272]</a> и затем к Аспе<a l:href="#n_273" type="note">[273]</a>

Статья ЭПР словами одного из близких коллег Бора, Леона Розенфельда, «обрушилась на нас как гром среди ясного неба». Кружок копенгагенских физиков не предвидел такую линию аргументации и напрягался, чтобы понять ее. Бор поспешил выпустить статью в ответ с тем же заголовком: «Может ли квантово-механическое описание физической реальности считаться полным?», но это лишь еще больше замутило воду. Бор не умел хорошо писать и в лучшие времена, а мысленный эксперимент ЭПР просто застал его врасплох.

Со временем ответ объединился в вызов одной из главных предпосылок аргументации ЭПР, а именно, что измерение в точке А делается «без возмущений» для измерений, которые делаются в точке Б. Словами Бора, тот факт, что две частицы являются запутанными в единое квантовое состояние, означает, что измерение Алисы оказывает «влияние на сами условия, которые определяют возможные типы предсказаний касательно будущего поведения» частицы Боба. Согласно Копенгагенской интерпретации, полное квантовое описание реальности содержит внутри все измерения, которые будут или могли быть сделаны в разных, находящихся далеко друг от друга, местах.

Этот подход к запутанности, вообще-то, никого не осчастливил, но ситуация казалась настолько непонятной и искусственной, что большинство физиков не сильно об этом задумались. Квантовая механика демонстрировала такие эффектные успехи по вычислению свойств огромного количества интересных систем, так что большинство физиков сфокусировали свою энергию на этих вычислениях, а не на странном философском диспуте между Эйнштейном и Бором, который никто не мог проверить экспериментально. Оба лагеря пришли к соглашению о том, каковы будут измеряемые результаты эксперимента ЭПР-типа; они были несогласны лишь насчет того, «почему» будут такие результаты – либо результат был бы действительно неопределенным, но запутанным, или определенным заранее за счет скрытых переменных. Взгляд Бора находил дополнительную поддержку в утверждении Джона фон Неймана, что теория «скрытых переменных» была математически невозможна. Фон Нейман, как оказалось, категорически ошибался в этом вопросе, но поскольку он был настолько уважаем, физики, склонявшиеся в пользу Бора, просто приняли его заявление и не проверили вычисления.

Этот мутный философский тупик оставался таковым почти тридцать лет без всяких прорывов. Эйнштейн и Шрёдингер в основном бросили квантовую теорию, перейдя в другие области[274], и квантовая механика продолжала развивать направления, заложенные Бором и его коллегами по Копенгагену. В середине 1960-х годов ирландский физик по имени Джон Белл внимательно рассмотрел аргументацию Эйнштейна, Подольского и Розена и понял, что есть способ экспериментально найти отличия между теориями «локальных скрытых переменных», которые они предпочитали, и ортодоксального квантового объяснения.