Идеи с границы познания. Эйнштейн, Гёдель и философия науки

Глава девятнадцатая. Эйнштейн, «призрачное действие» и реальность пространства

В физике, как и в политике, бытует освященное временем мнение, что всякое действие происходит локально. Физики так это и называют – принцип локальности. В сущности, он гласит, что мир состоит из отдельно существующих физических объектов и эти объекты способны прямо влиять друг на друга, только если вступают в контакт.

Из принципа локальности следует, что далекие объекты могут влиять друг на друга лишь косвенно, через причинно-следственные среды, заполняющие расстояние между ними. Например, я могу повлиять на вас, если протяну руку и потреплю вас по щеке, позвоню вам по мобильному телефону (электромагнитное излучение) и даже – очень-очень слабо – если пошевелю мизинцем (гравитационные волны). Но у меня нет никакого способа повлиять на вас мгновенно, преодолев все разделяющее нас пространство, если не будет ничего, что проделает весь путь от меня к вам, – например, на вас никак не подействует, если я воткну булавку в куклу вуду. Это было бы «нелокальное» воздействие.

Идея локальности возникла в истории науки рано. Древнегреческие атомисты таким образом отличали натуралистические объяснения от магических. Боги, как считалось, способны действовать нелокально – стоит им пожелать, и на любом расстоянии от них произойдет что угодно, – однако подлинные причинно-следственные связи, по мысли атомистов, исключительно локальны: это результат того, что маленькие твердые атомы сталкиваются друг с другом. Принципа локальности придерживался и Аристотель, и Декарт. Ньютон (к собственному огорчению) от него отошел, поскольку, согласно его теории, гравитация притягивает тела друг к другу на любом расстоянии в пустом пространстве, причем, возможно, мгновенно. Однако Майкл Фарадей в XIX веке восстановил локальность в правах, введя понятие поля как всепроникающей среды, переносящей энергию, через которую передаются от одного объекта к другому силы вроде гравитации и электромагнетизма, причем не мгновенно, как было бы в случае нелокального действия, но с конечной фиксированной скоростью – скоростью света.

Принцип локальности позволяет считать механизмы природы рациональными и прозрачными, поскольку «сводит» сложные явления к локальным взаимодействиям. Нелокальность, напротив, всегда была прибежищем оккультного, герметического, всех тех, кто верит в «телепатию», «синхроничность» и «холизм».

Альберт Эйнштейн был глубоко убежден в истинности принципа локальности по философским соображениям. Он не мог представить себе, как наука может обойтись без него. «Если не делать такого предположения, – говорил Эйнштейн, – физическое мышление в привычном смысле слова станет невозможным». Он отрицал всякую возможность нелокального воздействия наподобие вуду между двумя далекими объектами и называл его «призрачным действием на расстоянии» (spukhafte Fernwirkung).

Однако в двадцатые годы Эйнштейн, единственный среди своих современников, подметил одно неприятное обстоятельство: новорожденная квантовая механика, похоже, не соответствовала принципу локальности. Судя по всему, она допускала «призрачное действие на расстоянии». Эйнштейн решил, что из этого следует, что в квантовой теории, одним из творцов которой был он сам, не хватает чего-то важного. (Нобелевскую премию за 1921 год Эйнштейн получил не за открытие относительности, а за изучение фотоэлектрического эффекта – квантового явления.) Он придумал изящные мысленные эксперименты, чтобы сделать замеченную проблему наглядной для всех. Поборники квантового консенсуса, главным из которых был Нильс Бор, попробовали было противостоять Эйнштейну, но не сумели осознать всю мощь его логики. Тем временем список достижений квантовой теории рос и ширился – она прекрасно описывала химические связи и предсказывала открытие новых частиц – и от этого претензии Эйнштейна стали казаться не более чем «философскими», что в физике слово ругательное.

Так все и было до 1964 года, когда после смерти Эйнштейна прошло чуть меньше десяти лет. Именно тогда ирландский физик Джон Стюарт Белл совершил, по общему мнению, невозможное: показал, что философские сомнения Эйнштейна можно проверить экспериментально. Белл доказал, что если квантовая механика верна, то «призрачное действие» можно пронаблюдать в лаборатории. И когда придуманный Беллом эксперимент провели – сначала неудачно в Беркли в семидесятые, затем с более определенным результатом в Париже в 1982 году и, наконец, практически безупречно в Делфте в 2015 году (причем на ближайшие годы намечено еще несколько проверок), – «призрачные» предсказания квантовой механики подтвердились.