Идеи с границы познания. Эйнштейн, Гёдель и философия науки

Однако реакция на эти новости со стороны физиков, интересующихся философией, и философов, интересующихся физикой, оказалась на удивление неоднозначной. Одни объявили, что открытие, что природа не подчиняется принципу локальности, «взрывает мозг» (физик Брайан Грин) и это «самое потрясающее открытие физики XX века» (философ Тим Модлин). Другие считают, что хотя нелокальность на первый взгляд и правда немного призрачная, с метафизической точки зрения она не вызывает ни малейших затруднений, поскольку «все же следует простым законам причины-следствия» (физик Лоуренс Краусс). Третьи, невзирая на результаты опыта Белла и последующих экспериментов, отрицают, что в мире и в самом деле существуют нелокальные связи. Самый выдающийся из них – нобелевский лауреат Марри Гелл-Ман, который настаивает, что все разговоры о «действии на расстоянии» – это «сплошная чепуха».

У споров вокруг нелокальности нет ни финансовой, ни личной подоплеки. По словам популяризатора науки Джорджа Массера, они «интеллектуально чисты». И если задача представляется абсолютно неразрешимой, дело, вероятно, в более глубоком вопросе: чего мы, собственно, ждем от физики – рецептов для прогнозов или единой картины реальности?

Именно этот вопрос вызвал разногласия между Эйнштейном и Бором на заре квантовой механики. Выражаясь метафизически, Эйнштейн был «реалистом»: он верил в объективный физический мир, существующий независимо от наших наблюдений. И считал, что дело физики – дать полное умопостигаемое описание этого мира. «Реальность – вот подлинный предмет физики», – говорил он.

Напротив, Бор был печально знаменит расплывчатостью своих метафизических убеждений. Иногда он был больше похож на «идеалиста» (в философском смысле) и утверждал, что физические свойства становятся определенными, только если их измерить, а следовательно, реальность до определенной степени создается актом наблюдения. Иногда он склонялся к «инструментализму» и утверждал, что квантовая механика призвана быть инструментом для предсказания наших наблюдений, а не подлинной репрезентацией мира, скрывающегося за этими наблюдениями. «Нет никакого квантового мира», – подкалывал он собеседников.

Бора квантовая теория устраивала, Эйнштейна – нет. В популярной литературе часто встречается утверждение, что Эйнштейн возражал против квантовой механики, поскольку она делала случайность фундаментальной составляющей реальности. «Бог не играет в кости», – говорил он, как известно. Но на самом деле Эйнштейна беспокоила не случайность сама по себе. Его мучили подозрения, что видимость случайности в квантовой механике – признак того, что новая теория рассказывает о происходящем в физическом мире не все. И принцип локальности играл в этих подозрениях важную роль.

Вот как выглядел самый простой мысленный эксперимент, который Эйнштейн придумал, чтобы показать, в чем суть его недоверия к квантовой механике. Эксперимент стал известен как «коробки Эйнштейна», поскольку именно Эйнштейн рассказал о нем в 1927 году (хотя впоследствии его переформулировали де Бройль, Шрёдингер и Гейзенберг). Для начала возьмем коробку с одной частицей, например, с электроном. Согласно квантовой механике, у электрона в коробке нет определенного местонахождения, пока мы не заглянем в коробку и не посмотрим, где он. До этого акта наблюдения электрон представляет собой смесь потенциальных локаций, распределенную по всей коробке. Эта смесь математически выражается «волновой функцией», которая описывает разные вероятности обнаружить электрон в разных локациях внутри коробки, если проделать эксперимент (по-французски волновая функция образно называется densité de présence – плотность присутствия). Потенциальность превращается в реальность, только когда сделано наблюдение. Тогда волновая функция «коллапсирует» (по выражению физиков) в одну точку, и локация электрона становится определенной.

Теперь предположим, что перед тем, как проводить подобный эксперимент с наблюдением, мы вставляем в середину коробки с электроном перегородку. Если сделать это правильно, волновая функция заключенного внутри электрона разделится надвое – грубо говоря, половина волновой функции окажется слева от перегородки, а половина – справа. Таково полное квантовое описание физической ситуации: нет какой-то более глубокой истины, гласящей, по какую сторону от перегородки электрон находится «на самом деле». Волновая функция говорит не о том, что мы не знаем, где находится частица, она отражает подлинную неопределенность мира.