Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью

«Как только мой абстракт был напечатан, мне позвонил Абнер Шимони»[528], – рассказывал Клаузер. Дело в том, что, когда Шимони увидел абстракт Клаузера, он перепугался, что его обошли, и тут же побежал к Вигнеру. Вигнер предложил всем объединить усилия, и Шимони пригласил Клаузера на встречу с ним, Хорном и Ричардом Холтом, студентом магистратуры в Гарварде, которого Шимони тоже привлек к участию в этой работе. Клаузер согласился. В результате над статьей стали работать все четверо. «Я был очень доволен тем, что Клаузер согласился, – писал Шимони Вигнеру после этой встречи. – Это цивилизованный способ уладить вопрос независимости наших исследований»[529]. Закончив писать свою докторскую диссертацию в Колумбийском университете, Клаузер провел несколько недель в Бостоне, работая с Шимони и остальными над отделкой чернового варианта статьи. Но дольше он оставаться не мог – его ждало место постдока в Беркли. Заядлый моряк, Клаузер давно уже составил план приплыть к месту новой работы в Калифорнии на своей яхте (на которой во время аспирантуры в Колумбийском университете он и жил, поставив ее к причалу на Ист-Ривер). «Сначала мы только собирались пройти морем до Галвестона, там погрузить яхту на трейлер и везти в Лос-Анджелес, а уж оттуда идти морем вдоль берега в Беркли. Но вышло так, что нас застиг ураган “Камилла”, так что пришлось застрять в Форт-Лодердейле, – рассказывал Клаузер. – Абнеру [Шимони] мой маршрут был известен. И <…> он рассылал очередные редакции текста по всем гаваням каждого следующего города, в который мы направлялись. Какие-то из них я получал, а какие-то, думаю, и сейчас там меня дожидаются. А я во время этого плавания тоже писал, как одержимый, писал и правил написанное, а потом отправлял ему. Мы то и дело звонили друг другу и обсуждали различные версии текста, а потом обменивались набросками»[530]. К моменту прибытия Клаузера в Беркли статья была готова, и Шимони сдал ее в печать.

В работе Клаузера – Хорна – Шимони – Холта (CHSH) математический аппарат Белла был переформулирован – он приобрел вид, более удобный для тестирования в лаборатории. Кроме того, в статье был предложен и подробно описан эксперимент, который должен был установить, нарушается ли в действительности неравенство Белла[531]. По духу своему эта экспериментальная установка напоминала рулетку в казино Ронни «Медведя» из главы 7. Но вместо пар рулеточных шариков в опыте CHSH использовались пары фотонов с запутанной поляризацией. В ходе эксперимента предполагалось посылать каждый фотон через поляризатор, ориентированный в одном из двух различных направлений (рис. 9.1 и 9.2), и повторять это с большим числом пар запутанных фотонов. Точно так же, как каждый шарик рулетки в казино останавливался на красном или черном поле, каждый фотон либо проходил через поляризатор, либо был им блокирован. Сравнивая поведение множества пар фотонов, можно было проверить теорему Белла. Если выходило, что у каждой пары запутанных фотонов имелся заранее подготовленный план, как вести себя на каждом из двух поляризаторов, то такой результат удовлетворял бы неравенству Белла. Но квантовая физика предсказывала, что фотоны не будут подчиняться неравенству Белла, так же как шарики рулетки в казино Ронни.

Каким бы ни оказался исход опыта, Клаузер, Шимони и их соавторы понимали, что этот эксперимент будет иметь огромную важность: либо он покажет, что квантовая теория неверна, подорвав тем самым фундамент современной физики и практически гарантируя авторам немедленную Нобелевскую премию, либо квантовые предсказания окажутся верными и неравенство Белла будет нарушено, что будет означать нелокальность природы (или указывать на что-то еще более странное). Клаузер по-прежнему оптимистически считал, что эксперимент не выявит нарушения неравенства Белла, – он оценивал вероятность того, что квантовая физика окажется ошибочной, в 50 процентов. А вот Шимони, как и сам Белл, подозревал, что экспериментальный результат будет полностью соответствовать предсказаниям квантовой механики. Эту позицию разделяли почти все остальные. «Ааронов поспорил [с Клаузером] на $100 против $1, что исход опыта будет благоприятен для квантовой механики, – писал Шимони Вигнеру. – Я гораздо консервативнее Клаузера в оценке исхода опыта. Однако, учитывая трудность проблемы измерения в квантовой механике и тот факт, что теории скрытых переменных все же дают решение, я не стал бы полностью сбрасывать со счетов возможность того, что опыт будет свидетельствовать в пользу [локальных] скрытых переменных»[532].

Рис. 9.1. Лабораторная проверка теоремы Белла