Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью

Когда три года спустя Беллы приехали в Калифорнию в творческий отпуск, Джон решил воспользоваться тем, что ему больше не надо было заниматься ежедневной рутинной работой в ЦЕРНе, и разобраться наконец, в чем же именно ошибся фон Нейман. Ему непременно хотелось завершить свой давний спор с Яухом. И он обнаружил, что легендарное доказательство фон Неймана, к которому постоянно апеллируют для защиты от всяческой квантовой ереси, на деле вообще едва ли может считаться доказательством чего бы то ни было! «Доказательство фон Неймана, если вникнуть в его суть, разваливается на глазах! – заявил Белл. – Оно построено на песке. Оно не просто ошибочно – оно бессмысленно (silly)!» Оказалось, великий Джон фон Нейман просто-напросто сделал элементарную ошибку – в своем доказательстве он исходил из предположений, которые были полностью безосновательны. «Когда вы переводите предположения фон Неймана на язык физических понятий, получается чепуха <…>. Доказательство фон Неймана не только неверно – оно просто глупо!»[370]

* * *

Но Белл не только показал, что фон Нейман и Яух ошибались, – он построил новое доказательство вместо прежних. Принято было считать, что доказательство фон Неймана и другие построения того же типа (в том числе «усиленное» доказательство Яуха и доказательство Эндрю Глизона, о котором Яух когда-то рассказывал Беллу) исключали возможность любой интерпретации квантовой физики, в которой используются так называемые скрытые переменные[371]. Такие интерпретации приписывают квантовым объектам определенные положения или другие свойства еще до того, как эти объекты наблюдаются, даже если эти свойства нельзя вычислить из теории. Математический аппарат квантовой физики эти свойства не описывает – он их как бы «не видит», откуда и происходит термин «скрытые переменные». Ярким примером такой теории как раз и является основанная на идее волны-пилота квантовая интерпретация Бома: в квантовом мире Бома частица всегда обладает определенным положением, хотя эти положения и остаются в основном скрытыми от глаз и не могут быть вычислены из уравнения Шрёдингера. Из доказательств фон Неймана, Яуха и Глизона вытекает, что схемы такого типа невозможны, – но Белл прекрасно знал, что волна-пилот Бома очевидным образом работает. Что-то здесь было не так, и Беллу казалось, он понимал, что именно. Он скрупулезно разделил на составные части доказательства, не содержавшие скрытых переменных, вдумчиво анализируя их элементы, пока не наткнулся на один из них, развалившийся пополам, – на ничем не обоснованное предположение в фундаменте логического построения[372]. Перевернув это предположение с ног на голову, Белл показал, что пресловутые «доказательства без скрытых переменных» все как одно доказывали нечто совершенно иное, нечто, чего создатели этих доказательств вовсе не предполагали доказать или что они не вполне понимали. В частности, Белл обнаружил, что теория, содержащая скрытые переменные, могла обойти ловушки, расставленные этими доказательствами, если обладала одним довольно необычным свойством, позже названным контекстуальностью.

Контекстуальность означает, что исход измерения квантовой системы зависит от других вещей, которые вы измеряете в этой системе в то же самое время. Другими словами, если вы измеряете некоторое свойство объекта, исход вашего измерения может зависеть от того, какие другие характеристики этого объекта вы измеряете одновременно с этим. В контекстуальном мире, если вы измеряете энергию нейтрона одновременно с его импульсом, вы получите некоторое значение энергии нейтрона, но если вы измерили эту энергию одновременно с его положением, вы, возможно, получили совершенно другое ее значение просто из-за изменения контекста, в котором вы производили ваше измерение.