Квантовая случайность

Только после появления работ Лапласа несколькими десятилетиями позже некоторые мыслители подняли теорию Ньютона до положения высшей истины и вывели из нее абсолютную форму детерминизма, практически отождествив с последним науку. Отношение Ньютона к своему детищу было в корне иным, чем у Нильса Бора, духовного отца квантовой механики, который своим настойчивым утверждением о полноте квантовой теории подмял под себя целое поколение физиков. Доводы Эйнштейна, которые он выдвинул очень быстро, чтобы показать, что квантовая теория нелокальна, Бор пренебрежительно парировал. Кто знает, быть может, именно поэтому какой-нибудь молодой физик не пришел к доказательству Белла еще в 1930-е годы. Но оставим эти догадки и вернемся к делу.

Сегодня ньютоновская нелокальность исчезла из теоретической физики. Общая теория относительности Эйнштейна заменила ньютоновскую, и сегодня последнюю можно считать лишь очень хорошей аппроксимацией. Согласно современной теории, перемещение камня на Луне действительно повлияет на наш вес, но лишь через секунду с лишним – то есть через время, необходимое для прохождения сигнала со скоростью света от Луны к Земле.

Напоминание о ньютоновской нелокальности уместно здесь по двум очень разным причинам. С одной стороны, кто-то может задать вопрос, не является ли точно так же квантовая нелокальность лишь временной концепцией, так что в будущем ее заменит другая теория, которая докажет, что корреляции, благодаря которым мы выигрываем в игре Белла, могут иметь локальное в пространстве и времени объяснение и что квантовая теория – это просто хорошее приближение. На этот вопрос можно смело дать отрицательный ответ. Мы видели, что аргументация Белла не опирается на квантовую теорию и дает нам возможность проверить нелокальность непосредственно. И раз мы выигрываем в игру Белла, природу нельзя полностью описать локальной теорией, какой бы она ни была.

С другой стороны, удивительно осознавать, что физика почти всегда давала нам нелокальное описание мироздания. Мы жили с ньютоновской нелокальностью вплоть до 1915 года – и с квантовой нелокальностью начиная с 1927 года. Следовательно, физика всегда была нелокальной, за исключением этого небольшого отрезка в двенадцать лет!

Удивительно, но даже сегодня многие физики неохотно принимают нелокальность. Эйнштейн ожидаемо был бы одним из самых ревностных ее критиков. Ведь именно он спустя несколько столетий сумел наконец дать ответ на вопрос Ньютона и вернул физику в русло локальности. И то, что уже через двенадцать лет другая теория опять впустила нелокальность в саму суть физики, было для него невыносимым ударом. Какая жалость, что в 1930–1940-е годы никому в голову не пришла блестящая идея, которая позже озарила Белла. Хотел бы я посмотреть на реакцию Эйнштейна!

Лазейка недостаточной выборки

В игре Белла каждый раз, когда джойстик передвинут в положение «влево» или «вправо», прибор выдает результат. Но в реальном эксперименте такого рода фотон иногда теряется[60] или не попадает на детекторы, и в этом случае результат не фиксируется. Физики очень хорошо понимают, почему некоторые фотоны теряются и чем ограничена эффективность детекторов элементарных частиц. Тем не менее имеет место различие между теоретической игрой и исходом реального эксперимента.

На практике физики рассматривают только те случаи, когда оба прибора (Алисы и Боба) произвели некий результат, а остальные случаи просто игнорируют. Они полагают, что та выборка, которую им таким способом удается получить, с достаточной достоверностью представляют полную совокупность частиц, и подкрепляют это убеждение мыслью о том, что природа не жульничает, другими словами, не подсовывает нам смещенную выборку. Звучит убедительно, но так как это всего лишь допущение, мы должны учитывать, что здесь может прятаться какой-то способ уйти от нелокальности.

Представим, что приборы Алисы и Боба работают по следующей схеме. Ровно в девять утра каждый из них выдает результат только в том случае, если джойстик сдвинут влево (входной сигнал 0), и в этом случае оба результата равны 0. Если джойстик одного из приборов был смещен вправо, этот прибор просто не отвечает. В следующую минуту приборы выдают результат только в том случае, если джойстик наклонен вправо (входной сигнал 1), и в этом случае они дадут ответ 1 для Алисы и 0 для Боба. Так продолжается и дальше, и каждую минуту каждый из приборов отвечает на единственный вопрос и дает предопределенный ответ.