Квантовые миры и возникновение пространства-времени

Они предложили следующий принцип: если у нас есть физическая система в заданном состоянии и измерение, которое мы можем произвести над данной системой со 100 %-ной уверенностью в результате, то мы ассоциируем элемент реальности с данным результатом измерения. В классической механике координата и импульс каждой частицы считаются элементами реальности. В квантовой механике, если у нас есть кубит в чистом состоянии верхнего спина, то есть элемент реальности, соответствующий вертикальному спину, однако не должно быть элемента реальности, который соответствовал бы горизонтальному спину, поскольку мы не знаем, какой результат получим, если измерим его. «Полная» теория в формулировке ЭПР – это такая теория, в которой каждому элементу реальности соответствует отдельный элемент данной теории. И по данному критерию, настаивали авторы ЭПР, квантовая механика не может считаться полной теорией.

Давайте вернемся к Алисе и Бобу с их запутанными кубитами и представим, что Алиса только что измерила вертикальный спин своей частицы, обнаружив, что этот спин верхний. Теперь мы знаем, что измерение, которое выполнит Боб, также даст верхний спин, даже если сам Боб этого не знает. Итак, в свете ЭПР с частицей Боба связан элемент реальности, согласно которому спин его частицы верхний. Речь не идет о том, что этот элемент реальности материализовался, когда Алиса выполнила свое измерение, так как частица Боба при этом находилась очень далеко, а согласно принципу локальности, элемент реальности должен находиться там же, где и частица, – причем он должен был находиться там все время.

Но теперь представьте, что Алиса вообще не измеряла спин по вертикальной оси, а вместо этого измерила его по горизонтальной. Допустим, ее измерение показало для этой частицы правый спин. Состояние квантовой запутанности, из которого мы исходили, гарантирует, что Боб получит тот же результат, что и Алиса, независимо от того, в каком направлении она решит измерять спин своей частицы. Итак, мы знаем, что Боб тоже измерит правый спин, и, в свете трактовки ЭПР, здесь есть – и всегда был – элемент реальности, формулируемый как «кубит Боба будет иметь правый спин, если измерить его по горизонтальной оси».

Не существует способа, который позволил бы частице Алисы или Боба «заранее узнать», какое измерение выполнит Алиса. Следовательно, кубит Боба должен включать элементы реальности, которые бы гарантировали, что его спин окажется верхним, если будет измерен по вертикали, и правым, если будет измерен по горизонтали.

Именно этого не может произойти согласно принципу неопределенности. Если вертикальный спин точно определен, то горизонтальный спин совершенно неизвестен, и наоборот – по крайней мере, в соответствии с общепринятыми правилами квантовой механики. В квантовом формализме нет ничего, что позволяло бы одновременно определить и вертикальный, и горизонтальный спины. Следовательно, ЭПР приходят к триумфальному выводу, что чего-то тут не хватает – квантовая механика не может быть исчерпывающим описанием физической реальности.

Статья ЭПР вызвала бурный интерес даже за пределами профессионального сообщества. Газета «Нью-Йорк Таймс», журналисты которой смогли разговорить Подольского, вышла со статьей об этих идеях на первой полосе. Это возмутило Эйнштейна, в ответ он написал суровое письмо, которое было опубликовано в «Таймс». В этом письме Эйнштейн осуждал преждевременное обсуждение научных результатов в светской прессе. Говорят, что после того случая он больше никогда не разговаривал с Подольским.

Источник: «Википедия»

Реакция профессиональных ученых последовала незамедлительно. Нильс Бор быстро написал ответ на статью ЭПР, в котором, как заявляли многие физики, разрешил все загадки. Правда, не совсем понятно, каким образом: без всяких сомнений, Бор был блестящим мыслителем, но, по своему же собственному признанию, никогда не отличался ясностью изложения мыслей. Его статья пестрела формулировками в духе «на данном этапе возникает принципиальная проблема, связанная с влиянием конкретных условий, определяющих возможные типы прогнозов, касающихся последующего поведения системы». В общем виде его аргументация сводилась к тому, что мы не должны приписывать элементы реальности системам, не принимая во внимание то, как эти системы будут наблюдаться. По-видимому, Бор полагал: реальность того или иного феномена зависит не только от того, что мы измеряем, но и от того, как мы проводим это измерение.

⚪ ⚪ ⚪

Эйнштейн и его коллеги изложили то, что они считали разумными критериями для физической теории – локальность и соотнесение элементов реальности с величинами, поддающимися детерминированному прогнозированию, – и показали, что квантовая механика с этими критериями несовместима. Однако они не делали вывода об ошибочности квантовой механики, а говорили лишь о ее неполноте. Оставалась надежда, что со временем мы найдем теорию получше, которая будет и локальной, и соотносимой с реальностью.