Новая инквизиция

Представим себе источник, испускающий два пучка фотонов (два «световых луча» на простом языке), которые перехватываются двумя инструментами А и Б. Эти инструменты могут находиться на каком угодно расстоянии друг от друга, даже в разных концах вселенной. Делая простой вывод из законов квантовой механики, Белл показывает, что какую бы характеристику фотонов вы ни замеряли на инструменте А, одновременное измерение на инструменте Б даст математическое значение той же характеристики. Это значит, что показание на инструменте Б коррелирует не только с показанием на инструменте А, но и с типом показания, соответствующим той «характеристике» фотонов, которую вы измеряете.

Вся парадоксальность этого результата заключается в том, что каждый фотон «как будто» знает, какие характеристики измеряются у другого фотона, и знает мгновенно.

Белл также показал, что такого рода, нелокальная корреляция при отсутствии всяких связей наблюдается не только отдельно во времени, но и отдельно в пространстве; но об этом чуть позже.

Хотя математическая простота и красота доказательства теоремы Белла вызвала огромный интерес у физиков, такой вывод не был полной неожиданностью. Многие физики и раньше предполагали наличие в квантовой механике такой нелокальной корреляции. Любопытно, что первым это заметил Эйнштейн еще в 1935 году, заявляя, что такое нелокальное взаимодействие кажется «пугающим» (согласен) и «заставляет верить в телепатию» (не исключено). Эйнштейн решил, что в своей основе квантовая механика ошибочна, если она приводит к таким выводам. Д-р Эрвин Шредингер, автор знаменитого кота Шредингера, тоже заметил составляющую «монизма» в квантовой механике, и в 23 главе книги «Что такое жизнь?» указал, что, возможно, квантовой математике больше соответствует монизм «Упанишад», чем любой западный туннель реальности. На это же указывал д-р Дэвид Бом в знаменитом докладе 1952 года. Таким образом, Белл просто доказал математически то, о чем давно догадывались многие физики.

Стоит подчеркнуть, что хотя фотоны можно рассматривать как световые «частицы» или как световые «волны» (обе модели полезны), в любом случае свет — это поток фотонов. Без этих фотонов ни один сигнал от фотона на инструменте А не сможет мгновенно достичь фотона на инструменте Б, и наоборот, поскольку сигналы — это порции энергии, а согласно принятым на сегодняшний день обобщениям, или «законам», порции энергии не могут перемещаться со скоростью, превышающей скорость света.

Вот почему нелокальное взаимодействие казалось Эйнштейну «пугающим» и предполагавшим монизм. Фотоны ведут себя так, словно какая-то энергия заставляет их коррелировать, но в физике нет такой энергии, которая могла бы распространяться с бесконечной скоростью, осуществляя такую корреляцию.

Оказывается, можно избежать таких математических безобразий, воспользовавшись доктриной «побочных эффектов формализма».

Эта доктрина полезна с точки зрения абстрактной математики и, возможно, даже необходима для красоты уравнений, но не позволяет получить результаты измерений экспериментально. В конце концов, есть простой способ избавиться от чертова кота Шредингера, признав, что это чудесное существо формально может одновременно быть живым и мертвым, но в реальном (экспериментальном) мире не бывает котов, которые могли бы находиться в таком смешанном состоянии. Кстати, фотон, электрон, или другой квант энергии порой ведет себя как волна, а порой — как частица только потому, что порой мы используем волновые уравнения, а порой — корпускулярные. (В известном эксперименте с двумя щелями фотоны в разные моменты времени ведут себя то как волны, то как частицы. Впрочем, это совсем другая проблема.) Модель множественных миров, вытекающую из волновых уравнений Шредингера, тоже можно считать «побочным эффектом формализма», чем-то вроде математического эквивалента оптической иллюзии.

Таким образом, все, кто считал математическое доказательство Белла просто невероятным, приняли его за очередной «побочный эффект формализма», не имеющий никакого экспериментального значения.

В 1974 году д-р Джон Клозер из Беркли (Калифорния) экспериментально проверил справедливость теоремы Белла. (Подробности см. в вышеупомянутой книге Ф. Капры.)

Чертовы фотоны вели себя именно так, как предсказывали математические выкладки Белла.

Естественно, со всех сторон посыпались возражения. Клозер повторил эксперимент, повысив точность измерений, и получил такие же результаты. Эксперимент повторяли многие ученые, в частности, Аспект во Франции. За несколько лет поставили шесть экспериментов, четыре из которых подтверждали теорему Белла, а два — опровергали, но все эти эксперименты подверглись суровой критике из-за техник постановки эксперимента.