Новая инквизиция

Сотрудник европейского центра ядерных исследований в Швейцарии д-р Джон Белл опубликовал в журнале "Физикс" (1-195, 1964 год) одно интересное математическое доказательство, которое известно как теорема Белла. Фактически эта теорема утверждает, что хотя для некоторых задач такое разделение на время и пространство "реально", в квантовой механике оно "нереально" и даже несущественно.

Майкл Толбот в книге "Мистицизм и новая физика" восторгается теоремой Белла как научным доказательством монизма, исповедуемого теми мистиками, которые на протяжении последних тысячелетий твердили, что "все едино". Физик Фритьоф Капра тоже восхищается Беллом, и в книге "Дао физики" фактически предлагает нам обратиться в даосизм, мотивируя это математическими выкладками Белла. К хору восхищенных и одобрительных голосов присоединяется Гэри Зукав в книге "Танцующие мастера у-ли". Впрочем, другой физик, д-р Хайнц Пайгельс, в книге "Космический код" утверждает, что хотя теорема Белла математически справедлива, с точки зрения физики она бессмысленна.

Вот доказательство Белла в упрощенном виде:

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.