Сто лет недосказанности: Квантовая механика для всех в 25 эссе

У коммуникационной лазейки есть и более тонкий вариант – «создание шпаргалки на ходу». Как мы видели, неравенства Белла относятся к ситуации, где используется несколько различных направлений ориентации приборов. В принципе, можно представить себе, что в момент выбора этих направлений какой-то сигнал о сделанном выборе доходит до устройства, создающего запутанную пару, и полученная информация отражается в скрытых параметрах. Эту лазейку тоже закрыли (установки приборов менялись после того, как запутанная пара была создана).

Еще более изощренная лазейка основана вот на каком рассуждении: что, если экспериментатор не свободен в выборе ориентации приборов? В ранних экспериментах переключения между различными ориентациями выполнялись упорядоченно и могли поэтому дать повод для подозрений. В более поздних опытах они управлялись квантовыми генераторами случайных чисел, что по идее гарантирует настоящую случайность. Но если мир управляется скрытыми параметрами, то это же верно и для самих квантовых генераторов случайных чисел – а тогда можно представить себе какую-то общую причину, которая действовала в прошлом и повлияла как на скрытые параметры в момент создания запутанной пары, так и на производство квантово-случайных величин, определяющих ориентацию приборов. Достаточно лишь некоторой степени такого влияния, чтобы скрытые параметры позволили сымитировать квантовую механику, т. е. обеспечить требуемое нарушение неравенств Белла.

30 ноября 2016 г. более ста тысяч добровольцев по всему миру играли в специальную компьютерную игру с целью произвести «как можно более случайный» набор данных, которые затем использовались для выбора установок в приборах. Неравенства Белла нарушались в эксперименте и на этот раз. Если продолжать отстаивать наличие скрытых параметров и управляющей ими общей причины, то следует восхититься тем, как ловко она поселяется в головах нужных людей и каким весьма специальным способом руководит их действиями.

В опытах другого типа для выбора ориентации в измерительных приборах использовался свет от далеких космических объектов, в окончательном варианте – от двух квазаров, находящихся на расстоянии 7,78 млрд и 12,21 млрд световых лет от нас. Ориентации, используемые при измерениях, переключались в зависимости от текущих характеристик света, приходящего от этих двух источников в два телескопа. Снова были установлены нарушения неравенств Белла. Если какая-то прошлая причина все же обеспечивает такое нарушение путем «подтасовки» скрытых параметров, то она должна была действовать в таком далеком прошлом, чтобы влиять на оба квазара. С учетом расстояния между квазарами (а также расширения Вселенной) это прошлое отодвинулось на 13,15 млрд лет назад. Пожалуй, о вселенском заговоре прошлых причин, согласованно действующих на скрытые параметры с целью обмануть экспериментатора, стоит все же забыть.

Все неэкзотические лазейки были постепенно закрыты. Пример экзотической – ретрокаузальность. Она сводится к предположению, что в момент измерения возникает сигнал, который распространяется назад во времени к моменту создания запутанной пары и сообщает об установках приборов, используемых при измерениях. Значения скрытых параметров (содержание «шпаргалки») тогда могли бы подстраиваться под эти установки таким образом, чтобы неравенства Белла нарушались именно так, как велит квантовая механика. Вообще-то передача сигнала назад во времени позволит вам сдать практически любой экзамен с минимальной затратой времени и сил: получите ретрокаузальный сигнал о том, какой билет вам достанется, и подготовьте ответ именно на него. Без колебаний поступайте так при каждой возможности.

Из экспериментов по проверке (нарушения) неравенств Белла, а также из связанных с этим рассуждений, большинство исследователей сделало вывод, что в природе нарушается локальный реализм. В самых общих терминах реализм означает, что объекты обладают свойствами до и независимо от наблюдений, в которых они проявляют эти свойства, а локальность – что любая коммуникация между ними ограничена конечной скоростью распространения сигнала в пространстве, и поэтому удаленные объекты не оказывают друг на друга немедленного воздействия{69}.