Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей

Остановимся коротко на животрепещущем попутном вопросе: если в системе из двух частиц одна немедленно откликается на действие, произведенное над другой, то значит ли это, что мы обошли с фланга теорию относительности и можем посылать сигналы быстрее света? Нет, не можем, потому что спин электрона 2 (как и электрона 1) в ЭПР-состоянии не определен и не в нашей власти повлиять на то, получится ли при первом измерении спин «вперед» или «назад». Никакой чудесной передачи информации таким образом не получается (попробуйте-ка передать ответ «да» или «нет», используя клавиатуру, где клавиши и пересылаемые символы никак не коррелированы).

Обман теории относительности не предусмотрен

Еще надо оговориться, что ЭПР-пара в качестве предсказателя спина на расстоянии – система железно надежная, но одноразовая: предсказание сбывается только один раз после того, как ЭПР-пару приготовили. Если же после первого измерения спинов не отпускать электроны по своим делам, а продолжить измерять их спины вдоль каких-то других направлений, то никакой корреляции между результатами больше наблюдаться не будет[275]. Это, однако, не умаляет чуда, происходящего при первом измерении.

«Коммуницируют» ли между собой два электрона, запутанные в ЭПР-пару, как только измерили спин одного из них? Обмениваются практически мгновенными сигналами на расстоянии? Или же, кроме информации, содержащейся в волновой функции |↑⟩₁ |↓⟩₂ – |↓⟩₁ |↑⟩₂, имеется и какая-то дополнительная информация («шпаргалка»), которую электроны приобретают в момент создания ЭПР-пары и благодаря которой они «заранее знают», какие направления спинов будут демонстрировать, если попадут в измерительные приборы?[276] Любая такая информация называется скрытыми переменными или скрытыми параметрами, где слово «скрытые» – тоже фактически термин и означает «не учитываемые в волновой функции». Если электроны в ЭПР-паре действительно несут с собой скрытые параметры, то, значит, квантовая механика, имеющая дело только с волновой функцией, неполна. В таком случае она может быть чрезвычайно полезной и даже необходимой теорией, подобно тому, как полезно и часто необходимо рассматривать большие собрания молекул лишь статистически, имея дело с вероятностями, но эти вероятности тогда происходят не из основ мироустройства, а от незнания (а оперирующая ими теория – не фундаментальная). Неполнота, собственно, и была предметом беспокойства Эйнштейна, выраженного в ЭПР-статье; создатель теории относительности, с ее максимальной скоростью распространения любых воздействий, определенно не был склонен к другой альтернативе – нелокальности, т. е. мгновенной коммуникации между электронами на расстоянии после первого измерения[277].

Существуют ли свойства объектов независимо от наблюдений?

Вообще-то соблазнительно думать, что значения различных величин, которые частицы проявляют при измерениях, присвоены им, частицам, независимо от нашего каприза измерить одну или другую величину где-то в отдаленной части мира. Допущения такого типа поддерживаются идеями реализма. В широком смысле это убеждение, что свойства объектов существуют независимо от того, наблюдает их кто-то или нет; мир, другими словами, существует во всей своей полноте независимо от нас. Предыдущий опыт развития науки систематически указывал, что дело обстоит именно так. Но философские убеждения вынужденно уступают экспериментальным фактам, если таковые появляются. Выяснилось, что про наличие или отсутствие скрытых параметров можно высказать содержательное суждение, даже (почти) ничего не предполагая о механизме, который их производит. Правда, случилось это только в 1964 г., уже после смерти Шрёдингера; можно только пожалеть, что этого не произошло раньше.