День сурка: хроника личного бессмертия - Энтони Пик
Квантовая механика производит большое впечатление. Но внутренний голос говорит мне о том, что этим все не ограничивается. Данная теория дает нам очень много, но она вряд ли приближает нас к тайне Старика. Я совершенно убежден в том, что Бог не играет в кости.
Читая это письмо, мы убеждаемся в том, что Эйнштейн, говоря о «костях», подразумевает именно элементы вероятности Копенгагенской Теории. Эйнштейн просто не мог признать, что весь физический мир был создан из нефизических «волн вероятности». Для него должен был существовать объективный физический мир, служащий основой для вероятностного поведения квантовых систем, для низкого «уровня» реальности, частью которого было бы наблюдаемое нерациональное поведение. Этот низший уровень демонстрирует поведение, более близкое классической физике. Последователи Эйнштейна, особенно Дэвид Бом, утверждают, что уровень, то есть уровень «скрытых вариантов», в самом деле существует.
Шредингер пытался опровергнуть Копенгагенскую Теорию своими котами в ящиках, а Эйнштейн примерно в то же время в компании своих коллег Бориса Подольского и Натана Розена организовал «наступление» со своей стороны. В 1935 году они втроем опубликовали статью, в которой описали другой мысленный эксперимент. Вспомним о том, что по Копенгагенскому Толкованию субатомные частицы появляются, только когда за ними сознательно наблюдают. До вмешательства стороннего наблюдателя частицы представляет собой всего лишь волну вероятности. Трое ученых задали простой вопрос: что произойдет, если частица, состоящая из двух протонов, распалась и каждый протон полетел в своем направлении. Подобно бильярдным шарам, эти протоны понесли бы отпечаток друг друга в форме углового импульса. Первый протон вращается в одном направлении, а второй — в противоположном направлении. Однако мы только через наблюдение за одной из частиц можем сказать, в каком направлении он вращается. Благодаря этому мы можем мгновенно определить направление вращения другого протона. Приведу еще один пример. Давайте представим себе, что у каждой из двух частиц есть свой особый цвет. Одна частица синяя, а другая красная. Они разлучаются и разлетаются во тьме. Исследователь не знает, какая частица и куда полетела. Однако посредством наблюдения исследователь «разрушает» волновую функцию и проявляет первую частицу. Исследователь видит, что проявленная частица красного цвета, и сразу же понимает, что другая частица синего цвета. Через всю огромную пустоту пространства посылается сигнал другой волновой функции, и она в этот миг также разрушается, проявляя синюю частицу.
Эйнштейн, Подольский и Розен утверждают, что эта связь установится, даже если частицы находятся на расстоянии во многие световые годы от точки наблюдения. Затем Эйнштейн указал на то, что эта связь, «призрачное действие вдали», как он назвал ее, невозможна с точки зрения логики и науки. Для того чтобы эта связь установилась в один миг через световые годы космоса, посредник, несущий наше послание, должен двигаться бесконечно быстрее света. А это, как мы знаем, невозможно.
Эйнштейн полагал, что этот мысленный эксперимент (со временем его стали называть парадоксом ЭПР, по первым буквам фамилий его участников) показал, насколько нелепыми были доводы Копенгагенского Толкования. Эйнштейн утверждал очевидность того факта, что две частицы существовали все время, пока путешествовали и обладали своими индивидуальными свойствами (спином и цветом) с самого мига расставания. Не было никакого призрачного действия вдали. Мы просто придерживаемся строгого логического положения о том, что, если одна частица красная, тогда другая синяя, и она всегда была синей.
На этой стадии мы удаляемся максимально далеко от «здравого смысла». Все мы живем в мире, в котором вещи ведут себя разумно. Предметы падают на землю, как предсказывает физика Ньютона. Предметы не исчезают и не появляются вновь в другом месте, и нет ничего вроде призрачного действия вдали. Если мы примем этот нонсенс, то освободимся от всех своих верований в отношении реальности. Но как мы уже поняли, в том, как мы воспринимаем реальность, есть что-то изначально неправильное. На квантовом уровне реальность упрямо не желает вести себя так, как нам бы хотелось. Но люди, которые внимательно исследуют строительные кирпичики, составляющие нашу вселенную, знают о том, что «здравый смысл» просто не работает на квантовом уровне. По сути, многие студенты-физики, впервые сталкиваясь с этими тезисами, просто не могут принять их. Ричард Фейнман, один из величайших физиков-теоретиков конца 20 века, решил, что должен обратиться к студентам-первокурсникам, которые впервые изучали квантовые явления, с такой речью:
Вы можете заглушить в себе вопрос «Но почему так происходит?». Не задавайтесь этим вопросом, иначе вы в полном опустошении упретесь в тупик, из которого еще никто не выбирался. Никто не знает, почему так происходит.
Белл объявляет о новом аспекте реальности
А теперь самая пора включить в мою книгу предостерегающую ссылку. Подлинный жизненный эксперимент, подобный парадоксу ЭПР, проведен. И именно Копенгагенское Толкование, а не Эйнштейн с его здравым смыслом, оказалось достоверным на основании эмпирических фактов. К сожалению для здравого смысла и относительности, мы в самом деле становимся свидетелями «призрачного действия на расстоянии».
В 1964 году ирландский математик Джон Белл опубликовал статью, в которой показал, что именно квантовая механика Копенгагенского Толкования предсказала более крепкие статистические корреляции между двумя фотонами парадокса ЭПР, чем здравомыслящий подход Эйнштейна. Теорема Белла, как ее назвали, принимает три предположения Эйнштейна: во-первых, частицы всегда реальны, во-вторых, ничто не может двигаться быстрее скорости света, и в-третьих, обычные правила логики действуют и в квантовом мире. Теорема Белла может математически высчитать подлинную степень взаимодействия между частицами типа ЭПР. Если бы можно было показать в экспериментальных условиях, что уровень взаимодействия превышал оценку, данную Беллом, тогда Эйнштейн оказался бы неправым. Эту статью приняли с большим интересом. Она воодушевила ряд физиков-теоретиков приложить усилия с тем, чтобы создать живую версию ЭПР, которая показала бы им, можно ли в самом деле превзойти эту оценку.
В 1981 году группа физиков, живущих в Париже, доказала предположение Белла. Аспек, Далибар и Роже поставили в Институте Оптики Университета Парижа несколько опытов. Они получили фотоны-близнецы, нагрев лазером атомы кальция. Затем каждый фотон пролетел 6,5 метров в противоположных направлениях по двум трубкам. В конце трубки ученые поместили особый фильтр, который направлял каждый фотон к одному из двух анализаторов поляризации. Фильтр, чудо современной технической мысли, мог заметить попадание фотонов в тот или иной анализатор с интервалом в десять триллионных секунды. Это было примерно на тридцать триллионных секунды меньше, чем требовалось свету для того, чтобы преодолеть все тринадцать метров, разделявших каждый пучок фотонов. Таким образом Аспек и его товарищи смогли исключить всякую возможность сообщения между двумя фотонами.
После эксперимента они
