Уолтер Айзексон - Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная

Теперь же, используя сформулированный им принцип дополнительности, Бор добавляет существенное разъяснение. Он указывает, что две рассматриваемые частицы являются частью одного цельного объекта восприятия. Поскольку частицы взаимодействовали, они оказываются “перепутанными”. Они являются частью единого явления или единой системы, обладающей едиными квантовыми характеристиками.

Кроме того, как замечает Бор, статья ЭПР на самом деле не отвергает принцип неопределенности, согласно которому невозможно знать оба точных значения координаты и импульса частицы в один и тот же момент времени. Эйнштейн прав, если мы измеряем координату частицы A, мы, действительно, знаем и координату составляющей с ней пару, отдаленной от нее частицы B. Точно так же, если измерить импульс частицы A, можно узнать и импульс частицы B. Однако, если даже можно представить себе измерение координаты, а затем и импульса частицы A и в соответствии с этим считать “реальностью” эти же характеристики частицы B, мы в действительности не можем измерить их обе в один и тот же момент времени для частицы A и, следовательно , не можем знать точно обе эти величины для частицы B. Обсуждая ответ Бора, Брайан Грин объяснил это просто: “Если в нашем распоряжении нет этих свойств для частицы, двигающейся вправо, у нас также их нет и для частицы, двигающейся влево. Поэтому противоречия с принципом неопределенности нет” 12.

Эйнштейн, однако, продолжал настаивать, что ему удалось попасть в цель, что он привел важный пример неполноты квантовой механики, показав нарушение принципа сепарабельности в этой теории. Этот принцип утверждает, что две пространственно разделенные системы обладают независимой реальностью. Также нарушается и связанный с ним принцип локальности, согласно которому воздействие, оказанное на одну из систем, не может мгновенно повлиять на вторую систему. Будучи приверженцем полевой теории, определяющей реальность с использованием пространственно-временного континуума, Эйнштейн верил, что сепарабельность – фундаментальное свойство природы. Как защитник своей собственной теории относительности, отказавшейся от космоса Ньютона с его призрачным действием на расстоянии и установившей, что скорость воздействия подчиняется ограничению, накладываемому конечностью скорости света, он также верил в справедливость принципа локальности 13.

Хотя Эрвин Шредингер, один из первопроходцев квантовой теории, много сделал для ее развития, он был среди тех, кто болел за Эйнштейна и желал успеха его попыткам противостоять копенгагенскому единомыслию. Они заключили союз на Сольвеевском конгрессе, где Эйнштейн выступал в роли адвоката Бога, а Шредингер одобрительно с любопытством наблюдал за этим. Эйнштейн вел эту борьбу в одиночку. В письме Шредингеру, написанном в 1928 году, он жалуется: “Убаюкивающая философия Гейзенберга – Бора (или это религия?) сработана столь тонко, что теперь она играет роль мягкой подушки, поднять с которой истинно верующего в нее нелегко” 14.

Неудивительно, что, прочитав статью ЭПР, Шредингер отправил Эйнштейну поздравление. “Вам удалось публично схватить за горло догматическую квантовую механику”, – пишет он. И радостно добавляет несколькими неделями позже: “Все переполошились так, словно щуку запустили в пруд с золотыми рыбками” 15.

Как раз перед этим Шредингер был в Принстоне, и Эйнштейн все еще надеялся, но, как оказалось, напрасно, что можно будет уговорить Флекснера принять его на работу в Институт. За этим визитом последовала бурная переписка между Шредингером и Эйнштейном, пытавшимся втянуть Шредингера в заговор, целью которого было пробить брешь в щите, ограждающем квантовую механику.

“Я в это не верю”, – категорически заявлял Эйнштейн. Он высмеивал, называя “спиритуалистической”, идею о возможности существования “призрачного действия на расстоянии”. Он резко критиковал представление о том, что нет скрытой реальности вне наших возможностей наблюдать материальный мир. “Хорошо было бы, если бы эта пропитанная эпистемологией оргия наконец закончилась, – замечает Эйнштейн. – Но вы наверняка усмехаетесь про себя и думаете: в конечном счете многие молодые развратницы превращаются в старых монахинь, а многие молодые революционеры – в старых реакционеров” 16. Шредингер ответил, что он действительно улыбается, поскольку и сам находится на пути от революционера к старому реакционеру.

Однако в одном вопросе Эйнштейн и Шредингер расходились. Шредингер не считал концепцию “локальности” неприкосновенной. Он даже ввел новый термин перепутанность, который используется и сейчас. Этот термин описывает корреляции состояний двух частиц, который изначально взаимодействовали, а теперь находятся далеко друг от друга. Квантовые состояния двух взаимодействовавших частиц должны и впоследствии описываться совместно. Тогда любые изменения, происходящие с одной из частиц, немедленно сказываются на другой независимо от того, как далеко она теперь находится. “Перепутанность предсказаний следует из того факта, что раньше два тела действительно составляли одну систему, то есть взаимодействовали, а это оставляет отпечаток на каждой из них, – писал Шредингер. – Если два разделенных тела попадают в ситуацию, когда они воздействуют друг на друга, а затем отдаляются опять, происходит именно то, что я называю перепутыванием нашего знания об этих двух телах” 17.

Эйнштейн и Шредингер пошли вместе другим путем. Свои вопросы к квантовой механике они не связывали непосредственно с проблемой локальности или разъединения. Они решили обсудить, что происходит, когда некое событие квантового мира, в котором участвуют субатомные частицы, влияет на объекты макромира, те, с которыми мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни.

В мире квантов местонахождение такой частицы, как электрон, в заданный момент времени не определено. Однако некая математическая функция, известная как волновая функция, описывает вероятность обнаружить частицу в данном месте. Эти же волновые функции описывают и квантовые состояния. Например, с какой вероятностью произойдет распад атома, за которым ведется наблюдение. В 1925 году Шредингер предложил свое знаменитое уравнение, описывающее распространение подобных волн во всем пространстве. Это уравнение определяет, с какой вероятностью при наблюдении мы обнаружим частицу в определенном месте или в определенном состоянии 18.

Согласно копенгагенской интерпретации, предложенной Нильсом Бором и его соратниками – первооткрывателями квантовой механики, до того как произведено наблюдение, реальность координаты или состояния частицы определяется только этими вероятностями. Измерение или наблюдение за системой является причиной коллапса волновой функции, и, как моментальный снимок, выхватывается одно определенное значение координаты или одно состояние.