Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная - читать онлайн книгу. Автор: Уолтер Айзексон cтр.№ 150

Простой полупроводниковый чип был использован для генерации пары перепутанных фотонов. Это шаг первостепенной важности для того, чтобы квантовый компьютер стал реальностью. Перепутывание, которое Эйнштейн шутливо окрестил “призрачное действие на расстоянии”, – это загадочное явление, при котором две квантовые частицы, например фотоны, ведут себя как одна вне зависимости от того, как далеко они находятся друг от друга33.

Может ли это призрачное действие на расстоянии, при котором нечто происшедшее в данном месте с одной частицей мгновенно отражается на другой частице, находящейся на расстоянии миллиардов километров от нее, приводить к нарушению закона о конечности скорости света? Нет, по-видимому, теории относительности ничто не угрожает. Эти две частицы, как далеко они ни были бы разнесены, остаются частями одного физического объекта. Выполняя наблюдения над одной из них, мы оказываем влияние на ее свойства, и это коррелирует с тем, что можно было бы увидеть, наблюдая за второй частицей. Но никакая информация не передается, не посылается сигнал, поэтому и нет привычной причинно-следственной связи. Мысленные эксперименты позволяют показать, что квантовое перепутывание нельзя использовать для мгновенной передачи информации. “Короче, – говорит физик Брайан Грин, – специальная теория относительности устояла только чудом”34.

За последние несколько десятилетий заметное число теоретиков, включая Мюррея Гелл-Манна и Джеймса Хартла, взяли на вооружение интерпретацию квантовой механики, несколько отличающуюся от копенгагенской. Эта интерпретация, основанная на представлении об альтернативных историях Вселенной, позволяет проще объяснить мысленный эксперимент ЭПР. В общих словах, под этим подразумевается, что в каждой из историй повторяются только отдельные элементы, а остальные игнорируются (или усредняются). Эти “некогерентные” (несогласованные) истории образуют напоминающую дерево структуру, где в данный момент времени каждая из альтернативных возможностей разветвляется на альтернативные варианты в следующий момент времени, и т. д.

В случае мысленного эксперимента ЭПР координата одной из частиц измеряется на одной из ветвей истории. Поскольку частицы происходят из общего источника, это значит, что и координата второй частицы тоже определена. На другой ветви истории можно измерить импульс одной из частиц, а значит, определить и импульс другой частицы. На каждой из ветвей не происходит ничего такого, что противоречило бы законам классической физики. Информация об одной из частиц несет в себе соответствующую информацию о другой частице. Но при измерении, произведенном над первой частицей, со второй частицей ничего не происходит. Поэтому угрозы специальной теории относительности нет, как и следующему из нее запрету на мгновенную передачу информации. Особенность квантовой механики в том, что невозможно определить одновременно и координату, и импульс частицы, поэтому, если измеряются две эти величины, это должно происходить на различных ветвях истории35.

Великий спор Эйнштейн с Бором и Гейзенбергом о квантовой механике был не просто о том, подбрасывает ли Бог кости или оставляет кота наполовину живым. Он даже не был только о причинности, локальности или даже полноте. Это был спор о реальности36. Существует ли она? Точнее, имеет ли смысл говорить о физической реальности, существующей независимо от того, можем ли мы как-либо наблюдать ее? “В основе проблемы, – говорил Эйнштейн о квантовой механике, – вопрос не столько причинности, сколько реалистичности”37.

Бор и его сторонники высмеивали саму возможность задать вопрос о том, что скрывается за наблюдением. Все, что доступно нам, – это только результаты наших экспериментов и наблюдений, а не реальность, находящаяся за пределами наших ощущений.

Эйнштейн и сам когда-то давно, в 1905 году, в какой-то мере отдал должное такому подходу, когда, читая Юма и Маха, пришел к отрицанию таких ненаблюдаемых понятий, как абсолютное пространство и время. “В то время мой способ рассуждений был гораздо ближе к позитивизму, чем позднее, – вспоминал он. – Отход от позитивизма произошел только тогда, когда я покончил с общей теорией относительности”38.

С этого времени уверенность Эйнштейна в том, что объективная классическая реальность действительно существует, все росла. И хотя можно видеть некую преемственность между его образом мыслей в ранние и более поздние годы, он легко сознавался, по крайней мере себе, что его реализм означает отход от юношеской приверженности эмпиризму Маха. “Эти идеи, – говорил он, – отличаются от моих юношеских воззрений”39. Как замечает историк Джеральд Холтон, “для ученых подобная перемена философских взглядов является редкостью”40.

Концепция реализма Эйнштейна содержит три основных положения.

1. Он верил, что реальность существует вне зависимости от нашей возможности наблюдать ее. В своих автобиографических заметках он сформулировал это так: “Физика – это попытка осмысления на понятийном уровне реальности, которая предполагается независящей он наблюдений. В этом смысле можно говорить о “физической реальности””41.

2. Он верил в сепарабельность и локальность. Другими словами, в то, что тела локализованы в определенных точках пространственно-временного континуума, и эта разъединенность является одним из свойств, их определяющих. “Если отбросить предположение, что существующее в разных частях пространства обладает собственным, независимым существованием, я просто не могу себе представить, что должна описывать физика”, – объявил он Максу Борну42.

3. Он верил в строгое соблюдение принципа причинности, что подразумевает достоверность и классический детерминизм. Идея, что в нашей реальности есть место вероятностям, смущала его в той же степени, как и предположение о том, что наши наблюдения могут играть роль в коллапсе этих вероятностей. “Некоторые физики, я сам отношусь к их числу, не могут поверить, – говорил он, – что мы должны согласиться с точкой зрения, согласно которой события в природе происходят по воле случая”43.

Можно представить себе реальность, где сохраняются только два или даже только одно из этих требований. Иногда Эйнштейн обдумывал такую возможность. Ученые спорят, какое из этих свойств являлось с точки зрения Эйнштейна основополагающим44. Но Эйнштейн продолжал надеяться и верить, что все три эти признака реальности сосуществуют вместе. В конце жизни в речи, произнесенной на съезде ученых в Кливленде, он заявил: “Все вернется на круги своя к познаваемым объектам в пространстве и во времени и к установлению связей, сходных с законами, для этих объектов”45.

В основе его реализма было почти религиозное или, возможно, детское благоговение перед тем, как наши чувственные ощущения – случайные зрительные образы и звуки, поступающие к нам ежеминутно, – складываются в единое целое, следуют определенным правилам и обретают смысл. Мы считаем само собой разумеющимся, что наши ощущения в их совокупности определяют то, что мы воспринимаем как внешние по отношению к нам тела. И нас не удивляет, когда нам кажется, что есть законы, управляющие этими телами.

Эйнштейн, как и тогда, когда он был маленьким мальчиком, у которого в руках впервые оказался компас, испытал трепет, представляя себе, что не чистая случайность, а некие правила управляют нашими ощущениями. В основе его реализма было как почтение перед этой удивительной и неожиданной возможностью понять вселенную, так и особый характер того, что он называл своим религиозным чувством.