Нелокальность. Феномен, меняющий представление о пространстве и времени, и его значение для черных дыр, Большого взрыва и теорий всего - Джордж Массер

Сторонники такого представления утверждают, что расщепление личности — естественный способ интерпретации квантовой механики. Это не имеет никакого отношения к нашему мозгу как таковому, но является результатом устройства Вселенной. Самое знаменитое объяснение, известное как теория множественных миров, предполагает, что эти другие возможные личности представляют собой почти точные копии вас, существующие в параллельных вселенных. В нашей вселенной вы можете видеть, что монета выпадает орлом. В другой вселенной «вы» — т.е. существо, которое не является тем же самым набором атомов, что и вы, но выглядит в точности как вы и полностью убеждено, что оно является вами, — видите, что монета приземляется решкой. Все, что может произойти, действительно происходит в каком-нибудь из множества миров, хотя у нас есть прямой доступ только к тому миру, в котором мы живем. Мы думаем, что у каждого события есть единственный результат, поскольку не можем видеть другие миры, где наблюдаются альтернативные исходы.

Множественные миры — не единственный способ объяснения расщепления личности. Другие физики предлагают интерпретации, которые приводят к тому же самому, но без порождения множества космологических сущностей. Суть в том, что у нас есть доступ только к какой-то части реальности. Разные наблюдатели могут делать, казалось бы, несовместимые выводы о действительности, и это нормально, потому что их заключения относятся только к той части действительности, которую они видят. Нет никакой потребности в нелокальных воздействиях, чтобы добиться непротиворечивости. Но, какой бы безупречной ни была логика, вывод все еще звучит фантастически. Сомнение в собственном самосознании (не говоря уже о природе Вселенной) кажется многим слишком высокой ценой за объяснение какого-то непонятного физического эксперимента. Но чтобы избежать призрачного дальнодействия, физики готовы пойти даже на это.

Сюрреалистичность вышеупомянутых возможностей объясняет привлекательность четвертого и заключительного варианта: это все просто большая ошибка, доказательства Эйнштейна и Белла были неверно истолкованы, и, при более тщательном рассмотрении, они не подразумевают нелокальности или любого другого сходного по значимости явления. Этот довод был в центре внимания на той встрече в Дрездене, на которой я присутствовал. Там проходила ежегодная конференция Немецкого физического общества, самого большого в мире профессионального объединения физиков, и это был настоящий фестиваль физики. Среди многочисленных палаток, установленных в университетском городке, можно было прогуливаться с пивной кружкой, покупая усилители мощности и криогенные чаны. В лекционных залах физики делали доклады с такими заголовками, как «Дорогая, я уменьшил лазер». Была даже «Потасовка с Эйнштейном», когда высказаться о теории относительности со сцены могли все желающие. Гвоздем программы, однако, стал день, посвященный природе квантовой реальности. Аудитория на тысячу мест была заполнена до предела, люди сидели в проходах, стояли в дверях в нарушение местных норм пожарной безопасности и вытягивали шеи, чтобы увидеть докладчиков.

Четвертый вариант защищал Антон Цайлингер, венский физик-экспериментатор, который сделал больше, чем кто-либо другой, для превращения квантовой запутанности из теоретического курьеза в практическую реальность. Он сказал мне, что в австрийской деревне в предгорьях Альп, где он вырос, у него была репутация любопытствующего человека: было удивительно, насколько он был любопытным. «По сей день жители той деревни говорят, что считали меня немного сумасшедшим, — говорит он. — Я сидел на подоконнике у себя на кухне и часами смотрел на улицу». Цайлингер и Модлин — во многом родственные души: оба бунтовали против всеобщего игнорирования каверзных вопросов Эйнштейна. «Когда я начал заниматься физикой в 1960-х гг., отношение к этому было таким: давайте не будем беспокоиться о фундаментальных вопросах», — вспоминает Цайлингер. Он изучал квантовую механику самостоятельно, а не на занятиях, и у него никогда не было впечатления, что прошлые поколения уже нашли ответы на глубинные вопросы. «Я понял, эти ребята не знали, что все это значит, — говорит он. — Чего-то не хватало». Параллельно с физикой Цайлингер изучил многие философские труды: Канта, Маха, Поппера, Витгенштейна.

В чем Цайлингер расходится с Модлином, так это в том, что он никогда не считал копенгагенскую интерпретацию чем-то, против чего нужно восставать. Наоборот, она ему скорее по душе. Будучи экспериментатором, Цайлингер, естественно, согласен с Бором и Гейзенбергом в высокой оценке значимости акта измерения и, в частности, с копенгагенским тезисом о том, что измерения активно помогают создавать действительность. Он возражает против реалистического представления Эйнштейна о том, что измерения — это пассивные операции, с помощью которых регистрируется то, что уже существует.

Цайлингер видит аргумент Белла в таком свете: это опровержение не локальности самой по себе, а «локального реализма», который объединяет два интуитивных суждения Эйнштейна о том, что физика локальна (частицы взаимно независимы) и реалистична (частицы обладают определенными свойствами до того, как над ними проводятся измерения). Если аргумент Белла относится к локальному реализму, а не только к локальности, то только одно из этих суждений находится под ударом. По аналогии, если говорят, что кто-то — не кассир-феминистка, то нам нужно больше информации, чтобы узнать, кем она не является: феминисткой или кассиром, или же она и не феминистка, и не кассир. В этом случае, возможно, мы должны отказаться от реализма, а не от локальности. Цайлингер и его команда провели эксперименты, которые оказались убийственны для реализма.

В одном из них частицы оставались в контакте друг с другом, так что вопрос о локальности не стоял. Это была чистая проверка реализма, и частицы ее провалили. Если вы попытаетесь объяснить результаты измерений, предполагая, что у частиц были определенные свойства на протяжении всего времени, то придете к противоречию. Переведем это на язык монет: предположим, пять человек сидят за столом. Каждый подбрасывает монету и сравнивает результат с результатом своего соседа справа. Поскольку пять — нечетное число, то по крайней мере у одного человека результат совпадет с результатом соседа. Но это верно только для обычных монет. Для квантовых монет вы можете обнаружить, что ни у одного из них результат не совпадет с результатом соседа справа, что невозможно, если у бросков есть определенные результаты, которые существуют до осуществления сравнения.

Безусловно, такие эксперименты не полностью исключают реализм. Некоторые теории, основанные на реализме, такие как концепция направляющего поля Бома, остаются жизнеспособными. Но эти результаты все же наводят на размышления. Уже в тот момент, когда вы пытаетесь представить себе то, какими должны быть частицы перед измерением, вы призываете на помощь нелокальные воздействия. Перестаньте пытаться представить их таким образом и, возможно, сможете сохранить локальность. «На мой взгляд, проблема не в локальности, — сказал Цайлингераудитории в Дрездене. — На мой взгляд, главная помеха — это идея о реализме».

Когда Цайлингер сел, встал Модлин. «Хочу сказать, что я по-другому смотрю на эти вещи», — начал он. Цайлингер, по его мнению, упустил суть аргументов Белла. Белл действительно опроверг локальный реализм, но это было только второй частью его довода в пользу нелокальности. Первая часть была исходной дилеммой Эйнштейна. По его логике, реализм — это тот вариант решения дилеммы, который мы вынуждены принять, если хотим избежать нелокальности. «Эйнштейн не принимал реализм, — сказал Модлин. — Он его вывел». Проще говоря, Эйнштейн исключил локальный антиреализм, Белл исключил локальный реализм, а значит, независимо от того, подчиняется физика принципам реализма или нет, она должна быть нелокальной.