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

Другими словами, корреляции, беспокоившие Эйнштейна и Белла, могут быть не более таинственными, чем последовательности, которые обнаруживаются в любой серии случайных событий. Подбросьте монету много раз, и она упадет орлом или решкой почти в равных пропорциях по законам вероятностей. Файн предполагает, что квантовая механика расширяет этот принцип. Подбросьте одну монету здесь и одну монету там, и они могут продемонстрировать последовательность результатов, согласующуюся с более общей концепцией законов вероятностей. Файн называет эти корреляции «согласованной случайностью». Я слышал подобное описание и от Жизана, швейцарского экспериментатора: «У нас есть случайность, но эта случайность может проявляться в нескольких местах».

•

Избегая описания механизма взаимосвязи частиц, Файн, однако, неявным образом делает важное заявление о природе этих частиц. Когда два человека подбрасывают квантовые монеты, в действительности они подбрасывают одну монету, и результат можно видеть в двух местах — это похоже на выключатель, который включает две лампочки сразу. Таким образом, казалось бы, отдельные частицы теряют свою индивидуальность так же несомненно, как это происходит в случае других интерпретаций запутанности. Отказ от реализма не устраняет нелокальность, а всего лишь иначе ее истолковывает.

Сравните «согласованную случайность» Файна с направляющим полем Бома. Интерпретация Файна не подчиняется принципу отделимости: два, казалось бы, различных события на самом деле не являются двумя событиями. Интерпретация Бома насмехается над принципом локального действия: две частицы могут общаться бесконечно быстро. Следовательно, каждый из этих вариантов подчиняется одному аспекту локальности и нарушает второй. Эйнштейн считал отсутствие любого из аспектов «полностью недопустимым». С точки зрения эксперимента эти варианты также зашли в тупик. Оба запрещают использование нелокальности для передачи сигналов, и оба по одной и той же причине: вы не можете управлять частицами.

На протяжении всей этой книги я следовал за Эйнштейном и рассматривал принципы отделимости и локального действия как единый комплекс. Одна из причин состоит в том, что, хотя их можно было бы разделить в кратком изложении, в реальности они почти всегда сопутствуют друг другу. Например, предположим, что Бом прав, и принцип локального действия не соблюдается. Это означает, что объекты могут действовать друг на друга, даже если они не соприкасаются. Эти объекты теряют свою независимость. Нарушение принципа локального действия также лишает какого-либо смысла принцип отделимости. Предположим теперь, что Файн прав, и принцип отделимости не соблюдается. Это значит, что нет никаких отдельных объектов. Но если нет отдельных объектов, то как можно говорить об объектах, находящихся в прямом контакте? Принцип локального действия теряет смысл.

В целом совершенно не нужно разрешать споры о нелокальности для осознания того, что пространство не выполняет те функции, которые люди всегда ему приписывали. Если одна частица может влиять на другую мгновенно, местоположение теряет смысл — быть где-то означает быть всюду. Если одно событие проявляется в двух местах, то эти два места скорее не связаны друг с другом, а превращаются в одно. Пространство — это зеркальный зал. Каков тогда его смысл?

Эйнштейн не случайно назвал квантовую нелокальность «призрачным действием на расстоянии», а не просто «действием на расстоянии». Она в корне отличается от известных ранее типов нелокальности, о которых я говорил в главе 2. Сила гравитации Ньютона также действует мгновенно, но по крайней мере она ослабевает, когда вы удаляетесь от притягивающего вас объекта, и, таким образом, все же обладает пространственными качествами. Однако запутанность не только действует мгновенно, но и совершенно не теряет своей силы с расстоянием. Это похоже на связь между влюбленными: она зависит только от того, что происходило между ними в прошлом, и совершенно не теряет своей силы независимо от того, насколько далеко друг от друга они находятся. Как романтично! Однако частицы не должны быть романтиками. Они должны быть шестеренками в часовом механизме пространства.

Я думаю, что вместо представления квантовой нелокальности явлением, происходящим в пространстве, мы должны воспринимать ее как знак обреченности самого понятия пространства. «Мы на самом деле должны пытаться понять эти корреляции не как результат законов или воздействий, а как органическое следствие понимания того, какие степени свободы лежат в их основе», — говорит Дженанн Исмаэль, философ из Аризонского университета. Как выразился один из учителей Эйнштейна, отдельные объекты сами по себе исчезают и становятся лишь тенями, и только что-то похожее на их союз сохраняет независимое реальное существование. Вселенную нельзя разрезать на отдельные области пространства, ее нужно рассматривать холистически.

«Холизм» — это слово, с которым нужно обращаться осторожно. Мало того что это понятие само по себе скользкое, оно еще стало символом недовольства наукой и современной жизнью вообще. Многие ученые и философы в качестве защитной реакции избегают этого слова в принципе. Я видел, как ученые выворачиваются наизнанку, пытаясь избежать описания квантовых явлений как холистических. У меня нет таких проблем. Нелокальность действительно означает, что мы живем в холистической Вселенной, которая не может быть сведена к своим пространственным частям. Мир обладает качествами, которые скрыты от нас, когда мы рассматриваем его по частям, но которые обнаруживают себя, когда мы воспринимаем его в целом. В конечном счете именно поэтому мы не можем использовать квантовую нелокальность, чтобы отправлять сообщения. Чтобы измерить холистические свойства пары запутанных частиц, необходимо измерять обе частицы одновременно. Такие свойства не будут заметны, если измерять только одну частицу саму по себе. Поэтому нельзя воздействовать на одну частицу, ожидая, что кто-то, наблюдая за другой частицей, заметит какое-либо изменение.

Холизм, о котором мы говорим здесь, существует на значительно более глубоком уровне, чем то, о чем говорят учителя йоги или специалисты, практикующие альтернативную медицину. Как ни странно, чувства, которые движут этими сторонниками холизма, — ощущение взаимосвязи с остальной частью природного мира и неудовлетворенность тем, что современная медицина не в состоянии рассматривать всего человека в целом, — опираются на нехолистическую физику. Нельзя чувствовать свою взаимосвязь, если нет никакого «я». Наша человеческая индивидуальность и целостность требуют, чтобы мир состоял из независимых частей. Таким образом, мир вполне может быть целостным, но он не был пригодным для жизни, пока не разделился. Именно разделение мира, а не его взаимосвязанность, должно вызывать удивление.

«Квантовые корреляции просто происходят каким-то образом за пределами пространства-времени», — заключает Жизан. Чтобы объяснить эти корреляции, физики и философы должны выйти за рамки пространства-времени, а также за рамки квантовой механики. Теория предоставляет варианты, но не предлагает окончательного решения, и стандартный набор экспериментов не сильно добавляет ясности. «Возникает соблазн думать, что холизм указывает на фундаментальную ошибку в самом нашем понимании пространства и времени, — писал Модлин. — В конце концов, если… частицы 1 и 2 так фундаментально взаимосвязаны, возможно, мы ошибаемся, думая, что они действительно разные и занимают разные области пространства-времени. И возможно, наши понятия пространства и времени могли бы остаться после их фундаментального пересмотра. Но несостоятельность редукционизма в квантовой механике не заставляет нас выбирать этот вариант».