Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер

помогло. Бор неясно очертил границу, по которой проходит раздел между квантовым и классическим миром. «Бора, по-видимому, оставляет совершенно равнодушным тот факт, что, обладая таким прекрасным математическим аппаратом, мы не знаем, к какой части нашего мира его следует применять, – говорил Белл. – Бор, по всей видимости, считал, что он этот вопрос решил. В его работах я этого решения найти не смог. Но нет никакого сомнения: он был убежден, что он это сделал и внес тем самым огромный вклад не только в атомную физику, но и в эпистемологию, и в философию, и в человеческое самосознание в целом»[362]. «Совершенно непонятными»[363] остались для Белла и работы Гейзенберга. Проблема измерения, очевидно, была серьезным вопросом, но в рамках копенгагенской интерпретации он считался тривиальным. Белл добивался строгости и честности, но на свои глубокие вопросы получал только какие-то малосущественные отговорки.

Затем Белл познакомился с доказательством фон Неймана – точнее, поскольку немецкого он не знал, с его изложением, сделанным Максом Борном. «На меня произвело глубокое впечатление, что кто-то – а именно фон Нейман – на самом деле доказал, что квантовую механику нельзя интерпретировать никаким другим образом», – рассказывал Белл[364]. Он двинулся дальше. «Я очень рисковал тем, что раз уж я узнал об этих вопросах, то больше не смогу от них отвязаться <…> И я стал нарочно стараться о них не думать, – вспоминал он. – У меня появилось чувство, что если я так рано начну в них погружаться, то выбраться из этой трясины мне уже не удастся»[365].

После окончания университета Куинс Белл нашел работу в Научно-исследовательском центре атомной энергии в Харуэлле, в Англии. Здесь он занимался разработкой ядерных реакторов с Клаусом Фуксом, ветераном Манхэттенского проекта. Но спустя несколько месяцев после прихода Белла Фукс сознался в том, что выдавал атомные секреты Советам. Белла перевели в отдел ускорителей. Там он познакомился с физиком Мэри Росс, своей будущей женой. Именно работая с Мэри в Харуэлле в 1952 году, Джон и наткнулся на незадолго до этого опубликованные статьи Бома о волне-пилоте.

Рис. 7.1. Джон Белл в Харуэлле, около 1952 года

Белл был поражен ледяным приемом, оказанным идеям Бома. «На протяжении двадцати пяти лет люди говорили, что альтернатива копенгагенской интерпретации невозможна. А после того как Бом нашел ее, некоторые из тех же людей совершили фантастический кульбит – объявили, что это тривиально»[366]. Прочтя статьи Бома, Белл тут же понял, что доказательство фон Неймана неверно. Но оно все еще не было опубликовано на английском языке. В Харуэлле Белл нашел коллегу, говорящего по-немецки, Франца Мандля. «Франц… пересказал мне кое-что из того, что писал фон Нейман, – вспоминал позже Белл. – Я уже тогда почувствовал, что понимаю, в чем заключается несообразность аксиоматики фон Неймана»[367].

Но доказательство фон Неймана оставалось недоступным по-английски еще три года, а когда его наконец опубликовали на этом языке, Белл уже начал писать докторскую диссертацию на совершенно другую тему. Когда Белл поступил в аспирантуру, его научный руководитель Рудольф Пайерлс попросил его сделать доклад на одну из тем, которыми Белл в последнее время занимался, и Белл предложил на выбор рассказ о физике ускорителей или о квантовых интерпретациях. Пайерлс решительно предпочел ускорители[368]. Белл подчинился, и на протяжении последующих нескольких лет ему больше не пришлось сталкиваться с вопросом о значении квантовой физики.

Однажды в ЦЕРНе (Европейском центре ядерных исследований в Женеве, в Швейцарии, где теперь работает знаменитый Большой адронный коллайдер) Белл встретился с самим Бором. Бор был в числе многих знаменитостей, приехавших на торжественное открытие этого исследовательского центра, а Белл и его жена только что приступили здесь к работе. Белл случайно оказался с Бором в лифте. Ему хотелось заговорить с живой легендой, но он не знал, с чего начать. «У меня недостало храбрости сказать: “Я думаю, что ваша копенгагенская интерпретация – фуфло”, – вспоминал он позже. – Ну и потом, поездка оказалась недолгой. Вот если бы лифт застрял между этажами, это могло бы изменить мою жизнь! Не знаю, правда, в какую сторону»[369].

Когда три года спустя Беллы приехали в Калифорнию в творческий отпуск, Джон решил воспользоваться тем, что ему больше не надо было заниматься ежедневной рутинной работой в ЦЕРНе, и разобраться наконец, в чем же именно ошибся фон Нейман. Ему непременно хотелось завершить свой давний спор с Яухом. И он обнаружил, что легендарное доказательство фон Неймана, к которому постоянно апеллируют для защиты от всяческой квантовой ереси, на деле вообще едва ли может считаться доказательством чего бы то ни было! «Доказательство фон Неймана, если вникнуть в его суть, разваливается на глазах! – заявил Белл. – Оно построено на песке. Оно не просто ошибочно – оно бессмысленно (silly)!» Оказалось, великий Джон фон Нейман просто-напросто сделал элементарную ошибку – в своем доказательстве он исходил из предположений, которые были полностью безосновательны. «Когда вы переводите предположения фон Неймана на язык физических понятий, получается чепуха <…>. Доказательство фон Неймана не только неверно – оно просто глупо!»[370]

* * *

Но Белл не только показал, что фон Нейман и Яух ошибались, – он построил новое доказательство вместо прежних. Принято было считать, что доказательство фон Неймана и другие построения того же типа (в том числе «усиленное» доказательство Яуха и доказательство Эндрю Глизона, о котором Яух когда-то рассказывал Беллу) исключали возможность любой интерпретации квантовой физики, в которой используются так называемые скрытые переменные[371]. Такие интерпретации приписывают квантовым объектам определенные положения или другие свойства еще до того, как эти объекты наблюдаются, даже если эти свойства нельзя вычислить из теории. Математический аппарат квантовой физики эти свойства не описывает – он их как бы «не видит», откуда и происходит термин «скрытые переменные». Ярким примером такой теории как раз и является основанная на идее волны-пилота квантовая интерпретация Бома: в квантовом мире Бома частица всегда обладает определенным положением, хотя эти положения и остаются в основном скрытыми от глаз и не могут быть вычислены из уравнения Шрёдингера. Из доказательств фон Неймана, Яуха и Глизона вытекает, что схемы такого типа невозможны, – но Белл прекрасно знал, что волна-пилот Бома очевидным образом работает. Что-то здесь было не так, и Беллу казалось, он понимал, что именно. Он скрупулезно разделил на составные части доказательства, не содержавшие скрытых переменных, вдумчиво анализируя их элементы, пока не наткнулся на один из них, развалившийся пополам, – на ничем не обоснованное предположение в фундаменте логического построения[372]. Перевернув это предположение с ног на голову, Белл показал, что пресловутые «доказательства без скрытых переменных» все как одно доказывали нечто совершенно иное, нечто, чего создатели этих доказательств вовсе не предполагали