Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная

Прошли годы с тех пор, как в статье ЭПР он предложил свой мысленный эксперимент. А теперь физики-экспериментаторы все больше уделяют времени изучению таких странных квантовых понятий, как перепутывание и призрачное действие на расстоянии, когда наблюдение, произведенное над одной из частиц системы, может мгновенно повлиять на состояние другой частицы, находящейся очень далеко от нее. В 1951 году Давид Бом, блестящий ассистент-профессор из Принстона, переформулировал мысленный эксперимент ЭПР так, что теперь в нем принимали участие два противоположных “спина” частиц, которые после взаимодействия разлетались в разные стороны²⁷. В 1964 году Джон Стюарт Белл, инженер, работавший в ЦЕРНе – европейском центре ядерных исследований вблизи Женевы, написал статью, где предложил экспериментальный метод проверки выводов ЭПР и Бома²⁸.

Квантовая механика не удовлетворяла Белла. “Я не решался даже подумать, что она неправильна, – сказал он однажды, – но знал, что здесь что-то не так”²⁹. Это и восхищение Эйнштейном зародило в нем надежду, что, возможно, удастся доказать, что прав Эйнштейн, а не Бор. Но, когда в 1980 году французскому физику Алану Аспе удалось выполнить необходимые эксперименты, было получено свидетельство, указывающее на то, что квантовому миру локальность не свойственна. А свойственно ему “призрачное действие на расстоянии”, или, точнее, неявная перепутанность разнесенных частиц³⁰.

Несмотря на это, Белл по-прежнему высоко оценивал работу Эйнштейна. “Я чувствую, что в этом случае интеллектуальное превосходство Эйнштейна над Бором было невероятным, пропасть между человеком, который ясно видит, что необходимо, и тем, кто пытается нащупать истину в темноте, – говорил он. – Что касается меня, жаль, что предположение Эйнштейна не оправдалось. Именно разумные вещи обычно не срабатывают”³¹.

Квантовое перепутывание, которое в 1935 году Эйнштейн рассматривал как способ “подрыва” квантовой механики, настолько противоречит интуиции, что теперь превратилось в одну из самых интригующих загадок физики. С каждым годом множится число свидетельств, подтверждающих это явление, и это подогревает интерес к нему. Например, в конце 2005 года The New York Times опубликовала обзорную статью Денниса Овербая “Квантовое жульничество: проверка самой странной теории Эйнштейна”. Там цитируется физик из Корнельского университета Натаниэль Дэвид Мермин, назвавший квантовое перепутывание “самым близким к магии из известных нам”³² явлений. А в 2006 году журнал New Scientist напечатал историю, озаглавленную “Чип демонстрирует “призрачное действие” Эйнштейна”. Она начинается так:

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.