На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Аманда Гефтер (2014)

Квантовая механика устраивает нам вынос мозга, предлагая еще один парадокс: кот должен быть жив и мертв одновременно, и в то же время, учитывая наш опыт, кот не может быть и жив и мертв в одно и то же время. Ровелли разрешил этот парадокс, указав на изначально противоречивое предположение: что существует единая реальность, общая для всех наблюдателей. Что вы можете говорить о мире, подразумевая более одной точки зрения единовременно. Что существует какой-то инвариантный способ сказать о Вселенной, какова она «на самом деле».

Я позвонила отцу, и мы несколько часов обсуждали статью Ровелли, говоря о ее последствиях для окончательной реальности, пока не взошло солнце. Или пока солнце не взошло для меня.

Реляционная квантовая механика Ровелли, в которой редукция волновой функции становится зависимой от наблюдателя, позволила ему объяснить мысленный эксперимент, который предложил сам Эйнштейн, надеясь, что он разорвет квантовую теорию по швам: ЭПР.

Убежденного реалиста Эйнштейна возмущало, что в квантовой теории каким-то образом частицы не имеют свойств до тех пор, пока эти свойства не измеряются. Если квантовая механика имеет вероятностный характер, говорил он, вероятности отражают наше субъективное незнание, а не какую-либо объективную неопределенность самой реальности.

Эйнштейн (Э), вместе с Борисом Подольским (П) и Натаном Розеном (Р), предложил мысленный эксперимент, чтобы доказать это. Суть ЭПР-эксперимента была проста: у вас есть две квантово-запутанные частицы, скажем, электрон и позитрон. Так как они запутаны, то две частицы описываются одной волновой функцией, которая может иметь нулевой суммарный спин. Следовательно, если у электрона спин направлен вверх, то у позитрона он должен быть направлен вниз, и наоборот. Их спины должны быть антикоррелированы так, чтобы их суммарный спин всегда был равен нулю.

Запутанная электрон-позитронная пара родилась где-то в центре штата Коннектикут. Частицы разлетелись. Одна прибыла к порогу моего дома здесь, в Бостоне, другая проделала свой путь в сторону Филадельфии. Я решила определить спин электрона. Спин может быть измерен вдоль любой оси пространственной системы координат – x, y или z. Я выбираю x: проекция спина электрона на ось x оказалась направлена вверх. Между тем в Филадельфии мой отец собирается измерить проекцию спина позитрона тоже на ось x. Но результат его измерения уже известен: он должен быть направлен вниз. Отец проводит измерения буквально на долю секунды позже меня. Конечно, проекция спина позитрона направлена вниз.

Эйнштейн видел здесь серьезную трудность. Как так получилось, что частица моего отца «знала» про мои измерения, сделанные за тысячи километров от нее? Сигнал, который моя частица могла отправить частице отца, должен был бы распространяться быстрее света, чтобы достичь Филадельфии до времени его измерения. Как никто другой, Эйнштейн не допускал переноса взаимодействия со сверхсветовой скоростью, он называл его «мистическим дальнодействием». Единственным разумным объяснением, согласно ЭПР, было то, что каждая частица с момента ее рождения обладала вполне определенной проекцией спина: спин электрона был направлен вверх еще до того, как я его измерила, а спин позитрона с самого начала был направлен вниз. Каким-то образом все было как-то устроено с самого начала на самом деле, и наши измерения тут совершенно ни при чем. В конце концов, мы могли бы выбрать ось y или z, и в любом случае частицы с самого начала «знали» бы значения проекций спина на любую из осей. Предопределенность результатов измерений, или «скрытые параметры», никак не отражались на формализме квантовой механики. Следовательно, говорил ЭПР, квантовая механика неполна. Вероятности – следствие неопределенности наших знаний, а не свойство самой реальности.