Читать книгу "Квантовая случайность. Нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса - Николя Жизан"

Но если два игрока действительно побеждают, то есть получают более 3 очков из четырех, какой вывод мы обязаны сделать? Первое и самое очевидное заключение сводится к двум вариантам: либо они воздействуют друг на друга каким-то неуловимым образом, либо каким-то образом жульничают. Но предположим, что в наших силах исключить эти две возможности. Тогда можно допустить, что мы ошиблись в умозаключениях, представленных в главе 2. Многие физики и философы потратили годы на изучение этого. Почему бы и вам не потратить на это несколько минут? Помните, что никогда нельзя принимать доводы на веру. У каждого есть право и долг проверять научные рассуждения самому. Очень важно, что доказательство невозможности выиграть в игру Белла без коммуникации очень простое и ясное. Действительно, каждый из двух игроков может выбрать только одну из четырех возможных стратегий. Таким образом, есть всего лишь 4 × 4 = 16 возможных комбинаций стратегий и ни одна из них не дает возможности выигрывать чаще, чем три раза из четырех (см. таблицу 2.1 в главе 2). Просмотрите доказательство еще раз и попробуйте объяснить его приятелю.

Есть все основания быть уверенным в бесспорности этого доказательства. Оно совершенно надежно и проверено тысячами физиков, философов, математиков и специалистов по информатике и вычислительной технике. Но зачем тогда вообще обсуждать проблему выигрыша со счетом больше, чем три из четырех, если это считается невозможным? Это действительно жгучий вопрос. Доказательство настолько просто, что, если бы не квантовая физика, никому не было бы до него дела. Оно так и оставалось бы очевидным фактом среди кучи других неинтересных очевидных фактов, не применимых ни к чему стоящему. Есть единственная причина приглядеться к этому вопросу: дело в том, что современная физика может выиграть в эту игру, даже если игроки не обмениваются информацией и не жульничают.

Нелокальное целое

Вернемся к нашему вопросу: какой вывод мы можем сделать из того, что кто-то систематически выигрывает в игру Белла более, чем 3 раза из 4? Единственная возможность такова: приборы Алисы и Боба, хотя они и разделены пространственно, не разделены логически. Несмотря на расстояние между ними, мы не можем описать ящик Алисы на одной стороне и ящик Боба на другой как отдельные сущности. Другими словами, мы не можем просто сказать, что делает прибор Алисы с одной стороны и что делает прибор Боба с другой. Все происходит так, как будто, несмотря на расстояние между ними, приборы действуют как одна сущность, которую нельзя логически разделить на две части. Короче говоря, они составляют нелокальное целое.

Но что такое нелокальное целое? Теперь вам стало понятнее? Скорее всего нет, только если вы не гений! Здесь слово «нелокальное» означает нечто, которое не может быть описано как две независимых и хорошо локализованных части. Конечно, Алиса и Боб со своими ящиками хорошо локализованы, как любые нормальные люди или ящики. Мы можем окружить их железобетонными стенами и покрыть свинцовой оболочкой или принять другие подобные меры, но мы не сможем описать их поведение отдельно друг от друга: вот так себя ведет прибор Алисы, а вот этак – прибор Боба. В самом деле, если бы каждый из них имел собственное поведение и, следовательно, руководствовался бы своей стратегией, выиграть в игру Белла было бы невозможно. И это утверждение остается справедливым, даже если стратегии и поведение оговорены и скоординированы заранее, еще до того, как приборы разнесли в пространстве.

И здесь мы подходим к замечательному выводу, который не так просто переварить. Если Алиса и Боб завершают игру со счетом более чем 3 из 4, мы вынуждены признать, что, несмотря на расстояние между ними и возможность идентифицировать двух игроков, такой результат их игры не может быть получен локально, отдельно на приборе Алисы и отдельно на приборе Боба. Эти результаты получаются нелокальным образом. Все происходит так, как будто прибор Алисы «знает» что делает прибор Боба, и наоборот.

Справка 6. Нелокальные расчеты. Выигрыш в игре Белла означает, что результаты Алисы и Боба соотносятся друг с другом таким образом, что удовлетворяют уравнению a + b = x × y чаще, чем 3 раза из 4. Иначе говоря, произведению x × y дается правильная оценка чаще, чем это было бы возможно локально, невзирая на то, что входные переменные x и y нигде не существуют вместе, то есть x известен только Алисе с ее прибором, а y – только Бобу с его прибором. Здесь на поверхность выходит идея удивительного вычислительного устройства – квантового компьютера, хотя эта история очень длинная и выходит далеко за пределы этой книги (и фактически приходится говорить скорее о квантовом процессоре, чем о настоящем универсальном компьютере).

Телепатия и истинные близнецы

В этом месте некоторые читатели могут подумать о телепатии или, быть может, о близнецах, которые, будучи разделены, принимают одинаковые решения и болеют одинаковыми болезнями. Но этот соблазнительный путь никуда не ведет.

Начнем с близнецов. Что характеризует близнецов, так это факт обладания ими одинаковым набором генов. Они несут в себе один и тот же генетический «чертеж» и потому имеют похожую внешность и довольно часто неотличимы друг от друга. Они похожи на локальных Алис и Бобов, которые руководствуются стратегиями, как близнецы – генетическими инструкциями. Но мы видели, что, какими бы ни были стратегии, избранные Алисой и Бобом или записанные в их приборах, друзья не могут выиграть. Точно так же два идентичных близнеца, даже если влияние среды на обоих в течение жизни было совершенно одинаковым, никогда не смогут победить в игре Белла. Таким образом, аналогия с близнецами прекрасна для понимания локальных корреляций, но никак не помогает понять, как же выиграть. Напротив, даже идеальные близнецы не могут выиграть игру Белла[19].

А что можно сказать про телепатию? Если бы это явление существовало, оно позволило бы двум людям мысленно общаться на расстоянии. Но для победы в игре Белла нам не нужно обмениваться информацией. Достаточно выдавать случайные результаты, но в организованном порядке. Каждый из приборов должен в некотором смысле «знать», что делает другой, но сами игроки не могут использовать это «знание» для передачи информации. Следовательно, чтобы выиграть, игроки не используют телепатию, даже если мы представим себе, что их приборы обладают этим даром.

Лично мне не нравится идея аппаратов, обладающих телепатией, потому что это ничего не добавляет к нашему пониманию. Мне представляется, что при этом одно слово («нелокальность») просто заменяют другим словом («телепатия»). Но если вам кажется, что подобная терминология поможет вам ухватить суть, то почему бы нет, но имейте в виду, что это не люди обладают телепатией, а приборы или встроенные в них кристаллы. Более того, эта терминология сбивает с толку, потому что само понятие телепатии подразумевает наличие передатчика и приемника. Позже мы увидим, что это вряд ли возможно. Ну и кроме того, в игре Белла и связанных с ней экспериментах симметрия между Алисой и Бобом идеальна, и нет возможности выделить потенциальный передатчик или приемник.