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

История квантовой механики сложилась иначе. Ее основатель Нильс Бор всегда настаивал на полноте его теории, несмотря на то что никакая научная теория не может быть по-настоящему полной.

Отрицая возможность Алисы делать свободный выбор, мы тем самым отрицаем значение науки. Поэтому оставим эту отчаянную гипотезу на обочине. Это не должно помешать науке двигаться вперед и давать нам лучшее понимание свободной воли, но я остаюсь в убеждении, что наука никогда не исчерпает полностью эту особенную тему. Чтобы не завершать этот раздел на грустной ноте, я переиначу высказывание Ньютона: предполагать, что свободная воля является иллюзией и что человека можно убедить в существовании нелокальных корреляций на любом расстоянии в пустом пространстве, без посредства чего-либо еще, что может передает действие и силу от одного к другому, – это, по-моему, такой абсурд, который немыслим ни для кого, умеющего достаточно разбираться в философских предметах.

Реализм

Прежде чем закончить эту главу, рассмотрим другую отчаянную гипотезу, а именно отрицание реализма[80]. Но что это может значить на самом деле и как может помочь нам в наших изысканиях?

До 1990 года было почти невозможно опубликовать работу, которая бы обращалась к нелокальности или даже неравенствам Белла, в каком-либо престижном журнале. Отцы-основатели квантовой физики долго боролись за место под солнцем для своего учения, а последователи ньютоновой физики много лет не давали им спуску. Следующее поколение продолжало борьбу, хотя оппонентов у них было уже очень мало. В итоге все пришли к идее, что дальнейший прогресс невозможен, да и не нужен. Так продолжалось до начала 1990-х, когда проявления запутанности и нелокальности заставили физическое сообщество заново и, главное, непредвзято оценить этот аспект квантовой физики[81]. Однако укоренилась одна особенная привычка, а именно практика систематически писать и говорить о «локальном реализме» вместо «локальных переменных». Я подозреваю, что это скорее был вопрос обдуманного выбора слов, чем результат глубокого осмысления.

В некоторых кругах и сегодня модно говорить, что мы стоим перед выбором между нелокальностью и нереализмом. Услышав это, мы первым делом должны определить, что имеется в виду под нереализмом (имея в виду, что нелокальность означает «то, что невозможно описать, используя лишь локальные сущности»)[82]. К несчастью, я не могу объяснить вам, что такое нереализм. По моему ощущению, это что-то вроде психологического выхода: те, кто не может принять нелокальность, прячутся в своего рода интеллектуальное убежище, как некоторые швейцарцы готовы исчезнуть в своих ядерных бункерах, как только зазвучат сирены. Это все очень здорово, но однажды им придется вернуться.

Но есть ли какой-то возможный вывод? Кажется, да. Вернемся ненадолго к игре Белла. Выбор Алисы и Боба должен быть реален, как и их результаты. Ученые в областях физики и информатики сказали бы, что на входе и выходе приборов Алисы и Боба – классические переменные, то есть числа (биты), которые можно прочесть, скопировать, запомнить, опубликовать; другими словами, это конкретные сущности, не подлежащие никакой квантовой неопределимости. В последнем разделе мы уже обсуждали гипотезу о том, что свободный выбор (входные данные) могут быть лишь иллюзией. А как насчет результатов, которые производят приборы (выходные данные)? Может ли быть так, что они нереальны? Если эти результаты есть лишь иллюзия ума, мы опять возвращаемся к бессмысленному спору о некой форме солипсизма. Сказав это, однако, мы можем серьезно задуматься о том, когда именно рождаются эти результаты. Чтобы приборы не могли влиять друг на друга, они должны появляться прежде, чем любое возможное воздействие достигнет цели. В принципе, нам лишь нужно поместить два прибора достаточно далеко друг от друга, но на практике это не просто. Дело в том, что квантовая физика довольно смутно определяет конкретный момент, когда рождается результат измерения. Для большинства экспериментаторов результат уже определен в момент, когда фотон, попав на поверхность детектора, проник на глубину нескольких микрон и вызвал лавину электронов. Но как в этом убедиться? Возможно, нужно дождаться последнего усиления сигнала? Или даже настоять на записи результата в память компьютера? Или в человеческую память? От последнего предположения Джон Белл имел обыкновение смеяться в голос и спрашивать, должна ли эта человеческая память принадлежать физику с докторской степенью.

Хотя квантовая физика не говорит нам точно о моменте, когда мы можем быть уверены, что результат уже произведен, это должно происходить чуть позже момента, когда фотон встречает на пути детектор и чуть раньше момента, когда мы об этом узнаем. И вот она, еще одна лазейка, хоть и очень маленькая: возможно, что результат возникает гораздо позже, чем думает экспериментатор, и что, воспользовавшись этим, какая-то неуловимая форма коммуникации обеспечивает связь между приборами Алисы и Боба[83].

Два физика, Лайош Диоши и Роджер Пенроуз, независимо друг от друга разработали теоретическую модель, которая соотносит продолжительность измерения с гравитационными эффектами[84]. Их модели дают почти один и тот же прогноз. Чтобы проверить его, Боб должен очень быстро сдвинуть с места какой-нибудь массивный объект, как только его детектор фотонов щелкнул. Недавно мы с моей группой в Университете Женевы проверили эти модели и их применение для игры Белла. Полученные результаты идеально согласуются с квантовой теорией: ни модель Диоши, ни модель Пенроуза не освобождает нас от нелокальности[85]. Похоже, что квантовая нелокальность – это вполне надежная концепция.