философия / Наука и религия / Хитон Логоса

Прибавление 2

ЦЕЛЬНОТКАННЫЙ ХИТОН ЛОГОСА

Во всем подслушать жизнь стремясь,

Спешат явленья обездушить,

Забыв, что если в них нарушить

Одушевляющую связь

То больше нечего и слушать¹.

Суть предложенного в 1935 году Эйнштейном, Подольским и Розеном мысленного эксперимента, впоследствии получившего наименование ЭПР-парадокса сводится к следующему: взаимодействующие частицы объединяются в единое целое, обладающее новыми свойствами, которых не было у составляющих это целое “частей”, так что измерение, производимое над одной из “частиц” двухчастичной системы, порождает со-ответствующее со-стояние другой “части-цы”, - не просто изменяет его, но именно порождает². Проиллюстрируем парадокс следующим простым примером. Допустим, что в результате переходов возбужденных атомов в стабильное состояние испускаются пары фотонов, разлетающихся в противоположных направлениях.

Пусть пары эти находятся в таких двухфотонных состояниях, что они всегда имеют взаимо-дополнительные состояния поляризации независимо от того, каким образом эти поляризации измеряются. Иными словами, если пучок фотонов, испущенных в любом данном направлении, разделить с помощью некоторого прибора (например, кристалла турмалина) на две компоненты, то окажется, что ровно половина фотонов будет в состоянии с поляризацией, параллельной некоторой выделенной оси, половина – в состоянии с поляризацией, перпендикулярной этой оси. Конкретная ориентация выделенной оси при этом не имеет определенного значения, так как то же самое будет происходить и при произвольном изменении ее ориентации. Пусть в двух различных лабораториях независимо, но одновременно, измеряются состояния поляризации двух уже разлетевшихся на большое расстояние одновременно испущенных фотонов. В результате проведения таких измерений оказывается, что если один из фотонов обнаруживается имеющим горизонтальную поляризацию, то другой непременно поляризован вертикально. Пока в этом ничего необычного нет; такая ситуация вполне разумно и с классической точки зрения. Можно сказать, что каждый фотон находится во вполне определенном состоянии, - либо в состоянии с вертикальной поляризацией, либо в состоянии с горизонтальной. При этом оба фотона, испускаемых одновременно, находятся во взаимо-дополнительных состояниях. Поэтому, регистрируя состояние одного из фотонов, мы тем самым получаем определенную информацию о его партнере, одновременно испущенном в противоположном направлении. Повернем теперь регистрирующие приборы на некоторый угол, скажем, на 45°:

Тогда окажется, что если один из фотонов обнаруживается имеющим поляризацию под углом 45° к вертикали, то другой непременно поляризован под углом - 45°. И здесь опять-таки ничего необычного нет; такая ситуация также допускает естественную классическую интерпретацию. Если же мы рассмотрим результаты обоих экспериментов со-в-местно, то мы уже не сможем утверждать, что фотоны испускаются во вполне определенных состояниях. Действительно, на основании проводимых экспериментов можно сделать вывод, что даже тогда, когда фотоны разлетаются уже достаточно далеко, произвольно задавая ориентацию кристалла и тем самым выбирая направление оси, относительно которой измеряется состояние поляризации одного из фотонов, мы тем самым влияем на состояние другого, - далекого, - фотона. Так, если мы измеряем поляризацию одного из фотонов в вертикальном или горизонтальном направлении, то на основании проведенного опыта мы можем сказать, что второй фотон также будет обладать либо вертикальной, либо горизонтальной поляризацией. Если же мы будем производить над одним из фотонов эксперимент по измерению состояния поляризации относительно осей, повернутых под углами ± 45°, то второй фотон также будет поляризован под углом ± 45°. Экспериментально это проявлляется в том, что существует сильная корреляция исходов поляризационных экспериментов: если оптические оси поляризаторов параллельны, то с вероятностью ? оба фотона проходят сквозь них и с вероятностью ? оба поглощаются. Не может быть такой ситуации, чтобы один прошел а другой был задержан. Несмотря на достаточно большое расстояние, разделяющее оба фотона, каждый из них каким-то образом “узнает”, проходить ему через поляризатор или нет в зависимости от того, прошел или был задержан другой фотон. Получается, таким образом, что производимое нами над одним из фотонов измерение не просто переводит его в макроскопически определенное состояние, но “порождает” также и макроскопически определенное определенное состояние другого фотона³. Второй фотон моментально, без какого бы то ни было “физического” (т. е. передаваемого “материальным” носителем) взаимодействия между ними “узнает”, какой поляризацией следует ему обладать (в зависимости от того, какой выбор был “сделан” первым фотоном) и приобретает, - именно при-обретает, - со-ответ-ствующее состояние, причем приобретение это происходит мгновенно - казалось бы в полном противоречии с постулатами теории относительности. Несмотря на кажущуюся необычность, этот эксперимент фактически является модификацией описанного выше эксперимента с “черным ящиком”: распространяющиеся по различным путям фотоны оказываются связанными некой вне-пространственной и вне-временной связью так, что акт воли наблюдателя, дающего (макроскопическое) на-име-нование поляризации (или какому-либо иному параметру) одной из части-ц, тем самым (м(и)гновенно) обусловливает (“нарекает”) име-нование и другой ⁴.

Экспериментальная проверка ожидаемого эффекта впервые позволила - опытно! - поставить вопрос о мета-физической природе “физической реальности”⁵. Действительно, поскольку в ЭПР-парадоксе взаимодействие между частицами пары осуществляется мгновенно, а скорость света, как отмечалось выше, маркирует границу, отделяющую физический мир от мира метафизического, то это означает, что целостность пары обусловлена мета-физическим “устроением” бытия. Как отмечал известный французский физик Жан-Пьер Вижье в своем «Докладе о парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена», прочитанном в 1979 году на юбилейной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Эйнштейна, «в течение следующих двух лет физики-экспериментаторы смогут сообщить нам, что мир, в котором мы живем:

а) является объективным (независимым от существования наблюдателя) причинным миром и определяется свойствами субквантового стохастического уровня материи, как полагал Эйнштейн, либо

б) является некаузальным (в духе эмпириокритицизма) миром, где наблюдаемые экспериментальные данные некаузально определяют истинное поведение при независимых наблюдениях (как это утверждает боровская теория измерений в квантовой механике).

Это - замечательная ситуация, которая, по моему мнению, напоминает период, предшествовавший эксперименту Майкельсона-Морли»⁶. При этом Вижье подчеркивал, что «исход в пользу квантовой механики /в ее копенгагенской интерпретации, - К. К./ будет иметь катастрофические последствия, поскольку окажется, что возможен некаузальный, нематериальный обмен информацией между областями, разделенными пространственно-подобным интервалом»⁷. Его слова оказались пророческими: целая серия экспериментов, решающим из которых был эксперимент, проведенный группой под руководством Алена Аспекта в Орсэ⁸, произвели настоящую “катастрофу” (от греч. katastrojh - “переворот”, “развязка”, “поворотный момент дела”) в сознании, раз и навсегда разрушив привычное, воспитываемое ньютоновской физикой представление о физической реальности как неизменном материальном субстрате, имеющем вполне определенные (макроскопические) качества. Выяснилось, что качества эти – то, что появляется в результате нашего объективирующего измерения. Поскольку же принцип объективирующего измерения состоит в с-равнении разно-родных частей, то

1 Гете «Фауст»

2 Вот как образно иллюстрирует квантовомеханический холизм академик А. Д. Александров: «Мы можем налить в чайник два стакана воды и потом вылить один стакан, но какой именно из налитых стаканов при этом выливается - есть вопрос, относящийся к детским шуткам, как предложение одного мальчика другому съесть сначала свою половину тарелки супа, которую он обозначил, проведя по супу ложкой. В атоме гелия нет двух электронов, а есть - не знаю, кто первый употребил это удачное выражение, - двуэлектрон, который составляется из двух электронов и из которого один или два электрона могут быть выделены, но который не состоит из двух электронов» (Александров А. Д. Связь и причинность в квантовой области - В сб.: Современный детерминизм. М., 1973, с. 337).

3 См. напр.: Липкин Г. Квантовая механика. М., 1977, с. 227-232.

4 Поясняя причину “парадоксальности” ЭПР-парадокса В. А. Фок отмечает, что она обусловлена наделением понятия “состояния” свойством “объективности”, т. е. независимости его от наличия или отсутствия каких-либо сведений о нем. «В квантовой механике, - подчеркивает он, - понятие о состоянии сливается с понятием “сведения о состоянии, получаемые в результате определенного максимаьно-точного опыта”. ... Под максимально-точным опытом мы разумеем такой, который позволяет найти все те величины, какие вообще могут быть известны одновременно. Это определение применимо как к классической, так и к квантовой механике. Но в классической механике максимально-точный опыт был по существу один, а именно тот, который задавал значение вообще всех механических величин, в частности координат и составляющих количества движения. Именно потому, что в классической механике любые два максимально-точные опыта дают те же самые сведения о системе, и можно было говорить там о состоянии системы, как о чем-то объективном, не оговаривая, путем какого именно опыта получены сведения о нем. Иначе обстоит дело в квантовой механике. Там такого рода оговорка существенно необходима. Действительно, соотношения Гейзенберга показывают, что разные опыты могут друг другу мешать. Поэтому и максимально-точных опытов может быть бесчисленное множество: одни будут давать максимально точные сведения о координате, другие - о количестве движения, и т. д. Каждому результату определенного максимально-точного опыта соответствует в квантовой механике волновая функция. Она представляет, таким образом, запись сведений, получаемых в результате такого опыта» (Фок В. А. Вступительная статья к работе А.Эйнштейна, Б.Подольского и Н.Розена «Можно ли считать, что квантово-механическое описание физической реальности является полным?» – «Успехи физических наук», 1936, т. 16, вып. 4, с. 437-438).

5 Экспериментально наблюдаемым эффектом является нарушение так называемых неравенств Белла (сформулированных Джоном Стюартом Беллом в 1965 году), - ограничений, налагаемых требованием локальности на корреляции между экспериментами, производимыми над различными частицами. Это нарушение интерпретируемое как некоторое нелокальное влияние одной части системы на другую, не противоречащее принципу причинности, - см. напр.: Гриб А. А. Нарушение неравенств Белла и проблема измерения в квантовой теории. Дубна, 1992, 98 с.

6 Вижье Ж.-П. Доклад о парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена. – В сб.: Проблемы физики: классика и современностьМ., 1982, с. 227-228.

7 Вижье Ж.-П. Доклад о парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена. – В сб.: Проблемы физики: классика и современностьМ., 1982, с. 241.

8 См. описание и анализ эксперимента в: Гриб А. А. Неравенства Белла и экспериментальная проверка квантовых корреляций на макроскопических расстояниях. - «Успехи физических наук», 1984, т. 142, вып. 4, с. 619-634.

4