Квантовая теория и раскол в физике - Поппер Карл Раймунд (читать полностью бесплатно хорошие книги .txt) 📗

тицы B , не измеряя их непосредственно (проводя измерения только над A ), Эйнштейн заключил, что частица B обладает одновременно как координатой, так и импульсом, и что при каждом из двух решений – измерять либо коорди-

нату, либо импульс – квантовая механика даст нам о B неполную информацию.

Причем ограниченность возможной информации о B не вытекает из нашего

возмущения B – ведь мы не воздействуем на B. Измеряя импульс A (и воздейст-

вуя на A ), мы возмущаем ее координату, измеряя координату A (и воздействуя

на A ), мы возмущаем ее импульс. Однако мы не можем воздействовать также

на B, которая может находиться на расстоянии нескольких световых лет от A и, стало быть, никак не затрагиваться теми измерениями, которые производятся

над A (если, разумеется, не принимается дальнодействие, мгновенное действие, распространяющееся со скоростью, большей световой, ибо измерение над A да-

ет нам информацию о B в тот же момент времени, в который мы проводим это

измерение).

20

Согласно принципу локальности, удаленные друг от друга и невзаимо-

действующие объекты независимы. Таким образом, независимо от "акта на-

блюдения" B должна обладать некой объективной реальностью и одновременно

иметь точную координату и точный импульс, хотя мы и не можем их узнавать

одновременно.

(В скобках я бы добавил, что статья ЭПР несмотря на всю свою важность, на мой взгляд, имеет несколько дефектов, затрудняющих обсуждение изложен-

ной выше проблемы. В ней слишком много внимания уделено вопросу о том, что мы должны называть реальным, а также вопросу, касающемуся полноты

квантовой механики, – вопросу, отвлекающему от главного, ибо обсуждая его, забывают стоящий за ним тезис окончания пути. Каждая физическая теория не-

полна в нескольких смыслах этого слова, и неполнота квантовой механики оче-

видна, так как эта теория не позволяет, например, проследить соотношение ме-

жду абсолютными значениями физических констант e, c и h.) В статье ЭПР наиболее важны следующие два вопроса: (1) правильна ли

гейзенберговская (и подобные ей) интерпретации, а именно – может ли неопре-

деленность быть объяснена ссылкой на вмешательство наблюдателя в дела на-

блюдаемого объекта, и (2) существует ли действие на расстоянии. Можно ли, делая что-то с A, наблюдая или измеряя, воздействовать на B, которая может

быть удалена на расстояние в несколько световых лет от A?

Как отмечалось выше, в настоящее время действие на расстоянии исклю-

чено эйнштейновской специальной теорией относительности, которая, кстати, имеет хорошее эспериментальное подкрепление. Специальная теория относи-

тельности предполагает принцип локальности. Если бы действие на расстоянии

(даже действие, не способное служить сигналом [22]) существовало, то специ-

альная теория относительности нуждалась бы в соответствующей коррекции.

(Фактически мы должны были бы вернуться к интерпретации формализма спе-

циальной теории относительности, выдвинутой Лоренцем, – мы обсудим это

ниже). Ни Эйнштейн, ни Бор (ни Гейзенберг) никогда не предполагали, что от

принципа локальности нужно отказаться. И я полагаю, что если бы Бор столк-

21

нулся с теоретическими результатами, предполагающими, что квантовая теория

ведет к нарушению локальности, он бы рассматривал их как весьма сильный

аргумент против квантовой теории и возможно даже как ее опровержение [23].

Это становится ясным при знакомстве с материалами малоизвестной дис-

куссии между Эйнштейном и Бором, опубликованными в 1948 г. в "Dialectica"

[24]. В своей статье Эйнштейн выдвигает весьма умеренный и простой аргу-

мент против копенгагенской интерпретации квантовой механики. Во-первых, он формулирует то, что теперь называют принципом локальности, т.е. принцип

исключения действия на расстоянии, называя его принципом действия на исче-

зающе малых расстояниях или Prinzip der Nahewirkung.Затем он отмечает, что

принципы квантовой механики, по крайней мере в ее копенгагенской интерпре-

тации, несовместимы с принципом локальности и что в случае истинности

квантовой механики, которая утверждается Бором, в природе должно сущест-

вовать действие на расстоянии.

"Мне кажется, – продолжает Эйнштейн, – не подлежит сомнению, что

физики, которые считают квантовомеханический способ описания принципи-

ально окончательным, будут на эти соображения реагировать следующим обра-

зом: они откажутся от требования … о независимом существовании имеющих-

ся в различных областях пространства физических реальностей, они могут с

полным правом ссылаться на то, что квантовая механика нигде в явном виде не

применяет это требование".

Эйнштейн таким образом непосредственно фиксирует, что принцип ло-

кальности не относится к явным тезисам квантовой механики. Он, однако, про-

сит нас иметь в виду, что когда он рассматривает все известные ему физические

явления и особенно те, которые успешно описываются квантовой механикой, он нигде не находит ни одного физического факта, который сделал бы для него

весьма вероятным то, что принцип локальности должен нарушаться. "Во вся-

ком случае, – заключает Эйнштейн, – нужно, по-моему мнению, остерегаться

того, что при отыскании единой основы для всей физики догматически опи-

раться (dogmatisch festlegen) на схему современной теории".

22

Если мы вникнем в ответ Бора на статью Эйнштейна (этот ответ был на-

писан после эйнштейновской статьи – Бор писал его, положив перед собой

эйнштейновскую статью, но ответ был опубликован Паули перед этой статьей) или в редакционное предисловие, написанное Паули, то нам станет ясно, что ни

один из них не полагал, что Эйнштейн правильно интерпретирует квантовую

механику, считая, что она ведет к действию на расстоянии. Паули отвергает как

"лишенное смысла" любое утверждение об одновременных значениях "наблю-

даемых", для которых в гильбертовом пространстве не существует возможных

векторов, по-видимому, полагая, что тем самым он дал убедительный ответ

Эйнштейну. Читая ответ Бора, приходишь к выводу, что он, возражая Эйн-

штейну, нигде не допускает, что квантовая механика ведет к признанию дейст-

вия на расстоянии.

VII

За последнее десятилетие все казалось бы изменилось. Многие современ-

ные физики сказали бы, что то, что мы могли бы назвать альтернативой Эйн-

штейна, – либо квантовая механика, либо локальность – действительно имеет

смысле (хотя они, по-видимому, не знают, что эта альтернатива была очерчена

Эйнштейном). Отсюда следует, что аргумент Бора против Эйнштейна был не-

верен и даже внутренне противоречив. Тем не менее эти физики думают, что

Эйнштейн был не прав, поддерживая принцип локальности, а боровская анти-

реалистическая философия была верна.

Этот новый подход коренится в той переформулировке ЭПР аргумента в

терминах спина, которая была дана Д. Бомом. Бомовская версия этого аргумен-

та, которая, на мой взгляд, очень сильно отличается от первоначальной ЭПР, берет в рассмотрение две частицы, чьи спины взаимодействуют. После этого

измеряют спин одной из них и тем самым определяют спин другой. Измеряя

различные компоненты спина, скажем A, мы определяем соответствующие

компоненты спина B [25].

Остановлюсь на некоторых различиях между исходным ЭПР аргументом