Квантовая теория и раскол в физике

одно и тоже время точной координатой и точным импульсом, (б) представления

о том, что всякоеизмерение координаты должно возмущать импульс частицы и

vice versa. Рассмотренный очень кратко, он представляет собой следующее [20].

Представим себе составную систему, описываемую уравнением Шредин-

гера и состоящую, скажем, из двух частиц Aи B, которые предварительно со-

ударялись друг с другом. После соударения они разлетаются в разные стороны, и над одной из частиц, скажем A, проводится измерение. Мы можем выбирать, 19

какое свойство подлежит измерению, например, измерять координату или им-

пульс. Если измеряется координата A, то результат измерения вместе с ψ-

функцией составной системы позволяет найти координату B. Если измеряется

импульс A, то аналогичным образом можно определить импульс B. "Квантовая

механика, – пишет Эйнштейн, – дает нам тогда (т.е. после измерения над A) ψ-

функцию для подсистемы B, и мы получаем разные ψ-функции, которые разли-

чаются выбранным способом измерения системы A"[21]. Частицу Bможно

тем временем поместить, скажем, на Сириус. Иными словами, в противопо-

ложность тому, что заявляет копенгагенская интерпретация, мы имеем возмож-

ность измерять координату или импульс B, не возмущая эту систему (возмущая

только подсистему A).

В самом деле, Bслишком удалена, чтобы на нее можно было бы воздей-

ствовать. В ЭПР аргументе предполагается, что дальнодействие невозможно

(что следует из специальной теории относительности). Это предположение

позднее было названо "принципом локальности" и "принципом локального дей-

ствия". Исходя из факта, что мы можем определить координату и импульс час-

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

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

Причем ограниченность возможной информации о Bне 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 Aи, 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 Aда-

ет нам информацию о Bв 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" Bдолжна 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, cи 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