Самые серьёзные мысленные опыты Эйнштейна, не потерявшие собственного значения и поныне, были предложены только в 1935 г., в то время, когда совместно со собственными сотрудниками Борисом Подольским и Натаном Розеном он разместил в издании The Physical Review статью, содержащую самая убедительную и сейчас формулировку парадоксальной природы квантовой физики. По существу опыт Эйнштейна—Подольского—Розена затрагивал ветхую проблему: может ли частица в один момент владеть определённым импульсом и определённым положением. Задача, которую поставили перед собой его коллеги и Эйнштейн, была в том, чтобы придумать схему мысленного опыта, разрешающего (по крайней мере в принципе) сколь угодно совершенно верно измерить координаты частицы и ее импульс.
К тому времени было общепризнано, что каждая попытка конкретно измерить импульс и положение частицы обречена на провал по несложной обстоятельству: в то время, когда вы пробуете измерить положение частицы, само измерение вносит не поддающиеся контролю трансформации в величину импульса частицы. Со своей стороны измерение импульса аннулирует всю взятую ранее данные о положении частицы. Измерение одного типа несовместимо с измерением другого типа и аннулирует его итог. И в случае если Эйнштейн сохранял надежду преуспеть в попытке импульсов и одновременного измерения координат, ему надлежало избрать более узкую стратегию.
В случае если отвлечься от второстепенных подробностей, то сущность работы Эйнштейна, Подольского и Розена сводится к следующему. Пускай установлено, что нереально конкретно измерить в одно да и то же время импульс и положение одной частицы; тогда появляется идея забрать вторую частицу — “сообщницу”. Располагая двумя частицами, возможно в один момент измерять большее число размеров. Если бы нам удалось каким-то образом заблаговременно связать перемещение двух частиц то измерения, выполненные в один момент над обеим частицами, разрешили бы экспериментатору пробраться через завесу квантовой неопределенности, непреодолимую по утверждению Бора,
Использованный его коллегами и Эйнштейном принцип достаточно известен. При игре в бильярд, в то время, когда шар, по которому игрок ударяет кием, сталкивается с другим шаром, оба они разлетаются в различные стороны. Но их перемещения не произвольны, а жестко связаны между собой законом противодействия и действия — законом сохранения импульса. Измерив импульс одного шара, возможно делать выводы об импульсе другого (что может откатиться на большом растоянии в сторону), кроме того конкретно не замечая за ним- Закон сохранения импульса честен и для квантовых частиц. Значит, нужно только, дабы две квантовые частицы, 1 и 2, столкнувшись между собой, провзаимодействовали и разлетелись на громадное расстояние. Сейчас возможно измерить импульс частицы 1. Зная его, возможно, воспользовавшись законом сохранения импульса, совершенно верно вычислить импульс частицы 2, которая, фактически, нас и интересует. Измерение импульса частицы 1, очевидно, внесет неопределенность в ее положение, но это несущественно, поскольку не воздействует на положение частицы 2 (а нас интересует именно она), потому, что та находится на большом растоянии; в принципе она имела возможность бы размешаться на расстоянии нескольких световых лет. В случае если в одинаковый момент конкретно измерить положение частицы 2, то ее импульс и положение станут известны в один момент. В противном случае говоря, мы перехитрим принцип неопределенности!
Рассуждения Эйнштейна—Подольского—Розена основаны на двух допущениях, имеющих принципиальное значение. Во-первых, предполагается, что измерение, совершённое в одном месте, не имеет возможности мгновенно оказать влияние на частицу, находящуюся на большом растоянии от него. Такое допущение основано на том, что сотрудничество между совокупностями ослабевает с расстоянием. Тяжело представить, дабы два электрона, поделённые расстоянием в пара метров, а тем более световых лет, каким-то неизвестным образом оказывали влияние на импульс и положение друг друга. Эйнштейн отвергал подобную идея, именуя ее “призрачным действием на расстоянии”.
Отвергая идею мгновенного дальнодействия, Эйнштейн исходил из собственного убеждения, что никакой сигнал либо действие не смогут распространяться стремительнее света. Это — главный момент теории относительности, и им не следовало пренебрегать. Помимо этого, невозможность распространения сигналов со скоростью выше скорости света очень важна для неспециализированного определения прошлого и будущего во Вселенной. Преодоление светового барьера эквивалентно распространению сигналов назад во времени, а это угрожает парадоксами.
Второе фундаментальное допущение, из которого исходил Эйнштейн со собственными сотрудниками, было связано с признанием существования “объективной действительности”. Они предполагали, что такие характеристики, как импульс и положение частицы, существуют объективно, даже в том случае, если частица удалена и эти характеристики конкретно не замечаемы. Как раз в этом Эйнштейн расходился с Бором. Согласно точки зрения Бора, легко нельзя приписывать частице такие характеристики, как положение либо импульс, в случае если нет возможности реально их замечать. Измерение, выполненное кем-то еще (“по доверенности”) в счет не идет. Применение частицы-сообщницы — легко надувательство.
На этом этапе Бор и Эйнштейн имели возможность признать только несовпадение собственных позиций. Нужен был таковой вариант мысленного опыта, что разрешил бы проверить, нарушается либо нет принцип неопределенности на практике. В 60-х годах Джон Белл из ЦЕРНа придумал, как это сделать. Он применял два главных допущения Эйнштейна, Подольского и Розена (распространение сигналов со скоростью меньше скорости света и существование объективной действительности) для вывода самые общих соотношений между измерениями с измерениями 1 и частицей с частицей 2, причем измерениями не только импульса и положения, но и других черт, в частности ориентации поясницы. Белл понял, что измерения некоторых типов разрешают различить Бора и позиции Эйнштейна, отдавая предпочтение одной из них. В противном случае говоря, два упомянутых допущения разрешают сделать определенные экспериментальные предсказания, каковые не подтвердились бы, будь честна квантовая механика в духе Бора с внутренне присущей ей неопределенностью. Так, если бы удалось выполнить соответствующий настоящий опыт, то тем самым осуществилась бы прямая проверка наличия квантовой неопределенности.
Белл записал сущность различия двух соперничающих теории в форме математического соотношения, взявшего наименование неравенства Белла. Несложнее говоря, в случае если прав Эйнштейн, то результаты настоящего опыта должны подтвердить неравенство Белла. В случае если же прав Бор, то это неравенство не будет выполнено. Очередь сейчас была за экспериментаторами.
ПАРАДОКС ЭЙНШТЕЙНА
