Логика парадокса

Парадоксу Эйнштейна-Подольского-Розена исполнилось почти сто лет, когда поступили первые сообщения об экспериментах, якобы надежно подтверждающих квантовомеханическую интерпретацию. Однако если пристальнее посмотреть на технику и организацию эксперимента, возникает масса концептуальных возражений, и выводы экспериментаторов уже не кажутся столь обоснованными. Пока надежность имеющихся доказательств остается больше предметом личной убежденности, теории следует больше обращать внимания на понятийную основу, не пытаясь заранее что-либо утверждать или отрицать.

Есть подозрение, что экспериментальное разрешение парадокса вообще невозможно. Вопросы такого рода просто не относятся к ведению физики, и даже к уровню науки как таковой. Это хлеб философии и методологии. Когда мы встречаемся с парадоксом, можно со всей уверенностью заявить, что налицо логические ошибки, путаница, смешение уровней иерархии, соединение несоединимого. Стоит правильно развести конфликтующие стороны по их предметным областям — и все вопросы автоматически снимаются. В качестве одной из возможностей, попробуем обрисовать некоторые логические аспекты парадокса ЭПР.

1.  Всякая теория справедлива лишь в пределах своей области применения; в науке не бывает абсолютной "строгости". А значит, адекватность физической теории — вопрос отнюдь не теоретический, и никакие "теоремы" или "доказательства" тут вообще невозможны: недостаточность теории за границами ее предметной области предполагается с самого начала и не требует ни формальных обоснований, ни эмпирической проверки. Самое большее, мы могли бы вывести какие-то условия применимости (обычно в форме сильных неравенств) — но такой вывод возможен лишь в рамках более общей теории (с позиций высшего уровня иерархии). Поскольку фундаментальных обобщений квантовой механики пока никто не предложил, любые рассуждения о ее истинности остаются чистой воды философствованием, а предложенные формальные критерии (вроде пресловутых неравенств Белла) не имеют собственно физического смысла. Даже если справедливость этих неравенств экспериментально подтверждена, это ничего не говорит об ограничениях квантовой и классической картин мира.

2.  Можно вспомнить, что значительная часть концептуальных трудностей квантовой физики вытекает из принципиальной несовместимости с теорией относительности. Квантовая механика и релятивизм развивают классическую физику в противоположных направлениях. Теория относительности считает наблюдателя очень маленьким по сравнению с размерами системы в целом, так что ничего кроме своего непосредственного окружения он наблюдать не в состоянии. Релятивистская физика существенно локальна, она не имеет права сопоставлять пространственноподобно разделенные события. Напротив, наблюдатель квантовой физики — бесконечно велик, он разглядывает систему издалека (математически — из бесконечности), так что различить отдельные части не представляется возможным. Частицы (или волны) уходящие в сторону системы и приходящие от нее, детектируются только на бесконечности, когда они, собственно, уже никак с этой системой не связаны, и проследить историю их взаимодействия с отдельными подсистемами (атомами, молекулами и т. д.) совершенно немыслимо. Пока электрон подчинен квантовым законам, глупо выяснять, откуда он взялся: из лабораторной установки, солнечной вспышки или отдаленной галактики; в этом (и только в этом) смысле электроны совершенно неразличимы.

Как все понимают, быть одновременно и очень большим, и очень маленьким, — дело не самое простое. Релятивистская квантовая теория всегда — поиск компромисса. Да, такие теории изначально непоследовательны; но, по большому счету, никакая наука (включая математику) не может быть до конца последовательной — впрочем, это и не важно, поскольку всегда есть возможность переключиться на другую теорию, если прежняя нас чем-то не устраивает. Здесь наука смыкается с искусством: хороший ученый умеет найти то самое деликатное равновесие в море формальных моделей, которое ведет к осмысленному результату. Когда это удается сделать прозрачным и экономным образом, мы говорим о красоте науки.

3.  В последовательно релятивистской теории невозможно действие на расстоянии. Как только два электрона оказываются достаточно далеко друг от друга, их можно различить, а все, что происходит с одним из них, не должно оказывать ни малейшего влияния на другой. Это сугубо "макроскопическая" картина, так что каждая из частиц индивидуально участвует в любых взаимодействиях, нет никаких корреляций, — никаких обменных эффектов, и незачем припутывать к делу "квантовую телепатию" или искусственные парадоксы. На практике электроны ведут себя как макрочастицы в экспериментах типа милликеновских, в счетчиках Гейгера, в технике электронных пучков...

Противоположный тип поведения возникает на "микроскопическом" уровне, где частицы (или поля) взаимодействуют так, что наблюдаемы лишь отдаленные последствия — хорошо (макроскопически) отделимые от изучаемой системы. Но в этом случае электроны совершенно неразличимы — и о воздействии на один из них (чтобы потом оценить влияние этого воздействия на другой) вообще не может быть речи! Опять же, никаких концептуальных проблем.

Мысленные эксперименты, вроде предложенного Эйнштейном со товарищи, незаконно смешивают макроскопическое и микроскопическое описание, что и выглядит как явное противоречие, парадокс. Спрашивается: при чем здесь физика? Какое ей дело до теоретической ошибки, сваливающей в одну кучу физически разные явления?

4.  С философской точки зрения квантовая механика выглядит привлекательно, поскольку речь, вроде бы, идет о целостности Вселенной. На самом деле — ничего подобного. Наоборот, мир оказывается безнадежно расколот на две несводимы друг к другу области: микромир и мир больших масштабов. В классической физике такого расщепления нет — и она в этом смысле более универсальна. Изначально разрушенное равноправие на каждом пути заводит в концептуальные тупики — и порождает разного рода метафизические спекуляции, призванные восстановить утраченный холизм.

Релятивизм разрушает универсальность классической физики по-своему: предполагается, что одни части мира физически отделены от других в силу конечности скорости распространения взаимодействий.

Преодолеть внутреннюю противоречивость квантовой и релятивистской физики возможно лишь в более общей теории, логическом синтезе того и другого, а просто не эклектической смеси, как в современных квантово-полевых представлениях.