Нереальная реальность

Ученые из Венского университета считают, что в теории, которая сменит квантовую механику, придется отказаться от концепции реализма, согласно которой реальность существует независимо от наблюдателей.

Изрядную порцию масла в огонь старых споров об основах квантовой теории подлили тонкие эксперименты группы австрийских физиков из Венского университета во главе с известным профессором Антоном Цайлингером (Anton Zeilinger). Ученые утверждают, что в новой теории, которая может прийти на смену сегодняшней квантовой механике, придется отказаться от привычной философской концепции реализма, постулирующей, что реальность существует независимо от наблюдателей.

Странные вещи вот уже скоро сто лет как творятся вокруг квантовой теории. Все физики пишут одни и те же уравнения, одинаково их решают, сравнивают расчеты с показаниями похожих приборов и неизменно получают хорошее согласование теории с опытом. Но как только дело доходит до разъяснений, что же все это на самом деле значит, начинаются жаркие споры. И точек зрения тут не меньше, чем различных философских концепций. Слишком уж расходится поведение микромира с нашим житейским опытом. Имеется больше десятка различных интерпретаций квантовой теории, включая такие крайности, как утверждение о существовании многих параллельных вселенных или о наличии свободы воли у каждой элементарной частицы. Удивительно, как испытывающая те или иные трудности наука начинает походить на религию. Те же догматы веры, те же ссылки на непререкаемые авторитеты и разная трактовка их изречений. Что ж, люди везде одинаковы.

Еще в тридцатые годы прошлого века, во времена становления квантовой теории, которая шокировала физиков, привыкших мыслить классически, принципиально вероятностным характером своих предсказаний, Альберт Эйнштейн предположил, что квантовая механика не полностью описывает реальность. Должна существовать более совершенная теория с дополнительными, пока скрытыми от нас переменными, которая позволит однозначно предсказывать исход каждого опыта. Причем эти переменные локализованы в пространстве, то есть удаленные частицы не могут влиять на результаты опыта.

Сегодня точку зрения Эйнштейна трактуют как концепцию "локального реализма". Долгое время она оставалась рабочей гипотезой, пока в шестидесятые годы ирландский физик Джон Белл не доказал теорему, выводы которой позволяют экспериментально отличить предсказания квантовой механики от предсказаний любой возможной теории с локальными скрытыми переменными. Для этого достаточно измерять, например, поляризацию пары первоначально "запутанных", а потом улетевших далеко друг от друга фотонов. С конца семидесятых годов такие эксперименты научились проделывать, и они неизменно подтверждали квантовую теорию, которая предсказывает более тесную взаимозависимость запутанных удаленных частиц. От Эйнштейновской концепции "локального реализма" пришлось отказаться. При этом реализм пока решили оставить, пожертвовав лишь локальностью теории.

Но четыре года тому назад теоретик из Иллинойского университета Тони Леггет (Tony Leggett) показал, что даже если отказаться от локальности возможных теорий со скрытыми переменными, то заметная их часть все же будет давать предсказания, отличные от предсказаний квантовой теории. Венская группа обобщила теоретические результаты Леггета и проверила их экспериментально, измеряя тонкие свойства поляризации запутанных фотонов. Опять победила квантовая механика, и авторы на страницах престижного журнала Nature сделали радикальный вывод о том, что теперь придется отказаться еще и от реализма.

Комментируя их статью в том же журнале, известный своими экспериментами по проверке выводов теоремы Белла французский физик Алан Аспект (Alain Aspect) не согласился с этими выводами. По его мнению, пока нет достаточных оснований отказываться от реализма, хотя философские взгляды скорее дело вкуса, чем логики, и не имеют отношения к науке. Но, во всяком случае, вне зависимости от интерпретации авторов, новые эксперименты весьма полезны для лучшего понимания основ квантовой теории. В последние годы их изучение стимулируется новыми задачами, возникающими в теории квантовых коммуникаций и квантовых вычислений. Будем надеяться, что жаркие споры между учеными, переживающими сегодня, со слов Аспекта, "вторую квантовую революцию", вскоре приведут к новой технологической революции, которая будет инициирована появлением коммерчески доступных квантовых компьютеров.

- Из журнала "Компьютерра"