Белл показал, что при некоторых внешне разумных допущениях данный квантовомеханический прогноз невозможно воспроизвести ни в одной локальной теории. Фактически он доказал строгое неравенство: максимум, чего можно достичь без какого-либо жуткого дальнодействия, – это добиться 50 %-ной корреляции между измерениями Алисы и Боба, если измеряемые ими системы были повернуты на 45 градусов. Квантовый прогноз о 71 %-ной корреляции нарушает неравенство Белла. Существует явная, неоспоримая разница между мечтой о простой основополагающей локальной динамике и реальными прогнозами квантовой механики.
⚪ ⚪ ⚪
Полагаю, сейчас вы думаете про себя: «Эй, что значит “внешне разумные допущения”? Говорите как есть, а там я уж сам решу, что мне кажется разумным, а что нет».
Вполне справедливо. В частности, теорема Белла включает два допущения, в которых можно усомниться. Первое заключается в простой идее, что Боб «решает» измерить спин своего кубита вдоль определенной оси. По-видимому, в нашу теорему о квантовой механике просочился фактор человеческого выбора или свободной воли. Конечно, едва ли этот случай уникален: ученые всегда полагали, что вправе измерять все, что им заблагорассудится. Но в каком-то смысле это просто фигура речи, ведь сами ученые тоже состоят из частиц и сил и подчиняются законам физики. Таким образом, мы можем вообразить, что прибегаем к супердетерминизму – идее о том, что истинные законы физики в высшей степени детерминированы (ни для каких случайностей нет места) и, более того, что исходные условия Вселенной были заложены при Большом взрыве именно таким образом, что определенные «варианты» никогда не могут быть выбраны. Тогда вполне вероятно, что кто-то изобрел бы совершенно локальную супердетерминистическую теорию, которая имитировала бы предсказания квантовой запутанности просто потому, что Вселенная была заранее предопределена быть такой, какая она есть. Сама мысль об этом малоприятна для большинства физиков. Ведь если бы вам удалось настолько тонко настроить свою теорию, то, в принципе, она могла бы дать вам любой желаемый результат, а в таком случае какой вообще смысл заниматься физикой? Но некоторые умные люди являются сторонниками этой идеи.
Другое потенциально сомнительное допущение на первый взгляд кажется непротиворечивым: измерения дают определенный результат. Наблюдая спин частицы, вы получите точный результат – верхний или нижний спин вдоль той оси, относительно которой вы будете его измерять. Кажется логичным, правда?
Но подождите. Ведь нам хорошо известна теория, где измерения не дают определенных результатов, – это строгая эвереттовская квантовая механика. В рамках этой теории попросту неверно, что, измерив спин электрона, мы получим в результате либо верхний, либо нижний спин; в одной ветви волновой функции у нас может получиться верхний спин, а в другой – нижний. Это не означает, что в многомировой интерпретации теорема Белла не соблюдается: математические теоремы безусловно верны, если учитывать их допущения. Просто речь о том, что в данном случае эта теорема неприменима. Результат Белла не подразумевает, что мы должны включать в эвереттовскую квантовую механику жуткое дальнодействие, как это делается в старых и скучных теориях единого мира. Корреляции возникают не потому, что некоторое воздействие передается быстрее скорости света, а из-за ветвления волновой функции на разные миры, в которых происходят коррелирующие явления.