Квантовая механика уже более 100 лет будоражит умы учёных. За эти 100 лет было создано довольно много технологий, которые считаются следствием квантовой механики. Однако самый упоминаемый сторонниками этой теории туннельный эффект, который используется в транзисторах, был открыт за 10 лет до первой статьи о квантовой механике. А полупроводниковый эффект и вовсе был обнаружен на 100 лет раньше. Электродинамика, которая используется повсеместно в компьютерной технике была сформулирована почти в современном виде за 50 лет до. Вынужденное излучение, ставшее основой лазерной технологии было предсказано на 9 лет раньше. Фотоэффект - на 38 лет. Можно говорить лишь о ядерном магнитном резонансе, как о следствии именно теории квантовой механики, а также об атомных часах и электронной микроскопии, где используется квантованность спина и энергетических уровней. Все эти технологии опираются на что-то, что было открыто существенно ранее, и к моменту создания уже имело некоторые наработки, и никак не используют эффект нелокальности.
Назвать следствием нелокальности в теории квантовой механики можно лишь основанные на эффекте квантовой запутанности средства связи и квантовые компьютеры. Но с ними есть уж очень серьёзные нюансы. Даже объявляли грант в 5млн долларов на то, чтобы кто-то придумал хоть какое-то практическое применение квантовым компьютерам. Потому что до текущего момента его используют разве что для моделирования случайных процессов, что, мягко-говоря, не очень соответствует духу тех заявлений, когда говорили о тотальном превосходстве квантовых компьютеров над обычными. А моделирование случайных процессов основано лишь на постулате о принципиальной случайности некоторых процессов. Быть может, квантовая механика не нуждается в положении о нелокальности реализма, чтобы сохранить свою предсказательную силу и устоявшийся математический аппарат?
К сожалению по крайней мере большинство (если не все) объяснений доказательства нелокальности на любых ресурсах в своей основе опираются на принятые верными постулаты квантовой механики и некоторые дополнительные не обязательно верные допущения, которые даже не проговариваются. И совершенно справедливо приходят к тем выводам, которые сейчас считаются общепринятыми. Ведь если в основу размышлений вложить неверное суждение, то вывод можно получить абсолютно любой. Вплоть до противоположного реальному положению дел.
Для начала попробуем объяснить в достаточно простых формулировках, в чём состоит суть неравенств Белла, как основного положения для доказательства нелокальности реализма, в близкой к оригинальной трактовке.
Итак, у нас есть некоторый объект, у которого заданы две характеристики (А1, Б1), могущие принимать лишь два значения: +1 или -1. У каждого такого объекта есть пара, у которой параметры (А2, Б2) зеркальные. Т.е. там, где у первого объекта единица, у второго - минус единица. И наоборот. Мы можем записать некоторое выражение:
S=A1*(А2+Б2)+Б1*(А2-Б2)
Берём мы такое выражение, чтобы в каждом реалистичном с точки зрения классической механики эксперименте обнулялась одна из скобок (A2+Б2) или (А2-Б2). Ведь значения всегда равны +-1.
Запишем это в таблице:
При любом эксперименте, где соблюдается определённый набор вполне разумных гипотез, результатом измерения всегда будет строго 2 или -2. А среднее значение этой величины в зависимости от распределения параметров частиц будет лежать в диапазоне от -2 до 2. Таким образом эта величина никогда не может превышать 2 по модулю.
Если в момент начала эксперимента параметры А1, А2, Б1, Б2 определены и не изменяются до конца эксперимента, так будет всегда. Не существует никакой вероятности, что значение S выйдет за пределы диапазона от -2 до 2.
Обратим внимание, что для S справедливо следующее:
S=A1*(А2+Б2)+Б1*(А2-Б2)=A1*А2+А1*Б2+Б1*А2-Б1*Б2.
Также вспомним теорему, что среднее суммы равно сумме средних. И среднее обозначим треугольными скобками:
<S>=<A1*А2+А1*Б2+Б1*А2-Б1*Б2>=<A1*А2>+<А1*Б2>+<Б1*А2>-<Б1*Б2>.
Учёные в экспериментах изучают только попарно раздельные значения:
Либо А1 и А2, если сработал один детектор, либо А1 и Б2, если сработал второй датчик, и так далее. Т.е. в каждом эксперименте нам доступно изучение только одной из четырёх компонент в правой части.
Затем после проведения статистически значимого числа измерений вычисляют средние значения и складывают их. В результате получают величину |<S>| большую, чем 2. Т.е. достоверно установленное среднее значение полученной величины превосходит то, что можно было бы получить, если бы выполнялись исходные условия. Так как же это возможно? Очень просто - исходное условие не выполняется. Из полученного результата строго следует, что величины А1, А2, Б1, Б2 либо не существуют в момент начала эксперимента, как это утверждает современная квантовая механика, либо изменяются во время проведения этого эксперимента. Причём это изменение не инициируется влиянием частиц друг на друга. Этот эффект дополнительно проверяли. Изменение вносится чем-то внешним по отношению к рассматриваемым частицам. Нет никаких иных вариантов.
Квантовые механики современного толка уверены в первом варианте. Фактически именно об этом говорят введённые постулаты. Но если мы постулаты не вводим (а зачем их вводить?), а также придерживаемся того, что мир объективен и детерминирован, то остаётся только второй вариант. Значения А1, А2, Б1, Б2 изменяются в процессе проведения эксперимента.
Попробуем понять, возможно ли в принципе в результате хоть какого-то эксперимента, в котором соблюдаются принципы классической механики, получить те же результаты.
Допустим, в момент испускания частицы у неё А1=1 и Б1=1. Тогда А2=-1, Б2=-1. По мере проведения эксперимента (например под действием случайных колебаний квантового вакуума) у второй частицы Б2 меняется на противоположный, так Б2_изм=1. Допустим, в нашем случае измерению подвергаются параметры Б1 и Б2. Пользуясь тем, что параметры частиц находятся в обратной зависимости, ожидаемое значение Б2 будет равно -1, а фактическое значение - Б2_изм=1. Посчитаем S:
S=A1*А2+А1*Б2+Б1*А2-Б1*Б2_изм=-1-1-1-1=-4.
При этом расчётное значение этой величины, если бы параметр не изменялся, будет равно:
S=A1*А2+А1*Б2+Б1*А2-Б1*Б2=-1-1-1+1=-2.
Таким образом, указанное измерение вносит вклад в среднее не величиной -2, как ожидается, если в процессе проведения эксперимента не изменяются параметры частиц, а величиной -4, что существенно сдвигает среднее в отрицательную сторону. Далее мы можем постараться исключить или по крайней мере сильно уменьшить количество N2 и N3, где А1 и Б1 не совпадают. Тем самым минимизируется вклад “слишком неотрицательных” S. Это сдвинет среднее ещё сильнее в минус, что уже может привести к измеренному S вплоть до -4.
Теперь когда понятно, что подобный расклад принципиально может приводить к наблюдаемым явлениям (эксперимент показывает |S|>2, например |S|=2.34), не прибегая к введению постулата о нелокальности и отказа от естественных положений, можем рассмотреть вопрос более внимательно. А именно я предлагаю взять постановку эксперимента квантовых механиков и посмотреть, какие из указанных методов приведения эксперимента к нужному результату они использовали. Ведь предполагать, что научный метод больше не работает, было бы крайне опрометчивым. И, вероятно, квантовая механика может обойтись без положения о нелокальности.
Но займёмся этим мы в следующий раз.