Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности

Знаменитый мысленный эксперимент Шредингера с участием кота выявил еще одну трудность. Где провести границу между измерительными приборами, относящимися к повседневному макромиру, и измеряемым объектом, принадлежащим к микромиру квантов? Для Бора резкой “границы” между классическим и квантовым миром не существовало. Чтобы объяснить, как он понимает неразрывную связь между наблюдателем и наблюдаемым, он как пример использовал слепого с тростью. Где, спрашивал он, проходит разделительная черта между слепым человеком и невидимым ему миром? Слепой неотделим от своей трости, утверждал Бор. Когда он ее использует, чтобы получить информацию об окружающем его мире, трость является его продолжением. Разве мир начинается на конце трости слепого? Нет, говорил Бор. С помощью кончика трости осязание слепого проникает в мир, и эти двое, слепой и кончик его трости, неразрывно связаны. Бор считал, что это относится и к попытке экспериментатора измерить свойства микроскопической частицы. При акте измерения наблюдатель и наблюдаемый объект заключают друг друга в такие тесные объятия, что невозможно сказать, где начинается один и кончается другой.

Тем не менее с точки зрения “копенгагенцев” при конструировании реальности предпочтение отдается наблюдателю, будь то человек или механическое устройство. Но вся материя состоит из атомов и, значит, подчиняется законам квантовой механики. Поэтому как может наблюдатель или измерительный прибор оказаться в привилегированном положении? Это проблема измерений. Предположение копенгагенской интерпретации об априорном существовании классического мира макроскопических измерительных устройств кажется порочным и парадоксальным.

Эйнштейн и Шредингер считали, что это явно указывает на неполноту квантовой механики. Шредингер пытался обратить на это внимание с помощью своего кота в ящике. В рамках копенгагенской интерпретации измерение остается необъясненным процессом, поскольку в математическом аппарате квантовой механики нет ничего, способного указать на то, как и когда происходит коллапс волновой функции. Бор “решил” проблему, просто заявив, что измерение, несомненно, выполнить можно, но не объяснил, как.

Шредингер встретился с Бором, когда приехал в Англию в марте 1936 года. Он доложил об этой случайной встрече Эйнштейну: “Недавно в Лондоне провел несколько часов с Нильсом Бором. В своей доброжелательной и любезной манере он несколько раз повторил, что считает ‘ужасным’, даже ‘преступным’ то, что люди вроде Лауэ и меня, но особенно такие, как Вы, хотят, используя известную парадоксальную ситуацию, нанести удар по квантовой механике, которая так очевидно относится ко всему и так согласуется с экспериментом. Получается, что мы стараемся заставить природу согласиться с нашей предвзятой концепцией ‘реальности’. Он говорит с глубоким внутренним убеждением чрезвычайно умного человека, так что на своей позиции остаться трудно”. Однако Эйнштейн и Шредингер все же не изменили своего отношения к копенгагенской интерпретации⁵⁶.

В августе 1935 года, за два месяца до публикации статьи ЭПР, Эйнштейн наконец купил дом. Дом №112 по Мерсер-стрит ничем не отличался от соседних, но благодаря своему хозяину прославился на весь мир. Отсюда до Института перспективных исследований можно было дойти пешком, хотя Эйнштейн предпочитал работать дома. Кабинет его находился на первом этаже; большой стол, заваленный бумагами, занимал центр комнаты. На стене — портреты Фарадея и Максвелла. Позднее прибавился еще портрет Ганди.

В своем небольшом доме с зелеными ставнями Эйнштейн жил с женой Эльзой, ее младшей дочерью Марго и Эллен Дюкас. К сожалению, очень скоро безмятежное существование закончилось: у Эльзы диагностировали болезнь сердца. Ее состояние ухудшалось, и, как писала Эльза подруге, Эйнштейн “грустил и находился в подавленном состоянии”⁵⁷. Она была приятно удивлена: “Я никогда не думала, что он так привязан ко мне. Это тоже помогает”⁵⁸. Эльза умерла 20 декабря 1936 года в возрасте шестидесяти лет. В доме остались две женщины, взявшие на себя заботу об Эйнштейне, и он быстро смирился с потерей.

“Я устроился прекрасно, — писал он Борну. — Я впал в спячку, как медведь в берлоге, и больше, чем когда-либо за всю свою столь разнообразную жизнь, действительно чувствую себя дома”⁵⁹. Он пояснил, что “погруженность в себя усугубляется из-за смерти моей супруги, которая была больше привязана к людям, чем я”. Борн счел почти будничное сообщение Эйнштейна о смерти Эльзы “довольно странным”, но не удивительным. “Несмотря на всю его доброту, общительность и любовь к человечеству, — сказал Борн позднее, — он был полностью отделен от своего окружения и входивших в него людей”⁶⁰. Почти верно. Но был один человек, к которому Эйнштейн был сильно привязан — его сестра Майя. Она приехала к нему в 1939 году, когда расовые законы Муссолини вынудили ее покинуть Италию. Они жили вместе до самой ее смерти в 1951 году.

После кончины Эльзы Эйнштейн завел распорядок дня, почти не менявшийся годами. После завтрака (между 9 и 10 часами) он шел в институт. Здесь Эйнштейн работал до часа дня, а затем возвращался домой на ланч и недолго отдыхал. Потом до 18.30 или 19 вечера он работал у себя в кабинете. После этого, если не было гостей, Эйнштейн возвращался к работе и работал до самого отхода ко сну (между 22 и 23 часами). Он редко бывал в театрах или на концертах и, в отличие от Бора, практически не смотрел кино. По словам самого Эйнштейна, сказанным в 1936 году, он “жил в уединении, которое так мучительно в юности, но прекрасно в более зрелые годы”⁶¹.

В начале февраля 1937 года в Принстон приехал Бор с женой и сыном Хансом. В программу их шестимесячного кругосветного турне входила неделя в Принстоне. В первый раз после публикации статьи ЭПР Бор и Эйнштейн встретились. Смог ли Бор наконец убедить Эйнштейна согласиться с копенгагенской интерпретацией? “Горячего спора по поводу квантовой механики не было, — вспоминал Валентин Баргманн, ставший позже ассистентом Эйнштейна. — Правда, стороннему наблюдателю казалось, что Эйнштейн и Бор говорят, не слушая друг друга”⁶². Он был уверен, что для любой содержательной дискуссии потребовались бы “дни и дни”. Увы, за время той мимолетной встречи, свидетелем которой он был, “многое осталось невысказанным”⁶³.

Они не сказали друг другу то, что каждый из них уже знал. Их дебаты о квантовой механике перешли на философский уровень и теперь касались статуса реальности. Существует ли она? Бор верил, что квантовая механика — полная фундаментальная теория, описывающая природу, и это было основой его философского мировоззрения. Поэтому он утверждал: “Квантового мира нет. Есть только его абстрактное квантово-механическое описание. Неправильно думать, что задача физики выяснить, как устроена природа. Физика решает вопрос о том, что мы можем сказать о природе”⁶⁴. Эйнштейн, со своей стороны, оценивал квантовую механику, исходя из своей непоколебимой уверенности в существовании реальности, подчиняющейся закону причинности и не зависящей от наблюдателя. Поэтому принять копенгагенскую интерпретацию он не мог. “То, что мы называем наукой, — утверждал Эйнштейн, — имеет единственную цель: определить, что существует в объективной реальности”⁶⁵.

Для Бора первична была теория. За ней следовало ее философское осмысление — формулировка интерпретации, позволяющей понять смысл сказанного теорией о реальности. Эйнштейн знал, что строить философское мировоззрение на хрупком фундаменте научной теории опасно. Если в свете новых экспериментальных данных теория будет поставлена под сомнение, разрушится и обосновывающая ее философская позиция. “Основополагающим для физики является предположение, что реальный мир существует независимо оттого, как мы его воспринимаем, — говорил Эйнштейн. — Но мы этого не знаем”⁶⁶.

В своем отношении к философии Эйнштейн был реалистом. Он знал, что доказать справедливость его позиции нельзя. В его отношении к реальности была не поддающаяся доказательству “убежденность”. Хотя, возможно, это и так, в представлении Эйнштейна человек хочет, насколько это в его силах, “постичь именно сущность и реальность”⁶⁷. “Я не могу подобрать лучшего эпитета, чем ‘религиозная’, для веры в рациональную природу реальности в той степени, в какой она доступна человеческому разуму, — писал он Соловину. — Если это чувство отсутствует, наука вырождается в бездушный эмпиризм”⁶⁸.