Если это электрон, то в этот момент можно наблюдать вертикальный спин. Если это фотон – можно обнаружить его горизонтальную поляризацию. Это означает, что электрическая составляющая его волн колеблется из стороны в сторону, а не вверх и вниз. Все дело в том, что при наблюдении объект проявляет определенные физические характеристики, которые не являются временными, но сохраняются, пока не будут нарушены каким-либо другим взаимодействием.
Но вернемся к запутанности. Предсказание поведения запутанных частиц основывается на том, что частицы-близнецы образованы из одной частицы таким образом, что имеют общую волновую функцию. Два фотона могут лететь со скоростью света и жить независимой жизнью хоть миллионы лет. Но если кто-то из них подвергнется наблюдению и обнаружит, например, вертикальную поляризацию, то отдаленный фотон (или сгусток волновой функции, или как-либо иначе мы его себе представим) мгновенно «узнает», что за его двойником наблюдают, и он коллапсирует в фотон с полностью взаимодополняющими свойствами – в данном случае с горизонтальной поляризацией. Вместе они образуют согласованный набор.
«Это невозможно!» – заявили Эйнштейн, Подольский и Розен. Для них это предсказание свидетельствует о слабости квантовой теории. Они продолжили обращаться к проблеме запутанности с таким усердием (а заодно и с презрением), что за этим явлением навсегда закрепилось название «парадокс ЭПР» – по первым буквам их фамилий.
Однако проведенные с тех пор эксперименты для прояснения странных эффектов запутанности показывают, что Эйнштейн ошибался. В частности, после нескольких безрезультатных (хотя и наводящих на интригующие размышления) опытов, поставленных в 1972 г. Стюартом Фридманом и Джоном Клаузером, а в начале 1980-х годов Витторио Раписардой и Аленом Аспе, женевскому исследователю Николасу Гизену в 1997 г. удалось убедительно продемонстрировать именно такие эффекты. Получив пары запутанных фотонов, он направил их по оптоволоконным каналам. Когда один из фотонов сталкивается с зеркалами исследователя и вынужден делать непроизвольный выбор, каким путем ему следовать, то его запутанный близнец, находившийся от него в 11 километрах, в тот же момент совершал взаимодополняющий выбор.
Экспериментальные доказательства возможности фотона «решать», как ему поступить или действовать, основываясь на действиях другого и очень отдаленного фотона, конечно же, очень увлекательны. Однако самым удивительным аспектом этих экспериментов стала мгновенная реакция одного из близнецов.
Как вы помните, один из главных аргументов Эйнштейна и его единомышленников против возможности такого поведения состоял в том, что ни один объект не «имеет права» двигаться со скоростью больше скорости света. Даже когда сталкиваются черные дыры, порождая при этом потрясающие гравитационные волны, распространяющиеся по всему космосу, их скорость ограничена 300 тысячами км/с. Однако это ограничение скорости, похоже, не действовало в лаборатории Гизена. Реакция запутанных близнецов в 1997 г. наступала раньше времени, за которое свет должен был пройти 11 километров. Всё происходило как минимум в десять тысяч раз быстрее – именно таков был предел точности приборов. Подражательное поведение было, надо полагать, одновременным.
Собранные экспериментальные доказательства запутанности были настолько удивительными, что некоторые физики стали отчаянно искать лазейки. Одни настаивали, что в предшествующих экспериментах могли быть систематические ошибки, например, из-за большей вероятности обнаружения событий связанных частиц. Критику отвергли в 2001 г., когда в журнале Nature была опубликована статья исследователя из Национального института стандартов и технологий Дэвида Уайнленда, который использовал ионы бериллия и установку с очень высокой чувствительностью. Наблюдался большой процент синхронизированных событий.
Итак, фантастическое поведение оказалось реальным. Но как такое возможно? В том же году Уайнленд, позже ставший нобелевским лауреатом по физике, признался одному из авторов книги: «Я полагаю, жуткое действие на расстоянии и вправду имеет место». Разумеется, он сам понимал, что это ничего не объясняет.
Подводя итог, можно сказать, что частицы и фотоны – материя и энергия – превращаются из размытых, вероятностных, не совсем реальных статистических объектов «волновой функции» в материальные объекты в тот момент, когда мы их наблюдаем. И они могут передавать знания о своем недавно приобретенном состоянии через космос, заставляя запутанного «близнеца» мгновенно приобретать дополняющие свойства в реальном времени. Возможно, происходит и другое – ни один объект не «отправляет» информацию, и никто другой ее не получает. Или оба одновременно возникают при наблюдении любого из них. В любом случае наша логика пытается наверстать упущенное. И вот что из этого следует: