Интерпретации квантовой механики

Квантовая теория описывает каждую частицу в полете как смешение волн, представляющих с одинаковой вероятностью различные предполагаемые ориентации спина. Каждая группа волн дает определенное значение, только когда проводится измерение. Поэтому значение компонента спина частицы В будет равно значению спина частицы А, но противоположно.

Эйнштейн не мог с этим согласиться и считал, что во время полета спин В уже должен обладать определенным значением, а не возможным распределением. Он сделал два допущения: частицы обладают определенными классическими свойствами, даже когда мы их не наблюдаем; и взаимодействие двух изолированных частей не может осуществляться быстрее, чем со скоростью света. Эйнштейн был уверен, что вероятностное описание мира есть неполное описание. Квантовая теория, по мнению ученого, должна была оперировать со скрытыми переменными, не нарушающими законы причинности.

Бор же считал, что невозможно говорить о свойстве частицы безотносительно к процессу измерения. Поэтому мы должны признать две частицы и два детектора единой системой, а её волновая функция будет заключать в себе обе частицы, несмотря на то, что они удалены друг от друга.

В 1932 г. Иоганн фон Нейман доказал, что детерминистская теория, в которой результаты измерения всегда согласуются с предсказаниями квантовой механики, не может содержать скрытых параметров. Этим опровергалось существование в квантовой теории скрытых переменных, благодаря которым её законы имеют вероятностный характер. Однако позднее, в 1965 г., Джон Белл, опровергая существование скрытых переменных, показал, что теорема Неймана запрещает существование локальных детерминистических моделей со скрытыми переменными, предсказания которых совпадают с предсказаниями квантовой механики. Более того, Белл показал, что такие модели со скрытыми переменными должны приводить к некоторым неравенствам, нарушающим корреляции между микрочастицами. Эти микрочастицы, образуя в начальный момент времени единую систему, потом разлетаются на большое расстояние друг от друга, сохраняя целостность системы. Квантовая механика, учитывая «размытость» начального состояния, «…приводит к более сильным корреляциям, … и неравенства Белла в ней не выполняются».

Чуть позднее Кошен и Шпеккер предложили более простое опровержение существования скрытых параметров: «в квантовой механике случайность сочетается с необходимостью таким образом, что делает невозможным сведение случайности к скрытым параметрам».

Это ещё раз свидетельствует о полноте квантовой теории и об отсутствии скрытых классических переменных.

В 1983г. Элайн Аспект провёл эксперимент, предложенный Эйнштейном в 1935 г. В эксперименте частицы вели себя так, будто между ними существовало некоторое сообщение, однако, они были настолько далеки друг от друга, что между ними за это время не могло возникнуть никакого взаимодействия.

По мнению большинства физиков, частицы А и Б появились в результате одного события, поэтому являются единой системой даже находясь далеко друг от друга. Квантовая волновая функция должна включать обе частицы. Только после наблюдения мы можем признать, что они отличны друг от друга и существуют независимо.