# Брайан Грин: «Почему Эйнштейн называл квантовую запутанность „жутким дальнодействием“?»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=PeGBlGuPZ8Q
Канал: World Science Festival
Опубликовано: 16.04.2020

---

В новом выпуске авторской серии «Your Daily Equation» физик-теоретик Брайан Грин разбирает самое странное явление в квантовой механике — квантовую запутанность. Опираясь на знаменитую работу Эйнштейна, Подольского и Розена 1935 года, Грин объясняет математическую суть «жуткого дальнодействия» и то, почему это открытие поставило под сомнение полноту нашего описания физической реальности.

## 🧠 Природа квантовой запутанности: «Жуткое действие»
[[JUMP:00:00]]

Квантовая запутанность — это состояние, при котором две частицы после кратковременного взаимодействия остаются связанными, даже если их разнести на огромные расстояния [04:07]. Согласно законам квантовой механики, измерение одной частицы в Калифорнии мгновенно меняет квантовое состояние её «партнера» в Нью-Йорке [04:33].

Альберт Эйнштейн называл эту связь «жутким действием на расстоянии» (spooky action at a distance) [04:57]. Его скепсис лег в основу исторической статьи 1935 года, написанной совместно с Борисом Подольским и Натаном Розеном (известна как ЭПР-парадокс). Основные тезисы этой работы:

*   **Неполнота теории:** Эйнштейн не считал квантовую механику ошибочной в плане предсказаний, но утверждал, что она не дает полного описания объективной реальности [01:56].
*   **Отсутствие скрытых параметров:** По мнению Эйнштейна, если частицы коррелируют мгновенно, значит, они обладали определенными характеристиками еще до измерения, а квантовая механика просто их «не видит» [19:12].
*   **Широкий резонанс:** Публикация вызвала сенсацию даже в массовой прессе; газета *The New York Times* вышла с заголовком: «Эйнштейн атакует квантовую теорию» [01:26].

Брайан Грин подчеркивает, что оригинальная статья занимает всего четыре страницы и содержит достаточно простую математику, доступную студенту бакалавриата [02:50].

## 🌀 Спин и вероятностный туман
[[JUMP:05:25]]

Для упрощения концепции Грин использует понятие квантового спина (спин 1/2) [05:25]. Частица может вращаться либо по часовой стрелке («спин вниз»), либо против неё («спин вверх») [05:38].

В квантовом мире до момента измерения частица находится в «нечетком вероятностном тумане», являясь одновременно и «вверх», и «вниз» в пропорции 50/50 [06:18]. Только акт измерения или взаимодействия заставляет её «схлопнуться» в одно из определенных состояний [06:43].

В случае запутанных частиц этот «туман» становится общим:

1.  Две частицы взаимодействуют и переходят в состояние строгой корреляции: если одна «вверх», другая обязательно «вниз», и наоборот [08:02].
2.  При разнесении частиц на тысячи километров каждая из них по отдельности остается в неопределенном состоянии [08:40].
3.  Как только экспериментатор измеряет частицу в одной локации и фиксирует, например, «спин вверх», вторая частица в то же мгновение принимает состояние «спин вниз», хотя на неё никто не воздействовал [09:20].

## ➗ Математика запутанности: Уравнение Эйнштейна
[[JUMP:10:41]]

Брайан Грин демонстрирует, что математическое описание этого процесса на удивление лаконично. Состояние частицы записывается с помощью векторов состояния (так называемая нотация Дирака).

Для одной частицы состояние $\psi$ в смеси выглядит так:

*   $\psi = | \uparrow \rangle + | \downarrow \rangle$ (где коэффициенты опущены для простоты) [11:34].

Для двух запутанных частиц состояние системы становится неразделимым (суперпозиция):

*   $\Psi = | \uparrow \rangle_1 | \downarrow \rangle_2 + | \downarrow \rangle_1 | \uparrow \rangle_2$ [12:37].

Ключевой момент математики Эйнштейна (уравнение №7 в его статье) заключается в том, что волновую функцию системы нельзя разложить на произведение независимых функций каждой частицы [16:05]. Математически это выглядит как сумма:

*   $\Psi(x_1, x_2) = \sum C_n \psi_n(x_1) \phi_n(x_2)$ [17:12].

Если это "сепарабельное" (разделимое) состояние, то частицы независимы. Но в общем случае измерение координаты или спина частицы №2 немедленно исключает все члены суммы, кроме одного, тем самым мгновенно определяя состояние частицы №1 [18:19].

## 🧦 Спор Эйнштейна с квантовой механикой: Аналогия с носками
[[JUMP:18:59]]

Разногласия между Эйнштейном и сторонниками стандартной квантовой модели Грин иллюстрирует с помощью аналогий.

**Позиция Эйнштейна (Аналогия с носками Бертельсманна):**
Его коллега Бертельсманн всегда носил носки разного цвета — например, один розовый, другой синий [20:18]. Брайан Грин демонстрирует свои собственные непарные носки (фиолетовый и голубой) для наглядности [20:44].

*   **Логика:** Если вы видите фиолетовый носок на правой ноге, вы мгновенно узнаете, что на левой ноге — голубой.
*   **Вывод:** В этом нет ничего «жуткого» или мгновенного [21:24]. Носки изначально были такими в ящике. Эйнштейн считал, что частицы тоже изначально имеют определенные спины, а квантовая механика просто не может их предсказать до измерения [21:36].

**Квантовая позиция (Аналогия с игральными костями):**
Сторонники квантовой механики утверждают, что это больше похоже на пару магических кубиков, которые выбрасывают в разных городах [22:03].

*   **Логика:** Пока кубики летят, у них нет определенного числа. Но если в Калифорнии выпадает «6», то в Нью-Йорке на втором кубике всегда выпадает «1».
*   **Вывод:** Связаны не заранее заданные свойства, а сами случайные результаты в момент их появления [22:45].

Хотя большинство современных физиков считают, что эксперименты (в частности, исследования Джона Белла) подтвердили правоту квантовой механики, Грин отмечает важный нюанс: технически «скрытые параметры» (определенные качества за кулисами) всё еще не исключены полностью, если подходить к вопросу с предельной осторожностью [23:36]. Однако «жуткое действие» остается неотъемлемой частью нашего понимания Вселенной.