5.17. Квантовая сцепленность 453

различных вариантов ЭПР-феноменов (например, магические додекаэдры из §5.3), причем некоторые из них получили прямое экспериментальное подтверждение, т. е. оказались неотъемлемой частью действительного устройства мира, в котором мы живем (см. §5.4).

ЭПР-эффекты возникают в следующего рода ситуациях. Рассмотрим известное начальное состояние физической системы, которое эволюционирует (согласно U) в суперпозицию двух ортогональных состояний, каждое из которых представляет собой произведение двух независимых состояний, описывающих два пространственно разделенных физических компонента системы - т. е. эволюционирует, скажем, в сцепленное состояние

Допустим, состояния - это ортогональные альтерна-

тивы для одного компонента системы, а - ортогональ-

ные альтернативы для другого компонента. Измерение, устанавливающее в каком из состояний, , находится первый компонент, тем самым немедленно определяет и соответствующее состояние ( ) второго компонента.

Пока, кажется, ничего сверхъестественного. Кто-то может даже предположить, что нечто очень похожее мы могли наблюдать в случае с добрым доктором Бертлманом и его носками (§5.4). Коль скоро нам известно, что носки доктора должны быть разного цвета, - и кроме того, мы выяснили, что сегодня он остановил свой выбор, скажем, на зеленом и розовом, - то наблюдение, устанавливающее, что левый носок доктора зеленый (состояние ) или же розовый (состояние ), немедленно определяет цвет его правого носка - соответственно, розового (состояние ) или зеленого (состояние ). Как бы то ни было, эффекты квантовой сцепленности могут фундаментально отличаться от вышеописанного, и никакая "бертлмано-носочная" трактовка не в состоянии объяснить все наблюдаемые результаты. Серьезные проблемы начинаются тогда, когда компоненты системы могут быть измерены несколькими альтернативными способами.

Проиллюстрируем сказанное примером. Предположим, что начальное состояние описывает спиновое состояние некоторой частицы как спин 0. Частица затем распадается на две новые

454 Глава 5

частицы (каждая со спином ), которые разлетаются в разные

стороны (скажем, влево и вправо), удаляясь на значительное расстояние друг от друга. Из свойств кинетического момента и из закона его сохранения следует, что спины образовавшихся при распаде частиц должны быть ориентированы в противоположном направлении; таким образом, состояние нулевого спина, в которое эволюционирует , имеет вид

>

где "L" обозначает частицу, движущуюся влево, a "R" - частицу, движущуюся вправо (знак "минус" появляется согласно стандартному правилу). Допустим, мы решаем провести измерение спина левой частицы на предмет направленности его оси "вверх". Тогда ответ ДА (т. е. обнаружение состояния ) автоматически поместит правую частицу в состояние |R |) ("спин вниз"). Ответ НЕТ ( ) автоматически помещает правую частицу в состояние "спин вверх" ( ). Похоже, что измерение частицы "здесь" способно мгновенно повлиять на состояние частицы "там" (причем это "там" может быть очень далеко отсюда) - что, впрочем, ничуть не более удивительно, чем все те же "бертлмановские носки"!

Однако это сцепленное состояние можно представить и иначе, для этого нужно всего лишь выполнить другое измерение. Например, мы могли бы выбрать при измерении спина левой частицы другое направление - не вертикальное, а горизонтальное, т. е. ответ ДА соответствовал бы состоянию, скажем, , а ответ НЕТ - состоянию . Путем простого вычисления (см. НРК, с. 283) находим, что то же совокупное состояние можно записать иначе:

Таким образом, ответ ДА при измерении левой частицы автоматически помещает правую частицу в состояние , а ответ НЕТ - в состояние . Какое бы направление для измерения спина левой частицы мы ни выбрали, мы получим соответствующий, отличный от прочих, результат.

Что в подобного рода ситуациях замечательно, так это то, что простой выбор направления оси спина левой частицы определяет, судя по всему, направление оси спина правой частицы. Более того, пока не получен результат левого измерения, никакой