Битката на Айнщайн с квантовата механика

Често се мисля за щраус, който крие главата си в пясъка, за да избегне приближаващата опасност.

Алберт Айнщайн, 1954 г

Връзката на Айнщайн с квантовата механика е перфектен пример за това, че собствените му страсти се противопоставят на най-новите научни тенденции. Квантовата теория е почти основният парадокс в живота му: от една страна, Айнщайн играе ключова роля в историята на нейния произход, от друга страна, той прекарва десетилетия, правейки възможно най-много „дупки“ в нея.

Неговата статия от 1905 г. за светлинните кванти предостави на Макс Планк и неговите поддръжници доказателствата, които търсеха, за да развият квантовата механика, клонът на науката, който се опитва да обясни как се държат материята и енергията на атомно и субатомно ниво. Основната идея в квантовата теория е идеята, че материята може да бъде едновременно и частица, и вълна (т.нар. корпускулярно-вълнов дуализъм). Преди това се смяташе за невъзможно.

Изследванията, довели до това откритие, бяха невероятни, но резултатите бяха още по-велики. В резултат на многогодишни усилия на армия от учени по целия свят, от 20-те до 30-те години на миналия век, беше въведена концепцията за квантов код. Айнщайн реагира на това с голяма загриженост.

След като изигра решаваща роля в описването на квантовия феномен, той разбра, че подобни разработки водят до създаването на фундаментално нова наука. На конференцията през 1909 г. в Залцбург той признава, че именно квантовата физика ще доминира като „следващата фаза на теоретичната физика“. Но още през 1911 г., говорейки на известния конгрес на Солвей в Брюксел - най-важният крайъгълен камък в историята на развитието на квантовата теория - той започва да говори за него с известен скептицизъм, въпреки чеположителни отзиви от много негови колеги. А година по-късно той каза на Хайнрих Зангер: „Колкото по-голям успех има квантовата теория, толкова по-глупава изглежда тя.“

Докато Айнщайн се стреми към стабилни закони, които да обяснят истинската структура на Вселената, квантовата теория изглежда е възнамерявала да се справи без тях - в края на краищата, както си спомняме, една от основните й разпоредби е принципът на неопределеността. Айнщайн вярва в един детерминистичен свят, в който всяко събитие има своя собствена причина. Сега новоизсечените „квантови ортодоксии“ започнаха да твърдят, че светът се управлява от несигурност и вероятности и че не съществува обективна реалност. Възразявайки на това, Айнщайн заявява: „Бог не играе на зарове“. На което Нилс Бор, светилото на Копенхагенската школа по квантова механика, шеговито отговори: „Не съветвайте Бог какво да прави!“ Айнщайн и Бор, които се уважаваха професионално и лично, водеха много години дебат за квантовата природа на света, който днес се смята за почти върха на научните спорове в историята на човечеството.

Айнщайн беше също толкова скептичен относно описанието в квантовата механика как частиците взаимодействат една с друга на големи разстояния. Без да знае как квантите комуникират помежду си, той определи това явление като „свръхестествено влияние от разстояние“. През 1924 г. в писмо до Нилс Бор, оплаквайки се от това, което го притеснява в квантовата механика, той пише: „Намирам за абсолютно неприемливо да се приеме, че един електрон, който трябва да бъде излъчен, трябва самостоятелно, по собствена воля, да избере не само момента на скока, но и посоката си. Ако е така, предпочитам да бъда обущар или крупие в казино, отколкото физик.

В същото време Айнщайн изобщо не смята квантовата механика за същественапогрешно. По-точно, смяташе го за недовършен. Той нарече работата си върху квантите от 1905 г. „евристична“ – и приблизително от същия ъгъл разглежда квантовата физика като цяло. През 1926 г. той изразява тези чувства към Макс Борн със следните думи: „Квантовата механика е достойна за всяко уважение. Но един вътрешен глас ми казва, че това все още не е окончателното решение. Теорията дава много, но не ни доближава до разкриването на тайните на Стария майстор ”(т.е. Бог - D.S.).

Дори когато експерименталната база в подкрепа на квантовата теория започва да расте, Айнщайн настоява, че „последната дума все още не е казана“. И всъщност до края на живота си той посвещава огромна част от енергията си на борбата срещу предразсъдъците, които от време на време възникват в квантовите изследвания. И колкото и да е парадоксално, след всяка такава атака квантовата механика, изпитана за сила от безмилостния му интелект, укрепваше границите си.

Айнщайн се е надявал, че работата му от 1935 г. върху т.нар. Парадоксът на EPR (в съавторство с Борис Подолски и Нейтън Росен и озаглавен „Може ли квантовомеханичното описание на физическата реалност да се счита за пълно?“) ще бъде „последният пирон в ковчега“ на квантовата механика на този етап от нейното развитие. Тази статия се занимава с основното твърдение на Айнщайн за „квантовата ортодоксия“ и оспорва твърдението, че нито една частица няма определени координати, докато не бъде наблюдавана. На което Айнщайн възрази: „Наистина ли мислите, че луната не е на небето, докато не я погледнем?“ За да докаже позицията си, работата предлага спекулативен експеримент, който е създаден, за да развенчае принципа на несигурността, но не предизвиква особено чувствителен удар на противниците. Години по-късно, през 80-те години, този аргумент беше тестван отпрактика и опровергани, като последната дума - поне по отношение на тази позиция - остава за "квантовите ортодокси".

През 1944 г. Айнщайн, в кореспонденция с Макс Борн, обобщава конфликта си с новия клон на науката. „В нашите научни очаквания ние се превърнахме в антиподи“, пише той. „Вие вярвате в бог, който играе на зарове, а аз вярвам в абсолютния закон и ред в един обективно съществуващ свят.“ Така великият учен остава предан на собствената си вяра - че обективната реалност все още съществува. През 2005 г. Джон Полкинхорн, британски теоретичен физик и теолог, написа в списание Science and Theology:

Айнщайн искаше физическият свят да бъде безпроблемно обективен и детерминистичен и затова отхвърли съвременната квантова теория. С това отношение той стана последният от гении на древните, а не първият от съвременните.