Джон воспользовался сменой обстановки как возможностью поработать над научными идеями, которые занимали его уже более десятилетия. С 1952 года, когда он прочел статьи Дэвида Бома, Белл знал: со знаменитым доказательством фон Неймана, которое, как считалось, показывает ошибочность бомовской теории волны-пилота и других подобных интерпретаций квантовой механики, что-то не так. Но другие физики все равно регулярно ссылались на фон Неймана, когда хотели объяснить, почему они игнорируют работы Бома. Незадолго до отъезда из Швейцарии Белл говорил с Йозефом Яухом, физиком из Женевского университета, который перед тем опубликовал свою «усиленную» версию доказательства фон Неймана. Развивая перед Беллом свои идеи, Яух, между прочим, рассказал ему еще об одном доказательстве, также подтверждавшем ошибочность версии Бома. «Это подействовало на меня как красная тряпка на быка, – рассказывал Белл. – Мне захотелось доказать, что Яух неправ. Последовало несколько довольно бурных споров»[354]. Теперь, окруженный непривычно безжизненным калифорнийским пейзажем, Белл приступил к выполнению своего плана. В ходе этой работы он открыл некую удивительную истину квантового мира – и в конечном счете ему удалось ослабить мертвую хватку копенгагенской интерпретации, сомкнувшуюся на горле квантовой физики.
Джон Стюарт Белл родился 28 июня 1928 года в Белфасте, в Северной Ирландии. Он был вторым из четверых детей в рабочей протестантской семье. По его собственному признанию, в его длинной родословной встречались «плотники, кузнецы, чернорабочие, сельскохозяйственные рабочие и торговцы лошадьми»[355]. Белл первым в своей семье окончил среднюю школу: отец его бросил учебу в восемь лет, все остальные дети к четырнадцати годам уже работали. Джон окончил самую дешевую школу[356] в округе в шестнадцать, но в местный университет Куинс принимали только с семнадцати. Ему пришлось искать работу. «Я пробовал устроиться служащим в контору на маленькой фабрике, потом на Би-би-си, потом еще куда-то. Но меня никуда не брали», – вспоминал Белл много лет спустя. Наконец работа все же нашлась – ассистентом в физической лаборатории при университете. «Это было для меня огромной удачей – там я познакомился с моими будущими профессорами. Все были ко мне очень добры. Давали мне читать полезные книги. По сути, я прошел свой первый курс физики, убирая лабораторные помещения и готовя оборудование для студенческих лабораторных работ»[357].
Ближе к окончанию своего университетского курса в Куинс Белл впервые познакомился с математическим аппаратом квантовой физики и с неизменно сопутствовавшей ему копенгагенской интерпретацией. То, что он узнал, ему не понравилось. «Сначала вы узнаете все о периодической системе элементов и обо всех остальных практических аспектах этой теории, – вспоминал Белл. – А потом начинаются загадки»[358]. И преподаватели Белла, и учебники рассказывали о природе волновой функции туманно. Они никогда не могли точно сказать, «была ли она [то есть волновая функция] чем-то реальным или просто некоторой разновидностью бухгалтерской операции»[359]. Но если волновая функция всего лишь инструмент бухгалтерского учета, устройство переработки информации, то кому эта информация принадлежит? И если никакого квантового мира, как настаивал Бор, не существует, о чем тогда рассказывает эта информация?[360] Белл даже как-то поспорил об этом с одним из своих преподавателей. «Я очень разгорячился и в конце концов, по сути, обвинил его в нечестности. Он тоже разозлился и сказал: “Ты слишком далеко заходишь”. Но меня эта проблема очень уж глубоко задела – я был разъярен тем, что мы не в силах найти всему этому разумного объяснения»[361].
Раздосадованный Белл, надеясь найти разъяснения, начал читать книги, написанные основателями квантовой физики. Но то, что он там нашел, не особенно ему помогло. Бор неясно очертил границу, по которой проходит раздел между квантовым и классическим миром. «Бора, по-видимому, оставляет совершенно равнодушным тот факт, что, обладая таким прекрасным математическим аппаратом, мы не знаем, к какой части нашего мира его следует применять, – говорил Белл. – Бор, по всей видимости, считал, что он этот вопрос решил. В его работах я этого решения найти не смог. Но нет никакого сомнения: он был убежден, что он это сделал и внес тем самым огромный вклад не только в атомную физику, но и в эпистемологию, и в философию, и в человеческое самосознание в целом»[362]. «Совершенно непонятными»[363] остались для Белла и работы Гейзенберга. Проблема измерения, очевидно, была серьезным вопросом, но в рамках копенгагенской интерпретации он считался тривиальным. Белл добивался строгости и честности, но на свои глубокие вопросы получал только какие-то малосущественные отговорки.
Затем Белл познакомился с доказательством фон Неймана – точнее, поскольку немецкого он не знал, с его изложением, сделанным Максом Борном. «На меня произвело глубокое впечатление, что кто-то – а именно фон Нейман – на самом деле доказал, что квантовую механику нельзя интерпретировать никаким другим образом», – рассказывал Белл[364]. Он двинулся дальше. «Я очень рисковал тем, что раз уж я узнал об этих вопросах, то больше не смогу от них отвязаться <…> И я стал нарочно стараться о них не думать, – вспоминал он. – У меня появилось чувство, что если я так рано начну в них погружаться, то выбраться из этой трясины мне уже не удастся»[365].
После окончания университета Куинс Белл нашел работу в Научно-исследовательском центре атомной энергии в Харуэлле, в Англии. Здесь он занимался разработкой ядерных реакторов с Клаусом Фуксом, ветераном Манхэттенского проекта. Но спустя несколько месяцев после прихода Белла Фукс сознался в том, что выдавал атомные секреты Советам. Белла перевели в отдел ускорителей. Там он познакомился с физиком Мэри Росс, своей будущей женой. Именно работая с Мэри в Харуэлле в 1952 году, Джон и наткнулся на незадолго до этого опубликованные статьи Бома о волне-пилоте.
Рис. 7.1. Джон Белл в Харуэлле, около 1952 года
Белл был поражен ледяным приемом, оказанным идеям Бома. «На протяжении двадцати пяти лет люди говорили, что альтернатива копенгагенской интерпретации невозможна. А после того как Бом нашел ее, некоторые из тех же людей совершили фантастический кульбит – объявили, что это тривиально»[366]. Прочтя статьи Бома, Белл тут же понял, что доказательство фон Неймана неверно. Но оно все еще не было опубликовано на английском языке. В Харуэлле Белл нашел коллегу, говорящего по-немецки, Франца Мандля. «Франц… пересказал мне кое-что из того, что писал фон Нейман, – вспоминал позже Белл. – Я уже тогда почувствовал, что понимаю, в чем заключается несообразность аксиоматики фон Неймана»[367].
Но доказательство фон Неймана оставалось недоступным по-английски еще три года, а когда его наконец опубликовали на этом языке, Белл уже начал писать докторскую диссертацию на совершенно другую тему. Когда Белл поступил в аспирантуру, его научный руководитель Рудольф Пайерлс попросил его сделать доклад на одну из тем, которыми Белл в последнее время занимался, и Белл предложил на выбор рассказ о физике ускорителей или о квантовых интерпретациях. Пайерлс решительно предпочел ускорители[368]. Белл подчинился, и на протяжении последующих нескольких лет ему больше не пришлось сталкиваться с вопросом о значении квантовой физики.
Однажды в ЦЕРНе (Европейском центре ядерных исследований в Женеве, в Швейцарии, где теперь работает знаменитый Большой адронный коллайдер) Белл встретился с самим Бором. Бор был в числе многих знаменитостей, приехавших на торжественное открытие этого исследовательского центра, а Белл и его жена только что приступили здесь к работе. Белл случайно оказался с Бором в лифте. Ему хотелось заговорить с живой легендой, но он не знал, с чего начать. «У меня недостало храбрости сказать: “Я думаю, что ваша копенгагенская интерпретация – фуфло”, – вспоминал он позже. – Ну и потом, поездка оказалась недолгой. Вот если бы лифт застрял между этажами, это могло бы изменить мою жизнь! Не знаю, правда, в какую сторону»[369].
Когда три года спустя Беллы приехали в Калифорнию в творческий отпуск, Джон решил воспользоваться тем, что ему больше не надо было заниматься ежедневной рутинной работой в ЦЕРНе, и разобраться наконец, в чем же именно ошибся фон Нейман. Ему непременно хотелось завершить свой давний спор с Яухом. И он обнаружил, что легендарное доказательство фон Неймана, к которому постоянно апеллируют для защиты от всяческой квантовой ереси, на деле вообще едва ли может считаться доказательством чего бы то ни было! «Доказательство фон Неймана, если вникнуть в его суть, разваливается на глазах! – заявил Белл. – Оно построено на песке. Оно не просто ошибочно – оно бессмысленно (silly)!» Оказалось, великий Джон фон Нейман просто-напросто сделал элементарную ошибку – в своем доказательстве он исходил из предположений, которые были полностью безосновательны. «Когда вы переводите предположения фон Неймана на язык физических понятий, получается чепуха