Два близнеца входят в комнату с разных дверей. Каждый получает по коробке с кнопкой — и каждый раз, когда они нажимают на кнопку, загорается либо красная, либо зелёная лампочка. Если близнецы абсолютно одинаковы, можно ожидать, что и лампочки у них загораются по одним и тем же внутренним правилам. Но что, если правила разные, хотя сами близнецы — точные копии?
Именно такую ситуацию изучали авторы работы. Они взяли две одинаковые квантовые частицы и провели над ними измерения, которые не мешают друг другу (в физике это называют коммутативными измерениями). Оказалось, что совместные вероятности исходов — то, как часто лампочки загораются в паре, — иногда можно объяснить общей скрытой причиной. Но эта причина либо не делает различий между частицами, либо не содержит в себе ничего, кроме самих результатов измерений.
Отсюда возникает странный вывод. Если общая причина симметрична и не различает частицы, то она не может объяснить, почему иногда исходы у них разные. А если она всё-таки различает, то частицы на самом деле не совсем одинаковы — у них есть скрытое различие. Выходит, либо одинаковая причина бессильна, либо одинаковая природа — иллюзия. Физики называют это дилеммой: симметричная общая причина либо не нужна, либо тривиальна.
Квантовую неразличимость можно сравнить с двумя каплями воды из одного стакана: даже если вы попытаетесь пометить их, сама природа запрещает это сделать — любая метка изменит состояние капли.
В рассказе Станислава Лема «Путешествие седьмое» герои-близнецы сбивают с толку окружающих своей идентичностью — но в квантовом мире такая путаница встроена в законы природы.