Això és una representació del cervell. Es pot dividir en dues parts. Això és la meitat esquerra, la part lògica, i aquí hi ha la meitat dreta, la part intuïtiva. Així que si tinguéssim una escala per mesurar les aptituds de cada hemisferi, podríem elaborar un mapa del cervell. Per exemple, aquest seria d'algú completament lògic. Aquest d'algú totalment intuïtiu. On situaríeu el vostre cervell en aquesta escala? Alguns optaríem per un dels extrems, però crec que per a la majoria de vosaltres, el vostre cervell seria una cosa així, amb una gran capacitat en ambdós hemisferis alhora. No té per què ser incompatible ni molt menys. Es pot ser lògic i intuïtiu.
This is a representation of your brain, and your brain can be broken into two parts. There's the left half, which is the logical side, and then the right half, which is the intuitive. And so if we had a scale to measure the aptitude of each hemisphere, then we can plot our brain. And for example, this would be somebody who's completely logical. This would be someone who's entirely intuitive. So where would you put your brain on this scale? Some of us may have opted for one of these extremes, but I think for most people in the audience, your brain is something like this -- with a high aptitude in both hemispheres at the same time. It's not like they're mutually exclusive or anything. You can be logical and intuitive.
Jo em considero així, com la majoria dels físics quàntics experimentals, que necessiten una bona dosi de lògica per embastar aquestes idees complexes. Però alhora, necessitem una bona dosi d'intuïció per fer que l'experiment finalment funcioni. Com desenvolupem aquesta intuïció? Ens agrada experimentar. Així que anem i hi juguem, i després veiem com actuen. I a partir d'aquí desenvolupem la intuïció. En realitat, vosaltres feu el mateix.
And so I consider myself one of these people, along with most of the other experimental quantum physicists, who need a good deal of logic to string together these complex ideas. But at the same time, we need a good deal of intuition to actually make the experiments work. How do we develop this intuition? Well we like to play with stuff. So we go out and play with it, and then we see how it acts, and then we develop our intuition from there. And really you do the same thing.
Per exemple, una intuïció que heu desenvolupat durant anys és que una cosa és només a un lloc alhora. Sé que pot sonar estrany pensar sobre una cosa que sigui a dos llocs diferents alhora, però no heu nascut amb aquesta noció, l'heu desenvolupada. Recordo veure un nen jugant sobre una barra d'estacionament. No tindria més de dos anys i mig i no ho feia molt bé, hi ensopegava sempre. Però aposto que jugar amb aquesta barra li va ensenyar una lliçó molt important, i és que les coses grans no et deixen travessar-les, i s'estan en un lloc.
So some intuition that you may have developed over the years is that one thing is only in one place at a time. I mean, it can sound weird to think about one thing being in two different places at the same time, but you weren't born with this notion, you developed it. And I remember watching a kid playing on a car stop. He was just a toddler and he wasn't very good at it, and he kept falling over. But I bet playing with this car stop taught him a really valuable lesson, and that's that large things don't let you get right past them, and that they stay in one place.
I això és un gran model conceptual del món, llevat que sigues un físic de partícules. Seria un model terrible per a un físic de partícules, perquè ells no juguen amb barres d'estacionament, ells juguen amb aquestes petites i estranyes partícules. I quan hi juguen, troben que fan tota mena de coses realment estranyes, com ara que poden travessar les parets, o que poden ser en dos llocs diferents alhora. Així que van apuntar totes aquestes observacions, i la van anomenar la teoria de la mecànica quàntica.
And so this is a great conceptual model to have of the world, unless you're a particle physicist. It'd be a terrible model for a particle physicist, because they don't play with car stops, they play with these little weird particles. And when they play with their particles, they find they do all sorts of really weird things -- like they can fly right through walls, or they can be in two different places at the same time. And so they wrote down all these observations, and they called it the theory of quantum mechanics.
I aquí era la física fa uns quants anys; es necessitava la mecànica quàntica per descriure les partícules molt petites. Però no la necessitaves per descriure els grans objectes quotidians que ens envolten. Això no casava amb la meva intuïció, i potser passa perquè no jugo sovint amb partícules. Bé, hi jugo alguna vegada, però no sovint. I mai les he vistes. De fet, ningú no les ha vistes mai. Però així i tot no hi casava amb la meva part lògica. Perquè si tot és fet de petites partícules i totes les petites partícules actuen segons la mecànica quàntica, llavors no hauria d'actuar tot segons aquestes lleis? No veig cap raó perquè no sigui així. Em sentiria molt millor doncs, si pogués d'alguna manera demostrar que un objecte quotidià també segueix la mecànica quàntica. Fa un parell d'anys, vaig començar a fer just això.
And so that's where physics was at a few years ago; you needed quantum mechanics to describe little, tiny particles. But you didn't need it to describe the large, everyday objects around us. This didn't really sit well with my intuition, and maybe it's just because I don't play with particles very often. Well, I play with them sometimes, but not very often. And I've never seen them. I mean, nobody's ever seen a particle. But it didn't sit well with my logical side either. Because if everything is made up of little particles and all the little particles follow quantum mechanics, then shouldn't everything just follow quantum mechanics? I don't see any reason why it shouldn't. And so I'd feel a lot better about the whole thing if we could somehow show that an everyday object also follows quantum mechanics. So a few years ago, I set off to do just that.
En vaig construir un. Aquest és el primer objecte que podeu veure que ha estat en una superposició quàntica mecànica. Això que observem aquí és un petit xip informàtic. Podeu veure aquesta mena de punt verd al mig. És la peça de metall sobre la qual parlaré dins d'un minut. Això és una fotografia de l'objecte. El faré una mica més gran. Mirem just al centre. I això és realment un primeríssim pla d'aquesta petita peça metàl·lica. El que examinem és un petit tros de metall, que té forma de trampolí, i sobresurt d'un sortint. Vaig construir això gairebé de la mateixa manera que es fa un xip d'ordinador. Em vaig ficar a una sala blanca amb una oblia nova de silici, i vaig posar les grans màquines en marxa unes 100 hores. Per a l'últim material, vaig haver de construir la meva pròpia màquina, per fer aquest forat en forma de piscina sota l'aparell. Aquest aparell té l'habilitat de estar en una superposició quàntica, però necessita una mica d'ajuda per fer-ho.
So I made one. This is the first object that you can see that has been in a mechanical quantum superposition. So what we're looking at here is a tiny computer chip. And you can sort of see this green dot right in the middle. And that's this piece of metal I'm going to be talking about in a minute. This is a photograph of the object. And here I'll zoom in a little bit. We're looking right there in the center. And then here's a really, really big close-up of the little piece of metal. So what we're looking at is a little chunk of metal, and it's shaped like a diving board, and it's sticking out over a ledge. And so I made this thing in nearly the same way as you make a computer chip. I went into a clean room with a fresh silicon wafer, and then I just cranked away at all the big machines for about 100 hours. For the last stuff, I had to build my own machine -- to make this swimming pool-shaped hole underneath the device. This device has the ability to be in a quantum superposition, but it needs a little help to do it.
Deixeu-me fer-vos una analogia. Sabeu com és d'incòmode pujar a un ascensor ple de gom a gom? Quan sóc sol a un ascensor, faig tota mena de coses estranyes, però quan hi pugen altres persones deixo de fer-ne, perquè no vull molestar-los, ni, sincerament, espantar-los. La mecànica quàntica diu que els objectes inanimats actuen igual. Els companys de viatge per als objectes inanimats no són la gent, sinó que són la llum que hi lluu i el vent que hi bufa i l'escalfor de l'habitació. Sabíem, doncs, que si volíem veure actuar aquesta peça de metall segons la mecànica quàntica, hauríem de fer fora tots els altres passatgers.
Here, let me give you an analogy. You know how uncomfortable it is to be in a crowded elevator? I mean, when I'm in an elevator all alone, I do all sorts of weird things, but then other people get on board and I stop doing those things because I don't want to bother them, or, frankly, scare them. So quantum mechanics says that inanimate objects feel the same way. The fellow passengers for inanimate objects are not just people, but it's also the light shining on it and the wind blowing past it and the heat of the room. And so we knew, if we wanted to see this piece of metal behave quantum mechanically, we're going to have to kick out all the other passengers.
I això és el que vam fer. Vam apagar els llums, el vam posar en el buit i vam aspirar tot l'aire, després el vam refredar a una temperatura una fracció de grau superior al zero absolut. Ara, tot sol a l'ascensor, el petit tros de metall és lliure d'actuar com desitgi. I hi vam mesurar el moviment. Vam descobrir que es bellugava de manera molt estranya. En lloc d'estar-se absolutament quiet, vibrava. I la manera com vibrava era com una respiració, si fa no fa, com l'expansió i contracció d'una manxa. I picant-lo suaument, el podíem fer vibrar i no vibrar alhora, una cosa que només es permesa a la mecànica quàntica.
And so that's what we did. We turned off the lights, and then we put it in a vacuum and sucked out all the air, and then we cooled it down to just a fraction of a degree above absolute zero. Now, all alone in the elevator, the little chunk of metal is free to act however it wanted. And so we measured its motion. We found it was moving in really weird ways. Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating, and the way it was vibrating was breathing something like this -- like expanding and contracting bellows. And by giving it a gentle nudge, we were able to make it both vibrate and not vibrate at the same time -- something that's only allowed with quantum mechanics.
Així que el que us explico és veritablement fantàstic. Què significa que una cosa vibri i no vibri alhora? Penseu en els àtoms. Un exemple: tots els bilions d'àtoms que composen el tros de metall estan quiets i alhora aquests mateixos àtoms es belluguen amunt i avall. Només en un moment concret s'hi alineen. La resta del temps estan deslocalitzats. Això vol dir que cada àtom és a dos llocs diferents alhora, la qual cosa vol dir també que el tros sencer de metall és a dos llocs diferents. Crec que és guai, això! (Riallades) De debò.
So what I'm telling you here is something truly fantastic. What does it mean for one thing to be both vibrating and not vibrating at the same time? So let's think about the atoms. So in one case: all the trillions of atoms that make up that chunk of metal are sitting still and at the same time those same atoms are moving up and down. Now it's only at precise times when they align. The rest of the time they're delocalized. That means that every atom is in two different places at the same time, which in turn means the entire chunk of metal is in two different places. I think this is really cool. (Laughter) Really.
(Aplaudiments)
(Applause)
Pagava la pena de tancar-me en una sala blanca per fer això tots aquests anys. Perquè, fixeu-vos-hi, la diferència escalar entre un àtom sol i aquest tros de metall és més o menys la mateixa que entre aquest tros de metall i vosaltres. Per tant, si un àtom sol pot ser a dos llocs diferents alhora, aquest tros de metall pot ser a dos llocs diferents, així que per què no vosaltres? Vull dir, això ho diu el meu costat lògic. Imagineu si poguéssiu ser a múltiples llocs alhora, com seria? Com la vostra consciència manegaria un cos deslocalitzat a l'espai?
It was worth locking myself in a clean room to do this for all those years because, check this out, the difference in scale between a single atom and that chunk of metal is about the same as the difference between that chunk of metal and you. So if a single atom can be in two different places at the same time, that chunk of metal can be in two different places, then why not you? I mean, this is just my logical side talking. So imagine if you're in multiple places at the same time, what would that be like? How would your consciousness handle your body being delocalized in space?
Encara hi ha una altra part d'història. Quan el vam escalfar, i vam encendre els llums i vam mirar dins la caixa, vam veure que la peça de metall encara hi era tota sencera. I això em va fer desenvolupar una nova intuïció, de que sembla que tots els objectes de l'ascensor són en realitat objectes quàntics tot just ficats en un espai reduït.
There's one more part to the story. It's when we warmed it up, and we turned on the lights and looked inside the box, we saw that the piece metal was still there in one piece. And so I had to develop this new intuition, that it seems like all the objects in the elevator are really just quantum objects just crammed into a tiny space.
Sentiu moltes conferències sobre com la mecànica quàntica afirma que tot està interconnectat. Bé, no és del tot cert; és més que això, més profund. Aquestes connexions, les vostres connexions amb totes les coses del voltant, literalment defineixen qui sou. I aquesta és la profunda estranyesa de la mecànica quàntica.
You hear a lot of talk about how quantum mechanics says that everything is all interconnected. Well, that's not quite right. It's more than that; it's deeper. It's that those connections, your connections to all the things around you, literally define who you are, and that's the profound weirdness of quantum mechanics.
Gràcies.
Thank you.
(Aplaudiments)
(Applause)