Tohle je znázornění vašeho mozku. Můžeme ho rozdělit na dvě části. Tohle je levá polovina, ta logická, a potom pravá půlka, která je intuitivní. Kdyby existovalo měřítko schopností obou hemisfér, mohli bychom náš mozek zakreslit. Například takto by vypadal někdo, kdo je kompletně logický. Tohle bude někdo úplně intuitivní. Kam byste na této stupnici umístili svůj mozek vy? Někteří z nás by si možná zvolili jeden z těchto extrémů, ale myslím, že většina lidí v publiku, má mozek někde tady -- s vysokými schopnostmi obou hemisfér zároveň. Není to tedy tak, že by se tyto schopnosti vzájemně vylučovaly. Můžete být logičtí i intuitivní.
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.
Sám sebe považuji za jednoho z těch lidí, kteří spolu s většinou dalších experimentálních kvantových fyziků, potřebují spoustu logického myšlení k pospojování těchto komplexních teorií. Zároveň ale potřebujeme značné množství intuice k vlastní experimentální práci. Jak si tuto intuici budujeme? Tím, že si rádi se vším hrajeme. Hrajeme si s věcmi a pozorujeme jak se chovají. Tím si vytváříme schopnost intuice. Vy děláte ve skutečnosti to samé.
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.
Jeden z instinktů, který jste si nejspíše vyvinuli během let, vám říká, že věc může být pouze na jednom místě. Tím chci říct, že vám může připadat zvláštní přemýšlet o jedné věci na dvou různých místech zároveň, ale s tímto předpokladem jste se nenarodili, ten jste si vytvořili. Pamatuji si, že jsem sledoval chlapce, jak si hraje na zarážce pod kola. Ještě se učil chodit, moc mu to nešlo a tak stále padal. Ale vsadím se, že hraním na této zarážce získal hodnotnou zkušenost, totiž, že takhle velké věci vám neumožní projít skrz ně, a že zůstanou na jednom místě.
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.
To je dobré obecné pravidlo pro život na tomto světe, tedy pokud nejste vědcem zabývajícím se částicemi. Pro částicového fyzika by to byl velmi špatný model, protože ti si nehrají se zarážkami pro auta, ti si hrají s těmito zvláštními malými částicemi. A když si hrají se svými částicemi, zjišťují, že se v mnohém chovají opravdu zvláštně -- jako například, že mohou prolétávat zdí nebo být na dvou různých místech najednou. Fyzici zaznamenali všechna tato pozorování a nazvali to teorií kvantové mechaniky.
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.
Toto je stav fyziky před pár lety; potřebovali jste kvantovou mechaniku abyste charakterizovali malé, mrňavé částice. Ale nepotřebovali jste ji k popisu velkých, každodenních objektů kolem nás. Tohle opravdu neladilo s mojí intuicí, a možná je to jen proto, že si nehraji s částicemi moc často. No, někdy si s nimi hraji, ale ne moc často. Nikdy jsem je ale neviděl. Myslím tím, nikdo je nikdy neviděl. Nevyhovovalo mi to ale ani po logické stránce. Jestliže je vše tvořeno těmito malými částicemi a všechny tyto malé částice se chovají podle zákonů kvantové mechaniky, nemělo by potom podléhat zákonům kvantové mechaniky vše? Nevidím jediný důvod proč by nemělo. Bylo by mi daleko lépe, kdybychom nějak mohli ukázat, že každodenní objekty také podléhají zákonům kvantové fyziky. Právě na tom jsem začal před několika roky pracovat
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.
a jeden takový objekt vyrobil. Bylo to první těleso, které jste mohli vidět, které bylo v kvantově mechanické superpozici. To, na co se zde díváme, je malinkatý počítačový čip. Uprostřed něho můžete vidět zelenou tečku. O tomto kousku kovu vám nyní budu povídat. Toto je fotografie celého tělesa. Nyní ho trochu přiblížím; díváme se rovnou do středu. Tady je hodně, hodně velké zvětšení toho malého kousku kovu. To, na co teď koukáme, je malý kousek kovu ve tvaru skokanského prkna, který přesahuje přes hranu. Tuhle věcičku jsem vyrobil skoro stejným způsobem jako se vyrábí počítačové čipy. Zamířil jsem do bezprašné místnosti s čistým silikonovým polovodičem a tam si asi 100 hodin hrál se všemi těmi velkými mašinami. Kvůli poslední úpravě jsem si musel postavit stroj vlastní -- to abych mohl vyrobit otvor ve tvaru bazénku pod zařízením. Toto zařízení má schopnost být v kvantové superpozici, ale musí se mu trochu pomoct.
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.
Dám vám přirovnání. Znáte to, jak nepohodlné je být v plném výtahu? Myslím tím, že když jsem ve výtahu sám, dělám spoustu různých podivných věcí, ale potom přistoupí další lidé a já se vším přestanu, protože ty lidi nechci obtěžovat, nebo, upřimně, vystrašit je. Kvantová mechanika říká, že neživé těleso se chová stejným způsobem. Spolucestujícími pro neživá tělesa nejsou pouze lidé, ale je to také dopadající světlo, proudění vzduchu kolem, nebo teplo v místnosti. A tak jsme věděli, že jestli chceme vidět tento kousek kovu chovat se kvantově mechanicky, musíme vyloučit všechny ostatní pasažéry.
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.
Tak jsme to udělali. Zhasli jsme světla, dali to do vakua a odsáli všechen vzduch, a potom jsme to zchladili jen na zlomek stupně nad absolutní nulu. Když je úplně sám ve výtahu, může ten malý kousek kovu dělat cokoliv chce. A tak jsme měřili jeho pohyb. Zjistili jsme, že se pohyboval opravdu podivným způsobem. Místo toho, aby zůstal v absolutním klidu, vibroval. Způsob jakým vibroval byl podobný dýchání -- byl podobný měchu, který se roztahuje a stahuje. Když jsme do něj trošku šťouchli, byli jsme schopni dosáhnout toho, že vibroval i nevibroval současně -- něčeho, co je dovoleno pouze v kvantové mechanice.
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.
Co vám tady povídám je něco skutečně fantastického. Co to znamená, když těleso vibruje i nevibruje současně? Představte si atomy. Jedna z možností je, že všech trilión atomů tvořících kousek kovu je v klidu a zároveň ty samé atomy se pohybují nahoru a dolu. Jen v jeden okamžik jsou vyrovnané, po zbytek času jsou delokalizované. To znamená, že každý atom je na dvou různých místech současně, což vlastně znamená, že celý kus kovu je na dvou různých místech. Což si myslím, že je skvělé. (smích) Opravdu.
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.
(potlesk)
(Applause)
Být zavřen v bezprašné místnosti po všechny ty roky stálo za to. Protože, podívejte se na takhle, rozdíl v rozměrech mezi jediným atomem a tímto kouskem kovu je zhruba stejný jako rozdíl mezi tímto kouskem kovu a vámi. Takže jestliže jediný atom může být na dvou místech zároveň, tento kousek kovu může být na dvou místech, tak proč ne vy? Myslím tím, tohle je jen má logická strana. Představte si, že byste byli na několika místech zároveň, jaké by to bylo? Jak by vaše vědomí zvládlo vaše tělo delokalizované v prostoru?
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?
Příběh má však ještě pokračování. Když jsme to ohřáli, rozsvítili jsme a podívali se do krabice, viděli jsme, že ten kousek kovu tam stále je a v jednom kuse. Musel jsem si vytvořit novou intuici, vypadá to, že všechna tělesa ve výtahu jsou vlastně kvantovými tělesy jsou však vměstnány v malinkatém prostoru.
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.
Často slyšíte o tom, že kvantová mechanika říká, že vše je vzájemně propojeno. To není tak docela pravda; je to víc než to, jde to hlouběji. Je to tak, že tato propojení, vaše propojení se vším kolem vás, doslova určují kdo jste. A to je ta hluboká zvláštnost kvantové mechaniky.
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.
Děkuji.
Thank you.
(potlesk)
(Applause)