Dies ist eine Darstellung Ihres Gehirns. Ihr Gehirn kann in zwei Hälften unterteilt werden. Das ist die linke Hälfte, die die logische Seite ist und dann die rechte Hälfte, die die intuitive Seite ist. Wenn wir einen Maßstab hätten um die Aptitute jeder Hemisphäre zu messen, könnten wir ihr Gehirn darstellen. Zum Beispiel, wäre diese jemand, der vollständig logisch ist. Dies wäre jemand, der komplett intuitiv ist. Nun, wo würden Sie ihr Gehirn auf diesem Maßstab positionieren? Einige von uns haben sich vielleicht für eins dieser Extreme entschieden, aber ich denke, dass, für die meisten Menschen im Publikum, Ihr Gehirn etwa so aussieht -- mit einer hohen Aptitute, die gleichzeitig in beiden Hemisphären ist. Es ist nicht so, als ob sie beide exklusiv sind oder dergleichen. Sie können logisch und intuitiv sein.
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.
Und so sehe ich mich als eine der Personen, gemeinsam mit dem meisten anderen experimentellen Quantenphysikern, die einen guten Anteil Logik benötigen um die komplexen Ideen zusammen zu fügen. Aber gleichzeitig benötigen wir einen guten Anteil Intuition um die Experimente tatsächlich auszuführen. Wie entwickeln wir diese Intuition? Nun, wir lieben es mit Dingen zu spielen. Wir gehen also raus und spielen damit und schauen dann wie es reagiert. Und dann fangen wir dort an unsere Intuition zu entwickeln. Im Grunde machen Sie das gleiche.
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.
Also eine der Intuitionen die sie über die Jahre entwickelt haben, ist vermutlich, dass ein Ding zur gleichen Zeit nur an einem Ort sein kann. Ich meine, es kann seltsam klingen darüber nachzudenken, dass ein Ding zur gleichen Zeit an zwei verschiedenen Orten ist, aber Sie wurden mit dieser Idee nicht geboren, Sie haben sie entwickelt. Ich erinnere mich daran ein Kind beim Spielen auf einer Bodenschwelle zu sehen. Er war noch ein Kleinkind und nicht sehr gut darin und er fiel ständig hin. Aber ich wette, dass ihn das Spielen mit der Bodenschwelle eine sehr wertvolle Lektion lehrte, nämlich das große Dinge dich nicht einfach vorbei lassen, und dass sie an einer Stelle bleiben.
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.
Und das ist ein großartiges konzeptionelles Modell der Welt, so lange Sie kein Teilchenphysiker sind. Es wäre ein furchtbares Modell für einen Teilchenphysiker, weil sie nicht mit Bodenschwellen spielen, sondern mit diesen kleinen seltsamen Teilchen. Und wenn sie mit ihren Teilchen spielen, stellen sie alle möglichen seltsamen Dinge fest -- wie dass sie direkt durch Mauern fliegen, oder dass sie zur gleichen Zeit an zwei verschiedenen Orten sein können. Und so schrieben sie alle diese Beobachtungen auf, und nannten sie die Theorie der Quantenmechanik.
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.
Das war der Stand der Physik vor einigen Jahren; man brauchte Quantenmechanik um die kleinen, winzigen Teilchen zu beschreiben. Aber man brauchte sie nicht um die großen alltäglichen Objekte um uns herum zu beschreiben. Das hat meine Intuition nicht gemocht und das vielleicht nur weil ich nicht so oft mit Teilchen spiele. Naja, ich spiele manchmal mit ihnen, aber nicht sehr oft. Und ich habe sie noch nie gesehen. Ich meine, niemand hat jemals ein Teilchen gesehen. Aber meine logische Seite hat es auch nicht gemocht. Denn wenn alle Sachen aus Teilchen bestehen und all diese Teilchen den Regeln der Quantenmechanik folgen, sollte dann nicht einfach alles den Regeln der Quantenmechanik folgen? Ich sehe keinen Grund, warum das nicht so sein sollte. Ich würde mich also deutliche besser mit der ganzen Sache fühlen, wenn wir irgendwie zeigen könnten, dass Alltagsgegenstände auch den Regeln der Quantenmechanik folgen. Also machte ich mich vor ein paar Jahren daran, genau das zu tun.
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.
Ich erschuf eins. Dies ist das erste Objekt, das Sie sehen können, das in der quantenmechanischen Superposition war. Was wir uns hier also ansehen ist ein winziger Computer Chip. Und Sie können diesen grünen Punkt dort in der Mitte sehen. Das ist das Stück Metall über das ich gleich reden werde. Das ist ein Bild des Objekts. Hier vergrößere ich es etwas. Wir schauen genau hier ins Zentrum. Und hier ist eine wirklich sehr große Nahaufnahme dieses kleinen Stücks Metall. Was wir uns also ansehen ist ein kleines Stück Metall es ist wie ein Sprungbrett geformt und es steht über der Kante über. Ich machte also dieses Ding auf ähnliche Weise auf die man einen Computer Chip macht. Ich ging ein einen sauberen Raum mit neuen Siliziumscheiben, und rackerte für 100 Stunden an all den großen Geräten. Für das letzte bisschen musste ich meine eigene Maschine bauen -- um dieses wie ein swimming pool geformte Loch und das Ding zu bekommen. Dieses Ding hat die hat die Fähigkeit in der quantenmechanischen Superposition zu sein aber es braucht ein ein wenig Hilfe um es zu tun.
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.
Schauen Sie, lassen Sie mich Ihnen eine Analogie geben. Sie wissen, wie unbehaglich es ist in einem vollen Aufzug zu sein? Ich meine, wenn ich alleine im Aufzug bin, dann mache ich alle möglichen seltsamen Sachen aber dann steigen andere Menschen hinzu und ich höre auf all diese Dinge zu machen, weil ich sie nicht damit belästigen will, oder, offen gesagt, sie verschrecke. Quantenmechanik sagt also, dass unbewegliche Objekte sich genauso fühlen. Die Mitfahrer für unbewegliche Objekte sind nicht nur Menschen, sondern auch das Licht, das auf sie scheint und der Wind, der an ihnen vorbei fegt und die Hitze des Raums. Und so wussten wir, dass wenn wir sehen wollten, dass dieses Stück Metall sich quantenmechanisch verhält, wir die ganzen Mitreisenden raus schmeissen mussten.
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.
Und das haben wir dann getan. Wir haben das Licht ausgeschaltet, legten es in ein Vakuum und saugten die ganze Luft aus und kühlten es bis fast zum absoluten Nullpunkt ab. Jetzt, ganz alleine im Aufzug, war das Stück Metall frei, sich zu verhalten wie immer es wollte. Also haben wir seine Bewegung gemessen. Wir stellten fest, dass es sich wirklich seltsam bewegt. Anstatt, dass es einfach ruhig da liegt, vibrierte es. Die Art wie es vibrierte war ungefähr so wie dies hier -- wie ein sich ausdehnender und zusammen ziehender Blasebalg. In dem wir ihm einen kleinen Schubs gaben, konnten wir es veranlassen zur gleichen Zeit zu vibrieren und nicht zu vibrieren -- etwas was nur in der Quantenmechanik erlaubt ist.
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.
Was ich Ihnen gerade erzähle ist also was wahrhaft fantastisches. Was heißt es für ein Objekt zur gleichen Zeit zu vibrieren und nicht zu vibrieren? Lassen Sie uns über die Atome nachdenken. Also der erste Fall: all die Trillionen von Atome aus denen das Stück Metall besteht liegen still da und zur gleichen Zeit bewegen sich dieselben Atome auf und ab. Nur zu präzisen Zeitpunkten stimmen sie überein. Den Rest der Zeit sind sie delokalisiert. Das heisst, dass jedes Atom zur gleichen Zeit an zwei unterschiedlichen Orten ist, was gleichzeitig heisst, dass das gesamte Stück Metall an zwei verschiedenen Orten ist. Ich denke, dass das richtig cool ist. (Gelächter) Wirklich.
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.
(Applaus)
(Applause)
Das war es wert mich für all diese Jahr in dem sauberen Raum einzuschliessen. Denn, überprüfen Sie das, der Massstabsunterschied zwischen einem einzelnen Atom und diesem Stück Metall ist ungefähr genauso wie der Unterschied zwischen dem Stück Metall und Ihnen. Wenn also ein einzelnes Atom zur gleichen Zeit an zwei verschiedenen Orten sein kann, dieses Stück Metall an zwei verschiedenen Orten sein kann, warum dann nicht auch Sie? Ich meine, das ist nur das was meine logische Seite sagt. So, stellen Sie sich vor, Sie wären zu gleichen Zeit an mehreren Orten, wie würde sich das anfühlen? Wie würde Ihr Bewusstsein damit umgehen, dass Ihr Körper im Raum delokalisiert ist?
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?
Es gibt einen weiteren Aspekt bei der Geschichte. Als wir es aufwärmten, das Licht anschalteten und die Kiste reinschauten, sahen wir, dass das Stück Metall immer in einem Stück da war. Und so musste ich diese neue Intuition entwickeln, dass es so aussieht als ob all die Objekte im Aufzug in Wirklichkeit nur Quanten Objekte sind, die in einem kleinen Raum zusammen gefercht sind.
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.
Sie hören eine Menge Gerede darüber, wie Quantenmechanik sagt, dass alles mit allem verbunden ist. Nun, das ist nicht ganz richtig; da ist noch mehr dahinter, es geht noch tiefer. Es ist so, dass diese Verbindungen, Ihre Verbindungen mit all den Dingen um Sie herum, buchstäblich definieren wer Sie sind. Und das ist das Tiefsinnige und Seltsame der Quantenmechanik.
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.
Vielen Dank.
Thank you.
(Applaus)
(Applause)