Αυτό είναι μια απεικόνιση του εγκεφάλου σας και ο εγκέφαλος χωρίζεται σε δύο μέρη. Το αριστερό ημισφαίριο, της λογικής, και το δεξί ημισφαίριο, το οποίο περιέχει το προαίσθημα. Αν είχαμε μια κλίμακα μέτρησης της ικανότητας κάθε ημισφαιρίου, θα μπορούσαμε να σχεδιάσουμε το μυαλό μας. Για παράδειγμα, αυτό θα ήταν κάποιος που είναι απόλυτα λογικός. Εδώ κάποιος ολοκληρωτικά ενστικτώδης. Πού θα τοποθετούσατε τον εγκέφαλό σας σε αυτήν την κλίμακα; Κάποιοι από μας μπορεί να επιλέξουν ένα από αυτά τα άκρα, αλλά νομίζω για τους περισσότερους από εσάς το μυαλό σας είναι κάπως έτσι - με υψηλή ικανότητα και στα δύο ημισφαίρια ταυτόχρονα. Δεν είναι ότι αλληλοαναιρούνται. Μπορεί να είστε λογικοί και ενστικτώδεις.
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.
Θεωρώ τον εαυτό μου έναν τέτοιον άνθρωπο, μαζί με τους περισσότερους φυσικούς πειραματικής Κβαντομηχανικής οι οποίοι χρειάζονται μεγάλη δόση λογικής για να συνδέσουν τις περίπλοκες ιδέες. Αλλά την ίδια στιγμή, χρειαζόμαστε μια μεγάλη δόση ενστίκτου για να κάνουμε τα πειράματα να πετύχουν. Πώς αναπτύσσουμε τη διαίσθηση; Μας αρέσει να παίζουμε με υλικά. Έτσι, βγαίνουμε έξω και παίζουμε με κάτι και παρατηρούμε πώς δρα και από εκεί αναπτύσσουμε τη διαίσθηση μας. Πραγματικά και εσείς κάνετε το ίδιο.
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.
Έτσι μία διαίσθηση που έχετε αναπτύξει με τα χρόνια είναι ότι ένα πράγμα βρίσκεται σε ένα μέρος σε μια δεδομένη στιγμή. Εννοώ, θα ακουγόταν αλλόκοτο να σκεφτεί κανείς ένα πράγμα να βρίσκεται ταυτόχρονα σε δύο μέρη, αλλά δε γεννηθήκατε με αυτή την αντίληψη, το αναπτύξατε. Θυμάμαι που έβλεπα ένα παιδί να παίζει με στοπ αυτοκινήτου. Ήταν νήπιο και δεν ήταν πολύ καλό σε αυτό και έπεφτε συνέχεια. Αλλά πιστεύω ότι αυτό το παιχνίδι του δίδαξε πολύτιμο μάθημα, ότι τα μεγάλα πράγματα δε σε αφήνουν να τα περάσεις, και ότι μένουν σε μία θέση.
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.
Αυτό είναι ένα εξαιρετικό εννοιολογικό μοντέλο για τον κόσμο, εκτός αν είσαι φυσικός σωματιδίων. Θα ήταν φρικτό για τον φυσικό σωματιδίων, διότι δεν παίζει με στοπ αυτοκινήτου, αλλά με αυτά τα μικρά περίεργα σωματίδια. Και όταν παίζουν με τα σωματίδιά τους, βρίσκουν ότι κάνουν πολλά αλλόκοτα πράγματα - όπως ότι μπορούν να περάσουν μέσα από τοίχους ή ότι μπορεί να είναι σε δύο διαφορετικές θέσεις την ίδια στιγμή. Έτσι κατέγραψαν όλες αυτές τις παρατηρήσεις και τις ονόμασαν θεωρία της Κβαντικής Μηχανικής.
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.
Εκεί ήταν η φυσική πριν λίγα χρόνια, χρειαζόμασταν την Κβαντική Μηχανική για να περιγράψει μικροσκοπικά σωματίδια. Αλλά δεν τη χρειαζόμασταν για την περιγραφή των μεγάλων αντικειμένων στην καθημερινότητα. Αυτό δεν μου καθόταν καλά διαισθητικά, και ίσως επειδή δεν παίζω με σωματίδια πολύ συχνά. Δηλαδή, παίζω με αυτά μερικές φορές, αλλά όχι πολύ συχνά. Και δεν τα έχω δει ποτέ. Εννοώ ότι κανείς δεν έχει δει ποτέ κάποιο σωματίδιο. Αλλά από την άλλη, δεν συμβάδιζε ούτε με τη λογική μου. Διότι εάν όλα είναι φτιαγμένα από μικροσκοπικά σωματίδια και όλα τα μικροσκοπικά σωματίδια ακολουθούν την Κβαντική Μηχανική, τότε δεν θα έπρεπε τα πάντα να ακολουθούν την Κβαντική Μηχανική; Δεν βλέπω κάποιον λόγο γιατί όχι. Θα ένιωθα πολύ καλύτερα για το όλο θέμα εάν μπορούσαμε κάπως να δείξουμε ότι ένα καθημερινό αντικείμενο ακολουθεί επίσης την Κβαντική Μηχανική. Έτσι, πριν μερικά χρόνια έβαλα μπρος να κάνω ακριβώς αυτό.
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.
Και έφτιαξα ένα. Αυτό είναι το πρώτο αντικείμενο που μπορεί κάποιος να δει, το οποίο έχει βρεθεί σε μηχανική λειτουργία κβαντικής υπέρθεσης. Αυτό που βλέπουμε λοιπόν εδώ είναι ένα μικροσκοπικό τσιπ υπολογιστή. Μπορείτε να διακρίνετε στη μέση μια πράσινη τελεία. Και αυτό είναι το κομμάτι μετάλλου στο οποίο θα αναφερθώ. Εδώ είναι μια φωτογραφία του αντικειμένου. Και εδώ θα κάνω ζουμ σε λίγο. Κοιτάμε ακριβώς στο κέντρο. Και εδώ ένα πολύ κοντινό πλάνο από το μικρό κομμάτι μέταλλο. Είναι ένα μικρό κομμάτι μέταλλο, σε σχήμα βατήρα κατάδυσης που προεξέχει από ένα περβάζι. Έφτιαξα λοιπόν αυτό το πράγμα σχεδόν όπως γίνονται τα τσιπ υπολογιστών. Πήγα σε ένα καθαρό δωμάτιο με μια φρέσκια φέτα πυριτίου και μετά το άφησα πάνω σε όλες τις μεγάλες μηχανές για 100 ώρες. Το τελευταίο υλικό ήθελε δική μου μηχανή - για να φτιάξω αυτή την τρύπα που μοιάζει με πισίνα κάτω από τη συσκευή. Η συσκευή έχει την ικανότητα να βρίσκεται σε κβαντική υπέρθεση, αλλά θέλει βοήθεια για να το καταφέρει.
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.
Εδώ, επιτρέψτε μου να κάνω μια αναλογία. Ξέρετε πόσο άβολο είναι να είσαι σε ένα ασανσέρ γεμάτο κόσμο; Εγώ όταν είμαι σε ένα ασανσέρ μόνος, κάνω περίεργα πράγματα, αλλά μετά άλλοι άνθρωποι μπαίνουν μέσα και σταματάω να κάνω αυτά τα πράγματα γιατί δε θέλω να τους ενοχλήσω ή για να πω την αλήθεια, να τους τρομάξω. Οπότε, η Κβαντική Μηχανική λέει ότι τα άβια αντικείμενα νιώθουν το ίδιο. Οι συνοδοιπόροι για τα άβια αντικείμενα δεν είναι απλά άνθρωποι, αλλά είναι και το φως που λάμπει πάνω τους και ο αέρας που περνάει και φυσάει και η θερμότητα του δωματίου. Μάθαμε ότι αν θέλαμε να δούμε αυτό το κομμάτι μετάλλου να συμπεριφέρεται κβαντικά μηχανικά θα έπρεπε να διώξουμε τους συνοδοιπόρους.
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.
Και αυτό κάναμε. Σβήσαμε τα φώτα, το βάλαμε σε κενό κι αφαιρέσαμε τον αέρα, και μετά το ψύξαμε ένα κλάσμα ενός βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν. Τώρα, εντελώς μόνο στο ασανσέρ το κομματάκι μπορεί να κάνει ό,τι θέλει. Οπότε, μετρήσαμε την κίνησή του. Βρήκαμε ότι κινούταν πολύ περίεργα. Αντί να κάθεται απόλυτα ακίνητο, παλλόταν, και παλλόταν σαν ανέπνεε κάπως έτσι, σα να επεκτείνεται και να ουρλιάζει. Δίνοντάς του μια απλή ώθηση, μπορέσαμε να το κάνουμε και να πάλλεται και να μην πάλλεται ταυτόχρονα - κάτι που επιτρέπεται μόνο στην Κβαντική Μηχανική.
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.
Οπότε αυτό που σας λέω εδώ είναι κάτι πραγματικά φανταστικό. Τι σημαίνει για ένα πράγμα να πάλλεται και να μην πάλλεται ταυτόχρονα; Ας σκεφτούμε τα άτομα. Στη μία περίπτωση: όλα τα τρισεκατομμύρια άτομα που αποτελούν το κομμάτι μετάλλου στέκουν ακίνητα, και την ίδια στιγμή αυτά τα ίδια άτομα κινούνται πάνω - κάτω. Μόνο σε συγκεκριμένες στιγμές συμβαδίζουν. Όλες τις άλλες στιγμές βρίσκονται αλλού. Αυτό σημαίνει ότι κάθε άτομο είναι σε δύο διαφορετικά μέρη ταυτόχρονα, κάτι που σημαίνει ότι ολόκληρο το κομμάτι μετάλλου είναι σε δύο διαφορετικά μέρη. Νομίζω ότι είναι φοβερό. (Γέλια) Πραγματικά.
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.
(Χειροκρότημα)
(Applause)
Άξιζε που κλειδώθηκα σε ένα καθαρό δωμάτιο για όλα αυτά τα χρόνια, για να κάνω αυτό. Επειδή, για δείτε αυτό, η διαφορά στη βαθμίδα ανάμεσα σε άτομο και το κομμάτι μετάλλου είναι σχεδόν ίδια με τη διαφορά ανάμεσα στο κομμάτι μετάλλου και εσάς. Αν ένα άτομο μπορεί να είναι σε δύο διαφορετικά μέρη ταυτόχρονα, αν αυτό το κομμάτι μετάλλου μπορεί να κάνει το ίδιο, τότε γιατί όχι και εσείς; Εννοώ ότι έτσι λέει η λογική μου. Οπότε, φανταστείτε ότι είστε σε πολλά μέρη την ίδια στιγμή, πώς θα ήταν; Πώς αντιλαμβάνεται η συνείδησή σας το γεγονός το σώμα σας να βρίσκεται σε διάφορους χώρους;
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?
Υπάρχει ακόμα ένα μέρος στην ιστορία. Είναι όταν το θερμάναμε, ανάψαμε τα φώτα και κοιτάξαμε μέσα στο κουτί, είδαμε ότι το κομμάτι μετάλλου ήταν ακόμα εκεί σε ένα κομμάτι. Και μετά έπρεπε να αναπτύξω αυτό το νέο προαίσθημα, ότι μοιάζει ότι όλα τα αντικείμενα στο ασανσέρ είναι πράγματι σαν τα κβαντικά αντικείμενα που είναι στριμωγμένα σε ένα μικρό χώρο.
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.
Ακούτε πολλές συζητήσεις για το πώς η Κβαντική Μηχανική λέει ότι όλα είναι συνδεδεμένα. Λοιπόν, αυτό δεν είναι απόλυτα σωστό. Είναι πολύ παραπάνω από αυτό, είναι βαθύτερο. Είναι ότι αυτές οι συνδέσεις, οι δικές σας συνδέσεις με όλα τα πράγματα γύρω σας, κυριολεκτικά ορίζουν το ποιοι είστε, και αυτό είναι η μεγάλη ιδιομορφία της Κβαντικής Μηχανικής.
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.
Σας ευχαριστώ.
Thank you.
(Χειροκρότημα)
(Applause)