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.
Questa è una rappresentazione del cervello umano. Il cervello può essere diviso in due parti. L'emisfero sinistro, cioè la parte logica, e il destro, quello intuitivo. Quindi, se avessimo una scala per misurare le capacità di ciascun emisfero, potremmo rappresentare schematicamente il cervello. Ad esempio, questo sarebbe il cervello di qualcuno completamente logico. Invece questo sarebbe quello di qualcuno totalmente intuitivo. Allora, dove inserireste il vostro cervello in questa scala? Qualcuno di noi potrebbe aver scelto uno di questi estremi, ma credo che per la maggioranza del pubblico il cervello sia qualcosa del genere... con un alto livello di abilità in entrambi gli emisferi allo stesso tempo. Non è che uno escluda l'altro- Potete essere persone sia logiche che intuitive.
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.
E anche io mi considero una persona del genere, insieme alla maggior parte degli altri fisici quantistici sperimentali, che hanno bisogno di una buona dose di capacità logica per legare tra loro idee complesse. Ma, allo stesso tempo, abbiamo anche bisogno dell'aiuto dell'intuizione per fare in modo che gli esperimenti funzionino davvero. Ma come sviluppare l'intuizione? Beh, a noi piace giocare con le cose. Perciò le prendiamo e ci giochiamo, e stiamo a vedere come reagiscono. E da qui sviluppiamo la nostra intuizione iniziale. In effetti, anche voi fate la stessa cosa.
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.
Dunque, una delle intuizioni che potreste aver elaborato negli anni è che una cosa si possa trovare solo in posto in dato momento. Voglio dire, potrebbe sembrare un po' strano pensare che un oggetto si trovi nello stesso momento in due luoghi diversi, ma voi non siete nati con questa idea, l'avete semplicemente elaborata. Mi ricordo di un bambino che giocava su un dosso stradale. Sapeva appena camminare e non riusciva a mantenere l'equilibrio, cadeva sempre. Ma scommetto che giocare su quel dosso gli abbia insegnato una lezione preziosa, cioè che quell'affare largo non ti lascia passare, e che si può trovare solo in un posto.
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.
E questo è un ottimo modello concettuale per le cose del mondo, a meno che tu non sia un fisico delle particelle. Sarebbe un modello terribile per questi fisici, perché loro non giocano con i dossi, bensì con queste strane piccole particelle. E quando giocano con le particelle scoprono di poterci fare tantissime cose strane... come farle attraversare pareti o farle trovare in due luoghi diversi nello stesso momento. E poi hanno annotato tutte le loro osservazioni e le hanno chiamate teoria della meccanica quantistica.
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.
Questo era il punto a cui erano arrivati i fisici alcuni anni fa; c'era bisogno della meccanica quantistica per descrivere delle piccole, minuscole particelle. Ma non ce n'era bisogno per descrivere i grandi oggetti di uso comune attorno a noi. Questo non si accordava molto bene con la mia parte intuitiva, forse perché non gioco molto spesso con le particelle. Beh, ci gioco qualche volta, ma non molto spesso. E non le ho neanche mai viste. Voglio dire, nessuno ne ha mai vista una. Ma questo non calza neanche molto bene con la mia parte logica. Perché se tutto è composto da piccole particelle e tutte le particelle seguono la meccanica quantistica, allora la meccanica quantistica non dovrebbe applicarsi a tutto? Non vedo nessuna ragione per cui non dovrebbe essere così. E quindi mi sentirei molto più a mio agio se potessimo dimostrare in qualche modo che anche gli oggetti di uso quotidiano seguono le leggi della meccanica quantistica. E così alcuni anni fa ho cominciato a lavorarci sopra.
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.
E ne ho costruito uno. Questo è il primo oggetto reale con cui abbiamo sperimentato il principio di sovrapposizione della meccanica quantistica. Ora, quello che stiamo guardando è un piccolo chip per computer. Potete vedere questo piccolo cerchio verde nel mezzo. Ed è di questo piccolo pezzo di metallo che voglio parlare brevemente. Questa è una fotografia dell'oggetto. Questo è un ingrandimento. Osserviamo proprio qui nel centro. E questo è un ulteriore ingrandimento di quel pezzettino di metallo. Quello che vediamo è un pezzettino di metallo a forma di trampolino da piscina, ancorato su un bordo. L'ho costruito più o meno come si costruisce un chip per computer. Sono entrato in una stanza asettica con un wafer di silicio, e poi ho messo in funzione tutti i macchinari per un centinaio di ore. Come ultima cosa, ho dovuto costruire il mio macchinario... per ottenere questo foro a forma di piscina sotto il dispositivo. Il dispositivo ha la capacità di sovrapposizione quantistica, ma ha bisogno di un piccolo aiuto per riuscirci.
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.
Ora, lasciatemi fare un'analogia. Avete presente quanto sia scomodo stare in un ascensore pieno di persone? Voglio dire, quando sto da solo in ascensore faccio un sacco di cose strane, ma poi salgono altre persone e la smetto perché non voglio infastidirle, o, per dirla tutta, spaventarle. Quindi quello che ci dice la meccanica quantistica è che gli oggetti inanimati hanno il mio tipo di reazione. Per loro gli altri passeggeri non sono solo le persone, ma anche la luce che li colpisce, e il vento che li lambisce e il calore della stanza. E sappiamo che se vogliamo vedere questo pezzetto di metallo comportarsi secondo la meccanica quantistica, dobbiamo far uscire tutti gli altri passeggeri.
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.
Ed è quello che abbiamo fatto. Abbiamo spento le luci, poi l'abbiamo sistemato in un contenitore da cui abbiamo tolto l'aria, e quindi l'abbiamo raffeddato ad una temperatura prossima allo zero assoluto. Ora, tutto solo nell'ascensore, il nostro pezzettino di metallo è libero di comportarsi come gli pare. Allora abbiamo misurato il suo moto. Abbiamo scoperto che si stava muovendo in un modo davvero strano. Invece di stare perfettamente fermo, stava vibrando. E il modo in cui vibrava era qualcosa di simile a un respiro... come il dilatarsi e il restringersi di un mantice E dandogli un colpetto, eravamo in grado di farlo sia vibrare che cessare di vibrare nello stesso momento... qualcosa che è possibile solo nella meccanica quantistica.
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.
Quindi quello che vi sto dicendo è qualcosa di davvero fantastico. Cosa vuol dire che un oggetto possa vibrare e non vibrare allo stesso tempo? Pensiamo agli atomi. Questo caso: tutti i trilioni di atomi che compongono quel pezzo di metallo se ne stanno fermi e allo stesso tempo quegli atomi si muovono su e giù. Rimangono allineati solo in alcuni momenti specifici. Per il resto del tempo sono delocalizzati. Questo significa che ogni singolo atomo si trova in due posti diversi nello stesso momento, che per estensione vuol dire che l'intero pezzo di metallo si trova al contempo in due luoghi diversi. Penso che sia una vera ficata. (Risate) Davvero.
(Applause)
(Applausi)
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?
E' valsa la pena rinchiudermi per anni in una stanza asettica a provare e riprovare. Perché, sentite questa, la differenza di scala tra un singolo atomo e quel pezzo di metallo è all'incirca la stessa che c'é tra quel pezzo di metallo e una persona. E quindi se un atomo può trovarsi in due posti diversi nello stesso momento, e questo pezzo di metallo può essere in due posti diversi, allora perché non voi? Cioè, questo è ciò che mi dice la mia parte logica. Provate ad immaginare di essere in tanti posti nello stesso momento, come vi sentireste? Come farebbe la vostra coscienza a reagire al fatto che il vostro corpo è delocalizzato nello spazio?
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.
C'é ancora un altro capitolo nella nostra storia. Quando lo abbiamo riscaldato, e poi acceso le luci e guardato nel contenitore, abbiamo visto che il pezzo di metallo si trovava ancora lì, integro. E allora il mio intuito mi ha suggerito che tutti gli oggetti presenti nell'ascensore sono semplicemente degli oggetti quantistici stipati in un piccolo spazio.
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.
Avrete sentito molto parlare di come, secondo la meccanica quantistica, tutte le cose siano interconnesse. Beh, non è del tutto corretto; è più di questo, ed è molto più profondo. Perché tutte quelle connessioni, le vostre connessioni con tutto ciò che vi circonda, definiscono letteralmente chi siete voi. Ed è questo il mistero più profondo della meccanica quantistica.
Thank you.
Grazie a tutti.
(Applause)
(Applausi)