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.
Dit is een voorstelling van jullie hersenen. Jullie hersenen kunnen in twee delen verdeeld worden. De linkerhelft, de logische kant en de rechterhelft, de intuïtieve kant. Als we een schaal hadden om de bekwaamheid van elke hemisfeer te meten dan kunnen we ons verstand in kaart brengen. Bijvoorbeeld: dit zou iemand zijn die helemaal logisch is. Dit zou iemand zijn die helemaal intuïtief is. Dus waar zou je jouw verstand zetten op deze schaal? Enkelen van ons hebben misschien gekozen voor een van deze extremen, maar ik denk dat bij de meeste mensen in het publiek jullie verstand zoiets is als dit -- met een hoge bekwaamheid in beide hemisferen tegelijkertijd. Ze sluiten elkaar niet uit. Je kan logisch én intuïtief zijn.
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.
Ik beschouw mezelf als een van deze mensen, samen met de meeste andere experimentele kwantumfysici, die een hoop logica nodig hebben om deze complexe ideeën samen te brengen. Maar tegelijkertijd, hebben we een hoop intuïtie nodig om de experimenten werkelijk uit te voeren. Hoe ontwikkelen we deze intuïtie? Wel, we spelen graag met dingen. We spelen ermee en we kijken hoe ze reageren. Daaruit ontwikkelen we onze intuïtie. Eigenlijk doen jullie net hetzelfde.
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.
Een intuïtie die je misschien ontwikkeld hebt over de jaren is dat een ding zich op ieder moment slechts op één plaats bevindt. Ik bedoel, het kan raar klinken om er over na te denken dat een ding zich op twee plaatsen bevindt op hetzelfde tijdstip, maar je bent niet geboren met dit denkbeeld, je hebt het ontwikkeld. Ik herinner me dat ik keek naar een kind dat speelde op een autodrempel. Het was een kleuter en hij was er niet erg goed in, hij viel steeds. Maar ik wed dat spelen met de drempel hem een erg waardevolle les geleerd heeft en dat is dat grote dingen jou niet zomaar laten passeren, en dat ze op één plaats blijven.
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.
Dit is dus een goed conceptueel model om van de wereld te hebben, tenzij je een deeltjesfysicus bent. Het zou een slecht model zijn voor een deeltjesfysicus, omdat ze niet spelen met autodrempels, ze spelen met erg kleine rare deeltjes. Wanneer ze met hun deeltjes spelen, merken ze dat deze allerlei erg rare dingen doen zoals recht door muren vliegen, of op twee plaatsen tegelijk zijn. Ze schreven al deze observaties op en ze noemden het de theorie van de kwantummechanica.
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.
Dat is waar fysica stond een paar jaren geleden. Je had kwantummechanica nodig om kleine, minuscule deeltjes te beschrijven. Maar je had het niet nodig om grote, alledaagse objecten rondom ons te beschrijven. Dit klopte niet met mijn intuïtie en misschien is het gewoon omdat ik niet erg vaak met deeltjes speel. Wel, ik speel soms met ze, maar niet erg vaak. Ik heb ze nog nooit gezien. Ik bedoel, niemand heeft ooit een deeltje gezien. Maar het klopte ook niet met mijn logische kant. Omdat, als alles gemaakt is uit kleine deeltjes en al de kleine deeltjes volgen de wetten van de kwantummechanica, zou alles dan niet gewoon de wetten van de kwantummechanica moeten volgen? Ik zie geen enkele reden waarom niet. Ik zou me hierover een stuk beter voelen als we op één of andere manier konden tonen dat een alledaags object ook de regels van de kwantummechanica volgt. Dus enkele jaren geleden begon ik eraan.
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.
Ik heb er één gemaakt. Dit is het eerste object dat je kan zien dat in een mechanische kwantum-superpositie is geweest. We kijken hier naar een minuscule computerchip. Je kan min of meer het groene punt zien in het midden. Dat is het stuk metaal waarover ik zo dadelijk ga praten. Dit is een foto van het object. Hier zoem ik een beetje in. We kijken recht in het midden daar. Dan hier een erg, erg grote close-up van het kleine stukje metaal. We kijken naar een klein stukje metaal in de vorm van een surfplank en het steekt uit over een richel. Ik maakte dit ding ongeveer op dezelfde manier zoals je een computerchip zou maken. Ik ging in een cleanroom met een verse silicium-wafer en boog me gedurende ongeveer 100 uren over al de grote machines. Voor de afwerking moest ik mijn eigen machine bouwen om dit zwembad-vormig gat te maken onder het apparaat. Dit apparaat heeft het vermogen om in een kwantum-superpositie te zijn, maar het heeft hiervoor een beetje hulp nodig.
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.
Laat ik jullie een analogie geven. Je weet hoe oncomfortabel het is om in een drukke lift te staan? Ik bedoel, wanneer ik alleen in een lift ben, doe ik allerlei rare dingen, maar wanneer andere mensen instappen, stop ik daarmee omdat ik hen niet wil lastigvallen, of, hen ronduit niet bang wil maken. Kwantummechanica zegt dat levenloze objecten op dezelfde manier werken. De medepassagiers voor levenloze objecten zijn niet enkel mensen, maar ook het licht dat erop schijnt en de wind die er langs blaast en de warmte van de kamer. Dus wisten we dat als we wilden dat dit stuk metaal zich kwantummechanisch zou gedragen, we alle passagiers buiten zouden moeten gooien.
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.
Dat deden we. We deden alle lichten uit en plaatsten het in een vacuüm en zogen alle lucht eruit. Dan koelden we het tot net een fractie van een graad boven het absolute nulpunt. Nu, helemaal alleen in de lift, is het kleine stukje metaal vrij om zich te gedragen hoe het wilt. We maten zijn beweging. We zagen dat het zich op erg rare manieren bewoog. In plaats van perfect stil te zitten, vibreerde het. Het vibreerde op een manier alsof het ademde als een uitzettende en samentrekkende ballon. Door het een zacht duwtje te geven, konden we het laten vibreren en niet vibreren tegelijkertijd -- iets dat slechts toegestaan is in kwantummechanica.
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.
Wat ik hier vertel is iets werkelijk fantastisch. Wat betekent het voor een ding om te vibreren en niet te vibreren tegelijkertijd? Laat ons denken aan de atomen. Bijvoorbeeld: alle triljoenen atomen die dat stuk metaal vormen, staan stil en tegelijkertijd bewegen diezelfde atomen naar boven en beneden. Ze staan slechts op nauwgezette tijdstippen op één lijn. De rest van de tijd zijn ze gedelokaliseerd. Dit betekent dat elk atoom in twee verschillende plaatsen is op hetzelfde tijdstip, wat betekent dat het hele stuk metaal zich op twee plaatsen bevindt. Ik vind dat te gek. (Gelach) Echt.
(Applause)
(Applaus)
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?
Het was het waard om mezelf al die jaren op te sluiten in een cleanroom om dit te doen. Want, kijk, het verschil in schaal tussen een enkel atoom en dat stuk metaal is ongeveer hetzelfde als het verschil tussen dat stuk metaal en jou. Als een enkel atoom tegelijkertijd op twee verschillende plaatsen kan zijn, kan dat stuk metaal op twee verschillende plaatsen zijn, waarom jij dan niet? Ik bedoel, dit is slechts mijn logische kant. Stel je voor dat je op verschillende plaatsen bent op hetzelfde tijdstip, hoe zou dat zijn? Hoe zou je bewustzijn omgaan met je lichaam gedelokaliseerd in de ruimte?
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.
Er is nog een deel van het verhaal. Wanneer we het opwarmden en de lichten aandeden en in de doos keken, zagen we dat het stuk metaal zich nog steeds op één plaats bevond. Ik moest dus een nieuwe intuïtie ontwikkelen dat het lijkt dat al de objecten in de lift werkelijk slechts kwantumobjecten zijn bij elkaar gepropt in een minuscule ruimte.
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.
Je hoort veel zeggen over hoe kwantummechanica aantoont dat alles met elkaar verbonden is. Wel, dat is niet helemaal juist. Het is meer dan dat, het is dieper. Het is zo dat al die connecties, jouw connecties met al de dingen rondom jou letterlijk definiëren wie je bent. Dat is de diepgaande rariteit van kwantummechanica.
Thank you.
Dank je.
(Applause)
(Applaus)