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.
Oto obraz twojego mózgu. Może być podzielony na dwie części. Lewą, która jest połową logiczną, i prawą połowę, która jest intuicyjna. Jeśli mielibyśmy skalę mierzącą zdolność każdej półkuli, moglibyśmy opisać nasz mózg. Na przykład, to byłby ktoś zupełnie logiczny. A to byłby ktoś całkowicie intuicyjny. Więc gdzie umieściłbyś swój mózg na tej skali? Część z nas mogłaby się znaleźć na jednej ze skrajności, ale myślę, że większość widowni ma mózg taki jak ten -- z dużymi zdolnościami w obydwu półkulach jednocześnie. Nie jest powiedziane, że wzajemnie się wykluczają. Możesz mieć zdolności logiczne i intuicyjne.
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.
Uważam się za jednego z tych ludzi, podobnie większość pozostałych fizyków zajmujących się eksperymentalną mechaniką kwantową, którzy potrzebują dużo umiejętności logicznych aby zrozumieć wszystkie złożone prawa. Ale jednocześnie, potrzebujemy dużo intuicji, aby przeprowadzać eksperymenty. Jak rozwijamy tę intuicję? Cóż, lubimy się z tym bawić. Spotykamy się, i bawimy się z tym, i widzimy, w jaki sposób się zachowuje. Stąd bierzemy naszą intuicyjność. Wy też robicie to samo.
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.
Intuicja, którą mogliście rozwijać przez lata mówi wam, że każda rzecz, może być tylko w jednym miejscu w tym samym czasie. Wiem, że brzmi trochę dziwnie, aby myśleć, że jeden przedmiot może być w dwóch różnych miejscach w tym samym czasie, ale nie urodziliście się z tym poglądem, sami go rozwinęliście. Pamiętam przyglądanie się dzieciom bawiących się na parkingu. Był tam maluch, który cały czas się wywracał. Nie był za dobry w chodzeniu. Ale mogę się założyć, że lekcja na parkingu była bardzo wartościowa, bo nauczyła go, że duże przedmioty nie pozwolą przejść przez siebie, i że pozostają w tym samym miejscu.
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.
Jest to świetny pojęciowy model, aby zdobyć świat, chyba, że jesteś fizykiem cząsteczkowym. Byłby to okropny model dla fizyka cząsteczkowego, ponieważ oni nie bawią się z blokadą na samochody, ale z małymi dziwnymi cząsteczkami. Kiedy to robią, dowiadują się, że mogą one robić najróżniejsze dziwne rzeczy -- mogą np. przenikać przez ściany, lub mogą być w dwóch miejscach w tym samym czasie. Fizycy zapisali wszystkie swoje obserwacje, i nazwali je teorią mechaniki kwantowej.
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.
W tym miejscu fizyka była kilka lat temu; potrzebowałeś mechaniki kwantowej, aby opisać małe, maleńkie cząsteczki. Ale nie potrzebowałeś jej do opisania dużych przedmiotów otaczających nas na co dzień. To nie pasowało mojej intuicji, może dlatego, że nie bawię się za często z cząsteczkami. Robię to czasami, ale nie za często. Poza tym, nigdy ich nie widziałem. Nikt nigdy nie widział cząsteczki. Co więcej, nie współgrało to także z moją logiczną stroną. Bo skoro wszystko składa się z małych cząsteczek, a wszystkie cząsteczki rządzą się mechaniką kwantową, to czyż wszystko nie powinno po prostu według niej funkcjonować? Nie widzę żadnego powodu, dlaczego nie. Czułbym się o wiele lepiej, jeśli moglibyśmy w jakiś sposób pokazać, że otaczające nas na co dzień przedmioty również funkcjonują według praw mechaniki kwantowej. Więc kilka lat temu, rozpocząłem pracę, aby tego dokonać.
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.
Udało mi się zrobić jeden projekt. Oto pierwszy przedmiot, który widzicie, który zachowuje się według kwantowej zasady superpozycji. To co widzicie, to maleńki chip komputerowy. Możecie zobaczyć swego rodzaju zieloną kropkę pośrodku. Jest to kawałek metalu, o którym będę mówił za minutę. Oto fotografia tego przedmiotu. Tutaj jest trochę powiększone. Patrzymy dokładnie w sam środek. A tutaj jest bardzo, bardzo duże zbliżenie tego małego kawałka metalu. Widzimy mały kawałek metalu, który ma kształt trampoliny [używanej do skoków do wody], i wystaje on ponad krawędź. Wykonałem to w bardzo podobny sposób, w jaki tworzy się chipy komputerowe. Udałem się do czystego pomieszczenia z czystym waflem krzemowym, po prostu operowałem wielkimi maszynami przez około 100 godzin. Do ostatniego etapu musiałem wykonać moją własną maszynę -- aby wykonać otwór w kształcie basenu pod spodem urządzenia. To urządzenie ma zdolność bycia w kwantowej superpozycji, ale z drobną pomocą z naszej strony.
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.
Pozwólcie, że dam wam analogię. Z pewnością wiecie, jak niekomfortowo jest jechać w zatłoczonej windzie. Wiecie, kiedy jestem sam w windzie robię wiele dziwnych rzeczy, ale kiedy wchodzi ktoś inny, przestaje je robić, bo nie chce go niepokoić, lub, szczerze, przestraszyć. Mechanika kwantowa mówi, że martwe przedmioty czują w ten sam sposób. Współpasażerami dla przedmiotów nieożywionych są nie tylko ludzie: jest nim światło nań padające, wiejący wiatr, ciepło otoczenia. Wiemy, że jeśli chcemy zobaczyć jak ten kawałek metalu zachowuje się według mechaniki kwantowej, musimy wyrzucić wszystkich innych pasażerów.
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.
Tak też zrobiliśmy. Wyłączyliśmy światło, następnie podłączyliśmy pompę i odessaliśmy powietrze, a potem ochłodziliśmy to do ułamka stopnia powyżej zera absolutnego. Wtedy, kawałek metalu, całkowicie sam we windzie może zachowywać się, jak mu się podoba. Zbadaliśmy jego ruch. Dowiedzieliśmy się, że porusza się on w bardzo dziwny sposób. Zamiast leżeć nieruchomo, metal wibruje. Sposób, w jaki to robi, jest podobny do oddychania -- jak rozszerzający się i kurczący miech. Delikatnie go szturchając byliśmy w stanie doprowadzić, że zarazem wibrował i nie wibrował w tym samym czasie -- coś takiego jest dozwolone tylko w mechanice kwantowej.
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.
To, o czym teraz wam opowiadam, jest czymś naprawdę niezwykłym. Co to znaczy, że jedna rzecz może zarazem wibrować i być nieruchomą w tym samym czasie? Pomyślmy o atomach. Jeden przypadek: całe biliony atomów budujących ten kawałek metalu pozostają w bezruchu, i w tym samym czasie, te same atomy poruszają się do góry i na dół. Dzieje się tak tylko w ściśle określonym czasie, kiedy atomy się uszeregują. Przez resztę czasu, są one zdelokalizowane. <?> Oznacza to, że każdy atom jest w dwóch różnych miejscach, w tym samym czasie, co z kolei oznacza, że cały kawałek metalu jest w dwóch różnych miejscach. Sądzę, że jest to naprawdę super. (Śmiech) Naprawdę.
(Applause)
(Brawa)
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?
To było warte mojego uwięzienia w sterylnym pokoju przez te lata. Ponieważ, zauważ, że różnica w skali pomiędzy pojedynczym atomem a kawałkiem metalu, jest prawie taka sama, jak różnica pomiędzy kawałkiem metalu a tobą samym. Więc jeśli pojedynczy atom może być w dwóch różnych miejscach na raz, jeśli kawałek metalu również może być w dwóch różnych miejscach, więc dlaczego nie ty? To jest tylko logiczna część mojego myślenia. Wyobraź sobie, jakby to wyglądało, gdybyś był w dwóch miejscach w tym samym czasie? Jak twoja świadomość radziłaby sobie z ciałem zdelokalizowanym w przestrzeni?
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.
Jest jeszcze jedna część tej historii. Bo kiedy ogrzaliśmy materiał, włączyliśmy światła i popatrzyliśmy do środka, zobaczyliśmy, że metal jest nadal w jednym kawałku. Musiałem więc rozwinąć moją intuicję, bo wygląda na to, że wszystkie przedmioty w windzie są tak naprawdę obiektami kwantowymi, stłoczonymi w małej przestrzeni.
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.
Słyszeliście masę wypowiedzi, mówiących jak mechanika kwantowa opisuje, że wszystko jest wzajemnie połączone. To nie do końca prawda; tam jest coś więcej, głębiej ukryte. Bo wszystkie połączenia, twoje połączenia z rzeczami dookoła ciebie, dosłownie definiują, kim jesteś. To dogłębna dziwność mechaniki kwantowej.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)