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.
Это схематическое представление человеческого мозга. Мозг можно разбить на две части: левая половина отвечает за логику, правая половина - за интуицию. Если бы у нас была шкала для измерения доминирования полушарий [головного мозга], мы могли бы составить карту мозга. Это – кто-то, кто полностью полагается на логику. А это - человек, полагающийся на интуицию. Где бы вы разместили ваш мозг на этой шкале? Некоторые, вероятно, выбрали бы одно из крайних положений, но, как я полагаю, у большинства присутствующих мозг функционирует так - с высоким уровнем развития обоих полушарий одновременно. Они не являются взаимоисключающими. Человек может мыслить и логично, и интуитивно.
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.
И себя я тоже считаю таковым, как и других физиков, экспериментирующих с квантовой механикой. Таким людям для системного взгляда на сложные идеи нужна логика. но, в то же время, нужна и интуиция для планирования успешных экспериментов. Как мы развиваем эту интуицию? Нам нравится играть с окружающим миром. Мы начинаем экспериментировать и играть с окружающим миром, при этом наблюдая за его реакцией. Так и развивается наша интуиция. Вы наверняка поступаете так же.
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.
Поэтому интуитивно с годами вы осознали то, что вещь может находиться одновременно только в одном месте. Сама мысль о том, что вещь находится в двух местах одновременно, может показаться странной, но вы не родились с этой идеей - вы развили её. Помню, как наблюдал за ребёнком, играющим с ограждением. Он ещё только начинал ходить, и это не совсем у него получалось - он продолжал спотыкаться. Но я уверен, что та игра преподала ему ценный урок - большие предметы не позволяют пройти сквозь них и продолжают оставаться на прежнем месте.
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.
Эта отличная концептуальная модель мира, но не для физиков, изучающих элементарные частицы. Для этих учёных это ужасная модель. потому что они не играют с бетонными блоками - они играют со странными маленькими частицами. И когда они играют с этими частицами, то обнаруживают, что частицы способны выкидывать странные штуки - летать сквозь стены или быть в двух местах одновременно. Физики записали все эти наблюдения и назвали их теорией квантовой механики.
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.
Таково было состояние физики несколько лет назад; квантовая механика понадобилась для описания маленьких, крошечных частиц. Но она не была нужна для описания больших объектов, которые ежедневно окружают нас. Однако моя интуиция подсказывала мне, что что-то здесь не так, вероятно, так как я не особо часто играю с элементарными частицами. Конечно, я играю с ними иногда, но не слишком часто. И я никогда их не видел. Их вообще никто никогда не видел. Но и логика подсказывала мне обратное: если всё сделано из элементарных частиц, а элементарные частицы подчиняются законам квантовой механики, то почему всё не подчиняется этим законам? Я не вижу причины, по которой это могло бы быть не так. Поэтому я бы более уверился в своей правоте, если бы смог показать, что обычный предмет тоже следует законам квантовой механики. Несколько лет назад я начал работать над этим.
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.
И я сделал такой предмет. Это первый в мире видимый глазом объект, который находился в квантовой суперпозиции. Здесь вы видите крошечный компьютерный чип. Прямо в центре - зелёная точка. Именно об этом кусочке металла я и поведаю. Это фотография объекта. Сейчас немного приближу её. Мы смотрим прямо в центр. А это сильно увеличенное изображение этого кусочка металла. Итак, мы видим маленький кусочек металла, который имеет форму трамплина и выступает за край. Этот предмет я сделал почти по той же технологии, что используют для производства чипов. Я вошёл в идеально чистую комнату с новенькой кремниевой заготовкой и потом запускал все эти огромные машины, потратив на это около 100 часов. Для последнего этапа мне пришлось построить свою собственную машину - чтобы сделать это отверстие в форме бассейна под устройством. Итак, этот предмет способен находиться в квантовой суперпозиции, но для этого ему надо немного помочь.
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.
Сейчас приведу вам аналогию. Вы ведь представляете, насколько неудобно находиться в переполненном лифте? Когда я в лифте один, то могу вытворять что душе угодно, но когда в него заходят другие люди, мне приходится угомониться, потому что я не хочу их беспокоить, и, честно говоря, пугать. Согласно квантовой механике, неодушевлённые предметы ведут себя подобным образом. Причём попутчиками для них являются не только люди, но и свет, падающий на них, и ветер, их обдувающий, и даже тепло в комнате. Поэтому, чтобы увидеть, как этот кусочек метелла будет подчиняться законам квантовой механики, необходимо удалить всех "попутчиков".
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.
Это мы и сделали. Выключили свет, поместили металл в вакуум и выкачали весь воздух, затем охладили его почти до абсолютного нуля. Теперь, будучи один "в лифте", маленький кусочек металла может вести себя как ему заблагорассудится. А мы в это время измеряли его движения. Мы обнаружили, что он ведёт себя крайне странно. Так, вместо того, чтобы просто находиться в спокойном состоянии, он вибрировал. Вибрировал он примерно так, как расширяющиеся и сокращающиеся кузнечные мехи. Когда мы его слегка подтолкнули, он стал вибрировать и не вибрировать одновременно - так ведут себя только объекты квантовой механики.
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.
Всё, что я вам сейчас рассказываю, поистине фантастично. Что означает, когда предмет вибрирует и не вибрирует одновременно? Давайте поговорим об атомах. Возьмём такой пример: все триллионы атомов, из которых состоит кусочек металла, находятся в состоянии покоя и в то же время они движутся вверх и вниз. И только в определённое время они выстраиваются в ряды. В остальное время они находятся в делокализованном состоянии. То есть каждый атом находится в двух разных местах одновременно, что, в свою очередь, означает, что весь кусочек металла находится в двух разных местах. Я считаю, что это прикольно. (Смех) Правда!
(Applause)
(Аплодисменты)
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?
Ради этого стоило запереться в стерильной комнате на годы. Задумайтесь: разница масштаба между атомом и кусочком металла почти такая же, как между кусочком металла и человеком. Если атом может находиться в двух местах одновременно и этот кусочек металла может находиться в двух местах одновременно, то почему бы не человек? Такова логика моих рассуждений. Представьте себе, если бы вы находились в разных местах одновременно, как бы вы себя чувствовали? Как ваше сознание справлялось бы с тем, что тело ваше делокализовано?
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.
Но это ещё не вся история. Если мы подогреем [кусок металла], включим свет и заглянем в коробку, то увидим, что он по-прежнему там, в едином состоянии. И интуитивно я полагаю, что все предметы в лифте тоже являются объектами квантовой механики, скученными в крошечном пространстве.
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.
Вы много слышали о том, что, согласно квантовой механике, всё взаимосвязано. Это не вполне так; на самом деле всё гораздо серьёзнее. Именно все те связи, ваши связи со всеми объектами, окружающими вас, в буквальном смысле определяют то, кто вы есть. И это самая большая странность квантовой механики.
Thank you.
Благодарю вас.
(Applause)
(Аплодисменты)