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.
Це схематичне представлення людського мозку. Мозок можна розбити на дві частини: ліва половина відповідає за логіку, права половина - за інтуїцію. Якщо би у нас була шкала для вимірювання домінування півкуль [головного мозку], ми могли б скласти карту мозку. Це - хтось, хто повністю покладається на логіку. А ця людина, покладається на інтуїцію. Де би ви розмістили ваш мозок на цій шкалі? Дехто, ймовірно, вибрав би одне із крайніх положень, але, я думаю, у більшості присутніх мозок функціонує так - з високим рівнем розвитку обох півкуль одночасно. Вони не виключають одна одну. Людина може мислити і логічно, і інтуїтивно.
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.
І себе я також таким вважаю, як і інших фізиків, що експериментують з квантовою механікою. Таким людям для системного погляду на складні ідеї потрібна логіка. В той же час, потрібна й інтуіція для планування успішних експериментів. Як ми розвиваємо інтуїцію? Нам подобається грати з оточуючим світом. Ми починаємо експериментувати та грати з навколишнім світом, при цьому спостерігаючи за його реакцією. Так і розвивається наша інтуїція. Ви напевне чините так само.
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.
Тому інтуїтивно з роками ви зрозуміли, що річ може знаходитись одночасно тільки в одному місці. Сама думка про те, що річ може знаходитись в двох місцях одночасно, може здаватись дивною, але ви не народились з цією ідеєю - ви розвинули її. Пам'ятаю, як спостерігав за дитиною, що бавилась із огорожею. Вона тільки починала ходити, і це не зовсім в неї виходило - вона продовжувала спотикатись. Але я впевнений, що ця гра дала їй цінний урок - великі предмети не дозволяють пройти крізь них і продовжують залишатись на попередньому місці.
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.
Це прекрасна концептуальна модель світу, але не для фізиків, що вивчають елементарні частинки. Для цих вчених це жахлива модель, тому що вони не бавляться з бетонними блоками - вони бавляться з дивними маленькими частинками. І коли вони бавляться з цими чатсинками, то виявляють, що частинки здатні робити дивні речі - літати крізь стіни чи бути в двох місцях одночасно. Фізики записали всі ці спостереження і назвали їх теорією квантової механіки.
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.
Такий був стан фізики декілька років тому; квантова механіка була потрібною для опису маленьких, крихітних частинок. Але вона не була потрібна для опису великих об'єктів, які оточують нас щодня. Однак моя інтуїція підказала мені, що щось тут не так, ймовірно, через те, що я не так часто бавлюсь з елементарними частинками. Звісно ж, я граю з ними інколи, але не надто часто. І я ніколи їх не бачив. Їх взагалі ніхто ніколи не бачив. Але логіка підказала мені і зворотнє: якщо все створене з елементарних частинок, а елементарні чатсинки підлягають законам квантової механіки, то чому все не підлягає цим законам? Я не бачу причини, через яку це могло б бути не так. Тому я би більше переконався в своїй правоті, якби зміг показати, що звичайний предмет також підлягає законам квантової механіки. Декілька років тому я починав працювати над цим.
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.
І я зробив такий предмет. Це перший в світі видимий для ока об'єкт, який знаходився в квантовій суперпозиції. Тут ви бачите крихітний комп'ютерний чіп. Прямо в центрі - зелена точка. Саме про цей кусочок металу я і розповідаю. Це фотографія об'єкта. Зараз трохи наближу її. Ми поглянемо прямо в центр. А це велике збільшення зображення цього куска металу. Отже ми бачимо маленький кусочок металу, який має форму трампліну і виступає за край. Цей предмет я зробив майже за тією ж технологією, що використовують для виробництва чіпів. Я зайшов в ідеально чисту кімнату з новенькою кремнієвою заготовкою і потім запускав всі ці величезні машини, витративши на це біля 100 годин. Для останнього етапу мені довелось побудувати свою власну машину щоби зробити цей отвір у формі басейну під пристроєм. Отже цей предмет здатний знаходитись в квантовій суперпозиції, але для цього йому потрібно трішки допомогти.
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.
Зараз наведу вам аналогію. Ви ж уявляєте, наскільки не зручно знаходитись в переповненому ліфті? Коли я в ліфті один, то можу робити все чого лиш душа забажає, але коли в ньому знаходяться інші люди, мені доводиться вгамуватись, тому що я не хочу їх турбувати, і, чесно кажучи, лякати. Згідно квантової механіки, неодухотворені предмети ведуть себе подібним чином. При цьому супутниками для них є не тільки люди, але і світло, що падає на них, і вітер, що їх обдуває, і навіть тепло в кімнаті. Тому, щоби побачити, як цей кусочок металу буде підкорятись законам квантової механіки, необхідно видалити всіх "попутників".
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.
Це ми і зробили. Виключили світло, помістили метал у вакуум і викачали все повітря, потім охолодили його майже до абсолютного нуля. Тепер, коли він був один "в ліфті", маленький кусочок металу може вести себе як йому захочеться. А ми в цей час вимірювали його рух. Ми помітили, що він поводить себе вкрай дивно. Так, замість того, щоби просто знаходитись в спокійному стані, він вібрував. Вібрував він приблизно так, як розширяються та скорочуються ковальські міхи. Коли ми його злегка підштовхнули, він почав вібрувати і не вібрувати одночасно - так ведуть себе тільки об'єкти квантової механіки.
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.
Все, що я вам зараз розповідаю, справді фантастично. Що означає, коли предмет вібрує і не вібрує одночасно? Давайте поговоримо про атоми. Візьмемо такий приклад: всі трильйони атомів, з яких складається кусочок металу, знаходяться в стані спокою і в той же час вони рухаються вверх і вниз. І тільки в певний час вони вишиковуються в ряди. Решту часу вони знаходяться в делокалізованому стані. Тобто кожен атом знаходиться в двох різних місцях одночасно, що, в свою чергу, означає, що весь кусочок металу знаходиться в двох різних місцях. Я вважаю, це прикольно. (Сміх) Справді!
(Applause)
(Оплески)
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 цього варто було закритись в стерильній кімнаті на роки. Задумайтесь: різниця масштабу між атомом і кусочком металу майже така ж, як між кусочком металу і людиною. Якщо атом може знаходитись в двох місцях одночасно і цей кусочок металу може знаходитись в двох місцях одночасно, то чому не людина? Така ось логіка моїх роздумів. Уявіть собі, якби ви знаходились в різних місцях одночасно, як би ви себе відчували? Як ваша свідомість справлялась би з тим, що ваше тіло делокалізоване?
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.
Але це ще не вся історія. Якщо ми підігріємо [кусок металу], ввімкнемо світло і заглянемо в коробку, то побачимо, що він як і раніше там, в єдиному стані. І інтуїтивно я думаю, що всі предмети в ліфті також є об'єктами квантової механіки, скупченими в крихітному просторі.
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.
Ви багато чули про те, що, згідно квантової механіки, все взаємозв'язано. Це не зовсім так; насправді все набагато серйозніше. Саме всі ці зв'язки, ваші зв'язки зі всіма об'єктами, що вас оточують, в буквальному змісті визначають те, хто ви є. І це найбільше дивина квантової механіки.
Thank you.
Дякую вам.
(Applause)
(Оплески)