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.
Đây là hình biểu diễn não bộ của bạn. Và não bộ của bạn có thể chia thành 2 phần. Có nửa trái, nửa thiên về logic, và nửa phải, nửa thiên về trực giác. Và nếu chúng ta có một thang đo khả năng của mỗi bán cầu, chúng ta có thể vẽ sơ đồ não bộ. Và ví dụ, đây sẽ là ai đó có thiên hướng lập luận logic. Và đây là một người thiên hoàn toàn về trực giác. Vậy não bộ của bạn sẽ ở đâu trong thang đo này? Vài người trong số chúng ta có thể chọn một trong hai thái cực, nhưng tôi nghĩ với đa số khán thính giả, não bộ của bạn sẽ như thế này -- với khả năng cao ở 2 bán cầu não cùng lúc. Không phải là chúng nhất thiết phải riêng rẽ. Cùng một lúc bạn có thể tuân theo vừa logic vừa trực giác
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.
Và do đó tôi cho rằng tôi là một trong số những người đó, bên cạnh đa số những nhà vật lý lượng tử thực nghiệm khác, những người cần có logic tốt để móc nối những ý tưởng phức hợp Nhưng cùng lúc, chúng ta cần trực giác tốt để làm thí nghiệm hiệu quả. Làm thế nào để phát triển trực giác? Chúng ta thích chơi với các thứ. Vậy chúng ta ra ngoài và chơi với nó, và chúng ta xem nó hoạt động như thế nào. Và chúng ta phát triển trực giác theo cách đó. Và thực sự bạn làm điều y hệt thế.
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.
Vậy một trực giác mà bạn có thể đã phát triển qua các năm là một vật chỉ có thể ở một chỗ tại một thời điểm xét. Ý tôi là, nghe có vẻ kỳ cục khi nghĩ rằng một thứ có thể ở hai nơi trong cùng một thời điểm, nhưng bạn không được sinh ra với lập luận này, bạn phát triển nó. Và tôi nhớ mình từng quan sát một đứa trẻ chơi với một cái chặn xe hơi. Nó mới chỉ là một đứa trẻ mới chập chững biết đi, và nó cứ vấp ngã luôn. Nhưng tôi cược là với cái chặn xe đã dạy cho nó một bài học hết sức có giá trị, và đó là những vật to lớn không cho phép bạn bước qua nó, và chúng luôn ở nguyên một chỗ.
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.
Và vì thế đây là một hình mẫu cơ sở về thế giới, trừ khi bạn là một nhà vật lý nguyên tử, Nó sẽ là một hình mẫu kinh khủng cho một nhà vật lý nguyên tử, bởi họ không đùa nghịch với những cái chặn xe hơi, họ chơi đùa với những phân tử bé nhỏ kỳ lạ. Và khi họ chơi đùa với những phân tử của họ, họ thấy họ làm những việc hơi kỳ cục -- như thể họ có thể bay qua các bức tường, hoặc họ có thể ở hai nơi khác nhau trong cùng một thời điểm. Và thế là họ viết ra toàn bộ những quan sát đó, và họ gọi đó là lý thuyết của cơ học lượng tử.
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.
Và đó là vật lý vài năm về trước; bạn cần cơ học lượng tử để mô tả những phân tử nhỏ xíu. Nhưng bạn không cần nó để mô tả các vật thể lớn trong đời sống quanh ta. Điều này không thực sự phù hợp với trực giác của tôi, và có thể chỉ vì tôi không thường xuyên chơi đùa với các phân tử. Vâng, thỉnh thoảng tôi có chơi đùa với chúng, nhưng không thường xuyên. Và tôi chưa từng thấy chúng. Ý tôi là, chưa ai từng nhìn thấy tận mắt một phân tử. Nhưng nó cũng không phù hợp với khía cạnh logic của tôi. Bởi vì nếu mọi thứ được tạo thành bởi các hạt phân tử và tất cả các hạt phân tử đều tuân theo cơ học lượng tử, thì lẽ ra mọi vật đều phải tuân theo cơ học lượng tử? Tôi không thấy lý do nào cho rằng không thể như vậy. Và thế là tôi cảm thấy tốt hơn hẳn về toàn bộ sự việc nếu chúng ta có thể bằng một cách nào đó cho thấy rằng một vật thể bình thường cũng tuân theo cơ học lượng tử. Vậy vài năm trước, tôi bắt đầu làm như vậy.
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.
Tôi làm được một cái. Đây là vật thể đầu tiên mà bạn có thể nhìn thấy mà đã ở trong một sự chồng chập lượng tử. Vậy cái mà chúng ta nhìn thấy ở đây là một chip vi tính nhỏ. Và bạn có thể nhìn thấy chấm màu xanh ở chính giữa. Và rằng mẩu kim loại mà tôi chuẩn bị nói tới này trong một phút nữa. Đây là một bức ảnh của vật thể này. Và ở đây tôi sẽ phóng to lên một chút. Chúng ta đang nhìn thẳng vào phần trung tâm. Và đây là một ảnh siêu lớn cận cảnh của mẩu kim loại. Và điều chúng ta đang nhìn vào là một mẩu kim loại, và nó có dáng như một chiếc ván trượt, và nó đang chìa ra ở rìa. Và thế là tôi làm thứ này theo cách gần như cách làm một chip điện tử. Tôi bước vào một căn phòng vô trùng với một mạch bán dẫn silic và tôi vận hành với các máy móc cỡ lớn trong khoảng 100 giờ. Cuối cùng, tôi phải tự tạo ra chiếc máy của mình -- để làm ra cái hố dạng bể bơi này ở bên dưới thiết bị. Thiết bị có khả năng ở trạng thái chồng chất lượng tử, nhưng nó cần một chút giúp đỡ.
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.
Đây, để tôi cho các bạn một phép loại suy. Bạn hiểu khó chịu như thế nào khi ở trong một chiếc thang máy chật cứng người? Ý tôi là, khi tôi ở trong một chiếc thang máy một mình, tôi làm đủ trò kỳ cục, nhưng khi những người khác bước vào và tôi dừng làm những trò đó, vì tôi không muốn làm phiền họ, hoặc, thật lòng mà nói, làm kinh sợ họ. Vậy cơ học lượng tử cho rằng các vật tĩnh cũng cảm thấy như vậy. Những người đi cùng thang máy đối với các vật thể tĩnh không chỉ là con người, mà còn là ánh sáng chiếu vào nó và gió thổi qua nó và nhiệt độ trong phòng. Và thế là chúng ta biết rằng, nếu chúng ta muốn nhìn thấy mẩu kim loại này hoạt động theo nguyên tắc cơ học lượng tử, chúng ta sẽ phải loại ra tất cả các "người đi cùng" khác.
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.
Và đó là điều chúng tôi đã làm. Chúng tôi tắt đèn đi, và chúng tôi đặt nó vào môi trường chân không, làm lạnh nó chỉ trên nhiệt độ 0 tuyệt đối (-273 độ C) một chút xíu. Bây giờ, một mình trong thang máy, mẩu kim loại tự do hoạt động theo bất kỳ cách nào nó muốn. Và rồi chúng tôi đo chuyển động của nó. Chúng tôi thấy rằng nó chuyển động theo những cách hết sức kỳ lạ. Thay vì chỉ đứng yên một chỗ, nó rung. Và cách thức dao động của nó thể hiện như thế này -- như một cái bể: dãn ra và co vào. Bằng cách cho nó một cú thúc, chúng tôi có thể làm cho nó vừa rung và vừa không rung trong cùng một thời điểm -- điều mà chỉ xảy ra với cơ học lượng tử.
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.
Vậy điều tôi đang nói ở đây là một thứ gì đó thực sự tuyệt vời. Có nghĩa gì khi một vật thể vừa rung vừa không rung trong cùng một thời điểm? Vậy hãy suy nghĩ về các hạt nguyên tử. Vậy một trường hợp: toàn bộ hàng nghìn tỷ nguyên tử tạo nên mẩu kim loại đó đang ngồi yên một chỗ và trong cùng thời điểm đó chính những nguyên tử đó đang chuyển động lên xuống. Bây giờ ở những thời điểm xác định khi chúng thẳng hàng. Thời gian còn lại chúng bị đẩy tới hỗn loạn. Điều này có nghĩa là mọi nguyên tử đều ở hai nơi khác nhau trong cùng một thời điểm, đồng nghĩa với việc toàn thể miếng kim loại ở hai nơi khác nhau. Tôi nghĩ điều này hết sức thú vị. (Tiếng cười) Thật đấy.
(Applause)
(Vỗ tay)
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?
Thật đáng để tôi tự nhốt mình trong một căn phòng vô trùng làm việc suốt những năm qua. Bởi vì, nhìn này, tỉ lệ giữa một nguyên tử và mẩu kim loại gần bằng tỉ lệ giữa mẩu kim loại đó và bạn. Vậy nếu một nguyên tử đơn có thể ở hai nơi khác nhau trong cùng một thời điểm, mẩu kim loại có thể ở hai nơi khác nhau, sao bạn lại không thể? Ý tôi là, đây là tiếng nói của khía cạnh logic trong tôi. Vậy tưởng tượng nếu bạn ở nhiều nơi khác nhau trong cùng một thời điểm, nó sẽ như thế nào? Nhận thức của bạn sẽ điều khiển cơ thể bạn bị phân tách trong không gian như thế nào?
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.
Có một phần khác của câu chuyện. Là khi chúng tôi làm ấm nó lên, và bật đèn và nhìn vào trong chiếc hộp, chúng tôi thấy mẩu kim loại vẫn ở đó nguyên vẹn. Và tôi phát triển trực giác, cho rằng có vẻ như là mọi vật thể trong thang máy là những vật thể lượng tử bị nhồi vào trong một không gian bé xíu.
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.
Bạn nghe rất nhiều cuộc nói chuyện về cách mà cơ học lượng tử nói rằng mọi vật đều có mối liên hệ với nhau. Không hẳn như vây; nó còn hơn thế, nó sâu sắc hơn. Những mối liên kết đó, mối liên kết giữa bạn và toàn thể những thứ quanh bạn, xác định bạn là ai theo nghĩa đen. Và đó là sự kỳ cục đầy sâu sắc của cơ học lượng tử.
Thank you.
Cảm ơn.
(Applause)
(Vỗ tay)